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    环氧乙烷的生产方法

    2012-6-19 8:24:09

    0
        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。5 }1 P% G, @/ ]1 \/ Q# m4 I& X1 d
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    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 7
    ( L#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。8 h4 Y8 F3 _. _
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    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。
    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%)。氧气直接氧化法
        此法是采用制备纯氧或有其他氧源作氧化剂。由于用纯氧作氧化剂,连续引入系统的惰性气体大为减少,未反应的乙烯基本上可完全循环使用。从吸收塔顶出来的循环气必须经过脱碳以除去二氧化碳,然后循环返回反应器,否则二氧化碳质量超过15%,将严重影响催化剂的活性。2 J/ F0 Q8 Z/ w& s
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    1.2.3
    空气直接氧化法和氧气氧化法的比较, e3 \* y: D" n$ E
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        这两种氧化方法均采用列管式固定床反应器。反应器是关键设备,与反应效果密切相关,其反应过程基本相同,包括反应、吸收、汽提和蒸馏精制等工序。但是氧气氧化法与空气氧化法相比前者具有明显的优越性,主要体现在以下几个方面:! ]1 @+ k1 v) O! a/ h0 [5 L
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    1)
    流程:空气法需要空气净化系统和二次反应器与吸收塔等,以及尾气催化转化器与热量回收系统;氧气法需要分离装置和二氧化碳脱除系统。氧气氧化法与空气氧化法相比,前者工艺流程稍短,设备较少,建厂投资少。
    2)
    催化剂:生产中催化剂的用量直接影响到产品成本的高低。影响催化剂使用量多少主要有两个因素。一方面是催化剂的性能,如催化剂的选择性及转化率等。氧化法在这方面比较有利,因为选择性高,催化剂需要量少。另一方面是催化剂中银的质量分数,德国Hals公司空气法催化剂银的质量分数约20%;而Shell公司氧气法催化剂银的质量分数仅为10%左右,同样体积的催化剂;含银量几乎相差50%# Y* `. k. j; Y" R+ y2 c
    3)
    反应器:在同样生产规模的前提下,氧气法需要较少的反应器,而且,反应器都是并联操作。空气法需要有副反应器,以及二次吸收和汽提塔等,增加了设备投资。收率和单耗:氧气法环氧乙烷收率高于空气法,而且乙烯单耗较低。7 j- @% e  R4 u. B. n7 i
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         反应温度:氧气氧化法反应温度比空气法低,对催化剂寿命的延长和维持生产的平稳操作较为有利。; Y( J1 r  s1 {" i0 b4 _& L0 Q9 J( ^
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    综上所述,氧气氧化法无论是在生产工艺、生产设备、产品收率、反应条件上都具有明显的优越性,因此目前世界上的EO/EG装置普遍采用氧气氧化法生产。但是由于氧气氧化法采用纯氧作原料,因此在氧气价格上涨时,对氧气法生产环氧乙烷的生产总费用会有一定的影响,而空气法就不存在氧气价格变动带来的总费用变动问题,而且氧气法对原料的纯度要求很高,如氧气纯度低,就会显著增加含烃放空气体的数量,造成乙烯单耗提高。尽管如此,通常氧气氧化法的生产成本要比空气氧化法低10%左右。
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