乙烯制环氧乙烷
乙烯与氧气生成环氧乙烷反应流程
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乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工艺流程
乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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乙烯催化氧化制备环氧乙烷解读
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%。
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
乙烯环氧化催化剂和催化原理
(1)
乙烯环氧化反应对催化剂的要求
是反应活性要好,这样可降低反应温度。这是
反应压力 原料对选择性无显著影响 高压可提高反应器的生产能力 操作压力 2 MPa
原料纯度 杂质 毒化催化剂 (乙炔、硫化物使银催化剂中毒)； 选择性下降 (铁离子加速环氧乙烷异构化 乙醛)； 热效应增大 (杂质完全氧化释放大量的热)； 影响爆炸极限
6 工艺流程
工艺 空气氧化法 安全性高 乙烯单耗高 规模小
kJ/mol)。 Ｏ２＋４Ａg(非邻近)→２Ｏ2-(吸附)+4Ag＋(邻近)
②乙烯与吸附氧之间的相互作用。乙烯与吸附态原子 氧离子作用强烈,放出大量反应热,产物是二氧化碳和 水,只有吸附态的分子氧离子才能与乙烯发生环氧化,
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的副反应与副产物控制策略
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的副反应与副产物控制策略随着社会的发展，环境污染和能源短缺问题日益突出，人们对绿色化工技术的需求越来越强烈。
乙烯空气氧化法是一种环保高效的合成环氧乙烷的方法，但由于副反应的存在，会产生一些副产物，对产品质量和产品收率产生一定的影响。
因此，制备环氧乙烷时，副反应与副产物的控制策略非常重要。
一、副反应的种类与影响1.1. 乙烯燃烧反应在乙烯空气氧化过程中，由于过量氧气的存在，乙烯会发生不完全燃烧反应。
这种副反应不仅浪费了原料乙烯，还会产生大量二氧化碳和烟雾，对环境造成严重的污染。
1.2. 烷基过氧化物的生成乙烯氧化反应容易生成烷基过氧化物，如乙烯过氧化氢和乙烯过氧。
这些烷基过氧化物在进一步的反应中参与环氧乙烷的生成，但同时也会导致副反应的发生。
而且，这些过氧化物具有不稳定性，易分解产生自由基，进一步引发链式反应，加剧了副反应的发生。
1.3. 副产物的生成在乙烯空气氧化反应中，甲醛和醋酸乙烯酯作为副产物同时生成。
这些副产物对环氧乙烷的收率造成了一定的损失。
二、副反应与副产物的控制策略2.1. 反应条件的优化合理选择反应温度和反应压力，控制氧气和乙烯的摩尔比，可以有效减少副反应的发生。
降低反应温度和增大反应压力有利于提高环氧乙烷的选择性，减少副产物的生成。
2.2. 添加副反应抑制剂合适添加副反应抑制剂可以有效地控制副反应的发生。
例如，添加铜盐可以抑制乙烯燃烧反应，减少烟雾的产生；添加选择性催化剂可以抑制烷基过氧化物的生成，提高环氧乙烷的选择性。
2.3. 副产物的分离与回收采用适当的分离与回收技术，可以将副产物从反应体系中分离出来，减少对环氧乙烷产率的影响。
