提升傳統(tǒng)醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)的路徑探索

吳曉春

摘 要：在社會(huì)生產(chǎn)與生活中，醇醚是應(yīng)用十分廣泛的一類產(chǎn)品，且擁有較大的市場(chǎng)需求。然而對(duì)于醇醚生產(chǎn)工藝的研究時(shí)間從開(kāi)始之間仍較短，盡管已經(jīng)產(chǎn)生多種生產(chǎn)工藝，但傳統(tǒng)各種生產(chǎn)工藝技術(shù)都存在不同程度的缺點(diǎn)，能滿足的產(chǎn)品品種生產(chǎn)需求也各不相同。對(duì)此，就需要相關(guān)領(lǐng)域繼續(xù)加大對(duì)其生產(chǎn)工藝技術(shù)提升路徑的研究探索，以使醇醚生產(chǎn)得到進(jìn)一步發(fā)展。本文對(duì)醇醚生產(chǎn)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并對(duì)傳統(tǒng)各項(xiàng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，然后在此基礎(chǔ)上對(duì)醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)提升的路徑進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：醇醚生產(chǎn);AEO;循環(huán)噴射;脂肪醇

1 醇醚生產(chǎn)工藝概述

醇醚即脂肪醇聚乙氧基醚（AEO），是非離子表面活性劑中的一類主要產(chǎn)品。該類產(chǎn)品品種較多，在實(shí)踐中又有較為廣泛的用途，所以化工領(lǐng)域一直都對(duì)其生產(chǎn)工藝有較多研究。醇醚生產(chǎn)工藝主要是以EO為原料，運(yùn)用各種起始劑通過(guò)催化發(fā)生加成聚合反應(yīng)，從而產(chǎn)生不同品種的AEO產(chǎn)品。該類產(chǎn)品最早是由Scholler在1930年使用聚乙二醇進(jìn)行還原得到的，隨后其生產(chǎn)工藝經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的不斷發(fā)展已逐漸成熟。在傳統(tǒng)醇醚產(chǎn)品的生產(chǎn)中，其主要使用的反應(yīng)起始劑對(duì)分子上的活潑氫原子要求較高，因此多為一些天然脂肪醇、合成脂肪醇、烷基酰胺以及烷基酚等。這些起始劑在氫氧化鉀、氫氧化鈉等堿性催化劑的作用下會(huì)與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生產(chǎn)各種乙氧基化產(chǎn)品，而脂肪醇在與環(huán)氧乙烷的進(jìn)一步加成反應(yīng)后就會(huì)得到不同聚合度的AEO。在整個(gè)生產(chǎn)工藝中，其脂肪醇醚的分子量分布寬窄度對(duì)其生產(chǎn)加工性能影響較大。所以醇醚生產(chǎn)工藝中的研究重點(diǎn)就一直集中在如何獲得窄分布脂肪醇醚上。通過(guò)研究人們發(fā)現(xiàn)在工藝條件固定的情況下，催化劑成為關(guān)鍵所在。隨后各國(guó)都對(duì)其催化劑展開(kāi)研究。美國(guó)在1978年發(fā)現(xiàn)一些含鋇化合物可以被當(dāng)做催化劑且能夠得到較窄分布的產(chǎn)物。日本隨后又研究發(fā)現(xiàn)水滑石作為催化劑也有較好效果。同時(shí)我國(guó)國(guó)內(nèi)也對(duì)此有相應(yīng)研究，其中以中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究院的研究發(fā)現(xiàn)成果最為突出，并實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在醇醚生產(chǎn)上的重要突破。

2 傳統(tǒng)醇醚生產(chǎn)工藝分析

隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)醇醚生產(chǎn)研究的不斷深入，已經(jīng)誕生出不同的生產(chǎn)工藝。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中最為突出的是釜式生產(chǎn)工藝。從醇醚生產(chǎn)的整個(gè)公藝過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是其反應(yīng)過(guò)程屬于強(qiáng)熱反應(yīng);二是生產(chǎn)過(guò)程中由于用到EO氣體，所以具有較高危險(xiǎn)性容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸等情況。傳統(tǒng)釜式工藝之所以在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，是因?yàn)槠湓陂L(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中工藝已經(jīng)較為成熟，容易上手，且所需設(shè)備十分簡(jiǎn)單，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程都在機(jī)械攪拌反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，無(wú)需其他設(shè)備，所以資金投入少，對(duì)于各種小批量、小品種、大分子量的醇醚生產(chǎn)十分便利。但同時(shí)該生產(chǎn)工藝的缺點(diǎn)也十分明顯，即反應(yīng)過(guò)程中溫度與壓力跳動(dòng)較大，控制難度大，且生產(chǎn)中傳質(zhì)效果也不理想。此外，其生產(chǎn)過(guò)程中的氣相內(nèi)EO含量較大，在攪拌傳動(dòng)的過(guò)程中極易出現(xiàn)泄漏進(jìn)而帶來(lái)巨大安全隱患。正是基于其危險(xiǎn)性較高的原因，行業(yè)內(nèi)不斷探索提升醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)的方法，并由此產(chǎn)生了噴霧式生產(chǎn)工藝。

