摘要：乙氧基化是以环氧乙烷为原料，在催化剂作用下与多种引发剂进行加成聚合反应，生产各种规格的乙氧基化产品。产品广泛应用于日用洗涤用品、医药、化妆品、纺织助剂、匀染剂、消泡剂、软化剂、金属切削液、泡沫塑料和混凝土减水剂等行业。
关键词：乙氧基化；生产工艺；发展；趋势；
近年来，由于国内市场环氧乙烷供应的迅速增加，我国环氧乙烷的生产工艺正在蓬勃发展。详细分析了国内企业乙氧基化工艺的特点和发展。指出了乙氧基化工艺的发展趋势。
一、乙氧基化过程的特点
1.批处理批量生产。目前国内生产的非离子表面活性剂和聚羧酸高效减水剂单体是分批生产，间歇生产而不是连续生产。虽然有一些关于连续管生产工艺的文献，但在上述两种乙氧基化产品中均未使用。在间歇生产过程中，反应过程包括:氮气置换进料诱导反应→固化脱气反应→冷却排放等步骤，不同阶段需要不同的控制方法和链条，并按程序连续有序生产。反应器的容积和自动化程度在一定程度上直接影响乙氧基化生产能力的水平。
2.安全风险比较高。环氧乙烷是易燃、易爆、有毒液体，沸点为10.4℃，闪点为17.8℃，与空气形成爆炸性气体，爆炸极限为3% ~ 100%。环氧乙烷一旦泄漏，很容易引起火灾和爆炸，造成人员伤亡。环氧乙烷在较低温度下的自聚合是缓慢的，虽然它不会引起爆炸，但由此产生的聚合物会堵塞管道、阀门、仪表和排水设施。当达到一定温度时，聚合速度非常快，同时产生大量的热量，导致爆炸降解。因此，操作和储存环氧乙烷是非常危险的。乙氧基化装置具有生产能力强、易燃易爆、有毒有害、放热反应快等特点，是一种具有重要安全生产意义的典型化工装置。为了保证安全生产，设备必须由DCS控制。确保工艺管道和生产设备的密封;严格执行工艺流程，实现零泄漏。在管理有序的情况下，要时刻注意安全隐患，增加必要的安全防护设施，维护生产设备的安全、稳定和长期运行。
3.原材料计量及准确配比。由于乙氧基化产物分子量的不同，其功能也会有很大的差异。因此，起动剂与环氧乙烷的配比必须非常准确，才能得到所需的产品。在生产过程中，应考虑起动剂材料和环氧乙烷的测量方法。在冲压过程中，采用质量流量计进行测量。母线生产过程中，原料(启动剂)采用重量传感器称重，环氧乙烷采用质量流量计量。
4.生产过程产生大量的反应热。乙氧基化是一种强放热反应，在生产过程中必须严格控制反应温度。在乙氧基化过程中，及时清除导热油中的反应热或冷却水，平稳控制温度波动，反应温度可控制在预设温度±1.5℃范围内，对产品的质量和安全生产尤为重要。乙氧基化过程应包括利用反应热，这是降低生产成本的有效途径。
二、大中型化乙氧基化生产工艺的发展历程
1.传统的生产工艺阶段。乙氧基化最早的生产工艺是在传统的机械搅拌反应釜中，利用液相或气相和一定温度的引发剂在鼓泡反应中，利用内圈或夹套来消除热量。其优点是生产工艺成熟，易于掌握;适用于小批量、多品种、高分子量、高粘度乙氧基化产品的生产。缺点是反应温度和压力难以控制，生产速度慢，产品质量差。反应器内气相含有大量EO，搅拌输送容易发生泄漏，造成重大生产事故。这样的过程在20世纪很常见，因为进入壁垒很低，而且能够用最少的投资建立一个泄漏的乙氧基化工厂。然而，由于这类醋酸生产过程中反复发生爆炸和损伤，大多数厂家已不再使用，而只是在生产一些小批量、高粘度的产品和应用。
2. 母线生产工艺介绍。BUSS工艺的核心是双通道高效反应器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆独特的气流反应混合器，向下喷射液体，有效控制气液接触区，使气液快速流动。北京东方罗地亚公司引进了一套BUSS公司的乙氧基化生产工艺，年产能3万吨。在巴斯乙氧基化过程中,反应混合物通过使用文丘里喷射混合器的原理,反应后喷嘴高速喷射的顶部空间EO反应堆,氮气混合物是由循环材料的注射局部真空喷射器,和有一个巨大的能量液体（3 KW/m3～10 KW/m 3）分散成小气泡,其典型的直径大小是25μm～60μm。这样就增加了传质面积，大大提高了BUSS反应器的传质效果。母线生产工艺最显著的特点是氮气保护压力大。反应器头部空间氮气分压大于60%。在环氧乙烷的安全范围内，无危险，安全性能好。设计的反应器压力可达4.5 M Pa，设计温度为220℃。这样的反应堆不会造成物理爆炸的风险;反应结束时，头气箱中残余环氧乙烷小于1m g/kg，环境得到了很好的保护。与其它冲压生产工艺相比，反应速度快。采用压力软水作为加热介质，合理调节反应温度。由于水的传热系数大于导热油的传热系数，因此传热效率较高。
