江苏斯尔邦石化有限公司
摘要：环氧乙烷（EO）是主要用于生产乙二醇、环氧乙烷、乙醇胺、乙醇醚和聚醚多元醇的重要有机化学产品。目前环氧乙烷的工业生产主要采用以银为催化剂的乙烯直接氧化工艺。生产技术主要被壳牌（Shell）、美国科学设计公司（SD）和道氏化学（Dow）垄断。近年来，我国对环氧乙烷生产技术法也进行了广泛的研究，取得了很大的进展。本文基于环氧乙烷技术进展与市场分析展开论述。
关键词：环氧乙烷技术；进展；市场分析
引言
随着对乙二醇、乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚和聚醚多元醇的需求增加，对环氧乙烷的需求也将进一步增加。催化剂是环氧乙烷生产技术的关键，提高稳定性，延长寿命是未来的主要研究方向。要通过调整额外成分及其、改善载体结构、控制载体内各种杂质含量等进一步提高载体性能。还可以改善准备过程等，提高催化剂的性能。另外，在环氧乙烷生产中，加强废气及尾气处理和汽提塔煤气回收，不仅可以减少环境污染，还可以节约能源，提高企业的经济效益。最后，要积极开发扩大环氧乙烷来源，促进我国环氧乙烷产业健康稳定发展的新的准备方法。
1环氧乙烷概述及灭菌原理
环氧乙烷（Ethylene Oxide简称EO），又名氧化乙烯，分子式C2H4O，化学结构式－CH2－CH2－O－，分子量44.05，EO的这种小分子、不稳定三元环结构，使它具有很强的化学活泼性和穿透性。4 ℃时比重为0.884，沸点为10.8 ℃，因此EO在常温常压下作为气体，密度比空气重，密度为1.52g/cm3，具有挥发时芳醚的气味，气味阈值为（500 ~ 700）ppm。EO液体是无色透明的，可以与任何比例的水溶解，也可以溶于常用的有机溶剂或希腊。EO是易燃易爆材料，如果空气中的浓度超过3%，就会燃烧和爆炸，因此必须保存在特殊放大器或压力金属罐中。EO是一种广谱低温杀菌剂，可以在室温下杀死多种微生物，包括孢子、结核杆菌、细菌、病毒、真菌等。EO与蛋白质上的羧基（- COOH）、氨基（- NH2）、巯基（-sh）和羟基（-oh）起烷基化作用，使微生物蛋白质失去反应器，干扰正常的化学反应和新陈代谢，从而导致微生物死亡。EO穿透性好，可以渗透微孔，达到产品内部相应的深度，灭菌效果显着提高，目前大部分无菌医疗器械生产企业一般使用环氧乙烷灭菌。环氧乙烷残留物是环氧乙烷处理后的残留物，是吸附在物品上的环氧乙烷的量。不同物品对环氧乙烷残基的要求不同，目前一次性药品出厂对环氧乙烷残基的要求低于10μg/g。灭菌环境中环氧乙烷的浓度必须小于2mg/m3。影响环氧乙烷残留的因素很多，主要与材料的组成、包装、灭菌时环氧乙烷的浓度、作用时间和分析方法、季节等有关。
2环氧乙烷物化特性
环氧乙烷有毒、易燃，是一种具有潜在危险的物质。环氧乙烷分子结构内含氧原子，更重要的是三元环，为不稳定结构，可释放出氧，因此其爆炸上限可以达到100%，此外，环氧乙烷的闪点很低，为－17．8℃，大于等于3%的环氧乙烷的空气混合物是可燃的。其蒸气能与空气形成范围广阔的爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。若遇高热可发生剧烈分解，引起容器破裂或爆炸事故。接触碱金属、氢氧化物或高活性催化剂如铁、锡和铝的无水氯化物及铁和铝的氧化物可大量放热，并可能引起爆炸。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
3环氧乙烷的生产技术进展
3.1降耗提质