例如，甲醛可以通过吸收剂吸收，醋酸乙烯酯可以通过精馏回收，从而提高环氧乙烷的收率。
2.4. 催化剂的研究与改进研究新型的高效催化剂，提高其催化性能和稳定性，降低副反应的发生。
例如，将贵金属催化剂与多孔载体相结合，可以提高对乙烯的选择性，降低副反应的发生，提高环氧乙烷的收率。
乙烯制环氧乙烷
乙烯氧化制环氧乙烷过程的开发一．产品简介：环氧乙烷(ＥＯ)是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯和聚氯乙稀的重要有机化工产品。
全球约60%的环氧乙烷用于生产聚酯纤维、树脂以及防冻剂用单体乙二醇,13%的环氧乙烷用于生产其他多元醇和生产洗涤剂乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、熏蒸剂和药物的消毒剂等。
目前,环氧乙烷的生产均采用氧气直接氧化法。
二．生产方法1. 生产技术现状早期环氧乙烷生产采用氯醇法工艺。
1922年ＵＣＣ(联碳公司)建成首套工业装置;之后根据法国Ｌｅｆｏｒｔ的研究结果,ＵＣＣ在1938年又建成了首套空气法工业装置。
1958年Ｓｈｅｌｌ(壳牌公司)建成首套氧气法工业装置。
氯醇法存在三废污染问题,因此目前国内外环氧乙烷生产几乎全部采用乙烯直接氧化法技术,而且大部分厂商以氧气作氧化剂,大规模的工业装置采用氧气法可节省设备投资费用。
全球环氧乙烷专利技术大部分仍为英荷Ｓｈｅｌｌ、美国ＳＤ(科学设计公司)和ＵＣＣ三家公司所垄断,这三家公司的技术占环氧乙烷总生产能力的90%以上,其中Ｓｈｅｌｌ只提供氧气法技术,ＳＤ提供空气法和氧气法,ＵＣＣ虽也具有氧气法和空气法技术,但只供自己生产厂使用。
我国由氯醇法生产环氧乙烷始于1960年代,由于氯醇法对乙烯质量要求不高,所以采用酒精发生乙烯和渣油裂解混合烯烃生产环氧乙烷在我国石油化工发展初期具有一定意义。
随着大规模引进环氧乙烷装置的建成和投产,加上环保法规的日益严格,国内小规模的氯醇法环氧乙烷装置已无生命力,于1993年下半年淘汰。
因经济原因,早期引进的空气法环氧乙烷装置大多也改造为氧气法。
2.生产方法比较A．氯醇法制环氧乙烷氯醇法制环氧乙烷原理：两步环氧化，一次产物用脱氧化生成EO。
氯醇法生产环氧乙烷的过程中，不经分离的中间产物氯乙醇与石灰水工热生成环氧乙烷：氯醇法被淘汰的原因：1.氯气消耗太高2.盐的生成量大3.生成副产物B.直接氧化法制环氧乙烷直接氧化法制环氧乙烷原理：乙烯与空气或氧在载体Ag催化剂上发生气相反应。
环氧乙烷生产工艺流程
环氧乙烷生产工艺流程
环氧乙烷是一种重要的有机合成原料，广泛应用于化工、医药、农药等领域。
下面将介绍环氧乙烷的生产工艺流程。
1. 原料准备：环氧乙烷的主要原料是乙烯和过氧化氢。
乙烯是一种无色气体，由石油炼制过程中产生，过氧化氢可以通过氢氧化叠加法、电解法等方法制备。
2. 催化剂制备：环氧乙烷的生产需要催化剂的存在，常用的催化剂有氯化银、碳酸银等。
催化剂的制备一般是将银化合物与某种载体混合，并在适当的条件下加热。
3. 反应装置：环氧乙烷的生产采用容器式反应装置。
装置由反应釜、加热系统、冷却系统、搅拌器等组成。
4. 反应步骤：首先将乙烯、过氧化氢和催化剂加入反应釜中，然后对釜内的混合物进行搅拌，加热至一定温度。
在反应过程中，乙烯与过氧化氢在催化剂的存在下发生氧化反应，生成环氧乙烷。
反应完成后，停止供料，冷却反应釜。
5. 分离纯化：在冷却后，分离出产物中的环氧乙烷。
由于环氧乙烷与乙烯与过氧化氢之间的化学性质的不同，通过控制温度和压力的变化，可以使环氧乙烷从体系中分离出来。
