化学工艺学课件

化工资源及其初步加工第一节化学矿第二节煤炭第三节石油第四节天然气第五节其他化工资源引言

化工资源包括以下几种1.矿产资源2.海洋资源3.其他工业、农业和林业的副产品4.水化工资源及其初步加工第一节化学矿

一、中国化学矿资源中国化学矿资源丰富。已探明储量的有20多个矿种。二、中国化学矿资源的特点和分布1.资源比较丰富，但分布不均。2.高品位矿储量比较少。3.选矿比较困难。返回三、矿资源利用对策

1.加强矿石采选技术的研究，走人工富集的道路。2.加强矿产的综合利用技术研究，尽量从综合体或复盐中提炼出有用的副产品以提高开采企业的经济效益。3.针对中国现有矿藏品位低，运输费用高，因而经济效益不好的现实状况，国家允许从国外进口高品位的矿石。化工资源及其初步加工——化学矿第二节煤炭

引言中国煤炭资源比石油和天然气丰富，可供开采的量为0.1145Tt，占世界可供开采量的12.6%，居世界第3位。2005年的开采量达2.19Gt，居世界第1位。煤炭在20世纪50年代前，曾是制取有机化学品的主要资源。有机化学工业是以煤－电石－乙炔为基础建立起来的。20世纪50年代后，逐渐被石油和天然气取代。

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有机化学工业主要由石油和天然气为原料制得。但随着石油资源的日益枯竭，煤化工和天然气化工将会取代石油化工，成为获取有机化学品的主要来源，有机化学工业也会发生质的飞跃。一、煤的种类和特征1.煤的种类

a.腐植煤由高等植物形成的煤，在自然界中分布最广。又可细分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。b.残植煤由高等植物中稳定组分富集而形成的煤。在自然界中分布不广，储量也不大。c.腐泥煤主要由湖沼、泻湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐败而形成的。储量不多，研究也比较少，可细分为藻煤、胶泥煤和油页岩等。d.其他由藻类和较多的腐植质煤形成的煤，称为腐植腐泥煤，储量也不多。化工资源及其初步加工——煤炭2.煤的特征a.腐植煤类和腐泥煤类的主要特征见表腐植煤类和腐泥煤类的几种主要特征化工资源及其初步加工——煤炭b.各种腐植煤的特征，腐植煤又可细分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类：（1）泥炭，又称草炭，呈棕褐色或黑褐色。（2）褐煤，大多呈褐色或暗褐色（3）烟煤，呈灰黑色至黑色（4）无烟煤，俗称白煤或红煤，呈灰黑色，有金属光泽。（5）其他化工资源及其初步加工——煤炭化工资源及其初步加工——煤炭二、煤的化学组成和分子结构1.煤的化学组成煤中有机物主要由C,H,O及少量的N,S和P等元素构成。煤的元素组成化工资源及其初步加工——煤炭2.煤的分子结构煤的分子结构以芳核为主，配以烷基侧链和含氧、含氮、含硫基团，近似组成为(C135H97O9NS)n。不同类型煤的基本结构单元示意图化工资源及其初步加工——煤炭三、腐植煤的生成过程及其岩相组成1.腐植煤的生成过程A.聚煤期a.古生代的石炭纪和三叠纪，造煤植物主要是孢子植物。b.中生代的侏罗纪和白垩纪，造煤植物主要是裸子植物。c.新生代的第三纪，造煤植物主要是被子植物。化工资源及其初步加工——煤炭B.成煤条件a.具有均匀的较高温度和潮湿的气候。b.地形起伏易形成大的沼泽。c.地壳运动速度与死亡植物堆积速度相适应。C.成煤阶段a.泥炭化阶段堆积在沼泽中的植物残体，逐渐与空气隔绝，先经历弱氧化环境，喜氧菌分解植物残体，然后进入还原环境，在厌氧菌作用下，将煤中的含氧基团分解，煤被还原。化工资源及其初步加工——煤炭b.煤化阶段（1）成岩作用阶段泥炭被压实、脱水、增碳，孔隙度下降并逐渐固结，由无定形不均质的泥炭逐步转化为岩石状的褐煤，这一阶段称为成岩作用阶段。（2）变质作用阶段褐煤处在地下深处，受地热和上覆岩系的静压力的长期作用，进一步演化成烟煤和无烟煤，这种成煤区域很大，称为“区域变质作用”。化工资源及其初步加工——煤炭2.腐植煤的岩相组成煤岩学的研究方法有宏观和微观研究法两种a.宏观研究法用肉眼观察煤的颜色、光泽、断口等来确定煤的煤岩成分，一般可将煤岩成分分为：（1）镜煤呈黑色，光泽强。（2）亮煤是煤层中的主要成分。（3）暗煤呈灰黑色，致密。（4）丝炭外观像木炭，呈灰黑色。化工资源及其初步加工——煤炭通常按同一断层剖面的煤的平均光亮程度，将煤分作光亮煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤四种宏观煤岩类型：（1）光亮煤主要由镜煤和亮煤组成。（2）半亮型煤以亮煤为主，由镜煤、亮煤和暗煤组成。（3）半暗型煤由暗煤和亮煤组成，以暗煤为主，有时也会有少量镜煤和丝炭。（4）暗淡型煤主要由暗煤组成，有时夹杂少量镜煤、丝炭透镜体。b.微观研究法在显微镜下观察煤的显微组分,可分为（1）凝胶化组分（镜质组）由植物茎、叶的木质纤维组织，经凝胶化作用形成的各种凝胶体组成。（2）丝炭化组分（丝质组）由木质纤维组织经丝炭化作用形成。（3）稳定组分（稳定组或壳质组）由植物中化学稳定组分组成。化工资源及其初步加工——煤炭三类煤岩显微组分与四种宏观成分之间的关系化工资源及其初步加工——煤炭四、洗煤和煤的储存1.洗煤开采出的煤中含有大量杂质。一般原煤均需洗煤，将大量杂质从煤中除去，选煤厂的加工工序见图2-2-3，主要工序有：a.原煤准备作业b.选煤和脱水作业c.生产技术检查d.产品运销作业2.煤的储存煤在空气中受氧气、水、温度的作用下会变质，称作煤的风化。变质的煤不仅热值会降低，炼焦和化工应用也会受到明显的影响，因此煤的储存也相当重要。采用的办法有：（1）隔绝空气。（2）加强通风散热。（3）计划使用和运输煤炭。化工资源及其初步加工——煤炭五、煤炭的综合利用1.泥炭的综合利用（1）直接利用做燃料、建筑材料、农用肥料、亦可做工业废水废气的处理剂。（2）化学和生化处理水解得小分子有机酸，一元或多元醇，以及葡萄糖等，水解残渣可制活性炭，溶剂抽提得泥炭蜡，碱液抽提得腐殖酸，磺化得离子交换树脂，氨化得优质化肥，生化处理可得肥料，饲料，甲烷等。（3）泥炭热加工可用作气化、液化、低温干馏的原料。由泥炭分出的纤维用金属盐浸渍，经碳化可得金属碳纤维，泥炭也可做活性炭。化工资源及其初步加工——煤炭2.褐煤的综合利用（1）直接利用用作燃料、肥料、建筑材料、植物生长刺激剂、吸附剂、铁矿石还原剂。（2）褐煤的化学加工用稀硝酸处理可得土壤改良剂、杀虫剂，用重铬酸钾氧化可得铬腐殖酸，用作钻井泥浆的调整剂和稳定剂，经水解可得脂肪酸、苯酚等