随着我国工业深化发展进程的全面展开，提质降耗已成为化工企业应对市场竞争和发展压力的重要角色。在这一过程中，对环氧乙烷生产工艺的优于进入了实质性的突破阶段。以其在降低工业生产能耗的同时，有效地提示环氧乙烷产品的整体质量。
2017年，由陶氏技术投资有效公司所发明的一种新型的缩放选择技术开始在环氧乙烷的研究中获得了新的进展。这一缩放选择性的方法主要用于帮助确定在使用高选择性催化剂对乙烯的环氧化过程中，使用的目标EO生产参数的值的变化是否已导致该工艺远离最佳操作。其在实践中，对于减少或消除工艺扰动具有十分重要的作用。若在这一技术的应用过程中发现，目标环氧乙烷的生产参数波动已将是该制备工艺开始远离正常的操作值，则应通过对反应温度、总催化剂氯化效率的改变，调整其运行状态从而达成优化运行的目的。随着该技术运用的不断成熟，其在实践生产中的降耗提质的价值将越发地明显。
3.2催化作用
非催化水合的缺点是处理水蒸气时相对昂贵、困难、需要很多设备，但核心生产技术在于催化的使用。转化率高的环氧乙烷和乙二醇的选择性由水合作用引起的水较少。但是在制造催化剂的过程中，由于复合催化剂的稳定性不足，难以回收等几个问题。因此，这种方法只能在实验室内试验，工业生产很困难。为了促进乙二醇的生产技术的提高，我们需要改进研究和应用。催化手法可分为两类，第一类是均相催化手法，第二类是非均相催化手法。催化水合成的核心是开发新的水合催化剂。因为在传统的直接水合作用中，水和环氧乙烷的摩尔比往往很高，对合成乙二醇极为不利。随着水和乙烷比例的增加，液体供给催化剂的性能提高，乙二醇的合成线增加，乙二醇的合成性可以达到96%以上。随着研究人员对乙二醇合成技术的研究，越来越多的新催化剂被开发出来，很多新催化剂在相对低的摩尔条件下提高乙二醇的合成性，从而大大改善合成性，或者接近100%。催化剂水法是合成乙二醇的常用方法。催化剂水使用方法的核心是水合催化剂。因此，改善了水合催化剂的使用，在一定程度上改善了乙二醇的质量，促进了乙二醇的生产和合成。酯有以下反应方程式：（CH2）2CO+CH3OH=2CH2OH+（CH3O）2CO可以结合使用乙二醇和碳酸二甲酯，产生100%的原子利用率，即没有废物，碳酸二甲酯。
3.3新制取工艺
2017年，一种有氧气和乙烯设备来制备环氧乙炔的方法被中国石化股份有限公司青岛安全工程院研发。主要用于当前环氧乙烷生产工艺中安全性较差的问题。这一制备工艺的运行过程中，其将应用原料乙烯气体通过换热器加热后而反应器中的透氧膜管，氧气在透氧膜表面吸附、解吸后进入透氧膜管内与乙烯接触。同时，在催化剂的作用下生成较为齐备的产品，其中包括环氧乙烷。而后，产品经管道出口流出而进入后续的分离系统。同年，国际壳牌公司也对制取工艺进行了研发并获得突破。其主要从环氧乙烷和乙醛的富吸收剂中，来回收环氧乙烷。这一制备方面主要是将环氧乙烷和乙醛的富吸收剂进料从环路气体环氧乙烷吸收器传达到蒸馏区而完成后期的产品分离。
结束语
近年来，在高利润的诱惑下，环氧乙烷（EO）的扩张速度惊人，年均产能增长率超过25%。随着更多的民企加入EO企业行列，现在我国的EO产业已经不是国营企业的“唯一”局面，而是民企的份额超过40%，民企的发言权逐渐提高。高利润的EO也消失了，开放竞争激烈。EO能力越来越过剩，下游产品的瓶颈越来越明显，从以前的“明星”产品转移到了“平民”。EO深加工产业研究成为各生产企业面临的课题。
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