《直接氧化法制环氧乙烷的致稳工艺分析》
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[摘 要]环氧乙烷的生产技术不仅要选择活性好的、寿命长的乙烯氧化催化剂之外,还必须要选择选择性比较高的催化剂,在反应的过程当中致稳剂的使用也是非常严格的.目前工艺商和生产厂家都一致认为致稳剂的使用是整个生产过程当中比较重要的环节之一,因此在生产之前必须要选择适合、安全的致稳剂.本文就对乙烯直接氧化法制环氧乙烷的致稳工艺进行分析,并对甲烷致稳剂的优点进行论述,供相关部门参考.
[关键词]直接氧化法、环氧乙烷、致稳工艺
中图分类号：C912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0260-01
引言
环氧乙烷已经成为了人们日常生活的主要衍生物,在人们的生活中主要应用在表面活性剂和合成纤维方面,并且随着环氧乙烷的发展,现在已经对于人们的生活已经有了不可取代的作用.环境乙烷在制定过程中的甲烷致稳剂相对氮气致稳剂来说有着更多的安全性和稳定性,并且还有着比较明显地经济效益,因此在目前的成产过程中已经都选择甲烷作为致稳剂.
1.直接氧化法制环氧乙烷的致稳工艺
甲烷作为乙烯直接氧化法的环氧乙烷制作过程中的致稳剂,已经在市场上有了比较好的发展前景,在世界各地也都有了应用的迹象.甲烷致稳剂和氮气致稳剂相比在很大程度上加强了制作过程的稳定性和安全性,不仅如此,也给生产工厂带来了很明显的经济效益.目前在世界上关于环氧乙烷的生产专利有很多,在1958年的时候壳牌公司就打造出了致稳工艺,直到现在为止国内外比较大型的环氧乙烷工厂在制造过程中都采用银催化剂,而调节剂是采用的一氯乙烷,这些方法都可以为生产工厂节约很大一部分的资金.全球的环氧乙烷专利技术大部分都已经被英荷壳牌和美国科学设计公司以及美国陶氏公司垄断了,另外在其余国家也还有一个公司拥有EO的生产设备,比如日本触媒公司和德国Huels和意大利Snam等.而所有的EO生产设备中,大部分都是采用的壳牌和美国科学设计公司以及陶氏公司的生产技术,这三者占据了整个全部EO的90%以上,在这90%当中致稳工艺大多是以壳牌为主.而致稳剂大多是以甲烷为主,致稳剂的选择和使用大部分都是根据生产工厂的实际经济情况来选择的,但是目前的世界上环氧乙烷专利商都已经把氮气致稳剂改成了甲烷致稳剂.
2.直接氧化法制环氧乙烷致稳工艺的优点
2.1甲烷致稳剂是英荷壳牌公司的工艺专利,最早是在乙二醇的装置当中使用,为了能够选择更好的致稳剂,美国科学设计公司在致稳剂方面做了很多的研究,先是使用了氮气、混合气以及中间气进行了致稳,在第四届美国科学设计公司的专利工厂安全会议当中公开了甲烷的致稳数据.日本一些相关的工厂也把原本采用的氮气致稳剂更改成了甲烷致稳剂,在八十年代初的时候美国科学设计公司在乙二醇设备当中应用进了甲烷致稳工艺,在此次实验当中有得出甲烷确实有致稳作用的结论.我国一些相关企业也对甲烷的致稳性进行了实验,发现确实有很强的致稳效果,于是也将氮气致稳更新成了甲烷致稳.甲烷致稳的安全性比较高是甲烷致稳最明显的优点,在甲烷加入系统当中之后循环气组成当中的反应气氧浓度比较高,这就使得反应气组成远离爆炸的极限,在很大程度上增强了操作的安全性.
2.2甲烷致稳的第二个优点就是选择性比较高,加入乙烯-氧-甲烷混合气同时在233.7摄氏度和1.96MPa的操作条件下,通过实验可以看出在最高的允许氧体积分数下氮气的致稳性还有很多的提升空间.通过对温度压力的校正之后,计算反应器的入口最高允许氧体积分数可以得出氮气的致稳是6.1%,而甲烷致稳是8.8%,通过对两者的比较之后,将允许入口氧的体积分数上升2.7%,这个时候氧的进出口浓度有了非常明显的上升,这就说明混合气体的爆炸极限缩小了,增加了系统的安全性.以美国科学设计公司的专利工厂会议报道作为依据,如果氧的体积分数每增加0.8%,那么可选择性就会提升1%.
2.3甲烷致稳还具有热稳定性高的优点,甲烷的加入使得反应系统的撤热情况得到了改善,并且甲烷的热容本身就比氮气致稳要大一些,相关研究人员曾经对两者进行过比较,发现甲烷致稳的热容是氮气致稳的1.35倍,甲烷致稳能够带走大部分的反应热,在很大程度上增加了体系的稳定性和安全性.根据相关的设计计算发现,环氧乙烷在反应的过程中放出的热量大约有三分之一都是被循环气带走的,采用氮气致稳剂和甲烷致稳剂的时候,反应循环气的平均热容差不多是1600kJ/Nm3℃左右和2200kJ/Nm3℃左右,所以,通过实验表明循环气主要是甲烷致稳剂起着关键性的作用.在设备一样负荷的情况下,如果采用甲烷致稳,反应汽包的蒸汽会比氮气致稳少,而反应热大多都是被循环气带走了,循环气自身的撤热能力会有所增长,对于反应器撤热中产生的热点会有好处,并且与此同时也改善了热量分布不均匀的情况.
2.4生产能力高也同样是甲烷致稳的优点.甲烷致稳和氮气致稳相比较,有效地提升了反应器进出口的氧浓度,因此在一样的银催化剂条件下,也能够提高其中的选择性,并且对于生产能力也有很大程度上的提高.在提高生产能力的同时还能降低能源和物资的消耗,这也是甲烷致稳剂得到重用的主要原因之一.由于原料的浓度有一定程度上的增加,正反应的速度也有所加快,所以可以在温度比较低的时候产生达到同样要求的生产负荷,这样一方面是减少了副反应的产生率,另一方面也增强了系统的稳定性,比较方便工作人员以后的操作.
结束语
甲烷致稳和氮气致稳相比较稳定性和安全系数更高一些,并且甲烷致稳可以降低反应的温度,也同时提高了银催化剂的活性.甲烷致稳不仅能够在保证安全和生产能力以及节能等方面有着明显的优势,并且還有着非常明显的经济效益,所以,甲烷致稳剂会得到世界各国的青睐,从而促进了乙二醇装置致稳剂技术的更新和发展.
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法制引用文献:
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