环氧乙烷的制备
环氧乙烷的生产方法
环氧乙烷的生产方法
环氧乙烷的生产方法主要有以下几种：
1. 乙烷催化氧氯化法：乙烯与氯气在氯化铁钾催化剂的存在下反应生成氯乙烷，然后在酸性条件下与水反应生成环氧乙烷。
2. 乙烯-过硫酸盐氧化法：乙烯与过硫酸盐反应生成乙酸乙烯酯，然后在碱性条件下与过碱反应生成环氧乙烷。
3. 乙烯-高锰酸钾氧化法：乙烯与高锰酸钾反应生成1,2-环己
二酮，然后在碱性条件下经过酸化、环氧化反应生成环氧乙烷。
4. 碳氧化物法：乙烯与碳氧化物反应生成乙酸乙烯酯，然后在碱性条件下与过碱反应生成环氧乙烷。
这些生产方法中，乙烯是环氧乙烷的主要原料，催化剂的选择和反应条件的控制对产率和纯度都有一定的影响。
此外，环氧乙烷的生产还需要注意安全性和环境保护等因素。
乙烯制环氧乙烷
四、乙烯环氧化制环氧乙烷低级烯烃的气相氧化都属非均相催化氧化范畴。
催化剂为毫米级或μ级微粒,它们分别用于固定床或流化床反应器。
环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯而占第二位的重要有机化工产品。
它除部分用于制造非离子表面活性剂、氨基醇、乙二醇醚外,主要用来生产乙二醇，后者是制造聚酯树脂的主要原料。
也大量用作抗冻剂。
1. 生产方法环氧乙烷有两种生产方法:氯醇法和直接氧化法。
(1)氯醇法 本法于1925年由美国联碳公司(UCC)首先实现工业化。
生产过程包括二个基本反应:乙烯与次氯酸反应(俗称次氯酸化)和氯乙醇脱氯化氢反应(俗称环化或皂化)。
A 次氯酸化反应主要副反应有:还有生成二氯二乙醚的副反应:次氯酸化反应温度为40～60℃,C2H4∶Cl2=1.1～1.2∶1,即乙烯是过量的。
压力对反应没有影响,只需满足克服系统阻力就行。
B 氯乙醇的皂化(环化)反应副反应为:当有氧化镁杂质存在时,还可能生成少量醛类:工业上除用Ca(OH)2作皂化剂外,还采用NaOH溶液。
操作中应将皂化剂缓慢加入氯乙醇中。
否则,在碱性介质中生成的环氧乙烷会大量水解生成乙二醇。
皂化反应压力为0.12MPa,温度为102～105℃,在此条件下,可保证生成的环氧乙烷立即从液相逸出(环氧乙烷沸点10.7℃),避免环氧乙烷的水解。
本法可以采用低浓度乙烯(50%左右)为原料,乙烯单耗低、设备简单、操作容易控制,有时还可联产环氧丙烷。
但生产成本高(生产1吨产品,需消耗0.9吨乙烯、2吨氯气和2吨石灰),产品只能用来生产表面活性剂。
氯气和氢氧化钙没有进入产品分子中,而是变成工业废渣,不仅浪费了氯气和石灰资源,而且还会严重污染环境。
此外,氯气、次氯酸和HCl等都会造成设备腐蚀和环境污染。
因此本法从20世纪50年代起,已被直接氧化法取代。
(2)直接氧化法 本法于1938年也由美国联碳公司开发成功。
由于受当时工业技术水平的限制,直至50年代才开始建造大型工业生产装臵。
环氧乙烷方法 (2)
1.原理环氧乙烷在酸性条件下水解成乙二醇，乙二醇经高碘酸氧化生成甲醛，甲醛与品红-亚硫酸试液反应产生紫红色化合物，通过比色分析法可求得环氧乙烷含量。
2．职责操作人员严格按规定要求进行操作，确保操作过程中的精密度。
3．溶液配制3.1 0.1mol/L盐酸：取9ml盐酸稀释至1000ml。
3.2 0.5%高碘酸溶液：称取高碘酸0.5g，稀释至100ml。
3.3硫代硫酸钠溶液：称取硫代硫酸钠1g，稀释至100ml。
3.4 10%亚硫酸钠溶液：称取10.0g无水亚硫酸钠，溶解后稀释至100ml。
3.5 品红-亚硫酸试液：称取0.1g品红，加入120ml热水溶解，冷却后加入10%亚硫酸钠溶液20ml，盐酸2ml置于暗处。
试液应无色，若发现有微红色，应重新配制。
3.6 乙二醇标准贮备液：取一外部干燥、清洁的50ml容量瓶，加水约30ml，精确称重。
移取0.5ml乙二醇，迅速加入瓶中，摇匀，精确称重。
