浅析环氧乙烷生产工艺的改进
[摘 要]本文对环氧乙烷的应用范围进行了介绍，分析了环氧乙烷生产工艺，并针对其改进与优化提出几点个人建议与看法，以供参考。
[关键词]环氧乙烷；生产工艺；改进
中图分类号：TP423 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0087-01
引言：环氧乙烷属于乙烯衍生物的一种，这种有机化工原料具有非常广泛的应用范围，特别是在聚酯类产品与部分乙二醇的生产中发挥着重要作用，并且一些精密度较高的化工中间体也可以选择环氧乙烷，不管是纺织、汽车、电子还是医药等行业，环氧乙烷都具有较高的应用价值。现阶段，在生产环氧乙烷时主要采用的方法是：通过银作为催化剂，在列管式固定床反应器中完成反应，反应器中为乙烯与纯氧，通过纯氧氧化将乙烯转化为环氧乙烷。目前，环氧乙烷的生产工艺有了很大改进，本文针对此展开研究与探讨。
一、环氧乙烷的应用范围
目前，在全球范围内，环氧乙烷都具有很广的应用范围，其中乙二醇的生产为环氧乙烷的主要用途，此外，在表面活性剂、乙二醇醚等产品的生产也可以适用环氧乙烷。在我国，环氧乙烷的应用主要体现在乙二醇的生产，其中商品环氧乙烷在表面活性剂、乙二醇醚的生产中也有所应用。此外，环氧乙烷在医药、纺织以及橡胶产业中的应用价值也比较高。
在其他领域，环氧乙烷的应用还涉及到聚乙二醇、氯化胆碱、乙氧基化合物等等。以聚乙二醇为例，其生产原料就是环氧乙烷，这种产品的用途非常广泛，例如可以作为润滑剂、赋形剂、分散剂等等。再比如聚醚多元醇则是通过催化反应，以环氧乙烷为原料生产而得的，其可以用作为润湿剂、低泡沫洗涤剂、抗静电剂等等。此外，氯化胆碱也是需要通过环氧乙烷反应而得，其在脂肪肝、肝硬化等疾病的治疗中有着关键作用，同时也可以添加到畜禽饲料中。除此之外，消毒剂、熏蒸剂、抗酸剂也是环氧乙烷的价值体现。
二、环氧乙烷的生产工艺
1氯醇法
采用氯醇法生产环氧乙烷主要需要经历两个步骤：通过氯气与水反应生成次氯酸，然后将产物将乙烯进行反应，得到氯乙醇；通过石灰乳与生成的氯乙醇进行皂化反应，得到环氧乙烷。
当然，氯醇法生产环氧乙烷存在一些缺陷，例如对氯气消耗较大，存在污水排放问题；其次，氯醇法在应用过程中存在乙烯次氯酸化而得氯乙醇，此时就会有副产物，例如二氧化碳，在氯乙醇皂化反应中，环氧乙烷可能会异构化为乙醛，进而产生损失，需要消耗较高乙烯。由于存在上述缺点，氯醇法在市场上并不具有竞争力，使用率也相对较低。
2直接氧化法
直接氧化法生产环氧乙烷可以分为两种，即空气直接氧化法与氧气直接氧化法。前者是将空气作为氧化剂，这就需要采用特殊装置来净化空气，避免反应器中混入杂质而对催化剂活性产生影响。空气法可以采用主反应器与副反应器串联的形式，为了提高主反应器中催化剂的活性，一般操作时会采用较低的转化率。氧气直接氧化法则是将纯氧或其他氧源作为氧化剂。这种方法可以大幅度降低系统中的惰性气体，并且可以循环利用没有反应的乙烯。在反应过程中塔顶的循环气需要进行脱碳处理，将二氧化碳控制到15%以下，然后才能够继续返回反应器进行循环利用，否则催化剂活性将会受到较大影响。
三、环氧乙烷生产工艺的改进探讨
1.反应过程的改进
关于环氧乙烷反应过程的改进，主要可以从以下几方面实现：
第一，提高反应过程中的乙烯体积分数。采用乙烯氧化进行环氧乙烷的生产时，作为重要原料，乙烯在反应时的体积分数对于反应活性与选择性具有重大影响，通常来讲，乙烯体积分数不超过30%时，反应活性、稳定性与选择性都比较理想。如果有银作为催化剂，那么乙烯在氧化反应中会有80%转化为环氧乙烷，环氧乙烷的生成选择也不会低于80%.如果在混合反应气环境中有含氮氧化合物气体，那么可以将乙烯的体积分数进行提升，根据研究，可知这种方式可以使其活性与稳定性得到提升。
第二，控制原料乙烯成本。在环氧乙烷的生产中，如果采用乙烯为原料，那么乙烯成本对于整个生产成本就具有决定性意义。在生产过程中，乙烯有很多来源，为了对环氧乙烷生产成本加以控制，使乙烯使用率保持较高水平，就可以考虑提高反应中银催化剂的效率。具体而言，就是要对银催化剂的主要性能指标进行优化。其中降低反应温度、控制活性减弱速率等方式都是有效途径。
第三，提高氧气纯度。环氧乙烷如果在氧化反应中如果能够保证氧气纯度，那么整个生产将会得到很大的优化，对于反应的选择性、生产率的提升都有着积极意义与影响，同时二氧化碳过滤成本也可以相应降低。提高氧气混度还可以避免其他杂质对反应过程造成不良影响。
2.反应器的改进
反应器的改进也是环氧乙烷生产工艺优化的有效途径，具体而言，可以从以下几方面入手：
第一，加速反应器启动。在乙烯氧化反应中，银催化剂发挥着重要作用，其性能指标优化对于生产工艺的改进至关重要。一般而言，在反应器中，银催化剂在活性得到维持的同时，加速反应器启动也比较关键。例如采用预氯化技术就可以使启动速度增加，采用不同种类的银催化剂，预氯化技术的应用效果也有所差异。例如选择性较高的含铼催化剂，采用预氯化技术就可以使催化剂活性得到强化，并且反应温度也能够得到控制。当然，该项技术对其他银催化剂产生的负面作用也不容忽视。
第二，优化反应器操作参数。在乙烯氧化生产环氧乙烷的反应中，乙烯作为重要原料，其单耗相对是比较大的，而通过反应器操作参数的优化，可以使环氧乙烷生成的选择性得到提升，同时乙烯单耗也能够得到有效控制。关于反应器操作参数的优化，需要经历两个步骤：首先，根据反应对选择性模型进行建立；其次，对模型参数加以确定，在优化计算之下，对最有工艺参数进行判断。乙烯氧化反应是以建立选择性模型作为动力性基础的，当采用的反应装置有所不同时，那么选择性模型建立与操作参数优化也必然存在差异。
总而言之，环氧乙烷生产工艺的改進与优化对于降低成本，提高生产效率有着重要意义。在生产实践中，应结合实际情况，完善生产流程与技术，提高生产效益，为推动环氧乙烷生产技术革新提供有力支持。
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