6. 产品收集：从分离纯化过程中获得的环氧乙烷收集到储罐中，同时对催化剂进行回收和处理。
7. 产品质量检测：通过物理和化学的方法对环氧乙烷进行质量检测，确保产品符合相关标准。
以上是环氧乙烷生产工艺流程的简单介绍。
当然，实际的生产工艺流程还会受到许多因素的影响，如原料质量、反应条件的控制等。
随着科学技术的不断进步，环氧乙烷的生产工艺也在不断改进和优化，以提高产能和产品质量。
乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷工艺流程讲解
乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷工艺流程讲解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
乙烯制取环氧乙烷生产工艺设计
1 总论1.1 概述环氧乙烷是重要基本有机合成原料，用途甚广，因此世界各国环氧乙烷的产量上升较快。
目前，在乙烯系列的产品中，环氧乙烷在乙烯系统的产量仅次于聚乙烯，占第二位。
环氧乙烷是以乙烯为原料的一个主要石油化工产品，其产量仅次于乙烯，环氧乙烷也是一种非常重要的精细化工原料。
环氧乙烷直接使用价值很小，98%以上转化为各种衍生物。
中国石化总公司的环氧乙烷主要用于生产乙二醇。
在环氧乙烷工业衍生物中，乙二醇占有最大的比重，即环氧乙烷主要是用来制造乙二醇，其次是生产表面活性剂等。
此外还用于制造医药、乙醇胺、油品添加剂、农药乳化剂以及杀虫剂等。
环氧乙烷是重要基本有机合成原料，用途甚广，因此世界各国环氧乙烷的产量上升较快。
目前，在乙烯系列的产品中，环氧乙烷的产量仅次于聚乙烯，占第二位。
环氧乙烷的发展历史是漫长的。
早在1859年，法国化学家伍尔兹就发现氯乙醇与碱作用可以生成环氧乙烷，1925年美国联合碳化物公司建立了第一氯醇法环氧乙烷生产装置，由于此法生产技术简单，乙烯消耗定额低等原因，所以被广泛采用，长时期内成为环氧乙烷生产的唯一方法，直到50年代中期此法仍占有绝对优势。
环氧乙烷－乙二醇工业通过几十年的发展，目前生产技术日臻完善，但为了适应国际上日益增长的原油价格，乙二醇能力可能造成的能力过剩及市场竞争，环氧乙烷－乙二醇生产技术将以节能降耗为中心发展，尤其是开发高性能新型催化剂。
1.2 设计的产品的性能和用途1.2.1 环氧乙烷的性能环氧乙烷是由两个碳原子、四个氢和一个氧原子组成的。
因为它可以由乙烯氧化而制得，所以叫做氧化乙烯。
C H O，分子量为44。
分子式为24环氧乙烷是无色的液体。
具有醚类的香味。
与水和大部分有机溶剂可以任何比例互溶。
比重0.8969（0/4℃），熔点-111.3℃沸点10.73℃，闪点＜-18℃，熔点429℃，自然点571℃。
环氧乙烷易燃易爆，在空气中的爆炸范围为3—100%。
在密闭容器中的纯环氧乙烷气体，用热铂丝点火时会发生爆炸。
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%。
乙烯直接氧化法生产环氧乙烷图文
氧气供应和纯度保障措施
氧气供应
采用空气分离法或电解水法制取氧气，确保连续、稳定的氧气供应。
纯度保障措施
通过分子筛吸附、金属氧化物吸收等方法去除氧气中的杂质，提高氧气纯度， 以满足反应要求。
原料预处理方法
乙烯预处理
包括脱水、脱硫、脱碳等步骤，以去除乙烯中的水分、硫化物和二氧化碳等杂质，防止对催化剂和反 应产生不良影响。
资源利用效率。
自动化控制策略
自动化仪表
采用高精度、高稳定性的 自动化仪表，实现反应温 度、压力、流量等关键参 数的实时监测和控制。
