第一組環(huán)氧乙烷生產(chǎn)原理及工藝

1、 生產(chǎn)原理及生產(chǎn)工藝精細(xì)1523 小組成員：姜耀 王新海 董雪 概述概述：環(huán)氧乙烷：環(huán)氧乙烷(EO)又名氧化乙烯，是最簡(jiǎn)單的環(huán)狀醚。環(huán)氧乙烷是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)又名氧化乙烯，是最簡(jiǎn)單的環(huán)狀醚。環(huán)氧乙烷是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，品， 也是一種基本有機(jī)化工原料，廣泛地用于生產(chǎn)乙二醇、非離子表面活性劑、乙醇胺、乙醇也是一種基本有機(jī)化工原料，廣泛地用于生產(chǎn)乙二醇、非離子表面活性劑、乙醇胺、乙醇醚溶劑、醫(yī)藥中間體、油田化學(xué)品、農(nóng)藥乳化劑等各種精細(xì)化學(xué)品。醚溶劑、醫(yī)藥中間體、油田化學(xué)品、農(nóng)藥乳化劑等各種精細(xì)化學(xué)品。 環(huán)氧乙烷是一種中樞神經(jīng)抑制劑、刺激劑和原漿毒物。對(duì)環(huán)境有危害，易燃，有毒，為致環(huán)氧乙烷是

2、一種中樞神經(jīng)抑制劑、刺激劑和原漿毒物。對(duì)環(huán)境有危害，易燃，有毒，為致癌物，具刺激性，具致敏性。癌物，具刺激性，具致敏性。制備方法制備方法1、氯堿法氯堿法 分兩步反應(yīng)，第一步是將乙烯和氯氣通入水中，生成2-氯乙醇。第二步是用堿（通常為石灰乳）與2-氯乙醇反應(yīng)，生成環(huán)氧乙烷。2、直接氧化法直接氧化法 乙烯直接氧化法，分為空氣直接氧化法和氧氣直接氧化法。 *目前較先進(jìn)的生產(chǎn)方法是用銀作催化劑，在列管式固定床反應(yīng)器中，用純目前較先進(jìn)的生產(chǎn)方法是用銀作催化劑，在列管式固定床反應(yīng)器中，用純氧與乙烯反應(yīng)，采用乙烯氧與乙烯反應(yīng)，采用乙烯直接氧化直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷。生產(chǎn)環(huán)氧乙烷。氯堿法氯堿法 首先氯氣與水反應(yīng)

3、生成次氯酸，再與乙烯反應(yīng)生成2，-氯乙醇。然后氯乙醇用石灰乳皂化生成環(huán)氧乙烷。 *這種方法存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)大致有：這種方法存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)大致有：1)消耗氧氣，排放大量污水，造消耗氧氣，排放大量污水，造成嚴(yán)重污染；成嚴(yán)重污染；氯堿法氯堿法副反應(yīng)： 乙烯次氯酸化生產(chǎn)氯乙醇時(shí)，同時(shí)副產(chǎn)二氧化碳等副產(chǎn)物，在氯乙醇皂化時(shí)生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷可異構(gòu)化為乙醛，造成環(huán)氧乙烷損失，乙烯單耗高； 氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，由于裝置小、產(chǎn)量少、質(zhì)量差、消耗高，因而成本也高幾乎被淘汰，所以我們主要介紹環(huán)氧乙烷的直接氧化法。直接氧化法：直接氧化法：1、2、3、在工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)產(chǎn)物主要是環(huán)氧乙烷二氧化碳 和水。甲醛含量小于1%，乙醛

4、含則更少，右側(cè)三個(gè) 副反應(yīng)可忽略不計(jì)。1是主要副反應(yīng)，是一個(gè)強(qiáng)放熱 反應(yīng)。催化劑：銀催化劑：銀 環(huán)氧乙烷的催化劑主要是以銀催化。 （催化劑的主要生產(chǎn)廠(chǎng)家是英荷Shell公司、美國(guó)UCC公司、美國(guó)SD公司、日本觸媒化學(xué)株式會(huì)社(NSKK)、中國(guó)石油化工股份有限公司燕山分公司等。其中Shell公司是世界上最大的銀催化劑生產(chǎn)廠(chǎng)家，其銀催化劑產(chǎn)量達(dá)世界銀催化劑總產(chǎn)量的一半以上）。*長(zhǎng)期以來(lái)，銀催化劑開(kāi)發(fā)者一直認(rèn)為銀催化環(huán)氧乙烷理論最高選擇性為85.7 %。助催化劑及載體助催化劑及載體助催化劑助催化劑： 主要是堿金屬鹽、堿土金屬鹽、稀土金屬化合物。可提高催化劑的活性及選擇性，增大穩(wěn)定性，延長(zhǎng)催化劑壽命。

5、載體載體： 氧化鋁是銀催化劑最佳載體原料。早期氧化鋁載體大多采用大孔徑、 低比表面積的載體，后期采用大比表面積的氧化鋁載體制備銀催化劑。 比表面積：0.52 m2/g;形狀多為瓷環(huán)型、矩鞍型、鞍型；致孔劑多為有機(jī)聚合物。抑制劑抑制劑： 抑制非目標(biāo)產(chǎn)物的形成，主要是硒、碲、氯、溴等。氧氣法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝流程氧氣法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝流程 環(huán)氧乙烷化工工藝參數(shù)環(huán)氧乙烷化工工藝參數(shù)反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 （1）反應(yīng)溫度 反應(yīng)過(guò)程中的副反應(yīng)是平行反應(yīng)所以溫度是選擇性主要影響因素。在反應(yīng)溫度為100時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物幾乎全是環(huán)氧乙烷，但轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)速率很慢，無(wú)工業(yè)價(jià)值。 但隨著溫度升高，轉(zhuǎn)化率增加，選擇性降低。溫度

6、超過(guò)300時(shí)產(chǎn)物幾乎全是二氧化碳和水，并且溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致催化劑壽命下降。所以工業(yè)上一般選擇溫度在所以工業(yè)上一般選擇溫度在220260。 反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力（2）反應(yīng)壓力 乙烯的直接反應(yīng)在熱力學(xué)上都不可逆，所以壓力對(duì)反應(yīng)的平衡和選擇性影響不大。 但加壓可提高氧氣乙烯的分壓，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)器生產(chǎn)能力，工業(yè)上大都采用加壓氧化法，但壓力也不能太高，一般工一般工業(yè)上采用的壓力在業(yè)上采用的壓力在2.0MPa左右。左右。原料氣配比及致穩(wěn)氣原料氣配比及致穩(wěn)氣（3）原料配比及致穩(wěn)氣 氧化劑不同，反應(yīng)器進(jìn)口混合氣的組成也不同。 用空氣作氧化劑時(shí)，空氣中的氮作為致穩(wěn)氣，乙烯濃度為5左右，氧濃度6左右；乙烯單程轉(zhuǎn)化率為30%35%，選擇性達(dá)70%左右。 以純氧作氧化劑時(shí)，為使反應(yīng)緩和進(jìn)行，仍需加入致穩(wěn)氣，在用氮作致穩(wěn)氣時(shí)，乙烯濃度可達(dá)20%30%，氧濃度7%8%左右。單程轉(zhuǎn)化率為12%15%，選擇性為83%84%。 致穩(wěn)氣致穩(wěn)氣 實(shí)際生產(chǎn)中乙烯與氧氣配比濃度必須控制在爆炸極限的合適范圍內(nèi)。 過(guò)低時(shí)催化劑的生來(lái)改變乙烯的爆炸產(chǎn)