乙氧基化反应.doc

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1、一、环氧乙烷特性环氧乙烷(EthyleneOxide，EO)，也称氧化乙烯。在常温下是无色的气体，在低于lO．7℃时是无色易流动的液体，有乙醚的气味，其蒸气对眼和鼻粘膜有刺激性，与水、酒精、乙醚相互混溶。环氧乙烷是一种高毒性物质，空气中允许量为lOOppm，吸入环氧乙烷能引起麻醉中毒。环氧乙烷有很强的反应活性，在酸、碱甚至中性条件下，环氧乙烷极易与许多含有活泼氢的化合物进行开环加成反应，由此得到的乙氧基化物几乎都是工业上重要的化工中间体和精细化工产品，成为当今世界不可缺少的重要精细化工材料。环氧乙烷的爆炸极限为3％-100％(体积)，纯净的环氧乙烷容易分解。因此，通常用惰性气体氮气来稀释气

2、相中环氧乙烷的浓度，以减小爆炸发生的可能性。环氧乙烷可以存储在碳钢储罐或不锈钢储罐中，并通入氮气加压保护，以防止环氧乙烷发生爆炸或分解。二、乙氧基化反应在催化剂的作用下，环氧乙烷与含活泼氢的有机化合物发生开环加成反应，这一类反应称为乙氧基化反应，其中含有活泼氢的物质称为引发剂或起始剂Bl-12]。常见的环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，它们分别是低碳醇(甲醇、乙醇、丁醇等)、长链脂肪醇或烷基酚、乙二醇和氨等物质与环氧乙烷在催化剂的作用下发生乙氧基化反应而得到的产物。脂肪醇聚氧乙烯醚是非离子型表面活性剂中最典型的代表品种，其品种最多，产量最大，用途最广。以脂肪醇聚

3、氧乙烯醚为中间体可制成一系列衍生物，如醇醚硫酸盐、醇醚羧酸盐、醇醚琥珀酸酯磺酸盐等。脂肪醇聚氧乙烯醚系列产品广泛用于洗涤剂、清洁剂、纺织、印染、涂料、化妆品、造纸、皮革、石油、农药、燃料等工业部门。三、乙氧基化四种工艺目前，工业上常用的乙氧基化工艺主要有间歇釜式工艺、Press喷雾式工艺、Buss回路工艺以及连续管式工艺等。此外，催化精馏乙氧基化技术，作为一种新型节能、高选择性和过程强化的新工艺技术倍受关注，具有广阔的发展空间和市场需求。1、间歇釜式乙氧基化工艺自上世纪30年代聚醚型非离子表面活性剂开始投入工业化生产以来，间歇釜式乙氧基化工艺一直以来都占有重要的地位并沿用至今，目前国内外仍

4、然相当普遍地采用这种工艺。反应过程是先在脱除空气条件下加入起始剂，然后再将环氧乙烷加入到起始剂当中，反应器示意图如图1．2(a)所示。反应热通过夹套和内冷却蛇管中的循环水移走。这种工艺的主要特点是：(1)生产工艺技术成熟，应用历史悠久，为人们所易于接受和掌握；(2)工艺设备简单，投资少、见效快，特别适用于中、小化工企业采用：(3)工艺操作灵活性大，特别适合于小批量、多品种的非离子表面活性剂生产；(4)结构紧凑，节省动力消耗；(5)设备通用性强，既可用于乙氧基化反应，又可用于其它类型的反应，如酯化、磺化等。釜式乙氧基化工艺的主要缺点是：(1)反应速率低，生产周期长，生产能力小，一般每立方米反

5、应器的环氧乙烷消耗速度不超过300kg／h；(2)反应器内液相物料中含有大量过饱和的环氧乙烷，这种环氧乙烷的存在，很容易造成爆炸和环氧乙烷中毒事故的发生；(3)反应器上部富集大量未反应的环氧乙烷，它们可能自聚形成副产物和局部热点；此外，搅拌轴与密封圈和气相环氧乙烷的摩擦，也可能产生静电和局部过热，从而容易引起爆炸；(4)环氧乙烷由反应釜内底部的进料管或分布器进料，在釜内压力高于环氧乙烷计量罐或储罐内压力时，就有可能使经催化引发的物料倒回环氧乙烷计量罐或储罐，这可能造成环氧乙烷计量罐或储罐的污染和聚合爆炸：(5)蛇管的存在减少了釜的有效容积，且检修和更换困难。2、Press喷雾式乙氧基化工艺

6、1962年，意大利PressIndustr／a公司成功开发了间歇喷雾式乙氧基化工艺，使乙氧基化反应技术得到了明显的飞跃，反应器示意图如图1．2(b)所示。目前Press循环喷雾式反应器己由第一代发展到第三代。Press喷雾式乙氧基化工艺完全改变了间歇釜式乙氧基化工艺的传质过程，采用起始剂液相(分散相)以细小雾滴状态向环氧乙烷气相(连续相)扩散的方式，从而显著增加了气液接触面积，实现了高反应速度。其基本生产流程为：反应器预先用氮气置换，然后使环氧乙烷自动送入反应器，在高压下呈气态充满于整个反应器的上端空间。用泵将计量的起始剂和催化剂通过喷嘴送入反应器，以小液滴的形态与环氧乙烷接触。反应器底部

7、的生成物用泵经换热器换热后再循环至喷嘴喷入反应器中。当计量的环氧乙烷加完后，继续循环一定时间使环氧乙烷完全转化，达一定压力后，反应结束。Press喷雾式乙氧基化工艺的主要特点为：(1)反应速率高，生产周期短，公用消耗低。Press工艺的最大特点就是液相物料经雾化与气相环氧乙烷接触，极大地提高了传质效率，使得每立方米反应器的环氧乙烷消耗速率大于1200kg／h；(2)分子量分布稳定、副产物少、产品质量高且稳定；(3)产品配