。（3）褐煤的热加工是气化，液化和炼焦的原料，经焙烧可得炭素材料，经炭化可得活性炭。化工资源及其初步加工——煤炭3.烟煤和无烟煤的综合利用几类煤种的主要利用途径化工资源及其初步加工——煤炭4.提高煤炭综合利用效率的几条主要途径a.建立联合生产企业。b.将几个单元合并成为“煤综合体”，以提高经济效益。

化工资源及其初步加工——煤炭

以煤炭加压气化生产城市煤气、联产柴油和F-T硬蜡工艺流程，是上述将几个煤炭反应单元合并成立煤综合体的一个具体例子。第三节石油引言存在于地下的多孔的储油构造中，由低等动植物在地压和细菌作用下经复杂的化学变化和生化变化而形成。表2-3-01某些国家的石油储量及产油量（亿吨）国家数量沙特阿拉伯加拿大伊朗伊拉克科威特阿联酋委内瑞拉俄罗斯利比亚尼日利亚哈萨克斯坦美国中国探明储量354.37244.42185.87156.86135.04133.40109.1481.8456.5649.4140.9229.6821.82产油量4.4951.2501.9250.9581.1001.2951.2824.7380.8501.1100.5302.5681.85返回一、石油的性质、组成和分类1.性质和组成a.性质石油是一种易燃易爆，有强烈气味的黏稠液体，呈黄到黑褐色或青色。b.组成烃类、含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶状物质（俗称胶质）化工资源及其初步加工——石油2.分类a.按oAPI分类，见表2-3-02表2-3-02原油按oAPI分类标准b.按含硫量分类见表2-3-03

表2-3-03原油按含硫量分类标准c.石油的工业分类，按化学组成分类（1）石蜡基原油，烷烃含量大于50%，密度小，含蜡量高，凝点高，含硫、氮和胶质低。大庆原油和南阳原有属这一类。（2）环烷基原油环烷烃和芳烃含量高，密度大，凝点低，含硫、胶质、沥青质多，胜利油田的孤岛原油和单家寺原油属这一类。化工资源及其初步加工——石油（3）中间基原油，性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间。d.关键馏分分类法1935年由美国矿务局提出，至今仍有所应用。

方法是在特定的简易蒸馏设备中按规定条件蒸馏原油，将250~270oC切割出的馏分作第一关键组分。395~425oC切割出的馏分作第二关键组分。依这两类油的密度作为分类标准，见表2-3-04和表2-3-05

表2-3-04关键馏分分类标准

表2-3-05关键馏分特性分类

化工资源及其初步加工——石油表2-3-06我国主要原油的一般性质二、原油的预处理和常减压蒸馏原油的加工方法可分为以下几种a.燃料型炼油厂以加工油品为主b.燃料-化工型炼油厂油品和化工并重c.化工-燃料型炼油厂以化工产品为主，兼顾生产油品化工资源及其初步加工——石油图2-3-01原油加工过程示意图化工资源及其初步加工——石油1.原油的预处理如图2-3-02所示,当原油含硫量高时，脱盐脱水完毕后在原油中还需要加图适量碱性中和剂和缓蚀剂，以减轻在后续加工过程中，硫化物对炼油设备的腐蚀。

图2-3-022.原油的常减压蒸馏a.工艺流程1）

原油经预热至210～225oC，进入初馏塔。轻汽油和水蒸气由塔顶蒸出。2）初馏塔底油料经加热炉加热至360～370oC，进入常压塔，塔顶出汽油，第一侧线出煤油，第二侧线出轻柴油。3）常压塔釜重油在加热炉中加热至390～400oC，进入减压塔。化工资源及其初步加工——石油图2-3-03原油常减压蒸馏流程图化工资源及其初步加工——石油

原油常减压蒸馏装置图原油常减压蒸馏装置:常压塔和减压塔原油常减压蒸馏装置:冷换框架和换热系统b.工艺条件初馏塔温度：210~250oC常压塔温度：360~370oC塔顶压力0.13~0.17MPa。减压塔温度：390~400oC塔顶压力1~5kPa。表2-3-07常压蒸馏塔切割的馏分化工资源及其初步加工——石油c.各塔产物及用途（1）初馏塔用作重整原料油、溶剂油汽油调和组分。（2）常压塔内燃机燃料：汽油（塔顶）、煤油（一线）、轻柴油（二线）、重柴油（三线）。（3）减压塔一线汽油用作内燃机燃料，二线、三线减压馏分油用作催化裂化原料或生产润滑油，塔底减压渣油用作燃料。d.汽油和柴油的质量指标和相应标准（1）汽油的质量指标和相应标准（a）馏分组成。（b）安定性。（c）辛烷值。化工资源及其初步加工——石油表2-3-08欧美和日本等国家车用汽油标准

中国2005年实施的汽油标准要求烯烃含量不大于18%（体积分数），芳烃不大于40%（体积分数）

，含硫量不大于150mg.kg-1，苯含量不大于1.0%（体积分数），不允许人为加入铁、锰、铅等重金属，蒸气压不大于65kPa。化工资源及其初步加工——石油（2）柴油的质量指标和相应标准柴油质量指标中最重要的是十六烷值，它是油品在内燃机中自燃性能的指标。表2-3-09列出了2002年版《世界燃料规范》的一些主要标准限值。表2-3-092002年版《世界燃料规范》的一些主要标准限值化工资源及其初步加工——石油三.催化裂化和加氢裂化引言直馏汽油和柴油产量低，常减压馏分油、减压渣油、各工序生产的下脚油占30%

