簡議環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：環氧乙烷的化工工藝合成過程當中很容易發生火災和爆炸，所以應當嚴格控制反應溫度和反應環境，避免對工作人員的生命健康安全帶來危險。本文將簡單介紹環氧乙烷的性質，對環氧乙烷化工工藝合成的制作原理和影響因素進行分析，同時對環氧乙烷化工工藝合成的過程和注意事項進行簡要介紹。

關鍵詞：環氧乙烷;化工工藝;合成制作

引言：環氧乙烷是一種致癌的有毒有機化合物，是傳統的殺菌劑中常見的成分。環氧乙烷的閃點較低，屬于易燃易爆物品，所以不可以長途運輸。同時環氧乙烷的穿透能力較強，可以有效地接觸到待滅菌物品的表面，從而滅活，達到滅菌的目的。同時環氧乙烷自身的穩定性較好，滅菌的過程當中不會隨著反應時間而發生降解或者分解，其滅菌性能較好。

一、環氧乙烷化工合成制作原理

合成環氧乙烷，首先要將氧氣、乙烯以及催化劑按照規定的比例放入反應器當中，緊接著再將反應體系當中的壓力和溫度調整到合適的范圍之內，保證溫度達到反應要求的溫度，反應結束之后再進行冷卻。反應結束之后需要對其進行吸收解析以及精致處理，從而獲取相應的環氧乙烷化工合成產品。在整個反應過程當中，氧氣的濃度直接決定了最后產物的種類，如果氧氣的濃度過高，乙烯會發生完全氧化，經過反應之后得到二氧化碳和水;當氧氣的濃度過低的時候，乙烯則會發生不完全氧化。所以通過增加催化劑從而提高化學反應速度和選擇性的方法極為常見。在本反應當中，許多催化劑的實際催化效果十分微弱，達到要求的反應速率會浪費大量的原材料，所以選擇銀作為催化劑是最常見的，可以直接氧化生成環氧乙烷。

二、環氧乙烷化工工藝合成制作的影響因素

（一）壓力和催化劑

環氧乙烷化工工藝合成的正反應和副反應都是不可逆反應，當反應開始之后，可以通過調節反應裝置當中壓力的方式促進環氧乙烷的收集和合成。當借助乙烯氧化劑合成環氧乙烷的時候，需要對反應環境加壓，同時需要將壓力值控制在一定范圍之內，避免壓力值較大破壞裝置。與此同時，環氧乙烷化工合成反應裝置當中的壓力與反應速率、轉化率以及催化劑等因素都是息息相關的，要想提高轉化率和反應速率還需要對這些影響因素進行科學地協調。

（二）反應純度和物質比

當環氧乙烷化工合成階段的反應裝置當中含有雜質的時候，會對氧化階段帶來許多不利的影響。首先當雜質含量較多的時候很容易導致催化劑中毒。當反應裝置當中含有硫化物的時候，很容易導致銀催化劑發生永久中毒，同時銀還會和乙炔發生反應形成乙炔銀，一旦反應裝置內的溫度達到反應條件，就會發生爆炸分解。并且還會導致反應熱效應提高。除此之外還會導致反應的選擇性大大減少，如果雜質當中含有鐵離子，那么會導致環氧乙烷的異構化加快，從而減少反應的選擇性。當反應裝置當中含有雜質的時候還會對爆炸極限造成較大的影響。所以說要嚴格控制環氧乙烷化工工藝合成的環境，避免反應裝置當中含有雜質而對最終的產物造成影響。反應物的比例也會對環氧乙烷的化工合成造成一定的影響，整個環氧乙烷化工工藝合成對氧化劑的使用要求也存在著一定的差異。例如當選擇將空氣作為氧化劑的時候，由于空氣當中含有許多惰性氣體，所以要盡可能將氧氣的質量分數控制在百分之六左右，而乙烯的質量分數則應當控制在百分之五左右;由于二氧化碳對環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候需要科學地控制其含量，從而在提高反應選擇性、提高氧氣爆炸極限的反應之內避免正常的反應過程受到抑制。當選擇純氧作為氧化劑的時候，需要加入適量的稀釋劑，避免環氧乙烷化工合成反應過于劇烈，最常見的稀釋劑是氮，通常會將其加入反應器混合器當中，從而將氧氣的質量分數控制在百分之七到百分之八之間;除此之外，當環氧乙炔加入循環氣體的時候會對反應造成抑制，最終導致反應氧化物的損失，所以需要避免環氧乙炔進入循環氣體當中。

