淺談二氧五環工藝生產過程及物質特性

邵淇渝

開封龍宇化工有限公司，河南 開封 475200

1,3-二氧五環（1,3-Dioxolane）的分子式C3H6O2，分子量74.08，目前已工業化生產，除作為聚甲醛的中間原料之外，還在溶劑、洗滌劑、萃取劑方面有廣泛的應用。

1 性質

1,3-二氧五環的性質

1,3-二氧五環能與水或極性有機溶劑均勻混合。在中性及堿性條件下，是穩定無色的液體，稍具芳香味。

2 反應原理

濃甲醛和乙二醇在催化劑硫酸的作用下，反應生成1,3-二氧五環，其反應式如下：

3 工藝簡述

一個連續的1,3-二氧五環生產工藝，分為5個部分即反應部分、濃縮部分、萃取部分、脫重部分和脫輕部分。

3.1 1,3-二氧五環反應

在1,3-二氧五環反應部分，45%以上的甲醛溶液與乙二醇在催化劑硫酸的作用下，按1:1的摩爾比分別送到1,3-二氧五環襯鋯反應器中，反應生成58%～66%的1,3-二氧五環溶液。1,3-二氧五環襯鋯反應器內反應溫度為100℃。另外，由于硫酸的高度腐蝕，反應部分設備必須使用防腐材料鋯（Zr）。

3.2 1,3-二氧五環濃縮

反應生成的58%～66%的1,3-二氧五環溶液，經過冷凝器和循環泵輸送到濃縮塔，塔操作條件為塔底溫度101℃，塔頂溫度72℃，壓力為0.010MPa。濃縮塔再沸器采用0.15MPa蒸汽加熱。塔頂為91%的1,3-二氧五環和8.3%H2O組成的氣體，經濃縮塔冷凝器冷凝進入受槽。而塔底大部分甲醛、水與少量的乙二醇經輸送泵被送去甲醛回收槽，進行甲醛回收。

3.3 1,3-二氧五環萃取

從濃縮塔來的1,3-二氧五環溶液被送到萃取塔，萃取劑選用45%的氫氧化鈉，經輸送泵送到萃取塔內，以分離H2O和1,3-二氧五環。在1,3-二氧五環萃取塔中，塔底剩余溶液中含有大量水和30%的氫氧化鈉，經輸送泵可被送至回收液儲槽再利用。而萃取塔塔頂溶液為95%以上濃度的1,3-二氧五環送至傾析器，再送至萃取物儲槽，經脫重塔入料泵送至精餾塔再精制。

3.4 1,3-二氧五環重沸物脫除

萃取液經脫重塔入料泵送至1,3-二氧五環重沸塔，塔操作條件為塔底溫度78℃，塔頂溫度72℃，壓力0.015MPa，由脫重塔再沸器進行加熱，液位高度控制0.15MPa蒸汽流量，入料由脫重塔入料泵，經流量計控制流量，由塔中間入料。塔頂將1,3-二氧五環與重沸點物如氫氧化鈉，甲酸鈉，乙二醇等物分離。1,3-二氧五環由塔頂經脫重塔冷凝器和受槽，定期將重沸物由塔底送至反應器受槽回收1,3-二氧五環。

3.5 1,3-二氧五環輕沸物脫除

1,3-二氧五環輕沸塔，塔操作條件為塔底溫度77℃，塔頂溫度72℃，操作壓力0.015MPa，由脫輕塔再沸器進行加熱，由塔頂溫度控制蒸汽加熱量。1,3-二氧五環輕沸塔是去除1,3-二氧五環中輕沸物的過程。精制后的1,3-二氧五環尚有少量輕沸物如甲醇，水等，由受槽經脫重塔回流泵送至輕沸塔，將這些輕沸物從塔頂蒸出經脫輕塔冷凝器冷凝后進入受槽，再送至1,3-二氧五環萃取塔回收，高純度的1,3-二氧五環由塔底送出經塔底出料泵，送至1,3-二氧五環成品儲槽。

4 毒性資料

1）吸入：蒸氣或霧滴可能刺激鼻、喉嚨和呼吸道而導致頭痛、惡心、頭昏眼花、睡意；2）眼睛接觸：蒸氣或霧滴非常刺激眼睛；3）皮膚接觸：可能會刺激皮膚并且經由皮膚吸收；4）食入：可能會刺激嘴和喉嚨而引起頭痛、惡心、頭昏眼花及睡意；5）長期毒性：皮膚長期接觸可能引起頭痛、惡心、頭昏眼花及睡意；6）特殊效應：細菌試驗結果不引起基因突變，但注射小老鼠的實驗結果有突變性。

5 急救措施

5.1 吸入

1）此物質是易燃性，施救前采取適當措施（如移去任何引燃源）；2）移走污染源或將患者移到空氣新鮮處；3）若呼吸停止由受訓人員施以人工呼吸，若心跳停止施行心肺復甦術；4）立即就醫。

5.2 眼睛接觸

1）撐開眼皮立刻以溫水緩和沖洗20min或直到污染物除去為止；2）避免清洗水進入未受污的眼睛；3）如仍有刺激感，反復沖洗；4）立即就醫。

5.3 皮膚接觸

1）盡快用大量溫水沖洗受污的部位至少5min或直到污染物除去；2）在沖水中脫掉受污染的衣服，鞋子和皮制物品（表帶、皮帶）；3）如仍有刺激感，反復沖洗；4）立即就醫。

5.4 食入

1）如果患者即將喪失意識或已無意識或痙攣，不要喂食任何東西；2）若患者意識清楚給清水徹底嗽口，不要催吐；3）給患者喝下240mL～300mL的水；4）如果患者有嘔吐的情形，反復給水嗽口；5）若呼吸停止，立即由受訓過人員施予人工呼吸，若心跳停止則施予心肺復甦術；6）立刻將患者送到急救中心。

5.5 急救人員防護

急救人員應穿著C級防護裝備在安全區實施急救。

6 安全與健康

1.3-二氧五環的原料為甲醛溶液和乙二醇，通過氧化反應生產二氧五環。其中甲醛溶液為有毒有害物質，其危害程度級別為Ⅱ級，即高度危害。裝置中需要設置毒氣及火災報警裝置和事故淋浴及洗眼器，以及時最大限度減少有害物料對人的傷害。

生產過程中還用硫酸作反應催化劑，萃取過程的萃取劑為氫氧化鈉溶液。而硫酸和氫氧化鈉溶液均具有強烈的腐蝕性，這些物料泄漏時，人體接觸或吸收，都將會對人體產生危害。

7 結論

總之，隨著國內聚甲醛需求量的不斷增加，二氧五環工藝的生產也逐漸引起社會的關注，能夠更好的掌握二氧五環的生產工藝，對科技的進步和發展起到了積極的推動作用，而了解二氧五環的物質特性，也為生產崗位職工的安全提供了有力保障。