Bei der industriellen Produktion von Propylenglykol kommt in erster Linie das Propylenoxid-Hydratationsverfahren zum Einsatz, bei dem Propylenoxid und Wasser als Hauptrohstoffe verwendet und unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen umgesetzt werden. Während der Reaktion öffnet sich der Epoxidring im Propylenoxidmolekül und durch die Addition von Wassermolekülen entsteht 1,2-Propylenglykol. Dieser Prozess verfügt über einen unkomplizierten Reaktionsweg sowie ausgereifte Ausrüstung und Technologie, wodurch er in der industriellen Produktion weit verbreitet ist. Um die vollständige Umwandlung von Propylenoxid sicherzustellen, müssen Reaktionstemperatur, Druck und Materialverhältnisse auf der Grundlage der Rohstoffeigenschaften und Gerätespezifikationen gesteuert werden.
Propylenoxid und Wasser werden in einem bestimmten Verhältnis in den Reaktor eingespeist und unter geeigneten Bedingungen hydratisiert. Während der Reaktion das Zielprodukt 1,2-Propylenglykol entsteht, können auch kleine Mengen an Nebenprodukten-wie Dipropylenglykol und Tripropylenglykol- entstehen. Faktoren wie die zugesetzte Wassermenge, die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit beeinflussen die Produktzusammensetzung. Die Erhöhung des Verhältnisses von Wasser-zu Propylenoxid trägt dazu bei, die Umwandlungsrate von Propylenoxid zu verbessern, erhöht aber auch die Belastung für nachfolgende Dehydratisierungs- und Trennprozesse; Daher erfordert der Produktionsprozess ein Gleichgewicht zwischen Reaktionseffizienz und Energieverbrauch.
Die resultierende Mischung durchläuft typischerweise Trennschritte wie Dehydratisierung, Destillation und Rektifikation. Zunächst wird der Großteil des Wassers aus dem Reaktionssystem entfernt; Anschließend werden die Siedepunktunterschiede der Komponenten genutzt, um Propylenglykol von Nebenprodukten wie Dipropylenglykol und Tripropylenglykol abzutrennen. Produkte, die eine höhere Reinheit erfordern, werden einer weiteren Rektifikation unterzogen, um den Grad der Verunreinigung zu reduzieren und die Produktreinheit zu verbessern. Die präzise Steuerung von Temperatur, Druck und Rückflussverhältnis während der Rektifikation verbessert die Trenneffizienz und minimiert gleichzeitig den Energieverbrauch.
Nach der Trennung und Reinigung wird das Propylenglykol einer Qualitätsprüfung unterzogen, bei der Parameter wie Reinheit, Wassergehalt, Farbe, Säuregehalt und Dichte im Mittelpunkt stehen. Produkte, die den Spezifikationen entsprechen, werden gekühlt, gelagert und verpackt, während nicht-konforme Produkte unter bestimmten Umständen eine weitere Verarbeitung erfordern. Neben der Propylenoxid-Hydratisierungsmethode wird auch an der Herstellung von Propylenglykol aus bio-basierten Rohstoffen geforscht; Solche Prozesse bieten Potenzial für nachwachsende Rohstoffe und eine umweltfreundliche Produktion. Im Hinblick auf die derzeitige industrielle Anwendung bleibt die Propylenoxid-Hydratisierungsmethode jedoch das Verfahren mit der ausgereiftesten technologischen Grundlage.