2.6 环氧乙烷

环氧乙烷也称氧化乙烯(EO),在低温下是具有乙醚味的无色透明液体,在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体,能与水按任意比例混合。环氧乙烷液体不会爆炸,而气体既易燃又易爆,在空气中的爆炸范围为3%~100%(体积)。环氧乙烷属中等毒性化合物,有刺激性。连续与液体环氧乙烷接触会引起皮肤烧伤,与40%~80%浓度的环氧乙烷水溶液接触,易产生泡疹。环氧乙烷液体及其溶液如溅入眼睛,应立即用大量水冲洗,然后请医生诊治。环境保护规定:最大排放浓度20mg/m3。车间卫生标准:5mg/m3。环氧乙烷为易燃、易爆物品,贮运设备要严密,不能接触火种,运输时不要撞击。环氧乙烷的物理化学性质见表2-5。

表2-5 环氧乙烷的物理化学性质

目前环氧乙烷的生产方法有两种,即氯乙醇法和直接氧化法。传统的氯乙醇法有两个基本反应:首先乙烯与次氯酸(由Cl2和H2O而得)作用生成氯乙醇,然后氯乙醇与碱作用生成环氧乙烷,反应过程如下:

现代石油化学工艺采用更经济的直接氧化法,即由乙烯和氧在银催化剂上催化氧化制备环氧乙烷。

氧化法生产环氧乙烷,与氯乙醇法相比生产过程中不用氯气,产品质量高,环氧乙烷含量>99.7%,醛含量小于100cm3/m3,水分<0.03%,生产成本低,适合于大工业生产。目前,世界上环氧乙烷工业化生产装置几乎全部采用以银为催化剂的乙烯直接氧化法。

目前全球环氧乙烷产能主要分布在亚洲、北美和中东地区,其中亚洲大约占全球38%的产能。目前全球排名前20的环氧乙烷生产企业占了全球65%的产能,规模企业包括巴斯夫、科莱恩、陶氏化学、亨斯迈、英力士化学、利安德巴塞尔化工、Old World Industries、信诚工业、沙特基础化学、壳牌及中石化、中石油等。

环氧乙烷具有三元环结构,三元环的张力很大,易开环与含活泼氢原子的化合物加成,具有很高的化学反应能力。因此环氧乙烷的用途十分广泛,是合成许多产品的原料,如用于生产表面活性剂、乙二醇、乙醇胺、塑料、洗染、电子、医药、农药、纺织、造纸、汽车、石油开采与炼制等众多领域。环氧乙烷作为表面活性剂原料主要用于减水剂单体、脂肪醇聚氧乙烯醚和嵌段共聚醚的合成,以及作为其他类型表面活性剂的深加工原料。