【《环氧乙烷生产工艺综述》2400字】

环氧乙烷生产工艺综述目录TOC\o"1-3"\h\u24595环氧乙烷生产工艺综述 1197261.1环氧乙烷的性质 1287281.1.1环氧乙烷的物理性质 1291431.1.2环氧乙烷的化学性质 1284981.2环氧乙烷的生产方法 1258011.3环氧乙烷的生产原理 371351.3.1反应原理 3196091.3.2CO2脱除机理 390021.4环氧乙烷的工艺流程 41.1环氧乙烷的性质1.1.1环氧乙烷的物理性质环氧乙烷（ethyleneoxide）简称EO，别名有恶烷和氧丙环等。分子式C2H4O，相对分子质量44.05g/mol；外观与性状和温度大小有关，颜色均是无色，常温状态是气体，低温状态下是透明液体；沸点是10.6℃，易溶解于水和部分有机溶剂；相对密度在水为1时是0.87，相对蒸汽密度在空气为1时是1.52；临界温度是195.8℃，属于低压液化气体；饱和蒸气压在30℃时可达到141kPa。EO具有不稳定性，熔点为-112.2℃，闪点-17.8℃，容易发生爆炸危害当与空气接触时，若遇到明火，还会燃烧，爆炸极限在3%-100%。另外，由于EO自聚速度缓慢，可能会发生堵塞设备情况，而且达到一定温度会发生爆炸性降解，所以要保持在一个低温环境中。1.1.2环氧乙烷的化学性质EO是一种活性很高的有机物，在很多反应中三元环被打开，较容易发生聚合、异构化反应，会产生一些列链长增加、水溶性增大的聚乙二醇衍生物；在痕量的酸或碱作用下，有利于水解反应的发生；与甲醇等低级醇会生成作为溶纤剂的乙二醇－甲醚等；较低温度状态下，与氢卤酸反应，生成卤醇[6]。1.2环氧乙烷的生产方法1.2.1氯醇法早在20世纪初期，UCC采用氯醇法工艺进行环氧乙烷工业化生产，在上世纪这种方法得到广泛应用。反应原理是氯气和水反应，生成次氯酸。然后将乙烯和生成的物质混合反应，得到2-氯乙醇和盐酸，再选用氢氧化钙对生成的物质进行皂化处理，经过精制等生成纯的环氧乙烷[7]。该生产方法对原料乙烯品质要求不高，工艺流程简单，在当时被人们所广泛采用。然而反应过程耗氯大，排出难处理的废酸废水导致水源和环境污染严重；在进行第一步成产工艺生成氯乙醇时，会有盐酸、二氧化碳之类副产物对设备造成腐蚀等影响[7]。另外，这种方法乙烯单耗高，装置小，产量较低，成本也高，并且甲醛的质量分数也高，含量容易超标。所以，在高品质高产量的氧化法生产环氧乙烷面前，EO氯醇法便失去竞争力慢慢退出市场。1.2.1乙烯直接氧化法此生产方法有两种，空气直接氧化法、氧气直接氧化法。（1）空气直接氧化法：利用乙烯与氧气反应，空气作为氧化剂，但由于空气中存在有害杂质，会在生产过程中带入反应器，活性受到影响，所以需要用到空气净化除杂装置。该方法在生产过程中是两台及以上的反应器串联，为了使主催化剂的活性始终保持在较高的水平，环氧乙烷的转化率和效益提高。这就大大提高了生产成本的投入，依然存在一些弊端。（2）氧气直接氧化法：经过了解，有一种方法是使原料气在常规条件下与银接触，催化剂的选择性有两个预设值。当催化剂选择性低于第一个时，调整空速在6000-10000h-1。高于第二个时要将其回到常规条件，继续反应，最后预设值要大于第一预设值。此法通过优化银催化剂选择性，提高了生产经济性[8]。本设计工艺采用纯氧或者其他氧源为氧化剂，设计空速范围在4000-8000h-1，银做催化剂，接连引入，可以减少其中的惰性气体含量，这样可以提高乙烯的利用率，没有反应完全及未参与反应的乙烯再经循环过程使用。通过CH4和N2作为致稳剂，使得进料气中的氧气保持在一个高浓度状态。二氧化碳的浓度使催化剂选择性受到一定的影响。所以将二氧化碳浓度稳定在一定范围内，以提高选择性，增大产率[9]。氧气氧化法和空气氧化法两者相比，在氧化反应、吸收处理、蒸馏精制等工序方面过程基本一致。前者在生产工艺、设备、反应条件相对后者又有着相对的优势。前者需要分离装置，CO2脱碳处理系统，较少的反应器；后者需要空气净化系统等，而且涉及多个副反应器和二次吸收系统，使得耗资增加。所以，能够看出氧气氧化法流程短些，所用设备较少，投入成本低点。另外，氧气法中EO的收率高，乙烯单耗也低。在反应温度方面，氧气法温度较低，更有利于催化剂寿命的延长，也使生产过程保持相对稳定。因此，现代生产工艺更倾向于选择氧气直接氧化法生产EO。1.3环氧乙烷的生产原理1.3.1反应原理工业生产过程中，乙烯氧化过程在一般情况下更偏向发生深度氧化，乙烯的分子骨架和碳键被破坏，生成二氧化碳和水。若只想使氧化反应被束缚在最目的产物EO方向上，在实际工业生产操作中，以银作催化剂，在高温、高压下，乙烯和氧气氧化部分生成EO。该步反应方程式如下：乙烯和氧反应不仅生成环氧乙烷，还继续发生深度反应。同时，目的产物是一条路径，而副产品二氧化碳等是另一条途径，两者独立进行，先是二氧化碳和水的直接生成，也跟着生成一些氧化中间产物[10]。因为要抑制乙烯深度反应发生的过程，便向其中加入少量反应抑制剂1,2二氯乙烷，阻止CO2和H2O的生成。在反应过程中，最先可能发生同分异构反应，生成EO的同分异构体乙醛，接着二氧化碳和水氧化生成，要格外注意环氧乙烷异构化操纵着反应速度。通过上述反应式知，在反应器中会伴随着少量的甲醛（含量小于1%）和乙醛副产物的生成。它们需要在相关操作中从环氧乙烷和乙二醇中分离出来。1.3.2CO2脱除机理本装置通过在碳酸盐溶液方面进行改进，以碳酸钾溶液吸收二氧化碳[11]，此过程为：此反应可表示为如下五步，第五步主要控制反应速度。1.4环氧乙烷的工艺流程在实际工艺生产过程中，首先是原料乙烯和氧气进入氧化装置，按一定比例在混合器中混合，混合后气体与循环气经过热交换器预热。在固定床反应器中，进行催化反应。在该反应过程中需要加入抑制剂二氯乙烷来抑制反应生成二氧化碳和水[12]。生成的环氧乙烷等反应器出料利用热量，经过冷却器冷却，利用工艺水对进入环氧乙烷吸收塔塔底的环氧乙烷进行吸收，被吸收的环氧乙烷按照一定路线以气体形式