乙烯催化氧化制备环氧乙烷优选PPT文档
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载体 负载、分散活性组分 提高稳定性 载体的结构(特别是孔结构)对助剂活性的发挥、选择性控 制有极大的影响 乙烯氧化制环氧乙烷 要求比表面积低、大孔为主
抑制剂 抑制非目标产物的形成 硒、碲、氯、溴等
催化剂的制备方法 示踪原子有机结果：粘完全结氧化法产物、二氧烧结法、浸渍法，… 或 各种方法的组合
化碳和水主要由乙烯直接氧化形成
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
c 采用致稳气(稀释气)
反应的选择性取决于平行副反应的竞争 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)
工艺 空气氧化法
氧气氧化法
安全性高
选择性高
乙烯单耗高
乙烯单耗低
规模小
规模大
采抑用制抑 剂制的此剂加二入外氯方乙法烷－副抑制反副反应应的的发生热效应远大于主反应
5 影响因素 热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
载体 负载、分散活性组分 提高稳定性
6 温载度体制的有结极构温大(特的别度影是响孔过结构高)对助剂反活性应的发速挥、度选择快性控、转化率高、选择性下降、催化剂 乙烯氧化制环氧乙烷 要求比表面积低、大孔为主
活 反应的选择性非常重要 产品的组成和性质 生产的安全性 飞温 性衰退快、易造成飞温 催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
6 工艺流程
热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
c 采用致稳气(稀释气)
工艺 空气氧化法 氧气氧化法 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)
3 乙烯催化氧化环氧化的机理
安全性高 反应的选择性取决于平行副反应的竞争
选择性下降 (铁离子加速环氧乙烷异构化 乙醛)；
空气中 爆炸下限
(%,v/v)
3.05
空气中 爆炸上限
(%,v/v)
28.6
闪点 (℃)
自燃点 (℃)
蒸汽比重 (与空气)
空气中 允许浓度
(mg/l)
反应的选择性取决于平行副反应的竞争 3 乙烯催化氧化环氧化的机理
8 反应压力 常用的致稳气－氮气、CH4 原料对选择性无显著影响 CH4的导热性高，CH4存在时还可提高O2的爆炸极限
反应的选择性取决于平行高副反压应的可竞争提高反应器的生产能力
工艺构成
催化氧化反应 操作压力 2 MPa
环氧乙烷分离与精制 影响爆炸极限
选择性高
乙烯单耗高 乙烯单耗低 N2为致稳气时 C2H4的浓度 20％ O2的浓度 7％ CH4为致稳气时 C2H4的浓度 25％ O2的浓度 8％
规模小 乙烯催化氧化制备环氧乙烷
反应的选择性取决于平行副反应的竞争
规模大
常用的致稳气－氮气、CH4
工艺构成 CH4的导热性高，CH4存在时还可提高O2的爆炸极限
抑制剂的加入方法
N2为致稳气－用中压氮气稀释抑制剂并做载气
CH4为致稳气－用C2H4稀释，用中压氮气做载气
采用抑制剂二氯乙烷－抑制副反应的发生
催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
主剂 银
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
N2为致稳气－用中压氮气稀释抑制剂并做载气
CH4为致稳气－用C2H4稀释，用中压氮气做载气
抑制剂的加入方法
N2为致稳气－用中压氮气稀释抑制剂并做载气
CH4为致稳气－用C2H4稀释，用中压氮气做载气
热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
反应的选择性取决于平行副反应的竞争
工艺构成
催化氧化反应 催化氧化反应
环氧乙烷分离与精制
载体 负载、提分高散稳环活定性性氧组分乙烷分离与精制
载体的结构(特别是孔结构)对助剂活性的发挥、选择性控
注意点 制有极大的影响 乙烯氧化制环氧乙烷 要求比表面积低、大孔为主
安全性的保障 工艺 空气氧化法 安全性高
氧气氧化法 选择性高
移热 乙烯单耗高
适宜反温度应22的0－2选60℃择性非常重要
产品的组成和性质
生产的安全性 飞温
3 乙烯催化氧化环氧化的机理
4 催化剂
银催化剂－较好的选择性，强度、热稳定性、寿命符合要求
催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
主剂 银
助剂 碱金属盐 碱土金属盐 稀土金属化合物 提高活性、增大稳定性、延长寿命
选9择性下原降 (料铁离纯子加度速环氧杂乙烷质异构化毒乙醛化)； 催化剂 (乙炔、硫化物使银催化剂中毒)；
c 采用致稳气(稀释气)
选择性下降 (铁离子加速环氧乙烷异构化 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) 乙醛)； 热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
规模小
乙烯单耗低 规模大
反应气体的混合 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－ 安全性的保障(爆炸极限、反应气体混合) 生产经济性的保障(选择性、能量利用率)
a 原料、产品的爆炸极限
物质 乙烯
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
2 乙烯催化氧化环氧化的反应
3
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 主剂 银
用途 水解制备乙温二醇度－聚过酯树低脂和聚速酯纤度维的慢单体、，防生冻剂产能力小 制备表面活性剂 适宜温度 乙醇胺、乙二醇醚 220－260℃ 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
7 空速 影响较温度的影响低，适宜 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
乙烯催化氧化制备环氧乙烷
1 环氧乙烷的性质、用途、制备
环氧乙烷 最简单但最重要的环氧化合物 有毒、易爆 活性高 易自聚