DCS控制系统
利用DCS控制系统对生产过 程进行集中监控和管理，实 现生产过程的自动化、智能 化和远程化控制。
安全联锁装置
设置安全联锁装置，确保 在异常情况下及时切断进 料、停机等操作，保障生 产安全。
原料配比
优化乙烯和氧气的配比， 确保反应物充分接触，提 高反应效率和产物纯度。
节能减排技术应用
余热回收
01
利用反应过程中产生的余热，通过热交换器等设备回收热能，
用于预热原料或生产蒸汽等，降低能源消耗。
废气处理
02
对生产过程中产生的废气进行处理，减少有害气体的排放，保
护环境。
节水措施
03
采用先进的节水技术和设备，减少生产过程中的水耗，提高水
质量评价指标体系建立
外观指标
包括产品的颜色、状态等，应符合相关标准 规定。
纯度指标
环氧乙烷的纯度应达到一定标准，以满足不 同应用领域的需求。
有害杂质指标
对生产过程中可能产生的有害杂质进行严格 控制，确保产品安全环保。
稳定性指标
产品在储存和运输过程中应保持稳定，避免 发生化学反应导致质量变化。
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的催化剂工艺设计与优化
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的催化剂工艺设计与优化一、引言乙烯空气氧化法制备环氧乙烷是一种重要的工业化学反应，广泛用于合成树脂、涂料和塑料等化工产品。
催化剂是实现该反应的关键因素之一，因此催化剂的工艺设计与优化对于提高环氧乙烷产率和降低能源消耗至关重要。
二、催化剂工艺设计1. 催化剂选择乙烯空气氧化反应通常使用贵金属催化剂，如银催化剂。
银催化剂具有良好的催化活性和选择性，适用于该反应。
此外，银催化剂还具有较高的稳定性和长寿命。
2. 催化剂载体设计催化剂载体通常选用具有大比表面积和良好稳定性的材料。
常见的载体材料包括活性炭、氧化铝和硅胶等。
催化剂的载体设计应考虑到其对催化剂活性的影响，以及对反应环境的适应性。
3. 催化剂负载量催化剂负载量的选择是影响反应效果的关键因素之一。
负载量过高可能导致催化剂活性降低，而负载量过低则会影响催化剂的分散度和稳定性。
因此，应通过实验确定最佳的催化剂负载量。
4. 催化剂预处理催化剂的预处理能够去除表面上的杂质和活性组分，提高催化剂的活性和稳定性。
预处理方法包括氢还原、氧化等。
在催化剂预处理过程中，应注意控制温度、气氛和反应时间等参数，以保证催化剂的高活性和稳定性。
三、催化剂工艺优化1. 反应条件优化反应温度和压力是影响乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的关键反应条件。
在优化过程中，应通过实验确定最佳的反应温度和压力范围，以提高环氧乙烷的产率和选择性。
2. 反应气氛控制反应气氛对乙烯空气氧化反应的进程和产物分布具有重要影响。
在优化过程中，应控制好氧气和乙烯的供应速率，保持适当的气氛浓度，以提高催化剂的利用率和反应效果。
3. 催化剂再生与循环利用催化剂的再生与循环利用是提高工艺经济性的关键因素之一。
针对使用过的催化剂，可以采用再生方法，如热氧化法、酸洗法等。
再生后的催化剂可以继续使用，降低成本和资源消耗。
四、结论乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的催化剂工艺设计与优化可以显著提高环氧乙烷的产率和质量，并减少能源消耗。
环氧乙烷生产操作条件选择 乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺条件的确定