~40%，用途不大，工业上通过热裂化、催化裂化和加氢裂化可将这些油料转化为汽油、柴油，可大大增加这两种油品的产量。因此，催化裂化是现代炼油工业的必备装置。

化工资源及其初步加工——石油1.热裂化用纯粹加热的方法裂解重质原料油a.工艺条件高压热裂化温度450~550oC压力2.0~7.0MPa。低压热裂化温度550~770oC压力0.1~0.5MPab.产品有热裂化气、裂化汽油、残油和石油焦炭等，本法装置开工周期短，油品质量差，已逐步被催化裂化所取代。c.其他热裂化常见的有减黏裂化。热裂化减黏装置2.催化裂化a.目的主要增加汽油产量表2-3-102002年欧、美、日本及中国汽油组分构成比较（%）化工资源及其初步加工——石油b.催化剂无定形硅酸铝（SiO2·Al2O3），Y型分子筛、ZSM-5型沸石及用稀土改性的Y（或X）型分子筛。c.进行的反应因有催化剂存在，经异构化、环烷化、芳构化，使支链烃、环烷烃、芳烃生成量增多，辛烷值提高。d.反应器有固定床、移动床和流化床三种。

流化床催化裂化装置化工资源及其初步加工——石油e.各种反应工艺（1）等高并列式催化裂化工艺（a）工艺流程图见图2-3-04。（b）工艺条件反应器温度885~975oC，压力0.06~0.12MPa。（c）工艺的缺点因催化剂活性低，生产能力低，原料油转化率低。（2）高低并列式工艺采用分子筛催化剂。（a）工艺流程见图2-3-05。（b）工艺条件反应温度470~510oC，停留时间2~4s，提升速度7~8m/s。再生器出相段温度650~680摄氏度，顶部压力0.15~0.26MPa，床层线速0.7~1.0m/s，再生后催化剂含碳量w（C）<0.2%。化工资源及其初步加工——石油图2-3-04等高并列式催化裂化原理流程图图2-3-05高低并列式催化裂化工艺流程化工资源及其初步加工——石油（3）同轴式流化床工艺：工艺条件及油品收率与高低并列式工艺基本相同（4）TSRFCC工艺：已应用在增产轻油，多产丙烯兼顾轻油，以及多产烯烃的催化裂化工艺中f.产物（1）催化裂化气占原料总质量的10%~17%。表2-3-11催化裂化气组成举例化工资源及其初步加工——石油（2）催化裂化汽油占原料总量的40%~50%。表2-3-12中国催化裂化汽油典型组成

由表2-3-12可以看出我国催化裂化汽油中烯烃含量严重超标，尚需在原料、操作和催化剂上多作改进（3）催化裂化柴油占原料油总量的30%~40%（4）重质油馏分仍可用作催化裂化的原料油，故它又称回炼油。化工资源及其初步加工——石油催化裂化装置图

催化裂化装置图常减压蒸馏和催化裂化联合装置

催化裂化3.加氢裂化本法是在临氢条件下进行的催化裂化，可抑制催化裂化时发生的脱氢缩合反应a.工艺条件反应压力6.5~13.5MPa，反应温度340~420oC。b.原料城市煤气厂的冷凝液、重整后的抽余油等。c.催化剂非贵金属（Ni,Mo,W）和贵金属（Pd,Pt）与SiO2·Al2O3或沸石组成的双功能催化剂。化工资源及其初步加工——石油d.反应器有固定床、沸腾床和悬浮床三种e.生产工艺（1）有两种工艺流程一段加氢工艺流程和两段加氢工艺流程。（2）加氢精制的目的除去原料油中的S、N、O等杂质和二烯烃。（3）工艺改进：在两段加氢工艺流程中，采用抗硫抗氨催化剂，将2~3个反应器直接串联，省去2个反应器之间的脱氨塔（氨由氮化物加氢得到）。（4）工艺流程

f.减压渣油加氢裂化产品收率和性质表2-3-13减压渣油加氢裂化产品收率和性质化工资源及其初步加工——石油g.加氢裂化工艺的优缺点（1）优点：（a）生产灵活性大。（b）产品回收率高（可达100%）。（c）没有焦炭沉积，所以催化剂不需要再生。（d）加氢为放热过程，无需加热。（2）缺点：（a）所得汽油辛烷值低，须再经重整提高辛烷值后才能使用（b）需要高压和消耗氢气，操作费用比催化裂化高。（3）结论：加氢裂化工艺不能取代催化裂化，仅是催化裂化工艺的补充，以弥补其某些不足。化工资源及其初步加工——石油四.催化重整和芳烃抽提引言催化重整是处理轻质油的方法，可分为热重整和催化重整两种，现在工业上应用的主要是催化重整。1.热重整不使用催化剂，用轻度热裂化的方法来调整原料油中的烃类的结构。与催化重整相比，所得汽油收率低、辛烷值低、芳烃含量不高，汽油安定性差2.催化重整因使用铂催化剂，故又名铂重整a.化学反应在铂催化下主要发生以下五类反应（1）六元环烷烃的脱氢

化工资源及其初步加工——石油（2）五元环烷烃异构化后再脱氢（3）烷烃环化再脱氢（4）烷烃异构化（5）加氢裂化化工资源及其初步加工——石油b.原料族组成对反应产物的影响由上面五类反应可见，若原料油中多为烷烃，则生成异构烃多，芳烃较少，可用以生成高辛烷值汽油，若原料油中多环烷烃则可用以作为生产芳烃的原料。c.对原料油中杂质含量的要求对砷、铝、钼、汞、硫和氮都有要求，具体见表2-3-15，表2-3-16是我国主要原油直馏重整原料的杂质含量d.催化剂最早采用Pt/Al2O3含Pt0.5%,为减少Pt的用量，延长催化剂使用寿命，以及缓和反应工艺条件，并获取理想的芳烃产率及组成，发展了Pt-Re,Pt-Sn,Pt-Ir等双组分催化剂，Pt-Ir-Zn,Pt-Pb-K等三组分催化剂。化工资源及其初步加工——石油2-3-15对重整原料油中杂质含量的限制2-3-16我国主要原油直馏重整原料油的杂质含量化工资源及其初步加工——石油3.芳烃抽提a.抽提剂以环丁砜最好，其次N-甲酰基吗啉和四乙二醇醚，环丁砜还具有密度大、沸点高、比热容小等优点。b.抽提工艺有间歇式和连续式两种。4.催化重整工艺流程a.分类按催化剂的再生形式可分为（1）固定床半再生式。（2）固定床循环再生式。（3）移动床连续再生式。化工资源及其初步加工——石油b.固定床半再生工艺包括催化重整、芳烃抽提和芳烃分离三个工序。（1）催化重整工序（a）工艺流程

