吴波环氧乙烷的研究与应用

扬州工业职业技术学院2016 2017 学年第 二 学期毕业设计（论文）（课程设计）课题名称：环氧乙烷的研究与应用 设计时间： 2016 年 12 月-2017 年 3 月 系 部： 化学工程学院 班 级： 1401 应用化工 姓 名： 吴波 学 号： 1401010129 指导教师： 徐斌 答辩情况 答辩教师：年 月 日评语成绩评定 指导教师：年 月 日环氧乙烷生产工艺研究吴波1401 应用化工摘要 环氧乙烷是工业上一种重要的原料。被广泛应用于漂洗、 制药、 印染行业。在化工相关产业用作清洁剂的起始剂。针对环氧乙烷生产中最重要的问题，对乙烯氧化生产工艺和生产方法进行了深入研究，寻找更先进的环氧乙烷生产工艺和生产方法，对环氧乙烷的生产工艺及生产方法有更深刻的了解。中国对环氧乙烷的需求量很大，但国内生产的产量低，与国外相比，在市场上的差距很大，需大量从国外进口环氧乙烷。作为其下游其它产品的需求也不断增加。发展和改进环氧乙烷的生产工艺，可缓解国内市场供给和需求的短缺。有利于缓解国内市场供需紧张的矛盾。关键词: 环氧乙烷、生产工艺及改进、生产方法、需求量、Ethylene oxide production technology researchWubo1401Application of chemical technologyAbstract: ethylene oxide is a kind of important industrial raw material.Widely applied to rinse, pharmaceutical, printing and dyeing industry.At the start of a related industry used as detergent agent.Aiming at the problem of the most important in the production of epoxy ethane, ethylene oxide production technology and production methods were studied, looking for more advanced epoxy ethane production technology and production methods, the production process of epoxy ethane and production methods have a more profound understanding.China is a big demand for epoxy ethane, but the output of domestic production is low, compared with abroad, the gap in the market is very big, need a large number of imported ethylene oxide.Other products as its downstream demand is also increasing.Development and improve the production technology of ethylene oxide, can ease the shortage of supply and demand in the domestic market.To ease the contradiction of supply and demand tension in the domestic market.key words : epoxy ethane, production technology and improvement, production method, demand,目录第一章 绪论 .11.1 环氧乙烷概述 .21.2 环氧乙烷的性质及特点 .21.3 环氧乙烷的发展现状 .31.4 国内外市场分析 .51.4.1 国内市场分析 .61.4.2 国外市场分析 .6第二章 环氧乙烷的工业生产方法 .72.1 氯醇法 .82.2 乙烯直接氧化法 .9第三章 实验部分 .103.1 实验原理 .113.2 实验仪器 .133.3 实验步骤 .143.4 数据记录与处理 .153.5 影响因素 .18第四章 环氧乙烷的生产工艺改进 .19参考文献致谢第一章 绪论基本信息环氧乙烷，一种有机化合物， 化学公式 C2H4O，是最简单的环醚之一，属于杂环化合物，是一种有毒的致癌物化合物，在以前用于制造杀菌剂。环氧乙烷属于易燃、 易爆的化学品，且不易于长途运输，因此具有较强的区域性。环氧乙烷是重要的石油化工原料和产品之一。还广泛用于漂洗、制药、印染行业。在化工相关的产业可作为清洁剂的起始剂。环氧乙烷在低温下是无色透明的液体，在常温下，为无色带有醚刺激性气味的气体，气体的蒸汽压高于 30时可达 141kPa，这种高蒸汽压决定了环氧乙烷在熏蒸消毒时穿透力较强。环氧乙烷至今依然是最好的冷消毒剂之一，也是目前四大低温灭菌技术（低温等离子体、低温甲醛蒸汽、环氧乙烷、戊二醛）中最为重要的一员。中文名称 环氧乙烷英文名 Epoxyethane,Ethylene Oxide化学式 C2H4O熔 点 -112.2外 观 无色气体别 称 恶烷、氧化乙烯、ETO、醇溶液 分子量 44.052沸 点 10.8物理性质外观与性状：无色气体。相对密度（水=1）：0.8711折射率：1.3614 （4）相对蒸气密度（空气=1）：1.52分子式：C2H4OInChI： InChI=1/C2H4O/c1-2-3-1/h1-2H23职业接触限值：阈限值 1ppm（时间加权平均值）；A2( 可疑人类致癌物）（美国政府工业卫生学家会议，2004 年）。时间加权平均容许浓度（PC-TWA）：2mg/m3 （GBZ2.1-2007 工作场所有害因素职业接触限值第一部分：化学有害物质）饱和蒸气压(kPa)：145.91(20)燃烧热(kJ/mol)：1262.8临界温度()：195.8临界压力(MPa)：7.19辛醇/水分配系数的对数值：-0.30爆炸极限%(V/V)：3100引燃温度()：429溶解性：与水可以任何比例混溶，能溶于醇、醚闪点() ：-17.8(O.C)自燃点() ：571化学性质由于环氧乙烷具有含氧三元环结构，性质非常活泼，其反应主要是环氧环的开环反应，所得反应产物大多是重要的化工产品。比如：环氧乙烷水合生成乙二醇，是制备乙二醇的主要方法；环氧乙烷与醇类反应，主要生成乙二醇单醚，可溶解纤维纤酯、工业上称溶纤剂；与苯酚反应生成苯氧基乙醇，其酯类是香料的定香剂、杀菌剂和驱虫剂；与氢氰酸反应生成 2-氰乙醇（HOCH2CH2CN)；与卤化氢反应生成卤化乙醇；环氧乙烷本身还可以发生聚合反应，生成聚乙二醇；气态环氧乙烷在高温下可以发生爆炸性分解，在 400时可分解生成一氧化碳、甲烷及乙烯、乙烷、碳、氢等。生产需求近期，国内环氧乙烷价格跌势不止。2016 年的年底到 2017 年的年初的几个月，内环氧乙烷价格已三次下调，目前华东地区的价格已经下滑至 7500 元（吨价，下同），与年内高点相比，价格缩水了约 26%。回顾今年来的环氧乙烷市场行情，其价格在春节前后跌至最低点 7200 元，在 3 月初开始了阶梯式反弹，价格持续上涨，其最高点一度突破 12000 元，涨幅高达 42%。环氧乙烷价格大涨主要在于是行业需求量大增，以及国外乙烯装置检修带来的成本支撑以及产能下降。4 月，国内供应再次缩减，虽然各大企业对高价货源抵触情绪略高，但需求仍在，且市场炒作氛围升温。然而环氧乙烷下游产业自 4 月开始呈低迷态势，受此拖累，环氧乙烷行情开始下行之旅，5 月份两次降价。工厂开始采取限产保价政策，价格持续下跌，且下坡路走得颇为缓慢甚至“平稳”，但从 4 月底至 5 月中旬的这一个半月的时间内，其价格牢牢地维持在 8900 元。三江石化新装置的投产似乎揭开了环氧乙烷价格连跌的“封印”。其 18 万吨/年装置开车，产品流入市场，每天产量约 2000 吨。