四、乙烯环氧化制环氧乙烷 低级烯烃的气相氧化都属非均相催化氧化范畴
催化剂为毫米级或μ级微粒,它们分别用于固定床或流化床反应器
环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯而占第二位的重要有机化工产品
它除部分用于制造非离子表面活性剂、氨基醇、乙二醇醚外,主要用来生产乙二醇，后者是制造聚酯树脂的主要原料
也大量用作抗冻剂
生产方法 环氧乙烷有两种生产方法:氯醇法和直接氧化法
(1)氯醇法本法于 1925年由美国联碳公司(UCC)首先实现工业化
生产过程包括二个基本反应:乙烯与次氯酸反应(俗称次氯酸化)和氯乙醇脱氯化氢反应(俗称环化或皂化)
A次氯酸化反应 主要副反应有: 还有生成二氯二乙醚的副反应: 次氯酸化反应温度为40～60℃,C2H4∶Cl2=1
2∶1,即乙烯是过量的
压力对反应没有影响,只需满足克服系统阻力就行
B氯乙醇的皂化(环化)反应 副反应为: 当有氧化镁杂质存在时,还可能生成少量醛类: 工业上除用Ca(OH)2作皂化剂外,还采用NaOH溶液
操作中应将皂化剂缓慢加入氯乙醇中
否则,在碱性介质中生成的环氧乙烷会大量水解生成乙二醇
皂化反应压力为0
12MPa,温度为102～105℃,在此条件下,可保证生成的环氧乙烷立即从液相逸出(环氧乙烷沸点 10
7℃),避免环氧乙烷的水解
本法可以采用低浓度乙烯(50%左右)为原料,乙烯单耗低、设备简单、操作容易控制,有时还可联产环氧丙烷
但生产成本高(生产 1吨产品,需消耗0
9吨乙烯、2吨氯气和 2吨石灰),产品只能用来生产表面活性剂
氯气和氢氧化钙没有进入产品分子中,而是变成工业废渣,不仅浪费了氯气和石灰资源,而且还会严重污染环境
此外,氯气、次氯酸和 HCl等都会造成设备腐蚀和环境污染
因此本法从 20世纪 50年代起,已被直接氧化法取代
(2)直接氧化法本法