化工资源及其初步加工——石油图2-3-07固定床半再生式工艺流程（b）工艺过程i）预脱砷和预分馏ii）预加氢iii）催化重整iv）后加氢v）稳定系统化工资源及其初步加工——石油铂重整炉

催化重整装置图

（2）芳烃抽提工序工艺流程

图2-3-08环丁砜抽提流程（3）芳烃分离

混合芳烃先经白土处理除去微量不饱和烃，后进入精馏系统，对于m，p-二甲苯不能用精馏法分离，可采用模拟移动床法，深冷结晶法和络合分离法进行分离，用得较多者为模拟移动床法。c.移动床连续再生式重整工艺

有UOP公司的Platformer工艺和法国IFP的Aromiger工艺。这两种方法均在较低压力（0.35MPa）下和较低氢油分子比（小于3）下操作，重整油料的抽提工序和芳烃分离工序与固定床半再生工艺相同。

（1）UOP公司催化重整工艺

图2-3-09UOP（Ⅱ）连续重整工艺流程（2）IFP催化重整工艺1-反应器2，9-加热炉3-混合进料交换器4-压缩机5-分离器6，7-再接触器8-脱丁烷塔1-提升连续器12，5-间断阀3-催化剂收集器4-反应器5-脉冲带6-催化剂提升管线7-分离器8-粉尘收集器9，13-隔离阀10-再生器11-漏斗12-催化剂添加14-闭锁料斗16-提升连接器

图2-3-10UOP（Ⅱ）催化剂再生系统流程图d.固定床半再生重整工艺与移动床连续再生工艺的比较若装置规模较大，以生产BTX为主要目的，对副产氢气又有较好利用途径时，采用连续重整工艺较为合适。若以生产高辛烷值汽油调和组分为目的，生产规模又不甚大时，采用固定床半再生重整工艺较为合适。这是因为连续重整工艺投资较大，若生产规模较小时，经济效益并不比固定床半再生式重整工艺好的缘故。化工资源及其初步加工——石油五.延迟焦化1.目的重残油经焦化方法将它们转化成更有经济价值的轻质油品，生产的焦炭经过焙烧等工序，可制得电极焦，生成的焦化气，富含轻质烯烃，是优质的化工原料。2.焦化方法a.釜式焦化间歇式操作。b.延迟焦化这是目前炼油厂普遍采用的重质残油焦化的方法。化工资源及其初步加工——石油（1）延迟焦化原理将重残油在管式炉内快速加热至480~500oC，让它在尚未结焦时就进入焦化塔，然后在塔内缓慢焦化，这种工艺工业上称为延迟焦化。（2）生产工艺（a）工艺流程

化工资源及其初步加工——石油

图2-3-11延迟焦化流程图（b）工艺过程（c）产品表2-3-17列出了延迟焦化产品的产率，表2-3-18列出了焦化富气组成

表2-3-17延迟焦化产品的产率化工资源及其初步加工——石油表2-3-18焦化富气组成延迟焦化装置c.流化焦化流化焦化原理和延迟焦化一样，反应器结构与石油流化床催化裂化反应器相似，但不用催化剂，而是用大小为微米级的微小焦炭粒子。气态产物从反应器顶引出，生成的焦炭附着在焦炭粒子上，它增大到一定程度就会因自重而落入反应器底，再被送往与催化裂化再生器相似的燃烧器中，边燃烧边裂化。本法液体产品产率高、焦炭产率低、生产连续化、不需清焦作业，但操作比较复杂，难度大，设备投资也大，全世界仅有7套装置在运作。化工资源及其初步加工——石油第四节天然气引言全世界探明储量达174.97Tm3，目前得消费量占能源消费总量的35%，用于化工生产的约占天然气总消费量的5%，年消耗天然气140Gm3.世界上76%的合成氨，80%的甲醇，42%的乙烯都是以天然气为原料制得的。中国2006年探明储量为2.264Tm3，2005年天然气消费量达645亿m3，但主要用作能源，用在化工方面的较少。例如由天然气制取的合成氨仅占合成氨总生产能力的17.8%，用来制甲醇的规模也不大。因此，中国天然气化工发展空间巨大。返回一、天然气的分类和组成1.分类a.以产地分类（1）天然气井（2）油田伴生气（3）煤田伴生气b.以气体组成分类（1）干气稍加压缩不会有凝液产生（2）湿气稍加压缩会有凝液产生化工资源及其初步加工——天然气表2-4-01我国几种天然气的组成（φ/%）

表2-4-02油田气的组成（φ

/%）

2.组成如表2-4-01和表2-4-02所示化工资源及其初步加工——天然气二、天然气的初步加工1.天然气初步加工流程图2-4-01天然气初步加工的工艺流程化工资源及其初步加工——天然气2.克劳斯法由H2S制硫黄克劳斯法是由工业尾气中回收H2S的重要方法，已普遍采用。a.工艺原理化学反应式：化工资源及其初步加工——天然气b.工艺流程图2-4-02克劳斯法流程图三、由天然气制液体燃料和燃料添加剂1.用作车用燃料2.合成车用燃料和燃料添加剂a.合成车用燃料：先制成合成气（CO+H2），再进一步合成汽油、煤油和柴油，已工业化，但生产成本高，建厂投资大。b.合成车用燃料添加剂。（1）甲醇。（2）以甲醇为原料而合成甲基叔丁基醚（MTBE）、二甲醚和碳酸二甲酯等。化工资源及其初步加工——天然气四、天然气的化学利用1.利用途径a.先制成合成气（CO+H2），再进一步合成甲醇，合成氨、高级醇和羰基化产品b.经部分氧化制成乙炔。c.经热裂解制低级烯烃和乙炔。d.直接制造化工产品，如炭黑、氢氰酸、氯甲烷、硝基甲烷、甲醇和甲醛等。化工资源及其初步加工——天然气2.天然气的化学加工方向表2-4-03天然气的化学加工方向化工资源及其初步加工——天然气第五节其他化工资源一、农业副产品的综合利用1.已大规模生产的品种a.溶剂主要有乙醇、丁醇和丙酮等。原料：米、麦、高粱、薯类等富含淀粉的物质。加工过程：b.双糖和单糖：主要有麦芽糖和葡萄糖原料：淀粉类物质。