3.国内乙氧基化工艺的发展。在引进国外先进乙氧基化生产工艺的同时，国内相关单位也在积极吸收引进先进工艺技术和经验，为乙氧基化生产工艺贡献自己的力量。光国际使用他们的乙氧基化生产技术经验,借鉴国外乙氧技术的同时,结合其他行业设计经验的嘉兴三江化工有限公司的100000吨/年表面活性剂(交钥匙工程),发达的国际第一代Ⅲ外循环生产过程,然后在三江化工二期项目(设计)和改进,年生产能力10万吨。2012年某化工有限公司“50000 t/年表面活性剂项目”(总承包项目)，设计国内生产设备两套，年生产能力30000 t。2013年非离子表面活性剂的产业化示范基地项目(项目),光国际开发第一代Ⅴ外循环在生产过程中,该项目已基本完成,年生产能力10000吨,下一步在四川高地四通新材料有限公司,有限公司项目乙氧基化(总包项目)进一步应用，年产能12万吨/年。
三、我国乙氧基化生产工艺展望
经过多年的发展，国内乙氧基化工艺已趋于成熟。随着环氧乙烷原料的大幅度膨胀，其下游乙氧基化配套设施日益增加，乙氧基化生产能力也大大提高，乙氧基化生产已进入快速发展时期。未来我国的乙氧基化技术将向搅拌、外循环喷雾和外循环喷雾三个方向发展，并将向组合方向发展，适用于多种乙氧基化产品。组合工艺可归纳为以下几种类型:
搅拌式与喷雾式组合的生产工艺。 这是上世纪90年代国内许多工厂技术创新的产物。它是由搅拌釜式反应器衍生而来的乙氧基化反应器。该反应器在原有搅拌反应器的基础上增加了循环喷雾混合器，增加了气液接触面，提高了反应速度和产品质量。这种将两种不同类型的反应堆结合起来的想法不仅在国内生产实践中得到了应用，而且在国外也得到了应用。
2.搅拌式与外循环式喷射组合的生产工艺。H H T公司近年来推出了一个由搅拌器和喷射器混合反应堆结合生产的乙氧基化过程,是使用文丘里喷射混合器的优点,并结合搅拌反应器的特点和发展的乙氧基化反应器,反应器能够适应在反应过程中粘度变化很大,,可用于高粘度的产品的生产。
3.外循环喷射式与喷雾式组合的生产工艺。乙氧基化生产以文丘里喷射混炼为主，并与喷雾混炼机相结合。该乙氧基化反应器充分发挥了文丘里射流混合器的优点，克服了其缺点，有利于反应器头部和壁面的表面更新，以及更新品种时反应器的洗涤效果。该乙氧基化反应器具有广阔的应用前景。
四、国内外乙氧基化研究热点
目前国内外企业及科研机构乙氧基化研究工作主要有以下热点：应用过程数学模型化，包括喷雾工艺/喷射工艺传质及传热的模型化研究。新型换热系统的研究和改进，用于提高工艺控制平稳性，降低能耗，综合利用废热能源。连续式乙氧基化反应技术及工业化，用于生产高纯度单一组分的乙氧基物。乙氧基化反应催化精馏技术等新型的乙氧基化反应技术。新型的乙氧基化催化剂技术。新型绿色环氧乙烷衍生物产品。
总之，目前主要用于EO添加量小的产品中，但广泛应用于乙二醇醚产品中，难以用于环氧乙烷分子量较大的产品中。因此，如何改进管状工艺生产高分子量产品是未来研究和发展的方向。
参考文献：
[1]颜涛,探讨我国乙氧基化生产工艺的发展趋势.2018.
[2]王浩宇，我国乙氧基化生产现状和国产化工程设计.2017.
论文作者:王闯
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/29
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