李 乐 （石家庄合成佰特化工科技有限公司 河北 石家庄 050000）
中图分类号： Ｇ71 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2014）01-009-02
环氧乙烷（C2H4O）是一种及其重要的精细化工原料，它广泛用于生严乙二醇、非离子表面活性剂、乙醇胺、乙二醇醚溶剂、医药中间体、油田化学品、农药乳化剂等各种精细化学品，其产品的应用极为广泛。以前被用来制造杀菌剂。环氧乙烷是一种有毒的致癌物质，而且易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。
一、环氧乙烷的制备
1.氧化法可分为空气法和氧气法两种。前者以空气为氧化剂，后者用浓度大于95%（体积）的氧气作为氧化剂。此外也有用富氧空气为氧化剂的。氧化法的工业生产流程分为反应、环氧乙烷回收及环氧乙烷精制三个部分。
环氧乙烷的生产方法目前世界各国广泛采用的是乙烯氧化法。由于钢铁工业和其它工业大量使用氧气,而化学工业、玻璃和食品工业愈来愈多地使用氮气作惰性保护气体,空气分离装置愈建愈多,规模也愈来愈大,氧气来源渠道多,价格低廉,因此近25年来,建造的绝大多数生产环氧乙烷的工厂采用纯氧直接氧化技术。一些原先用空气作氧化剂的环氧乙烷工厂也纷纷改用纯氧直接氧化技术。纯氧直接氧化技术的优点是排放气体含乙烯比空气法少,乙烯的消耗定额比空气法小(前者为0.83～0.9 t乙烯/tEO,后者为0.90～1.05 t乙烯/tEO),设备和管道比空气法少。就新建工厂的投资而言,若氧气从外面输入,工厂不需建空分装置,则氧气法的投资比空气法明显降低;若工厂自建空分装置时,经测算,生产能力达到20万t/a以上时,氧气法的投资仍可比空气法低。中国直接氧化法中绝大多数亦为氧气法,用该法生产的环氧乙烷产量约达40万t/a。乙烯经银催化剂催化,可一步直达生成环氧乙烷。在实际生产条件下,乙醛很快被氧化生成CO２和水:ＣＨ３ＣＨＯ＋２Ｏ２ → ２ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ 因此所得反应产物主要是环氧乙烷、二氧化碳和水,生成的乙醛量小于环氧乙烷的0.1%,生成的甲醛量则更少。但它们对环氧乙烷产品质量影响很大,会严重妨害环氧乙烷的深度加工。因此,在工艺流程中,有专门的脱醛设备将醛脱至符合产品质量要求。生产过程中必须采用优良催化剂和严格控制操作条件(其中对选择性的控制尤为重要),使反应不会太激烈。否则,若反应进行较快,释放出的热量又来不及传出系统,这就会导致反应温度迅速上升,产生"飞温"现象,这不仅会使催化剂因烧结失活,甚至还会酿成爆炸事故。这一点也是为什么直接氧化法迟迟不能进行大规模工业生产的重要原因之一。
2. 氯醇法
分两步反应，第一步是将乙烯和氯气通入水中，生成2-氯乙醇。第二步是用碱（通常为石灰乳）与2-氯乙醇反应，生成环氧乙烷。
乙烯经次氯酸化生成氯乙醇，然后与氢氧化钙皂化生成环氧乙烷粗产品，再经分馏，制得环氧乙烷。
我国最早以传统的乙醇为原料经氯醇法生产EO。20世纪70年代我国开始引进以生产聚酯原料乙二醇为目的的产物环氧乙烷/乙二醇联产装置。
二、环氧乙烷的作用及应用
1.环氧乙烷是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。
2.环氧乙烷可杀灭细菌（及其内孢子）、霉菌及真菌，因此可用于消毒一些不能耐受高温消毒的物品。美国化学家Lloyd Hall在1938年取得以环氧乙烷消毒法保存香料的专利，该方法直到今天仍有人使用。环氧乙烷也被广泛用于消毒医疗用品诸如绷带、缝线及手术器具。
3.环氧乙烷有杀菌作用，对金属不腐蚀，无残留气味，因此可用材料的气体杀菌剂。主要用于制造其他各种溶剂(如溶纤剂等),稀释剂,非离子型表面活性剂,合成洗涤剂、抗冻剂、消毒剂、增韧剂和增塑剂等。与纤维素发生羟乙基化可合成得水溶性树脂(其环氧乙烷含量约75%)。还可用作熏蒸剂、涂料增稠剂、乳化剂、胶黏剂和纸张上浆剂等。[9]通常采用环氧乙烷-二氧化碳（两者之比为90：10）或环氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物，主要用于医院和精密仪器的消毒。环氧乙烷用熏蒸剂常用于粮食、食物的保藏。例如，干蛋粉的贮藏中常因受细菌的作用而分解，用环氧乙烷熏蒸处理，可防止变质，而蛋粉的化学成分，包括氨基酸等都不受影响。