噴霧式生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全性上都對(duì)之前的釜式生產(chǎn)工藝進(jìn)行了強(qiáng)化提升。首先，該生產(chǎn)工藝的反應(yīng)效率更高，生產(chǎn)醇醚產(chǎn)品所花時(shí)間更短。其次，其在工藝上的最大改革就是通過(guò)噴霧的方式使物料霧化，進(jìn)一步增大了液相與EO氣體間的接觸面積，使其反應(yīng)速度更快，更充分。再者，其生產(chǎn)中所使用的設(shè)備無(wú)需攪拌，只需為氣液提供接觸機(jī)會(huì)，所以也不會(huì)因攪拌或靜電而發(fā)生生產(chǎn)安全事故，使醇醚整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更為安全。但該生產(chǎn)工藝也有其局限性，即不能用以生產(chǎn)高黏度產(chǎn)品以及小批量多品種產(chǎn)品。

在針對(duì)醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)不斷研究的過(guò)程中，人們又在以往生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化開(kāi)發(fā)出了環(huán)路噴射式生產(chǎn)工藝。該生產(chǎn)工藝對(duì)解決了釜式生產(chǎn)工藝存在的問(wèn)題，同時(shí)也為噴霧式生產(chǎn)工藝有了進(jìn)一步的提升。該生產(chǎn)工藝在傳統(tǒng)生產(chǎn)流程上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，所以其生產(chǎn)流程更為簡(jiǎn)單。所使用的設(shè)備采用立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，占地面積小，能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)節(jié)省大量資源。此外，該生產(chǎn)工藝還有諸多優(yōu)點(diǎn)，如反應(yīng)速率高，生產(chǎn)時(shí)間短，生產(chǎn)出的醇醚產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)，傳質(zhì)效果突出等。該工藝能夠勝任高黏度品種醇醚產(chǎn)品的生產(chǎn)且可以使用粉末式催化劑。經(jīng)過(guò)該生產(chǎn)工藝最終生產(chǎn)出的醇醚產(chǎn)品，其游離脂肪醇含量更低，其中游離的EO含量也十分低，所以幾乎不用對(duì)其進(jìn)行脫氣處理。在安全性方面，由于環(huán)路噴射式生產(chǎn)工藝中所使用的載氣為N2，所以其反應(yīng)設(shè)備內(nèi)的可燃?xì)怏w容易被控制在安全范圍內(nèi)，這就在最大程度上保障了生產(chǎn)的安全性。再者，其在實(shí)際生產(chǎn)中也具有極高的實(shí)用性，可以應(yīng)付不同品種產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)。這主要是因?yàn)槠湓O(shè)備中的循環(huán)死角少，易進(jìn)行清理，轉(zhuǎn)換生產(chǎn)品種十分簡(jiǎn)單。可以說(shuō)，改生產(chǎn)工藝已經(jīng)十分符合現(xiàn)代醇醚生產(chǎn)的各方面需求。但美中不足的是該工藝流程下生產(chǎn)過(guò)程中的操作壓力較高。

3 提升傳統(tǒng)醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)的路徑

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中一直是在圍繞如何增大反應(yīng)速率、如何保障生產(chǎn)安全性等進(jìn)行的。所以在提升傳統(tǒng)醇醚生產(chǎn)工藝技術(shù)方面相關(guān)領(lǐng)域仍在持續(xù)研究中。目前針對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的提升路徑主要有以下幾種：

