三乙二醇单甲醚的合成及产物的超临界萃取分离

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三乙二醇单甲醚(TGME)是合成硼酸酯型制动液中常用的稀释剂,在不同型号硼酸酯型制动液中占比大,是该类型制动液中不可或缺的组分。目前,工业上唯一的TGME合成路线是利用环氧乙烷与甲醇反应。该反应路线同时联产乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚及多乙二醇单甲醚,TGME的选择性较差,且环氧乙烷本身具有易燃易爆的特性,不利于生产的安全性。随着汽车工业的进一步发展,硼酸酯型制动液的需求量不断增加,研究和开发新型的TGME合成路线及工艺具有广阔的应用前景。为此,本课题提出利用三乙二醇(TEG)与甲醇在常压及较低温度下基于可逆反应的本质进行过程强化合成TGME的路线,并探索从反应体系中进行产物分离的方法。实验建立了过程强化TEG与甲醇反应合成TGME的反应装置,通过研究筛选出催化剂A催化合成TGME,并对反应条件进行了优化。研究表明,较佳的工艺条件为:反应温度110℃,300目小颗粒催化剂A用量为TEG加入质量的20%,反应时间12 h。在该反应条件下,TEG的摩尔转化率达到37.7%,TGME的选择性达到95.6%,且副产物仅有同样可作为制动液稀释剂的三乙二醇双甲醚。为了从反应体系中分离出产物并进行原料回用,探索、对比了普通精馏及超临界CO2萃取两种分离方法。结果表明,对TGME质量占比为30%的原料进行分离,超临界CO2萃取能得到纯度和回收率均接近100%的TGME产品,其较佳萃取条件为:加入某添加剂A,萃取温度50℃,萃取压力15 MPa,萃取时间5 h,添加剂与原料的质量比2:1。研究进一步表明,添加剂A具有分散剂的作用,是萃取所需的关键组分。
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