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环氧乙烷ethylene oxide

时间：2020-03-01 来源：网络 浏览：

　又名氧化乙烯，是乙烯系重要产品之一。在以乙烯为原料的产品中，其产量仅次于聚乙烯。沸点 10.4℃，可溶于水，在空气中的爆炸极限为3％～100％（体积）。
　　沿革 　第一次世界大战期间，德国在工业上实现了由乙烯、氯气和水反应生成2-氯乙醇，再由2-氯乙醇与碱液反应制得环氧乙烷的方法（即氯醇法）。此法被各国相继采用，在一段时期内曾是唯一的工业生产方法。
　　1937年，美国联合碳化物公司开发了由空气与乙烯反应直接制得环氧乙烷的方法（即氧化法）。此后，传统的氯醇法逐渐为氧化法所取代。1958年，美国壳牌公司又以氧气代替空气与乙烯反应直接制环氧乙烷。1983年，世界生产能力已超过8Mt。
　　生产方法 　有氯醇法和氧化法两种：
　　氯醇法 　分两步，第一步是将乙烯和氯气通入水中反应，生成2-氯乙醇：
　　　　

C2H4＋H2O＋Cl2─→CH2ClCH2OH＋HCl

2-氯乙醇水溶液浓度控制在6%～7%（质量）以下，温度20～50℃。第二步是用碱（通常为石灰乳）与2-氯乙醇反应，生成环氧乙烷：
　　　　　

石灰乳浓度约为10％（质量），用蒸汽直接加热，并使生成的环氧乙烷尽快离开反应区，以避免生成副产物乙二醇。
　　氯醇法的优点是对乙烯的纯度要求不高，缺点是消耗大量氯气和石灰，并有腐蚀设备和污染环境问题。
　　氧化法 　可分为空气法和氧气法两种。前者以空气为氧化剂；后者用浓度大于95％（体积）的氧气作为氧化剂。此外，也有用富氧空气为氧化剂的。
　　氧化法用载于α-Al2O3或碳化硅上的银为催化剂(见金属催化剂)，一般银含量约 15％，钙盐等为助催化剂。主反应为：
　　　　　 　　

副反应主要是乙烯深度氧化或环氧乙烷进一步氧化生成二氧化碳和水。为了减少和抑制深度氧化反应，载体比表面积宜小(小于1m2／g)，并在气相中加入几个 ppm的1，2-二氯乙烷作为抑制剂。反应温度通常为200～300℃，压力1～3MPa。乙烯深度氧化的热效应是主反应的 12倍，故乙烯单程转化率控制在10％以下，以免温度失控，导致催化剂烧结而失效（见催化剂寿命）。进反应器的乙烯浓度5％～40％（摩尔），氧5％～9％，其中空气法接近上述浓度之下限，而氧气法则接近上限。反应在列管式反应器内进行，管内径为20～50mm，管内填充催化剂，管外通水或有机载热体以移走热量。环氧乙烷收率：空气法为65％～75％（摩尔），氧气法为70％～80％（摩尔）。
　　氧化法的工业生产流程分为反应、环氧乙烷回收及环氧乙烷精制三个部分。空气法流程中有两个反应器和两个水洗塔以及回收废气余热的装置，而氧气法因惰性气体量少，排出的废气也少，只需一个反应器和一个水吸收塔，但设有用热碳酸钾溶液吸收和解吸二氧化碳的系统（见图）。环氧乙烷的精制，随产品用途不同而异，如产品用于制乙二醇时，水含量可较高，但二氧化碳应脱除。

图

　　氧气法用高浓度乙烯和氧，乙烯消耗定额低，如有廉价的氧供应，成本可比空气法低。从世界总的趋势看，氧气法在氧化法中的比重逐年增加，并早已超过了空气法。
　　安全 　环氧乙烷及其原料乙烯在空气中均极易爆炸。在生产过程中，反应原料的配比必须在爆炸极限以下，各处温度也必须从防爆考虑，严格控制。此外，环氧乙烷容易自聚发热，也会引起爆炸，故需控制其贮存温度。
　　用途 　环氧乙烷是石油化工中的重要产品， 主要用途是水合制乙二醇，占环氧乙烷产量的50％～70％以上。因此，工业上常将两者的生产安排在同一车间。环氧乙烷还大量用于制表面活性剂，约占其产量的10％～20％。此外，还用于制乙二醇醚、乙醇胺。在医药方面，环氧乙烷还可用作灭菌剂。  
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