环氧乙烷合成模拟与优化

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1、环氧乙烷合成模拟与优化281．绪论1.1环氧乙烷的性质和用途。1.1.1环氧乙烷的性质环氧乙烷的分子式为C2H4O，分子量为44.05，简称EO。环氧乙烷常温下沸点10.40C,为无色气体。蒸汽易燃易爆，在空气中爆炸范围为3%—100%。环氧乙烷可与水、醇、醚等有机溶剂混合。环氧乙烷的物理性质列于下表：环氧乙烷的重要物理性质性质数值性质数值分子量44.05闪点(开杯试验)/0C＜-18沸点（101.3KPa）/0C10.4凝固点/0C-112.5体膨胀系数（200C）/0C0.00161熔化热（250C）（KJ/mol）5.17临界压力/

2、MPa7.19燃烧热（250C）（KJ/mol）1306.04临界温度/0C195.8常压下在水中溶解热（250C）（KJ/mol）6.3介电常数13.71电离势(实验值)/J(1.08-1.730*10-18(00C)偶极矩/（C·m）6.34*10-30折光指数1.3597在空气中爆炸极限（体积分数/%）上限100下限3同时，环氧乙烷的化学性质非常活泼，能与许多化合物发生开环加成反应。环氧乙烷能还原硝酸银，受热后易聚合，在有金属盐类或氧的存在下能分解。1.1.2环氧乙烷的用途　环氧乙烷是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。环氧乙

3、烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。　　环氧乙烷可杀灭细菌（及其内孢子）、霉菌及真菌，因此可用于消毒一些不能耐受高温消毒的物品。美国化学家LloydHall在1938年取得以环氧乙烷消毒法保存香料的专利，该方法直到今天仍有人使用。环氧乙烷也被广泛用于消毒医疗用品诸如绷带、缝线及手术器具。　　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

4、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。　　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，从而降你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。28　　由于环氧乙烷易燃及在空气中有广阔的爆炸浓度范围，它有时被用作燃料气化爆弹的燃料成份。　　环氧乙烷自动分解时能产生巨大能量，可以作为火箭和喷

5、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。总的来说，环氧乙烷的上述这灯直接用途消费量很少，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业。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。环氧乙烷的毒性为乙二醇的27倍，与氨的毒性相仿。在体内形成甲醛、乙二醇和乙二酸，对中枢神经系统起麻醉作用，对粘膜有刺激作用，对细包原浆有毒害作用。　　大部份的环氧乙烷被用于制造其它化学品，主要是乙二醇。乙二醇

6、主要的最终用途是生产聚酯聚合物，也被用作汽车冷却剂及防冻剂。其次用于生产乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、亚乙基胺、二甘醇、三甘醇、多甘醇、羟乙基纤维素、氯化胆碱、乙二醛、乙烯碳酸酯等下游产品。环氧乙烷主要用于制造乙二醇（制涤纶纤维原料）、合成洗涤剂、非离子表面活性剂、抗冻剂、乳化剂以及缩乙二醇类产品，也用于生产增塑剂、润滑剂、橡胶和塑料等。广泛应用于洗染、电子、医药、农药、纺织、造纸、汽车、石油开采与炼制等众多领域。1.2环氧乙烷工艺发展历史及其特点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

7、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

8、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