两次称重之差即为溶液中所含的重量，加水至刻度，摇匀，按式计算： C=W/50×1000 式中：C---乙二醇标准贮备液浓度，g/L；W---溶液中乙二醇重量，g。
乙二醇标准溶液（浓度C1=C×10-3）：精确移取标准贮备液1.0ml，用水稀释至1000ml。
4. 试液制备4.1 试液制备应在取样后立即进行，否则应将试样密封于容器中保存备用。
4.2 将试样截为5mm长碎块，称取2.0g置于容器中，加0.1mol/L盐酸10ml，室温放置1h。
5. 试验步骤5.1 取5支纳氏比色管,分别精确加入0.1mol/L盐酸2ml，再精确加入0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0ml、2.5ml乙二醇标准溶液。
另取一支纳氏比色管,精确加入0.1mol盐酸2ml作为空白对照。
5.2 于上述各管中分别加入0.5%高碘酸溶液0.4，放置1。
然后，分别滴加硫代硫酸钠溶液至出现的黄色恰好消失。
再分别加入品红-亚硫酸试液0.2，用蒸馏水稀释至10，室温放置1，于560波长处以空白液作参比，测定吸光度。
环氧乙烷的生产方法
环氧乙烷的生产方法环氧乙烷, 生产环氧乙烷(EO)又名氧化乙烯，是最简单的环状醚。
环氧乙烷是石油化学工业的重要产品，也是一种基本有机化工原料，广泛地用于生产乙二醇、非离子表面活性剂、乙醇胺、乙醇醚溶剂、医药中间体、油田化学品、农药乳化剂等各种精细化学品。
1 环氧乙烷的生产方法环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产，20世纪20年代初，UCC公司进行了工业化生产，之后公司基于Lefort有关银催化剂的研究成果，使用银催化剂，推出空气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺。
20世纪50年代末，Shell公司采用近乎纯氧代替空气作为生产环氧乙烷的氧原料，推出氧气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺，经过不断改进，目前较先进的生产方法是用银作催化剂，在列管式固定床反应器中，用纯氧与乙烯反应，采用乙烯直接氧化生产环氧乙烷。
现就这几种方法进行分析比较。
1.1 氯醇法环氧乙烷氯醇法生产分两步进行：首先氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇；然后氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。
这种方法存在的严重缺点大致有：1)消耗氧气，排放大量污水，造成严重污染；2)乙烯次氯酸化生产氯乙醇时，同时副产二氧化碳等副产物，在氯乙醇皂化时生产的环氧乙烷可异构化为乙醛，造成环氧乙烷损失，乙烯单耗高；3)氯醇法环氧乙烷，醛的质量分数很高，约为4×10-6-5×10-6最低也有2×10-6 。
氯醇法生产环氧乙烷，由于装置小、产量少、质量差、消耗高，因而成本也高，与大装置氧化法生产的高质量产品相比已失去了市场竞争能力。
1.2 直接氧化法乙烯直接氧化法，分为空气直接氧化法和氧气直接氧化法。
1.2.1 空气直接氧化法空气直接氧化法用空气作氧化剂，因此生产中必须有空气净化装置，以防止空气中有害杂质带人反应器而影响催化剂的活性。
空气法的特点是由两台或多台反应器串联，即主反应器和副反应器，为使主反应器催化剂的活性保持在较高水平(63%-75%)，通常以低转化率操作(20%-50%)。
乙烯催化氧化制备环氧乙烷
废弃物处理和资源化利用
废弃物分类
对产生的废弃物进行分类处理，如有机废液、无机废盐、废气等。
资源化利用
尽可能将废弃物转化为有价值的资源，如废气中的二氧化碳可用于 生产尿素等。
环保处理
对无法资源化利用的废弃物进行环保处理，确保达到国家排放标准。
06 经济效益分析与市场前景 展望
投资成本估算及回报周期预测
国内外市场对比