02
原料气的配比
原料气乙烯与氧气的配比
O2
低，乙烯转化率低，尾气中乙烯含量高，设备生产能 力受影响
提高，转化率提高，反应速率加快，设备生产能力提 高，但是释放的热量大，不及时移出，会造成“飞温”
生产中必须严格控制氧的适宜浓度。
03
反应温度
反应温度
升高，加快主反应速率，副反应速率增加更快， 乙烯转化率提高，选择性下降，反应放热量增大
2. 抑制剂主要有机卤化物，如二氯乙烷，将二氯乙烷以气相 形式加入到反应物料之中 。
小
结
• 乙烯直接氧化法生产环氧乙烷 反应原理
• 乙烯直接氧化法生产环氧乙烷 操作条件
Hale Waihona Puke T太高，反应放热量增大，易造成“飞温”
一般选择反应温度为493~573K。
04
操作压力
操作压力
p升高
加快反应速率，提高收率
增加了对反应器的材质、反应热的导出以及催化 化剂的活性和使用寿命等的要求
目前工业上采用1~3MPa操作压力。
05
空间速度
空间速度
空速增大 ： 转化率降低，副反应减少，反应选择性提高。 有利于反应器的传热，提高反应器生产能力 。
乙烯直接氧化生产环氧乙烷 工艺条件的确定
工艺条件
01
02
03
04
05
06
07
目
CONTENTS
录
01 原料气纯度 02 原料气的配比 03 反应温度 04 操作压力
05 空间速度 06 致稳剂（又称稀释剂） 07 抑制剂
01
原料气纯度
原料气纯度
纯度＞98%， 硫 化 物 ＜ 1 × 1 0 -6g / L ， 氯 化 物 ＜ 1 × 1 0 -6g / L ， C 3以 上 烃 类 ＜ 1 × 1 0 -5g / L
乙烯催化氧化制备环氧乙烷解读课件
乙烯催化氧化制备环氧乙烷的技术现状
目前，乙烯催化氧化制备环氧乙烷的主 要技术是采用催化剂和反应器，通过控 制反应温度、压力和物料流量等参数实
现高效、低能耗的环氧乙烷生产。
催化剂是乙烯催化氧化制备环氧乙烷的 关键因素，目前主要采用贵金属催化剂 如铂、钯等，同时也有一些非贵金属催
化剂的研究和应用。
反应器是乙烯催化氧化制备环氧乙烷的 重要设备，目前主要采用固定床反应器
06
实验与操作注意事项
实验前的准备与安全须知
实验材料准备
确保乙烯、催化剂、氧 化剂等材料齐备且质量
合格。
实验设备检查
对反应釜、管道、阀门 等设备进行全面检查，
确保无泄漏或故障。
安全防护措施
佩戴实验服、化学防护 眼镜和化学防护手套， 确保实验操作区域通风
良好。
应急处理用品
准备急救箱、灭火器等 应急处理用品，并熟悉
停留时间
原料在反应器内的停留时 间影响反应深度和产物分 布。
工艺流程与设备对生产效率的影响
工艺流程设计
合理的工艺流程可以提高生产效 率和安全性。
设备材质与结构
设备的耐高温、耐腐蚀性能以及 结构合理性对生产效率和产品质量 有重要影响。
自动化水平
自动化程度越高，生产效率越高， 同时降低人工操作失误的风险。
和流化床反应器等类型。
技术发展趋势与展望
随着环保意识的提高和能源消耗的增加，乙烯催化氧化制备环氧乙烷技 术需要不断改进和优化，以实现更加高效、环保、节能的生产。
新型催化剂的研究和应用是乙烯催化氧化制备环氧乙烷技术的重要发展 方向，未来需要加强新型催化剂的研发和应用，以提高生产效率和降低
能耗。
开发新型反应器也是乙烯催化氧化制备环氧乙烷技术的重要方向，新型 反应器可以提高反应速度和产物收率，同时降低副产物的生成。
乙烯到环氧乙烷单耗 -回复
乙烯到环氧乙烷单耗-回复乙烯是一种重要的化工原料，广泛应用于制造塑料、合成橡胶和制备化学品等领域。
