简议环氧乙烷与化工工艺的合成制作

梁拯民 秦月盛 陈旸 孙东宁 唐善品

摘要：环氧乙烷的化工工艺合成过程当中很容易发生火灾和爆炸，所以应当严格控制反应温度和反应环境，避免对工作人员的生命健康安全带来危险。本文将简单介绍环氧乙烷的性质，对环氧乙烷化工工艺合成的制作原理和影响因素进行分析，同时对环氧乙烷化工工艺合成的过程和注意事项进行简要介绍。

关键词：环氧乙烷;化工工艺;合成制作

引言：环氧乙烷是一种致癌的有毒有机化合物，是传统的杀菌剂中常见的成分。环氧乙烷的闪点较低，属于易燃易爆物品，所以不可以长途运输。同时环氧乙烷的穿透能力较强，可以有效地接触到待灭菌物品的表面，从而灭活，达到灭菌的目的。同时环氧乙烷自身的稳定性较好，灭菌的过程当中不会随着反应时间而发生降解或者分解，其灭菌性能较好。

一、环氧乙烷化工合成制作原理

合成環氧乙烷，首先要将氧气、乙烯以及催化剂按照规定的比例放入反应器当中，紧接着再将反应体系当中的压力和温度调整到合适的范围之内，保证温度达到反应要求的温度，反应结束之后再进行冷却。反应结束之后需要对其进行吸收解析以及精致处理，从而获取相应的环氧乙烷化工合成产品。在整个反应过程当中，氧气的浓度直接决定了最后产物的种类，如果氧气的浓度过高，乙烯会发生完全氧化，经过反应之后得到二氧化碳和水;当氧气的浓度过低的时候，乙烯则会发生不完全氧化。所以通过增加催化剂从而提高化学反应速度和选择性的方法极为常见。在本反应当中，许多催化剂的实际催化效果十分微弱，达到要求的反应速率会浪费大量的原材料，所以选择银作为催化剂是最常见的，可以直接氧化生成环氧乙烷。

二、环氧乙烷化工工艺合成制作的影响因素

（一）压力和催化剂

环氧乙烷化工工艺合成的正反应和副反应都是不可逆反应，当反应开始之后，可以通过调节反应装置当中压力的方式促进环氧乙烷的收集和合成。当借助乙烯氧化剂合成环氧乙烷的时候，需要对反应环境加压，同时需要将压力值控制在一定范围之内，避免压力值较大破坏装置。与此同时，环氧乙烷化工合成反应装置当中的压力与反应速率、转化率以及催化剂等因素都是息息相关的，要想提高转化率和反应速率还需要对这些影响因素进行科学地协调。

（二）反应纯度和物质比

当环氧乙烷化工合成阶段的反应装置当中含有杂质的时候，会对氧化阶段带来许多不利的影响。首先当杂质含量较多的时候很容易导致催化剂中毒。当反应装置当中含有硫化物的时候，很容易导致银催化剂发生永久中毒，同时银还会和乙炔发生反应形成乙炔银，一旦反应装置内的温度达到反应条件，就会发生爆炸分解。并且还会导致反应热效应提高。除此之外还会导致反应的选择性大大减少，如果杂质当中含有铁离子，那么会导致环氧乙烷的异构化加快，从而减少反应的选择性。当反应装置当中含有杂质的时候还会对爆炸极限造成较大的影响。所以说要严格控制环氧乙烷化工工艺合成的环境，避免反应装置当中含有杂质而对最终的产物造成影响。反应物的比例也会对环氧乙烷的化工合成造成一定的影响，整个环氧乙烷化工工艺合成对氧化剂的使用要求也存在着一定的差异。例如当选择将空气作为氧化剂的时候，由于空气当中含有许多惰性气体，所以要尽可能将氧气的质量分数控制在百分之六左右，而乙烯的质量分数则应当控制在百分之五左右;由于二氧化碳对环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时候需要科学地控制其含量，从而在提高反应选择性、提高氧气爆炸极限的反应之内避免正常的反应过程受到抑制。当选择纯氧作为氧化剂的时候，需要加入适量的稀释剂，避免环氧乙烷化工合成反应过于剧烈，最常见的稀释剂是氮，通常会将其加入反应器混合器当中，从而将氧气的质量分数控制在百分之七到百分之八之间;除此之外，当环氧乙炔加入循环气体的时候会对反应造成抑制，最终导致反应氧化物的损失，所以需要避免环氧乙炔进入循环气体当中。

