環(huán)氧乙烷的性質(zhì)作用以及應(yīng)用(已修改)
2025-06-28 13:16 本頁(yè)面
【正文】 環(huán)氧乙烷的性質(zhì)作用以及應(yīng)用1 概述環(huán)氧乙烷(Oxirane)又名氧化乙烯(Ethylene Oxide)，是最簡(jiǎn)單的環(huán)狀醚。分子式C2H4O，易燃易爆有毒的液體。在環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中，生產(chǎn)技術(shù)和工藝過(guò)程都有不斷的改進(jìn)和革新，到目前為止，世界上幾乎所有的環(huán)氧乙烷都是用乙烯直接氧化法生產(chǎn)的。直接氧化法中，首先出現(xiàn)的是空氣氧化法，而后氧氣氧化法問(wèn)世，二者并行：近幾十年來(lái)，許多廠家都采用氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，因?yàn)檠鯕庋趸ú恍枰諝鈨艋到y(tǒng)，并且氧氣氧化法的環(huán)氧乙烷收率高于空氣氧化法，乙烯單耗較低。由于用純氧作氧化劑，連續(xù)引入系統(tǒng)的惰性氣體大為減少，未反應(yīng)的乙烯基本上可完全循環(huán)使用。本設(shè)計(jì)采用氧氣直接氧化法，對(duì)原有的單元設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)能力標(biāo)定和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)定。在此基礎(chǔ)上，查閱了大量資料，根據(jù)設(shè)計(jì)條件，通過(guò)物料衡算、熱量衡算、反應(yīng)器的選型及尺寸的確定，計(jì)算壓降、催化劑的用量等，設(shè)計(jì)出符合設(shè)計(jì)要求的反應(yīng)器。2 環(huán)氧乙烷的性質(zhì)常溫下環(huán)氧乙烷為無(wú)色、具有甜醚味的氣體。在較低的溫度下環(huán)氧乙烷成為無(wú)色、透明、易流動(dòng)的液體。易溶于水、醚和醇等有機(jī)溶劑，,燃點(diǎn)702K，自燃點(diǎn)844K，%78%（體積分?jǐn)?shù)），在空氣中允許濃度為150mg/kg，粘度在10℃，熱導(dǎo)率在25℃()。環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，能與很多化合物進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)主要是環(huán)氧乙烷開(kāi)環(huán)與其它化合物進(jìn)行加成反應(yīng)，放出大量反應(yīng)熱，有的反應(yīng)進(jìn)行得非常劇烈，甚至產(chǎn)生爆炸。(1)分解反應(yīng)氣體環(huán)氧乙烷在約400℃時(shí)開(kāi)始分解，主要生成CO、CH4以及C2HC2HHC、CH3CHO等(2)加成反應(yīng)環(huán)氧乙烷與含有活潑氫原子的化合物，生產(chǎn)含－OH的化合物①與水反應(yīng)環(huán)氧乙烷與水反應(yīng)生成乙二醇，這是工業(yè)上生產(chǎn)乙二醇的方法。 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)為96．3kJ/mol。反應(yīng)過(guò)程不采用催化劑。②與醇類(lèi)反應(yīng)環(huán)氧乙烷與醇反應(yīng)生成醚，其反應(yīng)的最終產(chǎn)品是至少含一個(gè)羥基的醚。 ③與苯酚反應(yīng)環(huán)氧乙烷與苯酚反應(yīng)生成苯氧基乙醇。 (3)氧化還原反應(yīng)在鈉汞齊及催化劑存在下環(huán)氧乙烷加氫還原生成乙醇，此反應(yīng)沒(méi)有工業(yè)意義。環(huán)氧乙烷在鉑黑等催化劑存下可以有控制地氧化成羥基乙酸，最終則被氧化成二氧化碳及水。(4)異構(gòu)化反應(yīng)環(huán)氧乙烷在三氧化二鋁、磷酸、磷酸鹽等催化劑存在下可異構(gòu)化為乙醛。 在一定的條件下銀催化劑也有此功能，這是乙烯氧化制環(huán)氧乙烷過(guò)程的副反應(yīng)之一，要極力避免，因?yàn)槿┑拇嬖谠黾恿谁h(huán)氧乙烷提存凈化的難度。(5)與雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)環(huán)氧乙烷和以下一些含雙鍵的化合物可進(jìn)行加成反應(yīng)生成環(huán)狀化合物，例如R2C=O、SC=S、O2S=O、RN=CO、OS=O等。(6)與格利雅試劑反應(yīng)環(huán)氧乙烷與格利雅試劑反應(yīng)可生成比原來(lái)烷基多兩個(gè)碳原子的醇，這是實(shí)驗(yàn)室制備加長(zhǎng)碳鏈醇的一種辦法，羥基在鏈的端部。（7)齊聚反應(yīng)環(huán)氧乙烷進(jìn)行齊聚反應(yīng)可生成冠醚，催化劑為含氟的路易斯酸。反應(yīng)在室溫、常壓下進(jìn)行。(8)與二甲醚反應(yīng)在BF3作用下環(huán)氧乙烷與二甲醚反應(yīng)生成聚乙二醇二甲醚。該反應(yīng)在工業(yè)上用來(lái)生產(chǎn)低分子量的均聚物，其產(chǎn)品廣泛用作溶劑。3設(shè)計(jì)方案及反應(yīng)器型的確定 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法的確定目前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法有氯醇法和乙烯氧化法兩種，乙烯氧化法又分為乙烯空氣氧化法及乙烯氧氣氧化法。(1)氯醇法 氯醇法環(huán)氧乙烷生產(chǎn)分兩步進(jìn)行：①氯氣與水反應(yīng)生成次氯酸，再與乙烯反應(yīng)生成氯乙醇；②氯乙醇用石灰乳皂化生成環(huán)氧乙烷。(2) 直接氧化法 直接氧化法，分為空氣法和氧氣法兩種。這兩種氧化方法均采用列管式固定床反應(yīng)器。反應(yīng)器是關(guān)鍵性設(shè)備，與反應(yīng)效果密切相關(guān)，其反應(yīng)過(guò)程基本相同，都包括反應(yīng)、吸收、汽提和蒸餾精制等工序。①空氣氧化法：此方法用空氣為氧化劑，因此必須有空氣凈化裝置，以防止空氣中有害雜質(zhì)帶入反應(yīng)器而影響催化劑的活性。通常以低轉(zhuǎn)化率進(jìn)行操作，保持在20~50％范圍內(nèi)。②氧氣氧化法：氧氣法不需要空氣凈化系統(tǒng)，而需要空氣分離裝置或有其它氧源。由于用純氧作氧化劑
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