乙氧基化反應(yīng).doc

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1、一、環(huán)氧乙烷特性環(huán)氧乙烷(EthyleneOxide，EO)，也稱氧化乙烯。在常溫下是無色的氣體，在低于lO．7℃時(shí)是無色易流動(dòng)的液體，有乙醚的氣味，其蒸氣對(duì)眼和鼻粘膜有刺激性，與水、酒精、乙醚相互混溶。環(huán)氧乙烷是一種高毒性物質(zhì)，空氣中允許量為lOOppm，吸入環(huán)氧乙烷能引起麻醉中毒。環(huán)氧乙烷有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，在酸、堿甚至中性條件下，環(huán)氧乙烷極易與許多含有活潑氫的化合物進(jìn)行開環(huán)加成反應(yīng)，由此得到的乙氧基化物幾乎都是工業(yè)上重要的化工中間體和精細(xì)化工產(chǎn)品，成為當(dāng)今世界不可缺少的重要精細(xì)化工材料。環(huán)氧乙烷的爆炸極限為3％-100％(體積)，純凈的環(huán)氧乙烷容易分解。因此，通常用惰性氣體氮?dú)鈦硐♂寶?/p>

2、相中環(huán)氧乙烷的濃度，以減小爆炸發(fā)生的可能性。環(huán)氧乙烷可以存儲(chǔ)在碳鋼儲(chǔ)罐或不銹鋼儲(chǔ)罐中，并通入氮?dú)饧訅罕Ｗo(hù)，以防止環(huán)氧乙烷發(fā)生爆炸或分解。二、乙氧基化反應(yīng)在催化劑的作用下，環(huán)氧乙烷與含活潑氫的有機(jī)化合物發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，這一類反應(yīng)稱為乙氧基化反應(yīng)，其中含有活潑氫的物質(zhì)稱為引發(fā)劑或起始劑Bl-12]。常見的環(huán)氧乙烷衍生物主要有乙二醇醚、聚氧乙烯醚、聚乙二醇、乙醇胺等，它們分別是低碳醇(甲醇、乙醇、丁醇等)、長鏈脂肪醇或烷基酚、乙二醇和氨等物質(zhì)與環(huán)氧乙烷在催化劑的作用下發(fā)生乙氧基化反應(yīng)而得到的產(chǎn)物。脂肪醇聚氧乙烯醚是非離子型表面活性劑中最典型的代表品種，其品種最多，產(chǎn)量最大，用途最廣。以脂肪醇聚

3、氧乙烯醚為中間體可制成一系列衍生物，如醇醚硫酸鹽、醇醚羧酸鹽、醇醚琥珀酸酯磺酸鹽等。脂肪醇聚氧乙烯醚系列產(chǎn)品廣泛用于洗滌劑、清潔劑、紡織、印染、涂料、化妝品、造紙、皮革、石油、農(nóng)藥、燃料等工業(yè)部門。三、乙氧基化四種工藝目前，工業(yè)上常用的乙氧基化工藝主要有間歇釜式工藝、Press噴霧式工藝、Buss回路工藝以及連續(xù)管式工藝等。此外，催化精餾乙氧基化技術(shù)，作為一種新型節(jié)能、高選擇性和過程強(qiáng)化的新工藝技術(shù)倍受關(guān)注，具有廣闊的發(fā)展空間和市場需求。1、間歇釜式乙氧基化工藝自上世紀(jì)30年代聚醚型非離子表面活性劑開始投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，間歇釜式乙氧基化工藝一直以來都占有重要的地位并沿用至今，目前國內(nèi)外仍

