环氧乙烷制取的化工设计

2、算；、繪製環氧乙烷反應系統的工藝流程3、繪製二氧化碳脫除系統的工藝流程圖（一張）；4、編制課程設計說明書（一份）。（二）具體要求1、環氧乙烷反應系統的物料衡算方法參考《基本有機化工工藝學》（吳指南主編）一書。2、繪製的帶控制點的工藝流程必須符合化工製的規範，並且字體必須工整。3、編制的課程設計說明書應對計算過程與工藝流程的選擇以及控點的確定進行詳細的說明和解釋。設計方案簡介CHf—CH>環氧乙烷了（簡稱E0）是最簡單也是最重要的環氧化合物，在常溫下爲氣體，沸點10・5°C。可以與水、醇、酉迷及大多數有

3、機溶劑以任意比混合。有毒，易自聚，尤其當有鐵，酸，城，醛等雜質或高溫下更是如此，自聚時放出大量熱，甚至發生爆炸，因此存放環氧乙烷的貯槽必須清潔，並保持在0°C以下。環氧乙烷是以乙烯爲原料產品屮的第三大品種，僅次於聚乙烯和苯乙烯。它的用途是制取生產聚酯樹脂和聚酯纖維的單體、製備表面活性劑，此外還用於製備乙醇胺類、乙二醇醍類等。_、反應過程分析：工業上生產環氧乙烷最早採用的方法是氯醇法，該法分兩步進行，第一步將乙烯和氯通入水中反應生成2-氯乙醇，2-氯乙醇水溶液濃度控制在6%-7%（品質）；第二步使2-氯

4、乙醇與Ca（0H）2反應，生成環氧乙烷。該法的優點是對乙烯的濃度要求不高，反應條件較緩和，其主要缺點是要消耗大量氯氣和石灰，反應介質有強腐蝕性，H有大量含氯化鈣的污水要排放。因此開發了乙烯直接氧化法，取代氯醇法。工業上生產環氧乙烷的方法是乙烯直接氧化法，在銀催化劑上乙烯用空氣或純氧氧化。乙烯在Ag/a-AI2O3催化劑存在下直接氧化制取環氧乙烷的工藝，可用空氣氧化也可以用氧氣氧化，氧氣氧化法雖然安全性不如空氣氧化法好，但氧氣氧化法選擇性較好，乙烯單耗較低，催化劑的生產能力較大，故大規模生產採用氧氣氧化

5、法。主要反應方程式如下：主反應ch2=chz于4-Q~eiiz—chz（气〉2、/o-103<4kJ/mol—107*2kJ/mol副反應CH2=CH2+3O2―2CO?+2HQ（气）△用池只=-1324.6kJ/mol1324.6kJ/mol由乙烯環氧化反應的動力學可知，乙烯完全氧化生成二氧化碳和水，該反應是強放熱反應，其反應熱效應要比乙烯環氧化反應大十多倍。故副反應的發生不僅使環氧乙烷的選擇性降低，而且對反映熱效應也有很大的影響。選擇性下降，熱效應就明顯增加，如選擇性下降移熱慢，反應溫度就會迅速上

6、升，甚至產牛飛溫。所以反應過程中選擇性的控制十分重要。二・催化劑的選擇：環氧化法生產環氧乙烷是一個強放熱放應，爲減少深度氧化的副反應，提高選擇性，催化劑的選擇非常重要。硏究表明，只有在銀催化劑催化下乙烯的環氧化反應才有較高的選擇性。工業上使用的銀催化劑是由活性組分，載體和助催化劑所組成。載體載體的主要功能是分散活性組分和防止銀微晶的半熔和燒結，使其活性保持穩定。由於乙烯環氧化過程存在平行副反應和連串副反應的競爭，又是一強放熱反應，故載體的表面結構及其導熱性能，對反應的選擇性和催化劑顆粒內部溫度的分佈有

7、顯著的影響。載體表面積大，活性比表面積大'催化劑活性高但也有利於乙烯完全氧化反應的發生，甚至生成的環氧乙烷很少。載體如有空隙，由於反應物在細空隙中的擴散速度慢，產物環氧乙烷在空隙中濃度比•主體濃度高，有利於連串副反應地進行。工業上爲了控制反應速度和選擇性，均採用低比表面積無孔隙或粗空隙惰性物質作爲載體，並要求有較好的導熱性能和較高的熱穩定性。工業上常用的載體又碳化矽，a-氧化鋁和含有少量氧化矽的a-氧化鋁等。助催化劑所採用的助催化劑有鹼金屬類，鹼土金屬類和稀土元素化合物等。鹼土金屬類中，用得最廣泛的是

8、鎖鹽。在銀催化劑中加入少量鎭鹽，可增加催化劑的抗熔結能力，有利於提高催化劑的穩定性，延長其壽命，並可提高活性。據硏究兩種或兩種以上的助催化劑起到協同作用，可提高選擇性。抑制劑在銀催化劑中加入少量硒确氯漠等對抑制二氧化碳的生成，提高環氧乙烷的選擇性有較好的效果。工業上常在原料氣中添加微量有機氯如二氯乙烷，以提高催化劑的選擇性，調節溫度。三*反應器及混合器的選擇:乙烯環氧化制環氧乙烷是一強放熱反應，溫度對反應的選擇性又甚敏感，對於這種反應最好採用流化床反應器