返回c.糠醛和糠醇。原料：玉米芯、棉籽壳等。d.木糖和木糖醇原料：木屑，稻草和玉米芯等化工资源及其初步加工——其他化工资源2.目前发展存在的问题a.原料和产品的质量比大。b.有些产品，如溶剂等与人争粮。c.生产成本难以与石油化工或煤化工匹敌，有不少生产厂家被迫关闭。3.改进的方法a.改变产品产业结构。b.加强企业管理。c.大力开发精细化工产品。化工资源及其初步加工——其他化工资源第一节氧化利用氧化反应，将氧原子引进化合物内，或由化合物中除去氢原子，已成为制取诸如硫酸、硝酸、醇、酮、醛、酸和环氧化物等的重要方法。能输送氧或夺取氢原子的物质称为氧化剂。使用催化剂的反应称为催化反应。返回一、概述1.氧化反应的分类(1)按反应形式分类氧原子直接引入作用物的分子内。作用物分子只脱去氢，氢被氧化为水（称为氧化脱氢）.通用反应单元工艺——氧化作用物分子脱氢（氢被氧化为水）并同时添加氧。两个作用物分子共同脱去氢，氢被氧化为水（称作氧化偶联）。碳-碳键部分氧化，作用物分子脱氢和碳键的断裂同时发生（称作部分降解氧化）。

通用反应单元工艺——氧化碳-碳键完全氧化（称作完全降解氧化）。

间接氧化。

氮-氢键的氧化。

通用反应单元工艺——氧化硫化物的脱氢或氧化。

(2)按反应相态分类气-液相氧化习惯上称作液相氧化，因氧化反应在整个液相中进行，又常称为均相催化氧化反应。气-固相氧化固相为催化剂，作用物和氧化剂为气相，因氧化反应在气-固相界面上进行，又常称为非均相催化氧化反应。通用反应单元工艺——氧化2.氧化反应的共同特点(1)氧化反应是一个强放热反应。

(2)氧化反应途径多样，生成的副产物多。(3)从热力学趋势看，烃类氧化成CO2和H2O的倾向性很大，应设法及时中止反应，避免原料和中间产物的损失。通用反应单元工艺——氧化3.氧化剂按照Fieser的分类方法，氧化剂可以分为八种(1)氧或空气(2)氧化物(3)过氧化物(4)过氧酸(5)含氧盐(6)含氮化合物(7)卤化物(8)其他氧化剂有臭氧、发烟硫酸、熔融碱和叔丁醇铝[AlOC(CH3)3]。通用反应单元工艺——氧化4.作用物的分子结构与氧化难易的关系(1)碳氢化合物中的C-H键的氧化活性顺序为：叔C-H>仲C-H>伯C-H(2)具C=C和C=O双键时，以α位的C-H键较易被氧化(3)醛类中的C-H键容易被氧化成过氧酸；通用反应单元工艺——氧化(4)苯核相当安定，不容易被氧化；(5)烷基芳烃的侧链中

α位易被氧化;(6)烷基芳烃中，有第二取代基存在时，烷基的氧化会受其影响。通用反应单元工艺——氧化5.反应热的合理利用(1)反应温度在300℃以上，可利用反应热产生中、高压蒸气，过热后用来发电，汽轮发电机的背压气(0.5~1.5MPa)用于装置的加热。

反应热合理利用的原则流程图通用反应单元工艺——氧化(2)低位废热(80~100℃)的利用可先用于加热沸点低于100℃的工作介质，如丁烷、氟利昂等，它们汽化过热后可带动透平做功。(3)尾气压的利用可用来带动鼓风机或泵。(4)反应热的综合利用氧化反应热的利用可与整个企业的能量利用结合起来考虑，以达到热能综合利用的目的。通用反应单元工艺——氧化

二、二氧化硫催化氧化制硫酸引言(1)硫酸的工业用途

70%用来生产化肥，其他如金属清洗、木材水解、石油精制、提铀、炼钛、合成洗涤剂、三大合成材料的制备等。(2)原料主要有硫黄、有色金属冶炼烟气、硫铁矿。现在，尾气中回收H2S后制硫酸也受到重视通用反应单元工艺——氧化(3)商品规格稀硫酸ω(H2SO4)=75%~78%；浓硫酸ω(H2SO4)=93%或98%(俗称93酸和98酸)；发烟硫酸内含游离SO3

φ

(SO3)=20%或65%(俗称105酸和115酸)(4)安全和环保安全浓硫酸有强氧化性，会灼伤皮肤，稀、浓硫酸还有腐蚀性，对管道和设备造成腐蚀，因此在生产中要注意安全。通用反应单元工艺——氧化环保发烟硫酸和浓硫酸因融入游离SO3，会挥发出SO3气体污染空气，硫酸生产中的废水因含有少量硫酸，会污染周围环境，因此在生产、贮运中要注意环保问题，及早采取防范和治理措施。通用反应单元工艺——氧化1.生产方法和工艺过程(1)生产方法塔式法和铅室法，催化剂是NO2。反应式：接触法已取代上述的塔式法和铅室法，将焙烧硫铁矿或硫黄制得的SO2，在固体催化剂的作用下，氧化生成SO3，与水作用可制造得浓硫酸和发烟硫酸。通用反应单元工艺——氧化

(2)工艺过程焙烧矿石(或硫酸)制备SO2：

硫铁矿的焙烧以前在多层式机械焙烧炉中进行，生产能力小，回收矿石中的硫不完全，现采用沸腾焙烧炉，矿石粒度为6mm左右，生产能力大，焙烧完全，但炉气中含尘量高(标准状况下达200～300g/m3)动力消耗大；通用反应单元工艺——氧化炉气精制炉气中杂质有三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢、矿尘、水蒸气和酸雾等，除去的方法过去采用水洗法，产生的废水量达[5～15t(废水)/t(成品酸)]，现在多采用酸洗流程。稀酸可循环使用，多余者可外送制造化肥。转化在钒催化剂作用下，SO2与氧作用生成SO3吸收用浓硫酸[ω(H2SO4)=98.5%]吸收SO3可制得商品浓硫酸或发烟硫酸。通用反应单元工艺——氧化2.二氧化硫催化氧化的反应机理催化氧化机理由四个步骤构成：(1)钒催化剂上存在活性中心，氧分子吸附在它上面后，O=O键断裂，变成活泼的氧原子

