环氧乙烷

(1)氯醇法 以乙烯为原料,先经次氯酸化制得氯乙醇,然后用碱环化而得。具体工艺是:将乙烯和氯气通入水中生成氯乙醇,该反应在耐腐蚀的反应器中进行,氯气、水和乙烯并流通入反应器,在20～50℃和0.2～0.
3 MPa下反应,生成2-氯乙醇水溶液,含量一般在6%～7%以下。然后用碱(通常为石灰乳)与氯乙醇反应,进行环合。反应温度控制在100℃左右,生成的环氧乙烷尽快离开反应区,从反应器上部的冷凝口流出,然后汽液分离,蒸馏可得成品。 工艺流程:
1、乙烯的次氯酸化反应在温度27-43℃,压力0.2-0.Mpa下进行。所用反应器为塔式反应器。从塔底加入水,在稍上部加入氯气,在再上部加入乙烯。水、次氯酸、乙烯并流向上通过反应器进行反应,得到氯乙醇含量为4%-5%(质量)的反应液;反应副产物为二氯乙烷、二氯乙基醚等。从反应器顶部逸出的气体进入冷凝,不凝气体大部分为未反应的乙烯,除少量放空外,大部分经水洗、碱洗后返回反应循环使用。
2、皂化 上述冷凝液与反应器中溢出的反应液一起送入皂化水解塔。水解塔温度低于100℃,压力为常压;加入过量10%-20%的石灰乳,氯乙醇在皂化塔中水解为环氧乙烷后,与其他氯化副产物一起从塔顶蒸出;然后依次经初馏塔和精馏塔脱去低沸物和高沸物后而得环氧乙烷产品。消耗定额(kg/t):乙烯800,氯气2000,石灰1600;同时副产氯化钙3200,二氯乙烷100-150。
(2)氧化法 由乙烯与空气或氧气通过银催化剂于200～300℃和1～
3 MPa压力下在气相直接氧化制得。 氧化法催化剂一般含银10%～30%,有效助催化剂是碱金属和碱土金属(如铁、钙等)。常用的载体为α-氧化铝或碳化硅,反应后生成氧化气体,于吸收塔内用水吸收,未反应的乙烯循环回反应器,吸收液经解吸蒸馏而得产品。 工艺流程:新鲜乙烯、空气和循环气体混合后在换热器中与反应器中出来的气体换热;然后加入(2
-3)×10-6的二氯乙烷,使催化剂活性降低,同是提高其选择性。该混合气体随后进反应器反应;反应后的气体经冷却后进第一水吸收塔,用水吸收其中的环氧乙烷;未吸收的气体大部分返回主反应器循环使用,少量(10%-20%)经补加空气,并预热后进副反应器反应;由副反应器出来的反应气体经冷却后进第二水吸收塔。第一第二吸收塔;塔顶出来的解吸气体进净化塔,从塔底除去残佘的水;塔顶产物再经初馏塔、精馏塔分别除去轻组分和重组分后,得到环氧乙烷产品。消耗定额:乙烯0.9-1.0t/t,二氯乙烷18kg/t,催化剂18kg,冷却水19t/t,空气6000-7000平方立米,蒸汽0.09t/t,电800-1500KW·h/t。 精制方法:主要杂质是醛类(如甲醛、乙醛),通过蒸馏装置可使含醛量不超过54mg/m3。其他精制方法有分子筛吸附法,2-乙基己酸处理法和甲醇蒸取蒸馏法等。

1.用作有机化工原料及溶剂主要用于生产乙二醇、乙醇胺及非离子表面活性剂。
2.环氧乙烷有杀菌作用,对金属不腐蚀,无残留气味,因此可用材料的气体杀菌剂。通常采用环氧乙烷-二氧化碳(两者之比为90:10)或环氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物,主要用于医院和精密仪器的消毒。环氧乙烷用熏蒸剂常用于粮食、食物的保藏。例如,干蛋粉的贮藏中常因受细菌的作用而分解,用环氧乙烷熏蒸处理,可防止变质,而蛋粉的化学成分,包括氨基酸等都不受影响。
3.环氧乙烷易与酸作用,因此可作为抗酸剂添加于某些物质中,从而降低这些物质的酸度或者使用其长期不产生酸性。例如,在生产氯化丁基橡胶时,异丁烯与异戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入环氧乙烷,则成品即可完全不用碱洗和水洗。
4.环氧乙烷自动分解时能产生世大能量,可以作为火箭和喷气推进器的动力,一般是采用硝基甲烷和环氧乙烷的混合物(60:40~95
:5)。这种混合燃料燃烧性能好,凝固点低,性质比较稳定,不易引爆。
5.环氧乙烷作为乙烯工业衍生物仅次于聚乙烯,为第二位的重要产品。其重要性主要是以其为原料生产的系列产品。由环氧乙烷衍生的下游产品的种类远比各种乙烯衍生物多。
6.主要用于制造其他各种溶剂(如溶纤剂等),稀释剂,非离子型表面活性剂,合成洗涤剂、抗冻剂、消毒剂、增韧剂和增塑剂等。与纤维素发生羟乙基化可合成得水溶性树脂(其环氧乙烷含量约75%)。还可用作熏蒸剂、涂料增稠剂、乳化剂、胶黏剂和纸张上浆剂等。
7.环氧乙烷及其衍生物能与亲核试剂反应,开环后形成2-羟乙基类化合物,一次增加两个碳原子。能与环氧乙烷反应的试剂很多,包括含碳亲核试剂、水、醇、胺等。 与有机金属的开环加成反应 在强碱的作用下,烯丙基化合物、炔等均能形成碳负离子,然后该碳负离子与环氧乙烷反应,产物为含有羟基的化合物 。如在烷基锂作用下,3-甲基-1-丁炔与环氧乙烷反应得到β-羟基炔烃 (
式1) 。 与有机锂试剂一样,格氏试剂也容易与环氧乙烷发生开环加成反应 (
式2) 。 当反应体系中存在手性配体或手性催化剂时,在有机金属试剂的作用下,环氧乙烷能够发生不对称开环加成反应 (
式3) 。 与酯反应形成内酯 酯用三甲基氯硅烷处理后的烯醇化物与过量的环氧乙烷反应,得到内酯化合物,该反应经过开环加成得到醇羟基中间体 (
式4) 。 与胺的反应 含杂原子的化合物与环氧乙烷加成,得到2-取代乙醇衍生物 (
式5) 。 扩环反应 环氧化物(如多聚甲醛)可与环氧乙烷发生扩环反应 (
式6) 。 此外,环氧乙烷也可形成多聚体,作为高分子化合物常用在高分子化学与纳米科学中 。
8.用于制造乙二醇、表面活性剂、洗涤剂、增塑剂以及树脂等。