環(huán)氧乙烷生產(chǎn)原理.ppt

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乙烯催化氧化制備環(huán)氧乙烷 1 環(huán)氧乙烷的性質(zhì)、用途、制備,環(huán)氧乙烷 最簡單但最重要的環(huán)氧化合物 有毒、易爆 活性高 易自聚 用途 水解制備乙二醇－聚酯樹脂和聚酯纖維的單體，防凍劑 制備表面活性劑 乙醇胺、乙二醇醚,環(huán)氧乙烷的制備 氯醇法 首先將乙烯和氯通入水中，生成2-氯乙醇,然后把2-氯乙醇與Ca(OH)2反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷,評價：反應(yīng)條件緩和，對原料乙烯純度的要求也不高 消耗氯氣、石灰，腐蝕性，廢物處理難度大 乙烯非均相催化氧化直接生成環(huán)氧乙烷 乙烯催化氧化環(huán)氧化的反應(yīng) 在銀催化劑存在下，乙烯用空氣或氧氧化，生成環(huán)氧乙烷，并生成副產(chǎn)物二氧化碳、水,示蹤原子有機結(jié)果：完全氧化產(chǎn)物二氧 化碳和水主要由乙烯直接氧化形成 反應(yīng)的選擇性取決于平行副反應(yīng)的競爭,此外 副反應(yīng)的熱效應(yīng)遠大于主反應(yīng),反應(yīng)的選擇性非常重要 產(chǎn)品的組成和性質(zhì) 生產(chǎn)的安全性 飛溫,4 催化劑 銀催化劑－較好的選擇性，強度、熱穩(wěn)定性、壽命符合要求 催化劑的構(gòu)成 主催化劑＋助劑＋載體＋其它成分(抑制劑，…) 主劑 銀 助劑 堿金屬鹽 堿土金屬鹽 稀土金屬化合物 提高活性、增大穩(wěn)定性、延長壽命 載體 負載、分散活性組分 提高穩(wěn)定性 載體的結(jié)構(gòu)(特別是孔結(jié)構(gòu))對助劑活性的發(fā)揮、選擇性控 制有極大的影響 乙烯氧化制環(huán)氧乙烷 要求比表面積低、大孔為主 抑制劑 抑制非目標產(chǎn)物的形成 硒、碲、氯、溴等,3 乙烯催化氧化環(huán)氧化的機理,催化劑的制備方法 粘結(jié)法、燒結(jié)法、浸漬法，… 或 各種方法的組合 影響因素 溫度 溫度過高 反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率高、選擇性下降、催化劑活 性衰退快、易造成飛溫 溫度過低 速度慢、生產(chǎn)能力小 適宜溫度 220－260℃ 空速 影響較溫度的影響低，適宜 反應(yīng)壓力 原料對選擇性無顯著影響 高壓可提高反應(yīng)器的生產(chǎn)能力 操作壓力 2 MPa 原料純度 雜質(zhì) 毒化催化劑 (乙炔、硫化物使銀催化劑中毒)； 選擇性下降 (鐵離子加速環(huán)氧乙烷異構(gòu)化 乙醛)； 熱效應(yīng)增大 (雜質(zhì)完全氧化釋放大量的熱)； 影響爆炸極限,6 工藝流程 工藝 空氣氧化法 氧氣氧化法 安全性高 選擇性高 乙烯單耗高 乙烯單耗低 規(guī)模小 規(guī)模大 工藝構(gòu)成 催化氧化反應(yīng) 環(huán)氧乙烷分離與精制 注意點 安全性的保障 移熱 反應(yīng)氣體的混合,7 工藝流程說明 工藝生產(chǎn)的幾個要點－ 安全性的保障(爆炸極限、反應(yīng)氣體混合) 生產(chǎn)經(jīng)濟性的保障(選擇性、能量利用率) a 原料、產(chǎn)品的爆炸極限,b 原料氣的混合方法 將原料氣(新鮮C2H4, 循環(huán)C2H4)和致穩(wěn)氣(稀釋氣-N2或CH4)先行混合，然后采用多孔噴射器對著混合氣流的下游將氧高速度噴入,c 采用致穩(wěn)氣(稀釋氣) 采用氧作為氧化劑時，為使反應(yīng)不致太過劇烈，需控制乙烯和氧的濃度－采用致穩(wěn)氣(稀釋氣) 常用的致穩(wěn)氣－氮氣、CH4 CH4的導熱性高，CH4存在時還可提高O2的爆炸極限 N2為致穩(wěn)氣時 C2H4的濃度 20％ O2的濃度 7％ CH4為致穩(wěn)氣時 C2H4的濃度 25％ O2的濃度 8％ d 反應(yīng)選擇性的提高 采用高選擇性的催化劑； 采用抑制劑二氯乙烷－抑制副反應(yīng)的發(fā)生 抑制劑的加入方法 N2為致穩(wěn)氣－用中壓氮氣稀釋抑制劑并做載氣 CH4為致穩(wěn)氣－用C2H4稀釋，用中壓氮氣做載氣 e 能量利用率 采用各種方法利用不同位能的熱量,,