而在乙烯的生产过程中，环氧乙烷作为一种重要的化工中间体也被广泛生产和使用。
本文将详细介绍乙烯到环氧乙烷的转化过程，包括单耗的计算方法和影响因素等。
乙烯到环氧乙烷的转化过程一般包括以下几个步骤：乙烯氧化制备乙醛、乙醛水化制备乙二醇、乙二醇环氧化制备环氧乙烷。
这些步骤涉及到多个反应和中间产物，在化工生产中必须综合考虑反应效率、能耗和环保等因素。
首先是乙烯氧化制备乙醛的步骤。
乙烯氧化是通过将乙烯与氧气反应，生成乙醛的过程。
这是一个重要的工业反应，一般采用银催化剂进行。
乙烯氧化反应的主要影响因素包括反应温度、压力、催化剂种类和催化剂用量等。
乙醛的单耗一般以吨乙烯制备一吨乙醛来衡量。
乙醛的单耗与反应条件和催化剂性能有关，通常在0.4-0.6吨/吨之间。
接下来是乙醛水化制备乙二醇的步骤。
乙醛水化是通过将乙醛与水反应，生成乙二醇的过程。
乙二醇是一种重要的有机化学品，广泛应用于合成聚酯纤维、酯类塑料和溶剂等领域。
乙醛水化反应的主要条件是高温和高压，一般使用钴或铑基催化剂进行。
乙二醇的单耗一般以吨乙醛制备一吨乙二醇来衡量。
乙二醇的单耗与反应条件和催化剂性能有关，通常在0.8-1.2吨/吨之间。
最后是乙二醇环氧化制备环氧乙烷的步骤。
乙二醇环氧化是通过将乙二醇与过氧化氢反应，生成环氧乙烷的过程。
环氧乙烷是一种重要的有机化学品，广泛应用于制造表面活性剂、溶剂和制备化学品等领域。
乙二醇环氧化反应的主要条件是高温和过量过氧化氢。
乙二醇环氧化反应过程中还伴随着乙醇生成，需要进行后续的分离和回收处理。
环氧乙烷的单耗一般以吨乙二醇制备一吨环氧乙烷来衡量。
环氧乙烷的单耗受到反应条件和催化剂性能的影响，一般在0.5-0.8吨/吨之间。
除了上述反应步骤和单耗计算方法外，乙烯到环氧乙烷的转化过程还会受到其他因素的影响。
例如，原料的质量和纯度、设备的运行状态、催化剂的寿命等都会对单耗产生影响。
乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷工艺流程讲解
乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷工艺流程讲解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
1953年美国科学设计公司(SD公司)建成年产2.7万吨直接空气氧化法制环氧乙烷生产装臵,1958年美国壳牌化学开发公司(Shell公司)首先建成以氧气为氧化剂的2万t/a环氧乙烷生产装臵。
现在,利用上述美国三家公司技术生产的环氧乙烷约占全世界环氧乙烷总产量的92%。
其它拥有环氧乙烷生产技术的还有日本触媒化学、意大利的Snan Progetti、德国的Huels三家公司。
由于钢铁工业和其它工业大量使用氧气,而化学工业、玻璃和食品工业愈来愈多地使用氮气作惰性保护气体,空气分离装臵愈建愈多,规模也愈来愈大,氧气来源渠道多,价格低廉,因此近25年来,建造的绝大多数生产环氧乙烷的工厂采用纯氧直接氧化技术。
一些原先用空气作氧化剂的环氧乙烷工厂也纷纷改用纯氧直接氧化技术。
纯氧直接氧化技术的优点是排放气体含乙烯比空气法少,乙烯的消耗定额比空气法小(前者为0.83～0.9 t乙烯/tEO,后者为0.90～1.05 t乙烯/tEO),设备和管道比空气法少。
乙烯经银催化剂催化,可一步直达生成环氧乙烷。
主反应为:副反应有:在实际生产条件下,乙醛很快被氧化生成CO 和水:２ＣＨ３ＣＨＯ＋２Ｏ２→２ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ(7)因此所得反应产物主要是环氧乙烷、二氧化碳和水,生成的乙醛量小于环氧乙烷的0.1%,生成的甲醛量则更少。
