簡議環(huán)氧乙烷與化工工藝的合成制作

梁拯民 秦月盛 陳旸 孫東寧 唐善品

摘要：環(huán)氧乙烷的化工工藝合成過程當(dāng)中很容易發(fā)生火災(zāi)和爆炸，所以應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)環(huán)境，避免對(duì)工作人員的生命健康安全帶來危險(xiǎn)。本文將簡單介紹環(huán)氧乙烷的性質(zhì)，對(duì)環(huán)氧乙烷化工工藝合成的制作原理和影響因素進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)環(huán)氧乙烷化工工藝合成的過程和注意事項(xiàng)進(jìn)行簡要介紹。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧乙烷;化工工藝;合成制作

引言：環(huán)氧乙烷是一種致癌的有毒有機(jī)化合物，是傳統(tǒng)的殺菌劑中常見的成分。環(huán)氧乙烷的閃點(diǎn)較低，屬于易燃易爆物品，所以不可以長途運(yùn)輸。同時(shí)環(huán)氧乙烷的穿透能力較強(qiáng)，可以有效地接觸到待滅菌物品的表面，從而滅活，達(dá)到滅菌的目的。同時(shí)環(huán)氧乙烷自身的穩(wěn)定性較好，滅菌的過程當(dāng)中不會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間而發(fā)生降解或者分解，其滅菌性能較好。

一、環(huán)氧乙烷化工合成制作原理

合成環(huán)氧乙烷，首先要將氧氣、乙烯以及催化劑按照規(guī)定的比例放入反應(yīng)器當(dāng)中，緊接著再將反應(yīng)體系當(dāng)中的壓力和溫度調(diào)整到合適的范圍之內(nèi)，保證溫度達(dá)到反應(yīng)要求的溫度，反應(yīng)結(jié)束之后再進(jìn)行冷卻。反應(yīng)結(jié)束之后需要對(duì)其進(jìn)行吸收解析以及精致處理，從而獲取相應(yīng)的環(huán)氧乙烷化工合成產(chǎn)品。在整個(gè)反應(yīng)過程當(dāng)中，氧氣的濃度直接決定了最后產(chǎn)物的種類，如果氧氣的濃度過高，乙烯會(huì)發(fā)生完全氧化，經(jīng)過反應(yīng)之后得到二氧化碳和水;當(dāng)氧氣的濃度過低的時(shí)候，乙烯則會(huì)發(fā)生不完全氧化。所以通過增加催化劑從而提高化學(xué)反應(yīng)速度和選擇性的方法極為常見。在本反應(yīng)當(dāng)中，許多催化劑的實(shí)際催化效果十分微弱，達(dá)到要求的反應(yīng)速率會(huì)浪費(fèi)大量的原材料，所以選擇銀作為催化劑是最常見的，可以直接氧化生成環(huán)氧乙烷。

二、環(huán)氧乙烷化工工藝合成制作的影響因素

（一）壓力和催化劑

環(huán)氧乙烷化工工藝合成的正反應(yīng)和副反應(yīng)都是不可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)開始之后，可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)裝置當(dāng)中壓力的方式促進(jìn)環(huán)氧乙烷的收集和合成。當(dāng)借助乙烯氧化劑合成環(huán)氧乙烷的時(shí)候，需要對(duì)反應(yīng)環(huán)境加壓，同時(shí)需要將壓力值控制在一定范圍之內(nèi)，避免壓力值較大破壞裝置。與此同時(shí)，環(huán)氧乙烷化工合成反應(yīng)裝置當(dāng)中的壓力與反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率以及催化劑等因素都是息息相關(guān)的，要想提高轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率還需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行科學(xué)地協(xié)調(diào)。

（二）反應(yīng)純度和物質(zhì)比

當(dāng)環(huán)氧乙烷化工合成階段的反應(yīng)裝置當(dāng)中含有雜質(zhì)的時(shí)候，會(huì)對(duì)氧化階段帶來許多不利的影響。首先當(dāng)雜質(zhì)含量較多的時(shí)候很容易導(dǎo)致催化劑中毒。當(dāng)反應(yīng)裝置當(dāng)中含有硫化物的時(shí)候，很容易導(dǎo)致銀催化劑發(fā)生永久中毒，同時(shí)銀還會(huì)和乙炔發(fā)生反應(yīng)形成乙炔銀，一旦反應(yīng)裝置內(nèi)的溫度達(dá)到反應(yīng)條件，就會(huì)發(fā)生爆炸分解。并且還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)熱效應(yīng)提高。除此之外還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)的選擇性大大減少，如果雜質(zhì)當(dāng)中含有鐵離子，那么會(huì)導(dǎo)致環(huán)氧乙烷的異構(gòu)化加快，從而減少反應(yīng)的選擇性。當(dāng)反應(yīng)裝置當(dāng)中含有雜質(zhì)的時(shí)候還會(huì)對(duì)爆炸極限造成較大的影響。所以說要嚴(yán)格控制環(huán)氧乙烷化工工藝合成的環(huán)境，避免反應(yīng)裝置當(dāng)中含有雜質(zhì)而對(duì)最終的產(chǎn)物造成影響。反應(yīng)物的比例也會(huì)對(duì)環(huán)氧乙烷的化工合成造成一定的影響，整個(gè)環(huán)氧乙烷化工工藝合成對(duì)氧化劑的使用要求也存在著一定的差異。例如當(dāng)選擇將空氣作為氧化劑的時(shí)候，由于空氣當(dāng)中含有許多惰性氣體，所以要盡可能將氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在百分之六左右，而乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則應(yīng)當(dāng)控制在百分之五左右;由于二氧化碳對(duì)環(huán)氧乙烷的化工合成具有一定的抑制作用，所以使用二氧化碳的時(shí)候需要科學(xué)地控制其含量，從而在提高反應(yīng)選擇性、提高氧氣爆炸極限的反應(yīng)之內(nèi)避免正常的反應(yīng)過程受到抑制。當(dāng)選擇純氧作為氧化劑的時(shí)候，需要加入適量的稀釋劑，避免環(huán)氧乙烷化工合成反應(yīng)過于劇烈，最常見的稀釋劑是氮，通常會(huì)將其加入反應(yīng)器混合器當(dāng)中，從而將氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在百分之七到百分之八之間;除此之外，當(dāng)環(huán)氧乙炔加入循環(huán)氣體的時(shí)候會(huì)對(duì)反應(yīng)造成抑制，最終導(dǎo)致反應(yīng)氧化物的損失，所以需要避免環(huán)氧乙炔進(jìn)入循環(huán)氣體當(dāng)中。