用途 水解制备乙二醇－聚酯树脂和聚酯纤维的单体，防冻剂 制备表面活性剂 乙醇胺、乙二醇醚
环氧乙烷的制备
氯醇法 首先将乙烯和氯通入水中，生成2-氯乙醇
然后把2-氯乙醇与Ca(OH)2反应生成环氧乙烷
抑制剂 抑制非目标产物的形成 硒、碲、氯、溴等
催化剂的制备方法 示踪原子有机结果：粘完全结氧化法产物、二氧烧结法、浸渍法，… 或 各种方法的组合
化碳和水主要由乙烯直接氧化形成
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
c 采用致稳气(稀释气)
反应的选择性取决于平行副反应的竞争 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)
工艺 空气氧化法
氧气氧化法
安全性高
选择性高
乙烯单耗高
乙烯单耗低
规模小
规模大
采抑用制抑 剂制的此剂加二入外氯方乙法烷－副抑制反副反应应的的发生热效应远大于主反应
5 影响因素 热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
载体 负载、分散活性组分 提高稳定性
6 温载度体制的有结极构温大(特的别度影是响孔过结构高)对助剂反活性应的发速挥、度选择快性控、转化率高、选择性下降、催化剂 乙烯氧化制环氧乙烷 要求比表面积低、大孔为主
活 反应的选择性非常重要 产品的组成和性质 生产的安全性 飞温 性衰退快、易造成飞温 催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
6 工艺流程
热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
c 采用致稳气(稀释气)
工艺 空气氧化法 氧气氧化法 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)
3 乙烯催化氧化环氧化的机理
安全性高 反应的选择性取决于平行副反应的竞争
选择性下降 (铁离子加速环氧乙烷异构化 乙醛)；
空气中 爆炸下限
(%,v/v)
3.05
空气中 爆炸上限
(%,v/v)
28.6
闪点 (℃)
自燃点 (℃)
蒸汽比重 (与空气)
空气中 允许浓度
(mg/l)
反应的选择性取决于平行副反应的竞争 3 乙烯催化氧化环氧化的机理
8 反应压力 常用的致稳气－氮气、CH4 原料对选择性无显著影响 CH4的导热性高，CH4存在时还可提高O2的爆炸极限
反应的选择性取决于平行高副反压应的可竞争提高反应器的生产能力
工艺构成
催化氧化反应 操作压力 2 MPa
环氧乙烷分离与精制 影响爆炸极限
选择性高
乙烯单耗高 乙烯单耗低 N2为致稳气时 C2H4的浓度 20％ O2的浓度 7％ CH4为致稳气时 C2H4的浓度 25％ O2的浓度 8％
规模小 乙烯催化氧化制备环氧乙烷
反应的选择性取决于平行副反应的竞争
规模大
常用的致稳气－氮气、CH4
工艺构成 CH4的导热性高，CH4存在时还可提高O2的爆炸极限
抑制剂的加入方法
N2为致稳气－用中压氮气稀释抑制剂并做载气
CH4为致稳气－用C2H4稀释，用中压氮气做载气
采用抑制剂二氯乙烷－抑制副反应的发生
催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
主剂 银
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
N2为致稳气－用中压氮气稀释抑制剂并做载气
CH4为致稳气－用C2H4稀释，用中压氮气做载气
抑制剂的加入方法
N2为致稳气－用中压氮气稀释抑制剂并做载气
CH4为致稳气－用C2H4稀释，用中压氮气做载气
热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
反应的选择性取决于平行副反应的竞争
工艺构成
催化氧化反应 催化氧化反应
环氧乙烷分离与精制
载体 负载、提分高散稳环活定性性氧组分乙烷分离与精制
载体的结构(特别是孔结构)对助剂活性的发挥、选择性控
注意点 制有极大的影响 乙烯氧化制环氧乙烷 要求比表面积低、大孔为主
安全性的保障 工艺 空气氧化法 安全性高
氧气氧化法 选择性高
移热 乙烯单耗高
适宜反温度应22的0－2选60℃择性非常重要
产品的组成和性质
生产的安全性 飞温
3 乙烯催化氧化环氧化的机理
4 催化剂
银催化剂－较好的选择性，强度、热稳定性、寿命符合要求
催化剂的构成 主催化剂＋助剂＋载体＋其它成分(抑制剂，…)
主剂 银
助剂 碱金属盐 碱土金属盐 稀土金属化合物 提高活性、增大稳定性、延长寿命
选9择性下原降 (料铁离纯子加度速环氧杂乙烷质异构化毒乙醛化)； 催化剂 (乙炔、硫化物使银催化剂中毒)；
c 采用致稳气(稀释气)
选择性下降 (铁离子加速环氧乙烷异构化 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) 乙醛)； 热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)；
规模小
乙烯单耗低 规模大
反应气体的混合 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－ 安全性的保障(爆炸极限、反应气体混合) 生产经济性的保障(选择性、能量利用率)
a 原料、产品的爆炸极限
物质 乙烯
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
2 乙烯催化氧化环氧化的反应
3
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 主剂 银
用途 水解制备乙温二醇度－聚过酯树低脂和聚速酯纤度维的慢单体、，防生冻剂产能力小 制备表面活性剂 适宜温度 乙醇胺、乙二醇醚 220－260℃ 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
7 空速 影响较温度的影响低，适宜 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
乙烯催化氧化制备环氧乙烷
1 环氧乙烷的性质、用途、制备
环氧乙烷 最简单但最重要的环氧化合物 有毒、易爆 活性高 易自聚
用途 水解制备乙二醇－聚酯树脂和聚酯纤维的单体，防冻剂 制备表面活性剂 乙醇胺、乙二醇醚
环氧乙烷的制备
氯醇法 首先将乙烯和氯通入水中，生成2-氯乙醇
然后把2-氯乙醇与Ca(OH)2反应生成环氧乙烷