但它们对环氧乙烷产品质量影响很大,会严重妨害环氧乙烷的深度加工。
因此,在工艺流程中,有专门的脱醛设备将醛脱至符合产品质量要求。
从反应(1)和(2)可知,它们虽都是放热反应,但反应(2)释放出的热量是反应(1)的12.5倍,因此必须采用优良催化剂和严格控制操作条件(其中对选择性的控制尤为重要),使反应(2)不会太激烈。
否则,若反应(2)进行较快,释放出的热量又来不及传出系统,这就会导致反应温度迅速上升,产生“飞温”现象,这不仅会使催化剂因烧结失活,甚至还会酿成爆炸事故。
这一点也是为什么直接氧化法迟迟不能进行大规模工业生产的重要原因之一。
2. 乙烯环氧化催化剂和催化原理(1)催化剂 乙烯环氧化反应对催化剂的要求是反应活性要好,这样可降低反应温度。
这是因为生成环氧乙烷和二氧化碳反应的活化能分别为63和84 kJ/mol,降低温度对主反应更有利;其次是选择性要好。
选择性好,意味着副反应减弱,由副反应释放出的热量减少,使反应温度容易控制,产物环氧乙烷的收率可以提高;再次是使用寿命要长。
银催化剂中银的含量一般在10%～20%之间,因此银催化剂的售价相当高,延长催化剂使用寿命相当于降低工厂的生产成本;最后还要考虑催化剂的孔结构、比表面积、导热性、耐热性和强度等要符合生产的需要。
银催化剂由活性组分、助催化剂和载体三部分组成。
(2)催化氧化机理 乙烯在银催化剂上的氧化机理,至今仍有不少地方没有搞清楚,下面介绍的是大多数研究者认同的观点。
①氧被银表面活性中心吸附的形态是不同的。
在强活性中心上(例如在四个邻近的清洁的银原子上),氧很容易吸附上去,活化能仅约12.54 kJ/mol,并发生解离吸附,氧分子双键均裂,形成原子氧离子:Ｏ２＋４Ａg(邻近)→２Ｏ2-(吸附)+4Ag＋(邻近)(原子氧离子)当银表面缺乏四个邻近的清洁银原子时,氧分子就难吸附上去(吸附活化能约33.02kJ/mol)而且不发生氧分子的解离:Ｏ２＋Ａg→Ｏ２-(吸附) + Ag＋(分子氧离子)在较高温度时,银原子会迁移,故又有可能形成四个银原子邻近的强吸附中心,氧吸附上去并发生氧分子的解离吸附,但形成困难(吸附活化能高达60.19 kJ/mol)。
Ｏ２＋４Ａg(非邻近)→２Ｏ2-(吸附)+4Ag＋(邻近)②乙烯与吸附氧之间的相互作用。
乙烯与吸附态原子氧离子作用强烈,放出大量反应热,产物是二氧化碳和水,只有吸附态的分子氧离子才能与乙烯发生环氧化,生成环氧乙烷。
③氯有较高的吸附热,它能优先占领银表面的强吸附中心,从而大大减少吸附态原子氧离子的生成,抑制了深度氧化反应。
当银表面有四分之一被氯适宜遮盖时,深度氧化反应几乎完全不会发生。
因此在生产中,在适宜温度下,加适量氯,银催化剂表面的第一种吸附状态将被完全抑制,第三种吸附态因吸附活化能很高,也可以忽略。
这样乙烯便只与吸附态的分子氧离子进行选择性氧化:生成的原子氧与乙烯发生深度氧化反应生成二氧化碳和水:将上面二个反应式合并,就可知7份乙烯中有6份乙烯用来合成环氧乙烷(选择性为85.7%),剩余1份乙烯则生成CO２和水。
近年来Force和Bell提出,吸附态的原子氧离子是乙烯选择性氧化的关键物种,它既可生成环氧乙烷,亦可生成CO２和水,气相中乙烯与吸附态原子氧离子反应生成环氧乙烷,而吸附乙烯则与吸附态原子氧离子反应生成二氧化碳和水。
在单晶或多晶表面上用红外光谱仪测得的结果也有利于这一假设。
由此推测,合成环氧乙烷的选择性有可能会超过85.7%。
