编号No22课题乙烯氧化法生产环氧乙烷.doc

编号：No.22课题：乙烯氧化法生产环氧乙烷 授课内容： ● 乙烯氧化法生产环氧乙烷反应原理 ● 乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺流程 知识目标： ● 了解环氧乙烷物理及化学性质、用途、生产方法　 ● 掌握乙烯氧化法生产环氧乙烷反应原理　 ● 掌握乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺流程　 能力目标： ● 分析影响反应过程的主要因素 ● 分析和判断工艺流程特点 思考与练习： ● 乙烯氧化法生产环氧乙烷反应催化剂组成和特点 ● 影响乙烯氧化法生产环氧乙烷反应过程的主要因素 ● 乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺流程的构成 授课班级： 授课时间： 年 月 日 乙烯系产品的生产 乙烯是碳原子数最少的烯烃，由于它具有极其活泼的双键结构，因而其反应能力很强，且成本低、纯度高、易于加工利用，所以是有机化工中最重要的基本原料。通过乙烯的聚合、氧化、卤化、烷基化、水合、羰基化、齐聚等反应的实现，可以得到一系列极有价值的乙烯衍生物，如环氧乙烷、乙二醇、乙醛、醋酸、醋酸乙烯、乙苯、聚乙烯等，由乙烯出发还可生产溶剂、表面活性剂、增塑剂、合成洗涤剂、农药、医药等。乙烯系主要合成产品及其用途如图6-1所示。 目前，乙烯的产量在各种有机产品中居首位。就用途而言，乙烯最大的消费是塑料工业，其中尤以聚乙烯所需乙烯量最大，乙烯的其它消费依次为环氧乙烷、乙苯、乙醛、乙醇，还有醋酸乙烯、α-烯烃、卤代烷等。 第一节　乙烯直接氧化法生产环氧乙烷 一、概述 1．环氧乙烷的性质和用途 环氧乙烷（EO）又叫氧化乙烯。它是无色易挥发的具有醚类香味的液体，能与水、醇、醚及其它有机溶剂以任意比例互溶。沸点 10.5℃, 熔点 -111.3℃, 燃点 429℃ 。环氧乙烷能与空气形成爆炸性混合物，其爆炸范围为 3.6～80%（体积）。 环氧乙烷有毒，如停留于环氧乙烷蒸气的环境中10min，会引起剧烈的头痛、眩晕、呼吸困难、心脏活动障碍等，接触液体E0会被灼伤，尤其是40～80％的EO水溶液，较其它浓度的EO水溶液能更快地引起严重的灼伤。工作环境的空气中EO的允许浓度，美国职业防护与保健局(0SHA)1984年规定：8h的平均允许浓度为1ppm，废除了以前工作环境中最大允许浓度为50ppm的规定。 图6-1乙烯系列主要产品及其用途 环氧乙烷液体及其溶液属于会伤害眼睛的最危险的物质之列。如果眼睛接触了，应马上用大量水冲洗，冲洗延续15min以上，然后请眼科医生诊视。 1978年日内瓦基础联合会向其分会发出通报，称环氧乙烷是血液致癌物。美国和欧洲20个厂家经研究证明，接触环氧乙烷的白鼠白血病发病率高。 环氧乙烷非常活泼，其环易于破坏，发生开环加成、异构化、氧化、还原和聚合反应。环氧乙烷的用途广泛，但主要是用于制造乙二醇。它还用于制造非离子型表面活性剂、乙醇胺、乳化剂、溶剂、杀菌剂、熏蒸剂等方面。 2.环氧乙烷的生产方法 环氧乙烷生产约有70多年的历史。工业上生产环氧乙烷的方法有氯醇法和直接氧化法两种。氯醇法是生产环氧乙烷的最老方法，约在1950年前，它在环氧乙烷生产中占有绝对优势，其方法是在温度 20～50℃，压力为 0.2523MPa 下先由乙烯次氯酸化生产氯乙醇，然后氯乙醇加碱水解，环化生成环氧乙烷。 由于此法存在着许多问题，第一消耗大量碱和氯；第二排水污染污染严重；第三设备腐蚀严重等。因此，直接氧化法逐渐取代了占有优势的氯醇法。直接法生产环氧乙烷不需要大量氯气,产品纯度高达99.99%，没有设备腐蚀性, 生产成本较低。但生产过程需要具有严格的安全技术措施，产品收率低，必须严格选择操作条件，并加以严格控制。 二、反应原理 1. 主反应与副反应 乙烯、氧(空气或纯氧)在银催化剂上催化合成环氧乙烷，发生的反应如下： 主反应： (1) 主反应是放热反应，在150℃ 时每生成lmol环氧乙烷要放出 l05.39KJ 热量。 副反应： CH2=CH2 + 302 → 2C02 + 2H20 (2) + 2 O2 → 2C02 + 2H20 (3) CH2=CH + 02 → CH3CHO (4) CH2=CH2 + O2 → 2HCHO (5) → CH3CHO (6) 在工业生产中，反应产物主要是环氧乙烷 ，二氧化碳和水，而甲醛量远小于 1%，乙醛量则更少，所以(4)、(5)、（6)反应式可以忽略不计。反应（2)是主要副反应，它是一个强放热反应。如果反应温度过高或其它条件影响便会产生(3)式的反应，这也是一个强放热的反应。可以看出，副反应的反应热是主反应的十几倍，因此，必须制造合适的催化剂和严格控制一定的工艺条件，以防止副反应（完全