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环氧乙烷易与酸作用，因此可作为抗酸剂添加于某些物质中，从而降低这些物质的酸度或者使用其长期不产生酸性。例如，在生产氯化丁基橡胶时，异丁烯与异戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入环氧乙烷，则成品即可完全不用碱洗和水洗。
4.由于环氧乙烷易燃及在空气中有广阔的爆炸浓度范围，它有时被用作燃料气化爆弹的燃料成份。环氧乙烷自动分解时能产生巨大能量，可以作为火箭和喷气推进器的动力，一般是采用硝基甲烷和环氧乙烷的混合物（60：40-95：5）。这种混合燃料燃烧性能好，凝固点低，性质比较稳定，不易引爆。总的来说，环氧乙烷的上述这等直接用途消费量很少，环氧乙烷作为乙烯工业衍生物仅次于聚乙烯，为第二位的重要产品。其重要性主要是以其为原料生产的系列产品。由环氧乙烷衍生的下游产品的种类远比各种乙烯衍生物多。环氧乙烷的毒性为乙二醇的27倍，与氨的毒性相仿。在体内形成甲醛、乙二醇和乙二酸，对中枢神经系统起麻醉作用，对粘膜有刺激作用，对细胞原浆有毒害作用。
大部分的环氧乙烷被用于制造其它化学品，主要是乙二醇。乙二醇主要的最终用途是生产聚酯聚合物，也被用作汽车冷却剂及防冻剂。其次用于生产乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、亚乙基胺、二甘醇、三甘醇、多甘醇、羟乙基纤维素、氯化胆碱、乙二醛、乙烯碳酸酯等下游产品。
三、环氧乙烷的化工市场及生产前景
环氧乙烷主要用于制造乙二醇（制涤纶纤维原料）、合成洗涤剂、非离子表面活性剂、抗冻剂、乳化剂以及缩乙二醇类产品，也用于生产增塑剂、润滑剂、橡胶和塑料等。广泛应用于洗染、电子、医药、农药、纺织、造纸、汽车、石油开采与炼制等众多领域。
受燃料价格的影响,近两年来北美的天然气和电的价格高位运行,对环氧乙烷生产带来负面影响。但今年以来,美国经济逐渐出现了复苏的势头,这对环氧乙烷和乙二醇市场是一个利好的消息。预计未来三年内,北美地区的环氧乙烷的年增长率为2%左右;而欧洲环氧乙烷增长率在3%~4%之间。
在我国,大约四分之三的环氧乙烷用于生产乙二醇,其余的用于生产醇醚、乙醇胺、聚醚多元醇等。今后,乙二醇仍将是环氧乙烷的最大消费领域,并且受到聚酯需求量增加的推动,乙二醇的需求仍将继续增长。从环氧丙烷的进出口数据不能客观的反映出对环氧丙烷的真正需求,因为有相当一部分不足的需求是通过进口下游的乙二醇来补足的。近两年来,环氧乙烷的国内产量有了大幅增加,但仍不能满足需求,需要大量进口乙二醇及其衍生物作为补充。预计在未来的几年里,环氧乙烷的需求仍将高速增长，以满足国内迅猛增加的市场需求。
参考资料
1.2013-2018年中国环氧乙烷行业全景调查及发展趋势研究报告 ．中企顾问 [引用日期2013-07-10] ．
2.环氧乙烷灭菌技术应用及发展探讨 ．完美论文网 [引用日期2013-02-11] ．
3.环氧乙烷--MSDS ．
4.键线式图片由yangke19941112提供
5.《表面活性剂原料手册》，徐宝财 主编，化学工业出版社
6. 环氧乙烷的物化性质 ．
7. 化学性质--化工词典 ．
8.用途及制备--化工词典 ．
9. 作用用途 ．化化网 [引用日期2013-10-13] ．
10.环氧乙烷我国化工市场的superstar ．中国报告网 ．2013-12-2 [引用日期2013-12-2] ．
11.Journal of Hygiene. (Cambridge Univ. Press, 32 E. 57th St., New York, NY 10022) V.1- 1901- : 32,409,1932
12.Drug Intelligence and Clinical Pharmacy. (POB 42435, Cincinnati, OH 45242) V.3- 1969- : 15,384,1981
论文作者:李 乐
论文发表刊物:《科学教育前沿》2014年第1期供稿
论文发表时间:2014-4-17
标签：环氧乙烷论文; 乙烯论文; 空气论文; 氧气论文; 乙醇胺论文; 作用论文; 表面活性剂论文; 《科学教育前沿》2014年第1期供稿论文;