（三）溫度

在許多化學反應當中，溫度是常見的影響化學反應速率的因素之一，通常再一定范圍之內升高反應裝置當中的溫度會有效地加快反應速率，提高反應轉化率。有機化學反應的副反應較多，所以產物也較多。溫度也是影響有機化學反應速率和轉化率的重要因素之一，但是要想有效地提高環氧乙烷化工合成的轉化率和反應速率，不可以一味地提高溫度，而是需要根據不同的反應階段，結合不同實驗實際受到實驗溫度的影響，從而選擇環氧乙烷反應速率和轉化率最高的溫度作為反應溫度。

三、環氧乙烷化工合成過程和注意事項

（一）環氧乙烷化工合成過程分析

在整個實驗過程當中，氧氣的濃度對最終反應產物的種類具有很大的影響，如果氧氣的純度過低，會導致乙烯的不完全氧化，而氧氣純度過高又會導致氧氣的完全氧化，所以需要將氧氣濃度控制在合理的范圍之內。環氧乙烷的化工合成主要是將氣態的氧氣和乙烯在催化劑的作用下完成化合反應，從而生成環氧乙烷。高空當中的空氣被吸入反應裝置之前需要先經過壓縮機加壓，同時還需要經過堿洗塔以及水洗塔，將其中的硫、氯等雜質除去，避免影響到合成過程，最后才能按照一定流量進入混合器當中。整個制備過程主要可以分為加壓混合反應以及第二混合器吸收過程。

（二）環氧乙烷化工工藝合成注意事項

首先需要注意環氧乙烷的儲存環境。環氧乙烷具有易歧化、易聚合以及熱穩定性較低的特點，很容易出現快速升壓以及釋放熱量的情況，所以發生超壓和超溫的風險較大，最好科學地選擇緊急聯鎖裝置。如果反應過程當中出現了緊急升溫的情況，需要及時開啟相應的急救措施，可以在反應裝置當中加入惰性氣體，稀釋等，從而有效地加快循環，避免溫度較高的環氧乙烷排除反應裝置。如果反應過程當中出現了超壓的現象，安全泄放裝置則會自動開啟。除此之外還需要加強環氧乙烷的泄漏檢測，設置科學的輔助檢測方式。環氧乙烷一旦發生泄露，將會對工作人員的生命安全健康造成嚴重的影響，所以管理人員要安排人員定期進行巡視，在可能發生泄露的區域安裝監測器，同時借助氮氣以及高壓蒸汽完成稀釋和吹掃，降低環氧乙烷發生泄漏的風險。最后要將強對火災的預防和管理。環氧乙烷的山巔減低，燃燒的范圍也較大，所以生產階段發生火災的風險也較大。為了有效地預防火災造成傷亡，可以在環氧乙烷的化工合成區域內設置滅火噴淋裝置，同時將其與火災報警器進行連鎖。

結束語：

環氧乙烷被廣泛地應用到洗滌、制藥以及印染等行業當中，是應用范圍較普遍的關鍵有機化工材料，其化工工藝合成也具有重要的研究意義。所以在環氧乙烷化工工藝的合成階段，需要按照按照操作要求進行，避免雜質進入循環氣體當中對最終的反應產物造成影響。同時需要控制反應裝置當中氧氣的純度以及溫度，保證反應的轉化率。環氧乙烷的合成過程很容易引發火災，管理人員需要根據反應環境準備相應的預防措施和急救措施，避免對工作人員的生命健康安全造成風險。

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（中國石油四川石化有限責任公司?四川?成都?611930）