(2)SO2吸附在钒催化剂的活性中心上，SO2中的S原子被极化。(3)在催化剂表面，形成络合状态的中间物种-催化剂·SO2·O

催化剂·SO2·O=催化剂·SO3通用反应单元工艺——氧化(4)吸附态物种在催化剂表面解吸并进入气相。

以上四步中，第一步，即氧分子均裂变成氧原子，进行得最慢，是反应的控制步骤。3.二氧化硫催化氧化工艺过程分析(1)平衡转化率化学反应式

ΔH(298K)=-98KJ/mol

通用反应单元工艺——氧化通用反应单元工艺——氧化根据质量作用定律可得到平衡常数Kp(3-1-01)平衡常数与温度的关系服从范特霍夫定律

(3-1-02)达到平衡时的转化率称为平衡转化率，可由下式求得：

(3-1-03)由式(3-1-01)和式(3-1-03)可以得到

(3-1-04)通用反应单元工艺——氧化

以a，b分别代表SO2和O2的起始的摩尔分数，p为反应前混合气体的总压，以1mol混合气体为计算基准，通过物料衡算可得到氧的平衡分压为：

(3-1-05)将式(3-1-05)代入式(3-1-04)得到

(3-1-06)用试差法来计算xe

。通用反应单元工艺——氧化影响平衡转化率的因素有：温度、压力和气体的起始浓度，当a=7.5%,b=10.5%,ψ(N2)=82%时，用(3-1-06)式可计算出不同压力、、温度下的平衡转化率xe

通用反应单元工艺——氧化利用式(3-1-06)，设定p=0.1MPa，不同a、b下的xe示于下表。通用反应单元工艺——氧化(2)反应速率在钒催化剂上，SO2催化氧化的动力学方程为

(3-1-07)式中的反应速率常数和xe是温度的函数，表(3-1-05)列出了在钒催化剂上与温度的关系。在实际生产中，a、b值变化不大，因此只需设定一个x值，就能利用式(3-1-07)求出不同温度下相应的反应速率通用反应单元工艺——氧化通用反应单元工艺——氧化

图中的a=7%，b=11%

在不同转化率下SO2氧化速率与温度的关系通用反应单元工艺——氧化目前普遍采用的工艺称为二转二吸工艺第一次转化分成3段，第二次转化只有1段的艺称为“3+1”工艺，与此相仿的工业上还有“3+2”、“2+1”、“2+2”、“4+1”工艺等。我国大多采用“3+1”工艺，国外先进工艺采用“3+2”工艺。通用反应单元工艺——氧化(3)起始浓度和n(O2)/n(SO2)

三种流程转化率与n(O2)/n(SO2)值的关系通用反应单元工艺——氧化(4)催化剂

主要有“引燃”和“主燃”两大类催化剂，它们分别在“引燃层”和“主燃层”工作。

“引燃层”催化剂国外普遍采用的是一种含K-Cs-V-S-O等多组分催化剂；

“主燃层”催化剂主要成分是V2O5、K2O和Na2O，不含铯，它们多为环状催化剂。德国巴斯夫(BASF)04-115型催化剂虽用作“引燃层”催化剂，但它的抗高温能力十分强，在650℃下连续运转9个月，活性没有任何影响，但价格昂贵。通用反应单元工艺——氧化4.硫铁矿和硫黄制酸工艺流程(1)硫铁矿制酸工艺流程

通用反应单元工艺——氧化工艺流程示意图(2)硫黄制酸工艺流程通用反应单元工艺——氧化工艺流程示意图

通用反应单元工艺——氧化5.转化器简介图示的是从加拿大Chemetics公司引进的一台不锈钢转化器。

6.三废治理(1)废气只需采用先进工艺，尾气中φ

（SO2）

<500μL/L是能达到的，故尾气可直接排放，也不会严重污染大气。(2)废水大多数废水以废酸形式存在，可用来生产化肥。(3)废渣只要综合利用得当，就不会造成环境污染。以硫铁矿为原料生产硫酸时，产生的残渣可用作炼铁原料，回收金属也可创造较高的经济效益。通用反应单元工艺——氧化7.硫酸生产工业技术进展(1)富氧焙烧

通用反应单元工艺——氧化(2)热管技术

通用反应单元工艺——氧化用于“3+1”式流程转化器的热管技术(3)利用HRS技术回收低温热

HRS技术由美国孟山都环境化学公司(简称MEC，现为孟莫克有限公司)开发成功。

通用反应单元工艺——氧化(4)阳极保护管壳式浓硫酸冷却器目前开发了用RS－2型钢材制作的板式酸冷却器和带阳极保护的管壳式浓酸冷却器，已在国内普遍采用。

通用反应单元工艺——氧化三、氨催化氧化制硝酸引言(1)用途大部分用来制造肥料，如硝酸铵、氮磷钾复合肥等，也大量用来制造炸药、燃料、医药中间体、硝酸盐和王水等，产量比硫酸小得多。通用反应单元工艺——氧化(2)商品稀硝酸ω(HNO3)=45%~67%;浓硝酸ω

(HNO3)=86%~97.5%;发烟硝酸ω(HNO3)>97.5%，因溶入大量NO2气体，呈红褐色，在空气中猛烈发烟，并吸收水分。通用反应单元工艺——氧化(3)性质与水能形成共沸混合物，如图所示HNO3-H2O系统的沸点、组成与压力的关系曲线通用反应单元工艺——氧化1.生产方法综述(1)稀硝酸生产过程化学原理a.氨氧化主要反应：

ΔH(298K)=-907.28kJ/mol

工艺条件：t=760~840℃p=0.1~1.0MPa

通过铂网线速率>0.3m/s

ψ(O2)/ψ(NH3)=(1.7~2.0):1,

此时氨的氧化率可达95%～97%。通用反应单元工艺——氧化b.NO的氧化

ΔH(298K)=-112.6kJ/mol(NO)

ΔH(298K)=-40.2kJ/mol(NO)

Δ

H(298K)=-56.9kJ/mol(NO2)

生成NO2的反应要慢得多(约20s)，因此是个氧化反应的控制步骤。降低反应温度，增加反应压力对NO的氧化应有利。

通用反应单元工艺——氧化

NO的氧化度α(NO)与温度、压力的关系通用反应单元工艺——氧化c.吸收

ΔH(298K)=-116.1kJ/mol(NO2)

ΔH(298K)=-59.2kJ/mol(N2O4)

ΔH(298K)=-55.7kJ/mol(N2O3)

ΔH(298K)=-75.9kJ/mol(HNO2)总反应式可表达为：

ΔH(298K)=-136.2kJ/mol(NO2)通用反应单元工艺——氧化

稀硝酸生产方法有五种：常压法、中压法(0.25~0.5MPa)、高压法(0.7~1.2MPa)、综合法(氧化为常压，吸收为加压)和双加压法(氧化为中压，吸收为高压)。这5种方法的技术经济指标比较见下表