（三）温度

在许多化学反应当中，温度是常见的影响化学反应速率的因素之一，通常再一定范围之内升高反应装置当中的温度会有效地加快反应速率，提高反应转化率。有机化学反应的副反应较多，所以产物也较多。温度也是影响有机化学反应速率和转化率的重要因素之一，但是要想有效地提高环氧乙烷化工合成的转化率和反应速率，不可以一味地提高温度，而是需要根据不同的反应阶段，结合不同实验实际受到实验温度的影响，从而选择环氧乙烷反应速率和转化率最高的温度作为反应温度。

三、环氧乙烷化工合成过程和注意事项

（一）环氧乙烷化工合成过程分析

在整个实验过程当中，氧气的浓度对最终反应产物的种类具有很大的影响，如果氧气的纯度过低，会导致乙烯的不完全氧化，而氧气纯度过高又会导致氧气的完全氧化，所以需要将氧气浓度控制在合理的范围之内。环氧乙烷的化工合成主要是将气态的氧气和乙烯在催化剂的作用下完成化合反应，从而生成环氧乙烷。高空当中的空气被吸入反应装置之前需要先经过压缩机加压，同时还需要经过碱洗塔以及水洗塔，将其中的硫、氯等杂质除去，避免影响到合成过程，最后才能按照一定流量进入混合器当中。整个制备过程主要可以分为加压混合反应以及第二混合器吸收过程。

（二）环氧乙烷化工工艺合成注意事项

首先需要注意环氧乙烷的储存环境。环氧乙烷具有易歧化、易聚合以及热稳定性较低的特点，很容易出现快速升压以及释放热量的情况，所以发生超压和超温的风险较大，最好科学地选择紧急联锁装置。如果反应过程当中出现了紧急升温的情况，需要及时开启相应的急救措施，可以在反应装置当中加入惰性气体，稀释等，从而有效地加快循环，避免温度较高的环氧乙烷排除反应装置。如果反应过程当中出现了超压的现象，安全泄放装置则会自动开启。除此之外还需要加强环氧乙烷的泄漏检测，设置科学的辅助检测方式。环氧乙烷一旦发生泄露，将会对工作人员的生命安全健康造成严重的影响，所以管理人员要安排人员定期进行巡视，在可能发生泄露的区域安装监测器，同时借助氮气以及高压蒸汽完成稀释和吹扫，降低环氧乙烷发生泄漏的风险。最后要将强对火灾的预防和管理。环氧乙烷的山巅减低，燃烧的范围也较大，所以生产阶段发生火灾的风险也较大。为了有效地预防火灾造成伤亡，可以在环氧乙烷的化工合成区域内设置灭火喷淋装置，同时将其与火灾报警器进行连锁。

结束语：

环氧乙烷被广泛地应用到洗涤、制药以及印染等行业当中，是应用范围较普遍的关键有机化工材料，其化工工艺合成也具有重要的研究意义。所以在环氧乙烷化工工艺的合成阶段，需要按照按照操作要求进行，避免杂质进入循环气体当中对最终的反应产物造成影响。同时需要控制反应装置当中氧气的纯度以及温度，保证反应的转化率。环氧乙烷的合成过程很容易引发火灾，管理人员需要根据反应环境准备相应的预防措施和急救措施，避免对工作人员的生命健康安全造成风险。

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（中国石油四川石化有限责任公司 四川 成都 611930）