4、然相當(dāng)普遍地采用這種工藝。反應(yīng)過程是先在脫除空氣條件下加入起始劑，然后再將環(huán)氧乙烷加入到起始劑當(dāng)中，反應(yīng)器示意圖如圖1．2(a)所示。反應(yīng)熱通過夾套和內(nèi)冷卻蛇管中的循環(huán)水移走。這種工藝的主要特點(diǎn)是：(1)生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟，應(yīng)用歷史悠久，為人們所易于接受和掌握；(2)工藝設(shè)備簡單，投資少、見效快，特別適用于中、小化工企業(yè)采用：(3)工藝操作靈活性大，特別適合于小批量、多品種的非離子表面活性劑生產(chǎn)；(4)結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省動(dòng)力消耗；(5)設(shè)備通用性強(qiáng)，既可用于乙氧基化反應(yīng)，又可用于其它類型的反應(yīng)，如酯化、磺化等。釜式乙氧基化工藝的主要缺點(diǎn)是：(1)反應(yīng)速率低，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)能力小，一般每立方米反

5、應(yīng)器的環(huán)氧乙烷消耗速度不超過300kg／h；(2)反應(yīng)器內(nèi)液相物料中含有大量過飽和的環(huán)氧乙烷，這種環(huán)氧乙烷的存在，很容易造成爆炸和環(huán)氧乙烷中毒事故的發(fā)生；(3)反應(yīng)器上部富集大量未反應(yīng)的環(huán)氧乙烷，它們可能自聚形成副產(chǎn)物和局部熱點(diǎn)；此外，攪拌軸與密封圈和氣相環(huán)氧乙烷的摩擦，也可能產(chǎn)生靜電和局部過熱，從而容易引起爆炸；(4)環(huán)氧乙烷由反應(yīng)釜內(nèi)底部的進(jìn)料管或分布器進(jìn)料，在釜內(nèi)壓力高于環(huán)氧乙烷計(jì)量罐或儲(chǔ)罐內(nèi)壓力時(shí)，就有可能使經(jīng)催化引發(fā)的物料倒回環(huán)氧乙烷計(jì)量罐或儲(chǔ)罐，這可能造成環(huán)氧乙烷計(jì)量罐或儲(chǔ)罐的污染和聚合爆炸：(5)蛇管的存在減少了釜的有效容積，且檢修和更換困難。2、Press噴霧式乙氧基化工藝

6、1962年，意大利PressIndustr／a公司成功開發(fā)了間歇噴霧式乙氧基化工藝，使乙氧基化反應(yīng)技術(shù)得到了明顯的飛躍，反應(yīng)器示意圖如圖1．2(b)所示。目前Press循環(huán)噴霧式反應(yīng)器己由第一代發(fā)展到第三代。Press噴霧式乙氧基化工藝完全改變了間歇釜式乙氧基化工藝的傳質(zhì)過程，采用起始劑液相(分散相)以細(xì)小霧滴狀態(tài)向環(huán)氧乙烷氣相(連續(xù)相)擴(kuò)散的方式，從而顯著增加了氣液接觸面積，實(shí)現(xiàn)了高反應(yīng)速度。其基本生產(chǎn)流程為：反應(yīng)器預(yù)先用氮?dú)庵脫Q，然后使環(huán)氧乙烷自動(dòng)送入反應(yīng)器，在高壓下呈氣態(tài)充滿于整個(gè)反應(yīng)器的上端空間。用泵將計(jì)量的起始劑和催化劑通過噴嘴送入反應(yīng)器，以小液滴的形態(tài)與環(huán)氧乙烷接觸。反應(yīng)器底部

7、的生成物用泵經(jīng)換熱器換熱后再循環(huán)至噴嘴噴入反應(yīng)器中。當(dāng)計(jì)量的環(huán)氧乙烷加完后，繼續(xù)循環(huán)一定時(shí)間使環(huán)氧乙烷完全轉(zhuǎn)化，達(dá)一定壓力后，反應(yīng)結(jié)束。Press噴霧式乙氧基化工藝的主要特點(diǎn)為：(1)反應(yīng)速率高，生產(chǎn)周期短，公用消耗低。Press工藝的最大特點(diǎn)就是液相物料經(jīng)霧化與氣相環(huán)氧乙烷接觸，極大地提高了傳質(zhì)效率，使得每立方米反應(yīng)器的環(huán)氧乙烷消耗速率大于1200kg／h；(2)分子量分布穩(wěn)定、副產(chǎn)物少、產(chǎn)品質(zhì)量高且穩(wěn)定；(3)產(chǎn)品配