通用反应单元工艺——氧化(2)浓硝酸生产过程有直接法、间接法和超共沸酸精馏法三种。直接法(又称直硝法)由氨直接合成浓硝酸。a.制NONH3和空气在高温下催化氧化生成NOb.制NO2NO和空气氧化成NO2。

通用反应单元工艺——氧化c.分出NO2

在低温下用浓硝酸[ω(HNO3)>98%]吸收NO2生成发烟硝酸。

d.NO2解吸并冷凝聚合成液态N2O4

通用反应单元工艺——氧化浓硝酸的合成

ΔH(298K)=-78.83KJ/mol通用反应单元工艺——氧化间接法(又称间硝法)先生产稀硝酸，再将硝酸中的水分脱除，所用的脱水剂有硫酸、硝酸镁、硝酸钙等，现几乎都用硝酸镁

通用反应单元工艺——氧化Mg(NO3)2-H2O系统的结晶曲线通用反应单元工艺——氧化Mg(NO3)2-HNO3-H2O三元体系的相图

硝酸镁的脱水在真空下进行，不同真空度下，硝酸镁水溶液的沸点见下表通用反应单元工艺——氧化超共沸酸精馏法该法由西班牙Espimdesa公司开发成功。技术关键是要求氨氧化工序反应气中水分要尽量脱除干净[冷凝酸浓度ω(HNO3)<2%]，使脱水后系统总物料中生成硝酸的浓度超过稀硝酸共沸点的浓度。NO经氧化生成NO2，在超共沸酸吸收塔中吸收生成浓度为ω(HNO3)=80%～90%的HNO3,再经精馏和漂白制得ω(HNO3)=98%的成品酸。通用反应单元工艺——氧化

下表列出三种浓硝酸生产方法的可变成本比较

通用反应单元工艺——氧化2.氨的接触氧化原理(1)氨氧化的化学平衡

4NH3+5O2=4NO+6H2O

ΔH(298K)=-905.5KJ/mol(3-1-08)4NH3+4O2=2N2O+6H2O

ΔH(298K)=-1103.1KJ/mol(3-1-09)4NH3+3O2=2N2+6H2O

ΔH(298K)=-1267KJ/mol(3-1-10)通用反应单元工艺——氧化根据能斯特(Nernst)公式计算得到的平衡常数为：(3-1-08)式(3-1-09)式(3-1-10)式上述3式的平衡常数的数值巨大，可视作不可逆反应，其中Kp3的数值特别巨大，若无催化剂，NH3的氧化主要生成N2和水蒸气通用反应单元工艺——氧化(2)氨氧化催化剂和催化机理催化剂组成为Pt-Rh、Pt-Rh-Pd为降低成本和减少1500℃下Pt的挥发，有时也适量加入Co，Ni和Mo等金属。催化机理与SO2和O2在V2O5催化剂上的反应机理相仿。O2在铂表面均裂生成两个氧原子；NH3吸附在铂表面，N和H被活化，随后与氧原子结合；通用反应单元工艺——氧化这一吸附态络合物经内部电子重排生成吸附态NO和H2O；NO和H2O脱附进入气相。

研究表明，气相中NH3分子向铂网表面的扩散是整个催化氧化过程的控制步骤，即属外扩散控制。通用反应单元工艺——氧化(3)氨催化氧化的反应动力学根据上述反应机理，捷姆金M.и.等导出800～900℃间在Pt-Rh网上的宏观反应动力学：

(3-1-11)式中：0－氨空气混合气中ψ(NH3)，%；

1－通过铂网后氮氧化物气中ψ(NH3)，%；

S－铂网的比表面积(活性表面积/铂网截面积)，cm2/cm2

；

m－铂网的层数；

d－铂丝的直径，cm；

V0－标准状况下气体流量，L·h-1·cm-2(铂网截面积)。通用反应单元工艺——氧化反应转化率x：

x包括氨在主、副反应中的总转化率，要比前述的氧化率大。通用反应单元工艺——氧化氨分子向铂网表面扩散的时间：

(3-1-12)式中：τ－氨分子向铂网表面扩散时间，s；

Z－氨分子扩散途径的平均长度，cm；

D－氨在空气中的扩散系数，cm2/s。通用反应单元工艺——氧化(4)氨催化氧化工艺条件的选择温度一般常压时反应温度控制在780～840℃，加压时控制在870～900℃。压力一般采用0.3～0.5MPa，国外也有采用1.0MP的。接触时间常压下接触时间以1×10-4s左右为宜，加压下以1.55×10-4s左右为宜。通用反应单元工艺——氧化混合气组成

图示的是混合气配比与氨氧化率的关系通用反应单元工艺——氧化爆炸及预防措施下表示出了NH3-O2-N2混合气的爆炸极限，由此可看出随着氨浓度的增加，NH3的爆炸极限变宽。为安全着想，在生产中加入一定量的水蒸气，使NH3-O2-N2混合气爆炸极限范围变窄。通用反应单元工艺——氧化3.四种硝酸生产工艺流程(1)双加压法典型的工艺流程如下图所示

①氨氧化②NO的氧化及吸收③漂白

通用反应单元工艺——氧化双加压法制稀硝酸流程图(2)直接法制浓硝酸流程工艺流程如下图所示通用反应单元工艺——氧化氨的氧化和NO的初步氧化氨的氧化工艺条件同稀硝酸法，生成的NO气体进入氧化塔发生氧化反应生成NO2。NO的再氧化和NO2的吸收由氧化塔顶来的NOx混合气进入发烟硝酸吸收塔下段，用ω(HNO3)=98%硝酸将NO全部氧化成NO2，在-10℃下吸收上升入中段的NO2,生成含ω(NO2)=30%的发烟硝酸，并由中段底部流出送入漂白塔。通用反应单元工艺——氧化NO2的解吸含(NO2)=30%的发烟硫酸，在漂白塔中受热解吸，释放出NO2，除去酸雾后，经冷冻盐水冷凝为液态四氧化二氮。合成浓硝酸配成n(N2O4):n(HNO3):n(H2O)=7:2:1，在5.0MPa，70℃下与纯O2反应生成浓硝酸。通用反应单元工艺——氧化(3)间接法生产浓硝酸流程前述几种稀硝酸生产方法均可与之配套，流程如下图所示通用反应单元工艺——氧化(4)超共沸酸法制浓硝酸流程如下图所示

