问题:
A.反应机理
顶,C2→脱炔、水釜,≥C3C2H4+1/2O2→CH2(O)CH2+105.5kJ/mol
副反应为深度氧化,产物为水、二氧化碳或酸。银作催化剂。每生成6个环氧乙烷,就有1个乙烯分子残留在催化剂银的表面。所以,环氧乙烷的理论选择性85.7%,生产中会低于该值。
B.催化剂
含银15%左右,呈薄层分布在氧化铝上。为抑制乙烯深度氧化,常加入1~3μg/g的二氯乙烷。反应中,二氯乙烷生成乙烯和氯,氯吸附在银表面,影响氧的吸附,可阻止乙烯的深度氧化。
C.温度
反应是放热反应,温度过高会降低催化剂活性,还会使产物环氧乙烷活性增强,又会继续深度氧化。因为副反应的放热效应为主反应的十多倍,这使温度进一步提高,成恶性循环,导致〝飞温〞事故。氧气法中解决的办法是控制产物的转化率不超过10%,可控制温度不会很快升高。这是化工生产中经常采用的措施之一。
D.反应器
由数千根管子组成的列管式固定床反应器,水为冷却剂。
E.工艺流程
氧化剂可选用纯氧气或空气。
①空气法
以空气为氧化剂。空气净化后与乙烯混合,乙烯:~4.3%;氧气:~6%;二氧化碳:~11%;氮气:~78%;少量乙烷和水。进反应器,保持转化率30~35%,选择性为60~75%。压力2MPa,反应温度220~280oC。因为生产中要排放大量的氮气,会造成乙烯的损失,但转化率较高。流程见图11-10。
②氧气法
以氧气为氧化剂。氧气与乙烯混合,乙烯:20~25%;氧气:6~8%,应在爆炸极限区外。进反应器,保持转化率8~15%,选择性为70~75%。压力2MPa,反应温度220~275oC。虽需建制氧装置,成本增加,但氧气法乙烯消耗低。总成本并未提高,现以氧气法为主。
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