（三）溫度

在許多化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，溫度是常見的影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素之一，通常再一定范圍之內(nèi)升高反應(yīng)裝置當(dāng)中的溫度會(huì)有效地加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的副反應(yīng)較多，所以產(chǎn)物也較多。溫度也是影響有機(jī)化學(xué)反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的重要因素之一，但是要想有效地提高環(huán)氧乙烷化工合成的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，不可以一味地提高溫度，而是需要根據(jù)不同的反應(yīng)階段，結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)實(shí)際受到實(shí)驗(yàn)溫度的影響，從而選擇環(huán)氧乙烷反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率最高的溫度作為反應(yīng)溫度。

三、環(huán)氧乙烷化工合成過程和注意事項(xiàng)

（一）環(huán)氧乙烷化工合成過程分析

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，氧氣的濃度對(duì)最終反應(yīng)產(chǎn)物的種類具有很大的影響，如果氧氣的純度過低，會(huì)導(dǎo)致乙烯的不完全氧化，而氧氣純度過高又會(huì)導(dǎo)致氧氣的完全氧化，所以需要將氧氣濃度控制在合理的范圍之內(nèi)。環(huán)氧乙烷的化工合成主要是將氣態(tài)的氧氣和乙烯在催化劑的作用下完成化合反應(yīng)，從而生成環(huán)氧乙烷。高空當(dāng)中的空氣被吸入反應(yīng)裝置之前需要先經(jīng)過壓縮機(jī)加壓，同時(shí)還需要經(jīng)過堿洗塔以及水洗塔，將其中的硫、氯等雜質(zhì)除去，避免影響到合成過程，最后才能按照一定流量進(jìn)入混合器當(dāng)中。整個(gè)制備過程主要可以分為加壓混合反應(yīng)以及第二混合器吸收過程。

（二）環(huán)氧乙烷化工工藝合成注意事項(xiàng)

首先需要注意環(huán)氧乙烷的儲(chǔ)存環(huán)境。環(huán)氧乙烷具有易歧化、易聚合以及熱穩(wěn)定性較低的特點(diǎn)，很容易出現(xiàn)快速升壓以及釋放熱量的情況，所以發(fā)生超壓和超溫的風(fēng)險(xiǎn)較大，最好科學(xué)地選擇緊急聯(lián)鎖裝置。如果反應(yīng)過程當(dāng)中出現(xiàn)了緊急升溫的情況，需要及時(shí)開啟相應(yīng)的急救措施，可以在反應(yīng)裝置當(dāng)中加入惰性氣體，稀釋等，從而有效地加快循環(huán)，避免溫度較高的環(huán)氧乙烷排除反應(yīng)裝置。如果反應(yīng)過程當(dāng)中出現(xiàn)了超壓的現(xiàn)象，安全泄放裝置則會(huì)自動(dòng)開啟。除此之外還需要加強(qiáng)環(huán)氧乙烷的泄漏檢測，設(shè)置科學(xué)的輔助檢測方式。環(huán)氧乙烷一旦發(fā)生泄露，將會(huì)對(duì)工作人員的生命安全健康造成嚴(yán)重的影響，所以管理人員要安排人員定期進(jìn)行巡視，在可能發(fā)生泄露的區(qū)域安裝監(jiān)測器，同時(shí)借助氮?dú)庖约案邏赫羝瓿上♂尯痛祾撸档铜h(huán)氧乙烷發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。最后要將強(qiáng)對(duì)火災(zāi)的預(yù)防和管理。環(huán)氧乙烷的山巔減低，燃燒的范圍也較大，所以生產(chǎn)階段發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)也較大。為了有效地預(yù)防火災(zāi)造成傷亡，可以在環(huán)氧乙烷的化工合成區(qū)域內(nèi)設(shè)置滅火噴淋裝置，同時(shí)將其與火災(zāi)報(bào)警器進(jìn)行連鎖。

結(jié)束語：

環(huán)氧乙烷被廣泛地應(yīng)用到洗滌、制藥以及印染等行業(yè)當(dāng)中，是應(yīng)用范圍較普遍的關(guān)鍵有機(jī)化工材料，其化工工藝合成也具有重要的研究意義。所以在環(huán)氧乙烷化工工藝的合成階段，需要按照按照操作要求進(jìn)行，避免雜質(zhì)進(jìn)入循環(huán)氣體當(dāng)中對(duì)最終的反應(yīng)產(chǎn)物造成影響。同時(shí)需要控制反應(yīng)裝置當(dāng)中氧氣的純度以及溫度，保證反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。環(huán)氧乙烷的合成過程很容易引發(fā)火災(zāi)，管理人員需要根據(jù)反應(yīng)環(huán)境準(zhǔn)備相應(yīng)的預(yù)防措施和急救措施，避免對(duì)工作人員的生命健康安全造成風(fēng)險(xiǎn)。

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