提升傳統醇醚生產工藝技術的路徑探索

吳曉春

摘 要：在社會生產與生活中，醇醚是應用十分廣泛的一類產品，且擁有較大的市場需求。然而對于醇醚生產工藝的研究時間從開始之間仍較短，盡管已經產生多種生產工藝，但傳統各種生產工藝技術都存在不同程度的缺點，能滿足的產品品種生產需求也各不相同。對此，就需要相關領域繼續加大對其生產工藝技術提升路徑的研究探索，以使醇醚生產得到進一步發展。本文對醇醚生產工藝進行了簡述，并對傳統各項生產工藝進行了分析，然后在此基礎上對醇醚生產工藝技術提升的路徑進行了探討。

關鍵詞：醇醚生產;AEO;循環噴射;脂肪醇

1 醇醚生產工藝概述

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品。該類產品品種較多，在實踐中又有較為廣泛的用途，所以化工領域一直都對其生產工藝有較多研究。醇醚生產工藝主要是以EO為原料，運用各種起始劑通過催化發生加成聚合反應，從而產生不同品種的AEO產品。該類產品最早是由Scholler在1930年使用聚乙二醇進行還原得到的，隨后其生產工藝經過長時間的不斷發展已逐漸成熟。在傳統醇醚產品的生產中，其主要使用的反應起始劑對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與環氧乙烷反應生產各種乙氧基化產品，而脂肪醇在與環氧乙烷的進一步加成反應后就會得到不同聚合度的AEO。在整個生產工藝中，其脂肪醇醚的分子量分布寬窄度對其生產加工性能影響較大。所以醇醚生產工藝中的研究重點就一直集中在如何獲得窄分布脂肪醇醚上。通過研究人們發現在工藝條件固定的情況下，催化劑成為關鍵所在。隨后各國都對其催化劑展開研究。美國在1978年發現一些含鋇化合物可以被當做催化劑且能夠得到較窄分布的產物。日本隨后又研究發現水滑石作為催化劑也有較好效果。同時我國國內也對此有相應研究，其中以中國日用化學工業研究院的研究發現成果最為突出，并實現了我國在醇醚生產上的重要突破。

2 傳統醇醚生產工藝分析

隨著國內外對醇醚生產研究的不斷深入，已經誕生出不同的生產工藝。傳統生產工藝中最為突出的是釜式生產工藝。從醇醚生產的整個公藝過程可以發現其特點主要表現在以下幾個方面：一是其反應過程屬于強熱反應;二是生產過程中由于用到EO氣體，所以具有較高危險性容易發生火災、爆炸等情況。傳統釜式工藝之所以在實際生產中廣泛應用，是因為其在長期發展過程中工藝已經較為成熟，容易上手，且所需設備十分簡單，整個反應過程都在機械攪拌反應釜內進行，無需其他設備，所以資金投入少，對于各種小批量、小品種、大分子量的醇醚生產十分便利。但同時該生產工藝的缺點也十分明顯，即反應過程中溫度與壓力跳動較大，控制難度大，且生產中傳質效果也不理想。此外，其生產過程中的氣相內EO含量較大，在攪拌傳動的過程中極易出現泄漏進而帶來巨大安全隱患。正是基于其危險性較高的原因，行業內不斷探索提升醇醚生產工藝技術的方法，并由此產生了噴霧式生產工藝。

噴霧式生產工藝在生產效率與生產安全性上都對之前的釜式生產工藝進行了強化提升。首先，該生產工藝的反應效率更高，生產醇醚產品所花時間更短。其次，其在工藝上的最大改革就是通過噴霧的方式使物料霧化，進一步增大了液相與EO氣體間的接觸面積，使其反應速度更快，更充分。再者，其生產中所使用的設備無需攪拌，只需為氣液提供接觸機會，所以也不會因攪拌或靜電而發生生產安全事故，使醇醚整個生產過程更為安全。但該生產工藝也有其局限性，即不能用以生產高黏度產品以及小批量多品種產品。