现货供应量加大给市场造成恐慌，刺激价格下减。原料的持续疲软也推动了环氧乙烷的价格不断下滑。目前亚洲化学产乙烯价格已低至 1080 美元（CFR 东北亚），与其 5 月中上旬时的高价位相比下跌了24%。但是在需求领域，同样是行情疲软。乙二醇聚酯行业，作为环氧乙烷下游的最大消费领域，受进口持续高位和需求不足的影响，乙二醇聚酯行业的价格继续不断且平稳地下降。从目前行情来看，宏观经济的发展和收益并不乐观，预计乙烯市场将持续走下坡路，未来，环氧乙烷在原料上很难有支撑。下游疲软的行情也将持续不减，但是其供应仍会持续增加。根据化工在线的统计，截至 2016 年底，国内精制环氧乙烷（商品环氧乙烷）产能接近 350 万吨，而国内的需求量（不包括乙二醇）仅仅在 150 万吨左右。虽然在理论上讲，一些装置可以切换成生产乙二醇的装置，缓解一部分供应压力，但是在国外低价乙二醇进口的冲击下，这样的尝试，在经济上几乎是不可行的。从后市方面来看，供应与预期相比还有增加，辽宁北方化学、天津中沙、远东集团的多套环氧乙烷生产装置都有开车出货的预期，因此，市场供应量将继续加大。随着今年新装置的开车，预计产能将会达到 400 万吨/年，环氧乙烷供求失衡的态势将会愈发严峻。在新产能进一步被释放的背景下，即便是勉强稳定价格也是难以做到了。整个环氧乙烷行业进入产能严重过剩的时代，市场将会长期处于冰冻期。环氧乙烷作为化工生产市场的 superstar，在过去化工市场的二十几年里一直是独占鳌头。尤其是在我国成为世界经济贸易组织的成员国以后，伴随着国内纺织行业及其他产业的崛起，环氧乙烷的需求量明显不足。很多民营企业都想在日渐红火的化工生产市场上分一杯羹，于是各大企业通过从国外大量进口乙烯、建造低温乙烯贮罐等方法来克服环氧乙烷原料短缺的难题，这种蜂拥而上的行为导致我国环氧乙烷产量迅速增长。这与产能激增不同，环氧乙烷下游产品市场需求不旺。受上下游双重利空因素的影响，到 2016 年 5 月中旬，环氧乙烷的市场价格累计最大跌幅超过了 2100 元/吨，下跌幅度超过 16%。2016 年，欧洲市场对于环氧乙烷的进口少于往年，而欧洲本地的产量大大减少，其需求尚可接受，但从整体上看，这种情况有利于对装置的检修。按照每月月均进口量计算，2016 年欧洲市场总进口量在 2000030000 吨之间。有消息人士说，由于装置正在进行检修，短时间内难以恢复生产，并且美国的乙二醇市场供应非常短缺。我国的环氧乙烷产能情况如下：华东地区的环氧乙烷产量过剩后，华中地区与华东地区情况相同，都从产量供不应求迅速转向了供过于求。据相关数据表示，我国国内环氧乙烷年的产能截至 2016 年底约为200 万吨左右， 20 预计 17 年上半年将会释放 50 万吨左右的产能，预计在2017 年，全年总产量将会达 260 万吨。环氧乙烷的生产地区及产能序号生产地区及国家 环氧乙烷产能环氧乙烷产能备注1 海湾/非洲 65.4 5.52 东欧（不含俄罗斯）12.50 1.13 西欧 50.0 5.14 中国 65.0 4.85 亚太地区（不含中国）114.1 11.06 美国+墨西哥 65.1 6.07 拉丁美洲 37.7 3.10合 计 412 35.5主要用途环氧乙烷是一种有毒的可致癌化合物，在以前被大量用于制做杀菌剂。环氧乙烷还被广泛地应用于制药，印染，洗涤，等化工行业。在化工相关产业还可以作为清洁剂的起始剂。环氧乙烷也被广泛用于医疗用品如手术器具、绷带及缝线的消毒。环氧乙烷具有杀菌作用，且不腐蚀金属，无残留气味，可杀灭霉菌、细菌（包括孢子）及真菌，因此，对于一些不能耐受高温消毒的物品，可以用环氧乙烷及其深加工产品来消毒。在 1938 年，美国化学家 Lloyd Hall 取得了以环氧乙烷消毒法保存香料的专利，该方法直到今天仍有人使用。 在精细化工方面，环氧乙烷主要用于制造各种溶剂(如溶纤剂等), 合成洗涤剂、消毒剂、抗冻剂、稀释剂,非离子型表面活性剂 ,增塑剂和增韧剂等。环氧乙烷可与纤维素发生羟乙基化反应，可以合成水溶性树脂(其环氧乙烷含量约 75%)。还可用作熏蒸剂、涂料增