150t/d超共沸酸精馏制取浓硝酸工艺流程示意图通用反应单元工艺——氧化4.氧化炉及膜式蒸发器的结构和技术特性(1)氧化炉结构图如下所示

氧化炉示意图通用反应单元工艺——氧化

也有氧化炉与废热锅炉结合在一起的联合装置，结构图见右通用反应单元工艺——氧化

(2)膜式蒸发器结构见下图通用反应单元工艺——氧化5.硝酸尾气的处理(1)催化剂还原法选用铂、钯和钌等贵金属作催化剂。选择性还原法

4NH3+6NO=5N2+6H2O

ΔH(298K)=-1809.7kJ/mol8NH3+6NO2=7N2+12H2O

ΔH(298K)=-2735.3kJ/mol

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

NOx转化率达99%以上，尾气中NOx含量小于200μL/L，n(NH3):n(NOx)=1,无过量氨，缺点是需消耗较多的[6kg(NH3)/t(硝酸)]NH3。

通用反应单元工艺——氧化非选择性还原法

2H2+O2=2H2OH2+NO2=NO+H2O2H2+2NO=N2+2H2OCH4+2O2=CO2+2H2OCH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2O

本法亦能将NOx脱除至小于200μL/L，但需消耗大量H2和CH4用作燃料，尾气温度高达800℃，需设法充分利用以减少热损失。通用反应单元工艺——氧化(2)溶液吸收法碱液吸收法亚硫酸溶液吸收法延长吸收法用稀硝酸加钒盐吸收法硝酸吸收法以上五法以①应用最广泛。溶液吸收法的缺点是尾气中NOx含量不能达标，需用空气稀释后才能排放(3)固体吸附剂吸附法固体吸附剂有：分子筛、硅胶、活性炭和离子交换树脂等，其中活性炭吸附容量最高通用反应单元工艺——氧化6.硝酸生产中的新工艺和新技术(1)大力发展双加压法工艺(2)将硝酸镁法生产浓硝酸中由大气冷凝器(间接法)所得[ω(HNO3)=2.5%]的稀酸水用作稀硝酸生产中吸收塔的吸收水，可将稀酸水由1.22t/t(硝酸)进一步降至0.45t/t(硝酸)，大大减少了稀酸水的处理量。通用反应单元工艺——氧化四乙烯环氧化制环氧乙烷引言低级烯烃的气相氧化都属于非均相催化氧化，反应器有固定床和流化床两种。重要产物有：乙烯环氧化制环氧乙烷、丙烯氧化偶联制丙烯腈、丙烯环氧化制环氧丙烷和丁烯氧化制顺丁烯二酸酐(俗称顺酐)。通用反应单元工艺——氧化

环氧乙烷是乙烯系列产品中产量仅次于聚乙烯的重要有机化工产品，大部分用于乙二醇生产，少部分用作制造非离子表面活性剂、氨基醇和乙二醇醚等。我国环氧乙烷产量不能满足国内需要，它的下游产品的品种和产量与发达国家相比，还有不小的差距，需花大力气迎头赶上。通用反应单元工艺——氧化1.生产方法(1)氯醇法由美国联碳公司(UCC)于1925年首先实现工业化。次氯酸化反应

通用反应单元工艺——氧化主要副反应有：还生成少量二氯乙醚：

工艺条件：反应温度40～60℃

n(C2H4):n(Cl2)=(1.1~1.2):1通用反应单元工艺——氧化氯乙醇的皂化(环化)反应

副反应：

通用反应单元工艺——氧化工艺条件：

压力：0.12MPa，温度102~105℃，以让生成的环氧乙烷及时逸出，并要求Ca(OH)2缓缓注入氯乙醇中，以免生产的环氧乙烷在碱性条件下大量水解生成乙二醇。本法优点：可采用较低浓度[ω(C2H4)≈50%]的乙烯作原料，乙烯单耗比空气氧化法低，设备简单/操作容易控制。若采用裂解混合气，还可联产环氧丙烷。本法缺点：

生产成本高，产品纯度不高；浪费氯气和石灰资源，并形成难以利用的CaCl2废渣;氯气、次氯酸和HCl等还会污染大气、腐蚀设备等。

本法已日趋淘汰，因找不到更好的方法，此法仍大量用来生产环氧丙烷。通用反应单元工艺——氧化(2)直接氧化法拥有技术主要有：美国联碳公司(UCC)、美国科学设计公司和美国壳牌化学开发公司三家。此外，日本触媒化学、意大利SnanProgetti和德国Huels也拥有相关技术。最早开发成功并实现工业化生产的是空气氧化法。随后因氧气供应日益充足，氧气氧化法与空气法相比又有诸多优点，如乙烯消耗定额比空气法低，设备和管路比空气法少等，逐渐取代空气法，成为目前世界上环氧乙烷的主要生产方法，我国也基本上采用氧气氧化法。通用反应单元工艺——氧化直接氧化法采用银催化剂。主反应：

副反应：

通用反应单元工艺——氧化2.乙烯环氧化催化剂和催化原理(1)催化剂

活性成分(主催化剂)：活性银，含量占催化剂总质量的ω(Ag)=10%~20%,甚至35%。

助催化剂：钾盐(提高选择性)、钡盐(提高抗熔结能力)、铯盐(提高选择性)和稀土化合物等。

载体：碳化硅、α-Al2O3及含少量SiO2的α-Al2O3等比表面<1m2/g，孔隙率=50%，平均半径

≈4.4μm

制作方法：普遍采用浸渍法。通用反应单元工艺——氧化(2)催化氧化机理氧在不同形态银表面活性中心的吸附通用反应单元工艺——氧化乙烯与吸附氧之间的相互作用乙烯与原子氧离子作用发生深度氧化反应，生成CO2和水；乙烯与分子氧离子作用生成环氧乙烷吸附热抑制原子氧离子生成的方法加适量氯(只需每升几毫克)抑制乙烯的深度氧化反应。乙烯与分子氧离子的反应

通用反应单元工艺——氧化生成的原子氧与乙烯发生深度氧化反应生成CO2和水：

近年来Force和Bell提出新的见解，认为原子氧离子与气相中的乙烯反应生成EO，与吸附态的乙烯反应则发生深度氧化反应，生成CO2和水，而添加抑制剂二氯乙烷，除占据银表面的强活性中心外，还能挤占部分乙烯的吸附位，使吸附态乙烯浓度下降，从而提高乙烯生成EO的选择性，这种解释给生成更多EO提供了可能性，似乎更符合生产实际。通用反应单元工艺——氧化(3)反应动力学方程苏联学者捷姆金M.и.和库利科夫H.B提