3.1 對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行組合

在探索醇醚生產(chǎn)工藝提升的過(guò)程中，由于以往各項(xiàng)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝都有著各自的優(yōu)點(diǎn)，所以人們嘗試對(duì)各種生產(chǎn)工藝進(jìn)行組合，以期通過(guò)融合各種工藝的優(yōu)點(diǎn)使其生產(chǎn)工藝流程不斷優(yōu)化。目前已經(jīng)探索出和組合工藝流程主要有以下幾種：

3.1.1 攪拌工藝與噴霧工藝進(jìn)行組合

這是在傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器的基礎(chǔ)上對(duì)其增加循環(huán)噴霧混合器，如此就是的液相與氣相的接觸面積進(jìn)一步增大，從而使反應(yīng)效率得到提升。這種組合工藝由于引入了噴霧的方式，所以其攪拌過(guò)程中所存在的危險(xiǎn)也相應(yīng)降低，同時(shí)還能夠各種小批量、小品種、大分子量的醇醚產(chǎn)品的生產(chǎn)。

3.1.2 攪拌工藝與噴射工藝進(jìn)行組合

這種組合模式同樣是在傳統(tǒng)釜式生產(chǎn)工藝技術(shù)上進(jìn)一步衍生優(yōu)化而形成的。該組合最早有美國(guó)研究出來(lái)，同時(shí)利用了攪拌設(shè)備與噴嘴反應(yīng)器，使兩種反應(yīng)設(shè)備在生產(chǎn)中的優(yōu)點(diǎn)得到了有機(jī)結(jié)合。該生產(chǎn)工藝反應(yīng)效率同樣較高，且能夠用以多種品種的小批量醇醚產(chǎn)品生產(chǎn)以及滿足黏度較大反應(yīng)過(guò)程的醇醚產(chǎn)品生產(chǎn)需求，從而生產(chǎn)出高品質(zhì)的高黏度醇醚產(chǎn)品。

3.1.3 噴霧工藝與噴射工藝的組合

這種組合方式是在傳統(tǒng)噴霧混合反應(yīng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步吸取噴射生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)，加入噴射混合器，從而使反應(yīng)設(shè)備內(nèi)頭部空間中不容易得到反應(yīng)的EO氣體也可以被噴嘴吸入物料中進(jìn)行反應(yīng)，從而使物料利用率更高，反應(yīng)速率進(jìn)一步加快，生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)一步縮短。同時(shí)也極大減少了最終產(chǎn)品與為其中的EO含量，且整個(gè)生產(chǎn)工藝流程安全性更高。

3.2 優(yōu)化游離脂肪醇與EO分布指標(biāo)

通過(guò)對(duì)醇醚生產(chǎn)過(guò)程的分析不難看出，其游離脂肪醇與EO指標(biāo)是對(duì)醇醚產(chǎn)品品質(zhì)影響最大的兩個(gè)因素，所以在生產(chǎn)工藝技術(shù)提升過(guò)程中就需要對(duì)這兩項(xiàng)因素在生產(chǎn)過(guò)程中的指標(biāo)加以優(yōu)化。在這個(gè)研究方向上，研究人員需要不斷對(duì)游離脂肪醇和EO分布兩項(xiàng)指標(biāo)間的相互關(guān)系進(jìn)行分析，從而找到對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)加以有效控制的方法并運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，如此就可以使其生產(chǎn)工藝技術(shù)得到進(jìn)一步提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)醇醚的需求仍將不斷加大。因此，對(duì)于醇醚的生產(chǎn)工藝技術(shù)提升的研究必須進(jìn)行下去。一方面藥對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，另一方面要結(jié)合其生產(chǎn)特點(diǎn)探索全新的生產(chǎn)工藝模式，以使醇醚生產(chǎn)的效率、質(zhì)量、安全性等都能夠得到進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊永年，溫朋鵬，郭建國(guó)，孫永強(qiáng)，高于洋，楊卉艷.窄分布醇醚下游衍生產(chǎn)品的差異化[J].日用化學(xué)品科學(xué)， 2016，39（08）：39-42.

[2]劉偉.兩種乙氧基化技術(shù)及其對(duì)醇醚性能的影響[J].中國(guó)洗滌用品工業(yè)，2016（02）：71-74.

[3]于海濤，孫偉辰.醇醚產(chǎn)品打贏非常規(guī)戰(zhàn)[J].中國(guó)石油企業(yè)，2015（05）：66-67.

[4]劉曉東，尤成宏，劉偉.脂肪醇醚市場(chǎng)分析[J].日用化學(xué)品科學(xué)，2013，36（07）：3-5.