環(huán)氧乙烷生產(chǎn)-環(huán)氧乙烷生產(chǎn)原理確定工藝條件

（三）反應(yīng)條件對乙烯環(huán)氧化的影響因素反應(yīng)溫度和空速反應(yīng)壓力原料純度及配比1.反應(yīng)溫度和空速反應(yīng)溫度增高，完全氧化副反應(yīng)的速率增長更快，因此選擇性必然隨溫度的升高而下降。

活化能小活化能大反應(yīng)溫度在100℃時，選擇性接近100％，但反應(yīng)速度甚慢，轉(zhuǎn)化率很小，沒有現(xiàn)實意義。放出的熱量也愈大，如不能及時移走反應(yīng)熱，就會導(dǎo)致溫度難于控制，產(chǎn)生飛溫現(xiàn)象。此外，反應(yīng)溫度過高，也會引起催化劑的活性衰退。T升高反應(yīng)速度轉(zhuǎn)化率↑選擇性↓↑溫度超過300℃時，生成物都是CO2和H2O當(dāng)用空氣作氧化劑時，反應(yīng)溫度為240

290℃；若用氧氣為氧化劑時，反應(yīng)溫度以230

270℃為宜。工業(yè)上溫度控制空速是影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性的重要因素之一空間速度增大，反應(yīng)混合氣與催化劑的接觸時間縮短，使轉(zhuǎn)化率降低，但深度氧化副反應(yīng)減少，反應(yīng)的選擇性提高空速高還有利于迅速移走大量的反應(yīng)熱?？账龠^高，雖提高了生產(chǎn)能力，但循環(huán)氣體量大，分離工序的負(fù)荷和動力費用增大氧氣氧化法空速一般采用4000

6000h-1，此時乙烯單程轉(zhuǎn)化率約為9

12%?？諝庋趸ǖ目账贋?000h-1左右，乙烯單程轉(zhuǎn)化率為30

35%。反應(yīng)選擇性可達70

75%。2.反應(yīng)壓力主反應(yīng)是體積減少的反應(yīng)，而副反應(yīng)（深度氧化）是體積不變的反應(yīng)，因此采用加壓操作是有利。加壓操作提高乙烯和氧的分壓以加快反應(yīng)速度提高反應(yīng)器的生產(chǎn)能力有利于從反應(yīng)氣體產(chǎn)物中回收環(huán)氧乙烷壓力太高，對設(shè)備耐壓要求提高，費用增大，可能產(chǎn)生環(huán)氧乙烷聚合及催化劑表面結(jié)炭，影響催化劑使用壽命。目前工業(yè)生產(chǎn)中，氧氣氧化法的操作壓力為1.0～3.03MPa。

3.原料純度及配比

有害雜質(zhì)

危害硫化物、砷化物、鹵化物、C2H2、乙炔銀

催化劑中毒爆炸危險H2C2H2C03+C=3+C2H2C=3+燃燒放大量熱加快催化劑積炭ArH2影響爆炸限鐵離子EO重排降低收率循環(huán)氣帶入EOCO2對環(huán)氧化有抑制C3以上烴＜10ml/m3氫氣＜5ml/m3一般要求：硫化物＜1mg/kg氯化物＜1mg/kg乙烯中乙炔＜5ml/m3原料純度空氣作氧化劑：乙烯濃度5%，氧濃度6%（為減少尾氣損失）氧氣作氧化劑：乙烯濃度15--20%，氧濃度8%●乙烯與氧的配比必須在爆炸限以外●乙烯與氧的濃度過低，則生產(chǎn)能力小●乙烯與氧的濃度過高，則放熱量太大原料氣配比惰性的，能減小混合氣的爆炸限，增加體系的安全性比熱容較高，有效移出部分反應(yīng)熱，增加體系穩(wěn)定性氮氣甲烷稀釋劑、致穩(wěn)氣（二）催化劑與反應(yīng)機理銀催化劑組成助催化劑活性組分銀載體α-Al2O3鉀、銣、銫、鈣、硒等作為助催化劑10-20%,選擇性好抑制劑主要功能是分散活性組分銀和防止銀微晶的半熔和燒結(jié)，使其活性保持穩(wěn)定；低比表面、無孔隙或粗孔隙型惰性物質(zhì)，導(dǎo)熱性能和較高的熱穩(wěn)定性碳化硅、剛玉-氧化鋁-二氧化硅堿土金屬、稀土金屬和貴金屬等分散銀微粒，防止銀微晶的熔結(jié)，有利于提高催化劑的穩(wěn)定性，延長其使用壽命。硒、碲、氯、溴，可抑制二氧化碳的生成，提高銀催化劑的選擇性1.催化劑粘結(jié)法浸漬法即將活性組分銀鹽和助催化劑混合在一起，用粘結(jié)劑粘結(jié)在無孔載體上，再經(jīng)干燥和熱分解銀催化劑制備方法活性組分分布不均勻，銀粉易剝落，強度差，活性下降快，壽命不長特點特點將載體浸入水溶性的有機銀(例如乳酸銀或銀—有機銨絡(luò)合物等)和助催化劑溶液中，然后進行干燥和熱分解?；钚越M分銀分散度高，銀晶?？奢^均勻地分布在孔壁上，與載體結(jié)合較牢固，能承受高空速關(guān)于乙烯在銀催化劑上直接氧化為環(huán)氧乙烷的反應(yīng)機理已進行了許多研究，但到目前為止，還存在爭議。2.反應(yīng)機理機理一：乙烯直接氧化時，首先氧分子吸附在Ag的表面上：然后，氣相中的乙烯與被吸附在Ag的表面的氧發(fā)生氧化反應(yīng)：生成的環(huán)氧乙烷分子離開催化劑表面，進入氣相。但留在Ag表面上的殘余氧已不能起催化作用，須把這種殘余氧再生，恢復(fù)其催化性能：

乙烯直接氧化為環(huán)氧乙烷的反應(yīng)，其選擇性不可能為100%。5個參加反應(yīng)乙烯分子中，有一個用于催化劑的再生，所以，反應(yīng)的選擇性最高為4/5=80%。這是乙烯直接環(huán)氧化為環(huán)氧乙烷的最簡單的解釋，由Twigg在1946年提出的。后來用紅外吸收光譜和同體素交換等研究方法對氧在銀催化劑表面的吸附、乙烯和吸附氧的作用，以及乙烯選擇性氧化為環(huán)氧乙烷的反應(yīng)機理提出的看法。機理二：（1）氧在銀催化劑表面可能發(fā)生兩種形式的化學(xué)吸附。一種是氧的解離吸附，生成O2-，這種吸附在任何溫度吸附速度都很快，吸附活化能很低（12.54kJ/mol），但必須有相鄰的銀原子金屬簇存在。（相鄰）（吸附）乙烯解離吸附氧O2-＋二氧化碳＋水二氯乙烷等抑制劑阻止完全氧化但在溫度較高時，經(jīng)過吸附位的遷移，在不相鄰的銀原子上也能發(fā)生氧的解離吸附（不相鄰）（相鄰）（2）另一種吸附是活化能＜33kJ／mol的不解離吸附，發(fā)生于當(dāng)在催化劑表面上沒有4個相鄰的銀原子簇可被利用時，這種化學(xué)吸附生成離子化的分子氧吸附態(tài)(吸附)乙烯與吸附的離子化分子態(tài)氧反應(yīng)，能有選擇性地氧化為環(huán)氧乙烷并同時產(chǎn)生一個吸附的原子態(tài)氧。乙烯與(吸附)反應(yīng)，則氧化為二氧化碳和水。根據(jù)此機理，如氧的解離吸附