事实上,前面已经叙及有不少催化剂制造公司制造出的银催化剂,初始选择性超过86%。
(3)反应动力学方程 化学反应速度与参与反应的组分及其含量、温度、压力以及催化剂性质等有关。
通过动力学方程和给定的生产任务,可以确定反应器中催化剂的装载量;根据动力学方程和表达传递(动量、热量和质量传递等)特性的方程,可以确定反应器内各参数之间的定量关系,从而确定最佳工艺条件。
因此,动力学方程是与化学反应器的设计和操作密切相关的重要基础方程。
为获得一个正确的动力学方程,首先必需搞清楚特定反应的反应机理,然后在与生产实际相同的条件下(包括催化剂)测定反应速度,由此得出的动力学方程才能指导化学反应器的设计和操作的优化。
由于催化剂的改进(如活性组分、助催化剂和载体原材料的选用,它们在催化剂中的含量以及制备方法的变化等),也会影响动力学方程的形式。
下面介绍的是苏联学者М.И.乔姆金和Η.Β.库利科夫提出的动力学方程式。
他们认为在催化剂表面上乙烯氧化生成环氧乙烷和乙烯深度氧化为CO２和水的活性中心是同一氧化物,即Ag2（Ｓ）Ｏ２。
由此提出的反应机理如下:乙醛为中间产物,它氧化生成CO２和水。
Ag（Ｓ）表示银的表面化合物,Z表示Ag2（Ｓ）Ｏ,ZO表示Ag2（Ｓ）Ｏ２。
作者根据上述反应机理,导出了以载于浮石上的银为催化剂,以氯为助催化剂的反应动力学方程:式中:当乙烯浓度低于爆炸下限时,乙烯的氧化在氧过剩的情况下进行,生成环氧乙烷的速度方程式可以简化为如下形式:式中,k1和K为常数,在此情况下反应对乙烯是一级,对氧是零级,即氧浓度的变化对反应速度没有影响。
这一方程似乎对空气氧化法较为适宜。
当乙烯处于高浓度范围,即超过爆炸上限和氧含量小时:式中,k1、L和K4是常数,反应对氧是一级,对乙烯是零级。
对氧气法而言,乙烯浓度为15%左右,低于爆炸上限(乙烯在空气中的爆炸范围为2.7%～36%)。
因此反应对乙烯和O2应均在0～1级之间。
这一假设,与实验数据相当吻合。
3. 工艺条件的选择(1)反应温度 较低温度下反应是有利的。
图3-1-25形象地示出了这一规律性。
但反应温度不能太低,否则会导致反应速度太慢,转化率太低,没有工业意义。
在实际生产中,反应温度往往取决于催化剂。
能保证催化剂发挥正常的催化功能(主要指转化率和选择性)时的温度即为操作中应控制的反应温度,一般空气氧化法控制在220～290℃,氧气氧化法控制在204～270℃。
(2)空速 空速有体积空速和重量空速之分。
前者为单位时间内通过单位体积催化剂的物料体积数。
单位为V物料/V催化剂〃h或V/V催化剂〃s;后者为单位时间内通过单位重物料量催化剂的物料重量。
单位为G物料/G催化剂〃h或G物料/G催化剂〃s。
体积空速常用于气-固相反应,重量空速常用于液-固相反应。
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%。
(3)反应压力 由于主、副反应都可视作不可逆反应,操作压力对反应影响不大。
但工业上考虑到加压可提高反应器的生产能力,而且对后续的吸收操作是必不可少的,因此直接氧化法均在加压下进行。
但压力不能太高,除会增加设备费用外,还会促使环氧乙烷聚合及催化剂表面结碳。
现在,工业上广为采用的压力是1.0～3.0MPa。
(4)原料纯度和配比 原料气中的杂质会使催化剂中毒,反应选择性下降(如Fe离子会促使环氧乙烷异构成乙醛),热效应增大(如原料气中的H２、C３以上烷烃和烯烃会发生完全氧化反应,从而释放出大量反应热),影响爆炸极限(如氩气的存在使原料气爆炸极限变宽,增加爆炸危险性)。