分析国内外环氧乙烷市场供需状况，了解市场差异及 竞争格局。
未来市场趋势
预测未来环氧乙烷市场发展趋势，关注新技术、新应 用对市场的影响。
竞争力提升策略探讨
技术创新
加强催化剂研发，提高催化氧化反应的选择性和转化率 ，降低生产成本。
产业链整合与协同
加强与上下游企业的合作，实现产业链整合与协同发展 ，降低成本，提高整体竞争力。
乙烯催化氧化制备环氧乙烷
目录
• 乙烯催化氧化概述 • 原料与催化剂选择 • 反应原理及设备介绍 • 生产工艺流程详解 • 安全生产与环境保护要求 • 经济效益分析与市场前景展望
01 乙烯催化氧化概述
乙烯催化氧化定义与原理
定义
乙烯催化氧化是指乙烯在催化剂作用 下与氧气发生反应，生成环氧乙烷的 过程。
精馏提纯
采用精馏塔对冷凝后的环氧乙烷进行提纯， 去除其中的轻组分和重组分杂质。
包装储存
将纯化后的环氧乙烷进行包装，并储存在阴 凉、干燥、通风良好的地方。
05 安全生产与环境保护要求
危险源辨识及风险评估
辨识危险源
明确乙烯、氧气、催化剂 等原料及反应过程中可能 产生的危险物质。
评估风险
针对辨识出的危险源，评 估其可能导致的火灾、爆 炸、中毒等风险。
原料气组成
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化环氧乙烷 (Ethylene Oxide, EO) 是一种重要的有机合成原料，广泛应用于化工、医药、农药和日化等领域。
乙烯空气氧化法是目前制备环氧乙烷的主要工艺路线，该方法通过将乙烯与空气催化反应，制得环氧乙烷。
本文将讨论乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化。
一、反应器选型乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应器是整个过程中最关键的设备之一。
常用的反应器类型包括固定床反应器、流化床反应器和循环流化床反应器等。
1. 固定床反应器固定床反应器是最常见的反应器类型之一，其主要特点是结构简单、操作稳定，并且适应性广。
然而，乙烯空气氧化反应属于高度放热反应，固定床反应器存在热失控的风险。
此外，催化剂在操作过程中容易受到积碳和中毒，需要定期更新和再生，增加了生产成本。
2. 流化床反应器流化床反应器是另一种常见的反应器类型，其主要特点是具有良好的传热和传质性能，有利于催化剂的再生和控制反应温度。
然而，流化床反应器的操作复杂，催化剂的悬浮性需要进行良好的控制，以避免颗粒的沉积和外泄。
此外，流化床反应器对催化剂的选择也有较高的要求。
3. 循环流化床反应器循环流化床反应器是对传统流化床反应器的改进，可以有效地控制催化剂的循环和再生。
该反应器通过循环流化床内的气体进行催化剂的再生，避免了催化剂在操作过程中的积碳和中毒问题。
循环流化床反应器还具有较好的传热和传质性能，能够稳定控制反应温度。
二、适宜催化剂选择催化剂是乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的关键组成部分，其催化性能直接影响反应效果和设备的稳定性。
常用的催化剂主要包括磷钼酸盐、银催化剂和铁催化剂等。
磷钼酸盐是一种常见而有效的催化剂，具有较高的催化活性和稳定性，适用于固定床反应器和流化床反应器。
银催化剂具有良好的选择性，可以提高环氧乙烷的产率和纯度，适用于固定床反应器和循环流化床反应器。
铁催化剂具有较好的耐热性和抗中毒性能，适用于循环流化床反应器。
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应条件对产物选择性的影响
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应条件对产物选择性的影响乙烯空气氧化法是制备环氧乙烷的一种重要方法。
在乙烯空气氧化反应中，反应条件对产物选择性具有重要影响。
