环氧乙烷生产-环氧乙烷生产原理确定工艺条件

（三）反应条件对乙烯环氧化的影响因素反应温度和空速反应压力原料纯度及配比1.反应温度和空速反应温度增高，完全氧化副反应的速率增长更快，因此选择性必然随温度的升高而下降。

活化能小活化能大反应温度在100℃时，选择性接近100％，但反应速度甚慢，转化率很小，没有现实意义。放出的热量也愈大，如不能及时移走反应热，就会导致温度难于控制，产生飞温现象。此外，反应温度过高，也会引起催化剂的活性衰退。T升高反应速度转化率↑选择性↓↑温度超过300℃时，生成物都是CO2和H2O当用空气作氧化剂时，反应温度为240

290℃；若用氧气为氧化剂时，反应温度以230

270℃为宜。工业上温度控制空速是影响反应转化率和选择性的重要因素之一空间速度增大，反应混合气与催化剂的接触时间缩短，使转化率降低，但深度氧化副反应减少，反应的选择性提高空速高还有利于迅速移走大量的反应热。空速过高，虽提高了生产能力，但循环气体量大，分离工序的负荷和动力费用增大氧气氧化法空速一般采用4000

6000h-1，此时乙烯单程转化率约为9

12%。空气氧化法的空速为7000h-1左右，乙烯单程转化率为30

35%。反应选择性可达70

75%。2.反应压力主反应是体积减少的反应，而副反应（深度氧化）是体积不变的反应，因此采用加压操作是有利。加压操作提高乙烯和氧的分压以加快反应速度提高反应器的生产能力有利于从反应气体产物中回收环氧乙烷压力太高，对设备耐压要求提高，费用增大，可能产生环氧乙烷聚合及催化剂表面结炭，影响催化剂使用寿命。目前工业生产中，氧气氧化法的操作压力为1.0～3.03MPa。

3.原料纯度及配比

有害杂质

危害硫化物、砷化物、卤化物、C2H2、乙炔银

催化剂中毒爆炸危险H2C2H2C03+C=3+C2H2C=3+燃烧放大量热加快催化剂积炭ArH2影响爆炸限铁离子EO重排降低收率循环气带入EOCO2对环氧化有抑制C3以上烃＜10ml/m3氢气＜5ml/m3一般要求：硫化物＜1mg/kg氯化物＜1mg/kg乙烯中乙炔＜5ml/m3原料纯度空气作氧化剂：乙烯浓度5%，氧浓度6%（为减少尾气损失）氧气作氧化剂：乙烯浓度15--20%，氧浓度8%●乙烯与氧的配比必须在爆炸限以外●乙烯与氧的浓度过低，则生产能力小●乙烯与氧的浓度过高，则放热量太大原料气配比惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系的安全性比热容较高，有效移出部分反应热，增加体系稳定性氮气甲烷稀释剂、致稳气（二）催化剂与反应机理银催化剂组成助催化剂活性组分银载体α-Al2O3钾、铷、铯、钙、硒等作为助催化剂10-20%,选择性好抑制剂主要功能是分散活性组分银和防止银微晶的半熔和烧结，使其活性保持稳定；低比表面、无孔隙或粗孔隙型惰性物质，导热性能和较高的热稳定性碳化硅、刚玉-氧化铝-二氧化硅碱土金属、稀土金属和贵金属等分散银微粒，防止银微晶的熔结，有利于提高催化剂的稳定性，延长其使用寿命。硒、碲、氯、溴，可抑制二氧化碳的生成，提高银催化剂的选择性1.催化剂粘结法浸渍法即将活性组分银盐和助催化剂混合在一起，用粘结剂粘结在无孔载体上，再经干燥和热分解银催化剂制备方法活性组分分布不均匀，银粉易剥落，强度差，活性下降快，寿命不长特点特点将载体浸入水溶性的有机银(例如乳酸银或银—有机铵络合物等)和助催化剂溶液中，然后进行干燥和热分解。活性组分银分散度高，银晶粒可较均匀地分布在孔壁上，与载体结合较牢固，能承受高空速关于乙烯在银催化剂上直接氧化为环氧乙烷的反应机理已进行了许多研究，但到目前为止，还存在争议。2.反应机理机理一：乙烯直接氧化时，首先氧分子吸附在Ag的表面上：然后，气相中的乙烯与被吸附在Ag的表面的氧发生氧化反应：生成的环氧乙烷分子离开催化剂表面，进入气相。但留在Ag表面上的残余氧已不能起催化作用，须把这种残余氧再生，恢复其催化性能：

乙烯直接氧化为环氧乙烷的反应，其选择性不可能为100%。5个参加反应乙烯分子中，有一个用于催化剂的再生，所以，反应的选择性最高为4/5=80%。这是乙烯直接环氧化为环氧乙烷的最简单的解释，由Twigg在1946年提出的。后来用红外吸收光谱和同体素交换等研究方法对氧在银催化剂表面的吸附、乙烯和吸附氧的作用，以及乙烯选择性氧化为环氧乙烷的反应机理提出的看法。机理二：（1）氧在银催化剂表面可能发生两种形式的化学吸附。一种是氧的解离吸附，生成O2-，这种吸附在任何温度吸附速度都很快，吸附活化能很低（12.54kJ/mol），但必须有相邻的银原子金属簇存在。（相邻）（吸附）乙烯解离吸附氧O2-＋二氧化碳＋水二氯乙烷等抑制剂阻止完全氧化但在温度较高时，经过吸附位的迁移，在不相邻的银原子上也能发生氧的解离吸附（不相邻）（相邻）（2）另一种吸附是活化能＜33kJ／mol的不解离吸附，发生于当在催化剂表面上没有4个相邻的银原子簇可被利用时，这种化学吸附生成离子化的分子氧吸附态(吸附)乙烯与吸附的离子化分子态氧反应，能有选择性地氧化为环氧乙烷并同时产生一个吸附的原子态氧。乙烯与(吸附)反应，则氧化为二氧化碳和水。根据此机理，如氧的解离吸附