环氧乙烷化工工艺的制作过程

环氧乙烷化工工艺的制作过程

在催化剂存在下,乙烷与气态氧作用生成环氧乙烷。是典型的非均相催化氧化反应过程。本文对乙烯催化氧化制环氧乙烷过程进行简要的分析。

一、反应原理

乙烯氧化过程按氧化程度可分为选择氧化(部分氧化) 和深度氧化(完全氧化) 两种情况。乙烯分子中的碳碳双键具有突出的反应活性,在一定的氧化条件下可实现碳碳双键的选择氧化而生成环氧乙烷。但在通常的氧化条件下,乙烯的分子骨架很容易被破坏,发生深度氧化而生成二氧化碳和水。实践证明使用一般氧化催化剂,乙烯均被氧化成二氧化碳和水,只有银催化剂例外,故目前工业上乙烯环氧化制环氧乙烷的催化剂均为银。

二、工艺条件

影响乙烯环氧化过程的主要因素为温度、压力、空速、原料气纯度及配比。

1.温度

完全氧化平行副反应是影响乙烯环氧化选择性的主要因素。动力学研究结果表明环氧乙烷反应的活化能小于完全氧化反应的活化能,故反应温度增高,这两个反应的反应速率的增长速率是不同的,完全氧化副反应的速度增长更快,因此选择性随温度升高而下降。当反应温度在100时,产物中几乎全部是环氧乙烷,选择性接近100%,但反应速率甚慢,转化率很小,没有现实意义。随着温度增加,反应速率加快,转化率增加,选择性下降,放出的热量也愈大,所以必须考虑移出反应热的措施。适宜的反应温度与催化剂活性有关,权衡转化率和选择性之间的关系,工业上反应温度一般控制在220~260℃。

2.压力

乙烯直接氧化的主副反应在热力学上都不可逆,因此压力对主副反应的平衡和选择性无显著影响。但加压可提高反应器的生产能力,且也有利于从反应气体产物中回收环氧乙烷,故工业上大多是采用加压氧化法。但压力高,所需设备耐压程度高,投资费用增加,催化剂也易损坏。目前工业上采用的操作压力为2M Pa左右。

3.空间速度

空间速度的大小不仅影响转化率和选择性,也影响催化剂空时收率和单位时间的放热量,故必须全面衡量,目前工业上采用的混合气空速一般为7000h-1左右,有更高的。单程转化的控制与所用氧化剂有关,当用空气作氧化剂时,单程转化率控制在30~50%,选择性达70%左右,若用纯氧作氧化剂,转化率控制在12~15%,选择性可达83~84%。

4.原料纯度及配比

4.1原料气的纯度

原料气中的杂质对氧化过程带来的不利影响主要有:一是催化剂中毒,例如,硫化物等能使银催化剂永久性中毒,乙炔能与银形成乙炔银,受热会发生爆炸性分解;二是选择性下降,例如,原料气中带有铁离子,会加速环氧乙烷异构化为乙醛的副反应,从而使选择性下降;三是反应热效应增大,四是影响爆炸极限。故原料气中上述各类有害杂质的含量必须严格控制。在原料乙烯中要求乙炔

环氧乙烷化工工艺的制作过程

在催化剂存在下,乙烷与气态氧作用生成环氧乙烷。是典型的非均相催化氧化反应过程。本文对乙烯催化氧化制环氧乙烷过程进行简要的分析。

一、反应原理

乙烯氧化过程按氧化程度可分为选择氧化(部分氧化) 和深度氧化(完全氧化) 两种情况。乙烯分子中的碳碳双键具有突出的反应活性,在一定的氧化条件下可实现碳碳双键的选择氧化而生成环氧乙烷。但在通常的氧化条件下,乙烯的分子骨架很容易被破坏,发生深度氧化而生成二氧化碳和水。实践证明使用一般氧化催化剂,乙烯均被氧化成二氧化碳和水,只有银催化剂例外,故目前工业上乙烯环氧化制环氧乙烷的催化剂均为银。

二、工艺条件

影响乙烯环氧化过程的主要因素为温度、压力、空速、原料气纯度及配比。

1.温度

完全氧化平行副反应是影响乙烯环氧化选择性的主要因素。动力学研究结果表明环氧乙烷反应的活化能小于完全氧化反应的活化能,故反应温度增高,这两个反应的反应速率的增长速率是不同的,完全氧化副反应的速度增长更快,因此选择性随温度升高而下降。当反应温度在100时,产物中几乎全部是环氧乙烷,选择性接近100%,但反应速率甚慢,转化率很小,没有现实意义。随着温度增加,反应速率加快,转化率增加,选择性下降,放出的热量也愈大,所以必须考虑移出反应热的措施。适宜的反应温度与催化剂活性有关,权衡转化率和选择性之间的关系,工业上反应温度一般控制在220~260℃。

2.压力

乙烯直接氧化的主副反应在热力学上都不可逆,因此压力对主副反应的平衡和选择性无显著影响。但加压可提高反应器的生产能力,且也有利于从反应气体产物中回收环氧乙烷,故工业上大多是采用加压氧化法。但压力高,所需设备耐压程度高,投资费用增加,催化剂也易损坏。目前工业上采用的操作压力为2M Pa左右。

3.空间速度

空间速度的大小不仅影响转化率和选择性,也影响催化剂空时收率和单位时间的放热量,故必须全面衡量,目前工业上采用的混合气空速一般为7000h-1左右,有更高的。单程转化的控制与所用氧化剂有关,当用空气作氧化剂时,单程转化率控制在30~50%,选择性达70%左右,若用纯氧作氧化剂,转化率控制在12~15%,选择性可达83~84%。

4.原料纯度及配比

4.1原料气的纯度

原料气中的杂质对氧化过程带来的不利影响主要有:一是催化剂中毒,例如,硫化物等能使银催化剂永久性中毒,乙炔能与银形成乙炔银,受热会发生爆炸性分解;二是选择性下降,例如,原料气中带有铁离子,会加速环氧乙烷异构化为乙醛的副反应,从而使选择性下降;三是反应热效应增大,四是影响爆炸极限。故原料气中上述各类有害杂质的含量必须严格控制。在原料乙烯中要求乙炔


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