本文将探讨不同反应条件对产物选择性的影响，并分析其中的原因。
一、温度对产物选择性的影响温度是乙烯空气氧化反应中十分重要的参数之一。
不同温度下反应进行时，产物选择性会有所不同。
1. 低温条件下在较低温度下（通常为200-250℃），主要生成的产物是环氧乙烷。
这是因为在低温下，乙烯在气相中的流动性较差，难以与氧气充分接触，因而选择性地生成环氧乙烷。
此时反应速率较慢，但产物纯度较高。
2. 高温条件下当反应温度升高到300℃以上时，环氧乙烷的选择性会降低，同时生成大量丙烯醛、丙烯酸等副产物。
高温下，乙烯分子活性增强，氧气分子与乙烯分子的碰撞频率增加，导致乙烯分子更容易发生氧化反应，生成丙烯醛等副产物。
二、氧气流量对产物选择性的影响氧气流量也是影响乙烯空气氧化法产物选择性的重要条件之一。
不同氧气流量下，产物选择性会有所不同。
1. 低氧气流量条件下当氧气流量较低时，限制了氧气与乙烯的接触，从而选择性地生成环氧乙烷。
此时产物选择性较高，但反应速率较慢。
2. 高氧气流量条件下当氧气流量增加时，氧气与乙烯分子的接触频率增加，导致氧化反应的强度增强。
这会降低环氧乙烷的选择性，同时生成更多的副产物如丙烯醛和丙烯酸。
三、催化剂对产物选择性的影响在乙烯空气氧化反应中，催化剂的选择对产物选择性也具有重要影响。
1. AgCl催化剂使用AgCl催化剂进行乙烯空气氧化反应时，主要生成环氧乙烷。
这是因为AgCl催化剂具有较强的选择性，能够促使乙烯在气相中以较高选择性生成环氧乙烷。
2. AgBr催化剂相比之下，使用AgBr催化剂进行反应时，选择性较低，产生大量副产物。
这是因为AgBr催化剂的表面活性较强，容易引发副反应，从而降低环氧乙烷的选择性。
综上所述，乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应条件对产物选择性有显著影响。
乙烯催化氧化制备环氧乙烷
评价：反应条件缓和，对原料乙烯纯度的要求 也不高 消耗氯气、石灰，腐蚀性，废物处理难度大 乙烯非均相催化氧化直接生成环氧乙烷 乙烯催化氧化环氧化的反应 在银催化剂存在下，乙烯用空气或氧氧化，生 成环氧乙烷，并生成副产物二氧化碳、水
示踪原子有机结果：完全氧化产物二氧 化碳和水主要由乙烯直接氧化形成
c 采用致稳气(稀释气) 采用氧作为氧化剂时，为使反应不致太过剧烈，需控制乙烯和 氧的浓度－采用致稳气(稀释气) 常用的致稳气－氮气、CH4 CH4的导热性高，CH4存在时还可提高O2的爆炸极限
N2为致稳气时 C2H4的浓度 20％ CH4为致稳气时 C2H4的浓度 25％
O2的浓度 7％ O2的浓度 8％
(%,v/v)
空气中 闪点 自燃点 蒸汽比重 (与空气) 允许浓度 (℃) (℃) (mg/l) -66.7 540 0.978 0.05
3.05
28.6
3
6.2
100
15.9
-18
20
571
-
1.49
3.45
0.005
b 原料气的混合方法 将原料气(新鲜C2H4, 循环C2H4)和致稳气(稀释气-N2或CH4)先行 混合，然后采用多孔喷射器对着混合气流的下游将氧高速度喷入
式中:
影响因素
温度 温度过高 反应速度快、转化率高、选择性下降、 催化剂活性衰退快、易造成飞温 温度过低 速度慢、生产能力小 适宜温度 220－260℃
空速
影响较温度的影响低，适宜
空速大,物料在催化剂床层停留时间短,若属表面反应控制,则转化 率降低,选择性提高。反之,则转化率提高,选择性降低。适宜的空 速与催化剂有关,应由生产实践确定。对空气氧化法而言,工业上主 反应器空速一般取7000 h-1左右,此时的单程转化率在30%～35% 之间,选择性可达65%～75%。对氧气氧化法而言,空速为5500～ 7000 h-1,此时的单程转化率在15%左右,选择性大于80%。
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环氧乙烷的制备