在針對醇醚生產工藝技術不斷研究的過程中，人們又在以往生產工藝的基礎上通過進一步優化開發出了環路噴射式生產工藝。該生產工藝對解決了釜式生產工藝存在的問題，同時也為噴霧式生產工藝有了進一步的提升。該生產工藝在傳統生產流程上進行了簡化，所以其生產流程更為簡單。所使用的設備采用立式結構設計，占地面積小，能夠為實際生產節省大量資源。此外，該生產工藝還有諸多優點，如反應速率高，生產時間短，生產出的醇醚產品品質優，傳質效果突出等。該工藝能夠勝任高黏度品種醇醚產品的生產且可以使用粉末式催化劑。經過該生產工藝最終生產出的醇醚產品，其游離脂肪醇含量更低，其中游離的EO含量也十分低，所以幾乎不用對其進行脫氣處理。在安全性方面，由于環路噴射式生產工藝中所使用的載氣為N2，所以其反應設備內的可燃氣體容易被控制在安全范圍內，這就在最大程度上保障了生產的安全性。再者，其在實際生產中也具有極高的實用性，可以應付不同品種產品的生產任務。這主要是因為其設備中的循環死角少，易進行清理，轉換生產品種十分簡單。可以說，改生產工藝已經十分符合現代醇醚生產的各方面需求。但美中不足的是該工藝流程下生產過程中的操作壓力較高。

3 提升傳統醇醚生產工藝技術的路徑

通過上述分析可以發現，醇醚生產工藝技術優化過程中一直是在圍繞如何增大反應速率、如何保障生產安全性等進行的。所以在提升傳統醇醚生產工藝技術方面相關領域仍在持續研究中。目前針對傳統生產工藝的提升路徑主要有以下幾種：

3.1 對生產工藝進行組合

在探索醇醚生產工藝提升的過程中，由于以往各項傳統生產工藝都有著各自的優點，所以人們嘗試對各種生產工藝進行組合，以期通過融合各種工藝的優點使其生產工藝流程不斷優化。目前已經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行組合

這是在傳統釜式反應器的基礎上對其增加循環噴霧混合器，如此就是的液相與氣相的接觸面積進一步增大，從而使反應效率得到提升。這種組合工藝由于引入了噴霧的方式，所以其攪拌過程中所存在的危險也相應降低，同時還能夠各種小批量、小品種、大分子量的醇醚產品的生產。

3.1.2 攪拌工藝與噴射工藝進行組合

這種組合模式同樣是在傳統釜式生產工藝技術上進一步衍生優化而形成的。該組合最早有美國研究出來，同時利用了攪拌設備與噴嘴反應器，使兩種反應設備在生產中的優點得到了有機結合。該生產工藝反應效率同樣較高，且能夠用以多種品種的小批量醇醚產品生產以及滿足黏度較大反應過程的醇醚產品生產需求，從而生產出高品質的高黏度醇醚產品。

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噴霧混合反應生產工藝的基礎上進一步吸取噴射生產工藝的優點，加入噴射混合器，從而使反應設備內頭部空間中不容易得到反應的EO氣體也可以被噴嘴吸入物料中進行反應，從而使物料利用率更高，反應速率進一步加快，生產時間進一步縮短。同時也極大減少了最終產品與為其中的EO含量，且整個生產工藝流程安全性更高。

3.2 優化游離脂肪醇與EO分布指標

通過對醇醚生產過程的分析不難看出，其游離脂肪醇與EO指標是對醇醚產品品質影響最大的兩個因素，所以在生產工藝技術提升過程中就需要對這兩項因素在生產過程中的指標加以優化。在這個研究方向上，研究人員需要不斷對游離脂肪醇和EO分布兩項指標間的相互關系進行分析，從而找到對兩項指標加以有效控制的方法并運用到實際生產中，如此就可以使其生產工藝技術得到進一步提升。

4 結束語

隨著社會的不斷發展，社會對醇醚的需求仍將不斷加大。因此，對于醇醚的生產工藝技術提升的研究必須進行下去。一方面藥對現有生產工藝進行優化，另一方面要結合其生產特點探索全新的生產工藝模式，以使醇醚生產的效率、質量、安全性等都能夠得到進一步提升。

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