环氧乙烷是重要的有机合成原料之一。
环氧乙烷在医学消毒和工业灭菌上用途也十分广泛。
所以环氧乙烷的制备显得十分重要。
美国新泽西州科学设计有限公司在1989年对其已有了一套较完整的工序。
这是用于乙烯与分子氧化反应的一种改性银催化剂，按以下步骤制成：用银化合物与一种新酸在烃溶剂中，回流条件下反应制成的银盐浸渍载体，干燥并在空气中加热活化上述预制的催化剂母体，在基本上惰性的气氛及450-700℃稳态下，加热该催化剂母体0.1-4.5小时，使其再活化。
这项技术是关于乙烯气相氧化制环氧乙烷的一种复合型银催化剂及生产环氧乙烷的方法。
具体而言，此技术是关于含有一种碱金属如铯的负载型银催化剂。
本技术也涉及制备含这种碱金属、且其活性和选择性得到改进的一种负载型催化剂的方法。
虽然在较早的文献中都已一般地提议用碱金属，但近年来更多的该领域技术人员认为，优先选用钾。
铷和铯。
如从一系列neilson等专利文献可看到，可用少量这些金属与银共沉淀（US3962136，4010115，4012425）。
更接近的现有技术则强调碱金属的协同作用。
现已发现，采用本发明的工艺方法，可大大减少高温处理时间，如可在600℃下处理2小时，而不是mitsuhata所需的12小时以及rashkin所用的同样时间。
用本法制出的催化剂比amstrong和Becker等用新酸制出的催化剂稳定。
由以上可见，催化剂对反应是如此的有价值。
该催化剂的载体如下：
以上谈论的是环氧乙烷制备从催化剂角度上的论述。
在2002年国际壳牌研究有限公司也研究了一套制备烯化氧（环氧化物、环氧乙烷）的方法。
该方法包括将含有有机过氧化氢和烯烃的进料通过至少两个串联连接的含有环氧化催化剂的反应器组并且取出含有反应产物烯化氧和醇的产物流，在反应器组中将进料的温度进行控制，使得运转过程的最后一个反应器的出口温度比第一个反应器的出口温度至少高出4℃。
制备烯化氧的另一种方法是用异丁烷和丙烯作为原料联合制备环氧丙烷和甲叔丁基醚（METE）该方法在本领域内是已知的包括与前述段落所述的制备苯乙烯环氧丙烷的方法相类似的反应步骤。
在环氧化步骤中，将叔丁基过氧化氢与丙烯在多相环氧化催化剂的存在下形成环氧丙烷和叔丁
醇。
具体实施方法：如果反应器含有此技术的方法所用的总催化剂的至少5重量％、优选至少7重量％，则可以将反应器认为是反应器。
在本发明中，第一个反应器是首先与进料接触的反应器。
对于本领域的技术人员，清楚的是可以在一个或多个反应器预处理进料，然后进行本发明的方法。
将最后一个反应器认为是在此之前分离出烯化氧并处于运转中的反应器。
如果运转中的反应器的转化充分，则开始运转时可以不将进料通过一个或多个反应器。
当一个或多个反应器处于运转时，这些反应器的温度曲线将相对快速地与本发明相一致。
在进料的流动方向上述反应器。
环氧乙烷还有利用回收催化裂化干气的制备方法
在YS型银催化剂作用下,利用催化裂化干气回收的乙烯制备环氧乙烷的实验研究.结果表明:在银催化剂上催化氧化生成环氧乙烷的过程中,使用
回收的乙烯,催化剂的初选择性可达80%;在保持环氧乙烷时空产率不变,经过2 000 h催化剂稳定性试验后,选择性下降了3～4个百分点,反应温度上升约10℃,与用聚合级乙烯为原料进行比较,催化剂初选择性低2～3个百分点、稳定性略差.该结果为用回收乙烯生产环氧乙烷提供了试验依据。
这种方法是一种绿色工艺。
环氧乙烷的制备方法还有很多，以后肯定还有更多的合成路线，但总的方向是朝着低能耗、高转化率、高选择性的方向发展。
1989.7.3美国新泽西州科学设计有限公司《环氧乙烷或制备环氧乙烷有关的改进》专利号89106410.9 2002.5.3国际壳牌研究有限公司《制备烯化氧（环氧化物、环氧乙烷）的方法》专利号02809522.7 《石油炼制与化工》2003年第34卷第04期
/wiki/%E7%8E%AF%E6%B0%A7%E4%B9%99%E7%83%B7。