环氧乙烷生产技术研究与产能现状分析

环氧乙烷生产技术研究与产能现状分析

任亮崔长芹

联泓新材料有限公司山东277527

摘要：环氧乙烷是我国工业生产中的一类重要的原材料，环氧乙烷的高质量、科学化的制取，对于保证化工生产的高效开展有着积极的意义。近些年，我国应用范围较广的制取环氧乙烷的方法为氧气氧化法，不同的工厂通过反应条件优化、高效的催化剂使用对生产方法进行了不断的升级与调整。在我国的化工市场中，环氧乙烷的产能在先进技术的支持下，也有了显著地提高。本文就环氧乙烷生产技术与产能现状进行了详细的分析。

关键词：环氧乙烷；生产技术研究；产能现状

一、直接氧化法生产环氧乙烷

直接氧化法分为空气氧化法和氧气氧化法两类，这两种方法均采用固定床列管式的反应器。现阶段，空气氧化法的基本已经不进行大规模的生产，两种方法的反应器是一类具有关键性作用的容器，与反应条件、反应功效具有密切的联系。反应的过程基本上是相同的，包括反应、吸收、汽提以及精制等操作。

1.空气氧化法

在这种方法中，氧化剂是空气，所以必须设置空气净化设备，避免将空气中的杂质带入反应容器，导致反应效果受到影响。导致催化剂的活性下降。应用空气法的优势在于可以实现两台或者大于两台设备的合理串联，将主反应器和副反应器合理连接，使反应器的性能有所改善。保持催化剂的活性在一个较高的水平，具有良好的选择性，但是缺点是转化率不高，一般在百分之二十到百分之五十的范围内。

2.氧气氧化法

氧气法不需要设置空气的净化系统，但是需要设置空气分离装置以及其他的氧气来源。氧化剂是纯氧气，可以通过少量、连续的引入惰性气体实现乙烯的循环反应。为了将气体中的二氧化碳除掉，可以通过将气体脱碳的方式来实现，最后将其通入反应器，避免二氧化碳浓度超标，使催化剂的活性受到影响。

3.方法比较

不同的氧化方法有其自身的优势与弊端，必须根据实际的情况合理选择。比较的方面有以下几点。第一，在投资与流程方面，空气法涉及到的反应器包括空气的净化设备以及吸收塔，催化转化设备，氧气法需要分离设备和以及去除二氧化碳系统。就中小型的经济规模来说，可以选用氧气法制取，就大型的生产来说，可以采用空气法生产。第二，在催化剂方面。反应在这一方面的资金投入是一个重要的部分，在选择催化剂时，需要考虑两个主要方面，一方面是催化剂的性能，包括选择性与转化率。另一方面是在催化剂中银离子的含量，很多相似的催化剂，银的含量大约可以相差百分之五十左右。第三，资金投入方面。在应用氧化法制取时，乙烯的资金投入量是环氧乙烷的生产成本的百分之六十-百分之七十之间，即使乙烯的价格呈现上升的趋势，对生产的总资金投入的影响也不大。但是如果氧气的价格呈现上升的趋势，则会对生产价格产生较大的影响。在应用氧气法时，各种原材料必须有较高的纯度，否则，制取结果无法满足生产要求，当氧气的纯度极低时，导致含烃类的气体总量显著增大，进而导致对乙烯的消耗量有所增加。第四，反应容器。如果两种方法采用同样的规模开展生产，则氧化法所需要的反应器数量少，同时，不同的反应器采取并联的方法进行反应，空气法的进行则涉及到一类副反应器，包括吸收塔等，导致了在设备方面的资金投入量加大。第五，将两种方法的收率进行比较，氧气法的收率较高。

二、生产工艺技术进展

1.反应气异构化的抑制技术

乙烯直接氧化法反应器中生成的环氧乙烷在银催化剂的进一步作用下，有可能发生异构化反应，生成环氧乙烷的同分异构体乙醛。异构化反应的发生，整体上降低了环氧乙烷的生成选择性。通过实践发现改装反应管，降低冷却区温度的方法，可以减弱异构化反应的程度。

此外对反应器的设计进行优化，减少生成的环氧乙烷与银催化剂再度接触的时间与空间，也可有效抑制异构化反应的发生，从而提高环氧乙烷生成选择性。

2.加快反应器启动速度

反应器装填催化剂后，不但要保证催化剂的高活性，而且应适度提高反应器开车时的启动速度。现较普遍采用预氯化技术来提高反应器的启动速度。对于含铼的高选择性催化剂，预氯化技术可以提高催化剂的活性，降低反应温度，对其他一些银催化剂，预氯化技术对催化剂的活性有不利影响，但可使反应器启动速度加快，相对可延长催化剂的使用寿命。

3.反应器导热效率的提高

环氧乙烷的分子结构决定了其不稳定性，在列管式固定床反应器中，乙烯环氧化生成环氧乙烷反应的反应温度应控制在相对恒温的一个温度范围内。导热介质传热不均匀易导致列管式固定床反应器局部过热而产生飞温现象。可通过改进导热介质的流动形式，使其以螺旋形流体形式传热，这样导热介质能较均匀地在反应器内部传热，从而能避免局部过热而产生飞温的现象。

三、环氧乙烷产能现状

我国环氧乙烷的工业化生产始于20世纪60年代，采用以乙醇为原料的氯醇法工艺。70年代后期，随着中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司和中国石油辽阳石化分公司分别引进美国SD公司和美国UCC公司的2套环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）联产装置的建成投产，我国环氧乙烷改为以乙烯为原料进行生产。2004年，安徽丰原宿州生物化工有限公司建成了国内首套以玉米为原料的20kt/a环氧乙烷生产线。2006年，浙江嘉兴三江化工有限公司建成60kt/a单纯生产环氧乙烷生产装置（非联产乙二醇），这是国内首套以进口乙烯为原料生产环氧乙烷的装置。2007年，我国当量环氧乙烷的总生产能力达2094kt/a，其中商品环氧乙烷生产能力达到608kt/a。近几年，随着多套新建或扩建装置的建成投产，我国环氧乙烷的生产能力有了较大增加。截止到2013年12月，我国环氧乙烷的当量生产能力（除了商品产能之外，还包括联产乙二醇的环氧乙烷产能）达到5037kt/a，其中商品环氧乙烷的生产能力达到2537kt/a。目前国内乙二醇市场平淡，随着多套煤制乙二醇装置的投产，乙二醇价格必将持续走低，而环氧乙烷价格一直位居高位，不管是各大国有EO/EG装置还是私营装置，普遍都在扩大环氧乙烷产能

四、我国环氧乙烷的供需现状

我国环氧乙烷的生产始于20世纪60年代，采用以乙醇为原料的氯醇法工艺生产环氧乙烷。20世纪70年代后期，随着北京燕山石油化工公司和辽阳石油化纤公司分别引进了美国SD公司和美国UCC公司的两套环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）联产生产装置的建成投产，我国环氧乙烷的生产改为以乙烯为原料进行生产。目前，我国环氧乙烷和乙二醇多为联产装置，厂家可根据市场情况及时调整环氧乙烷和乙二醇的生产比例，以达到最佳经济收益。中石油吉林石油化工公司（原吉联公司）有一套装置单独生产环氧乙烷而没有联产乙二醇，另一套装置则全部用于生产乙二醇；新疆独山子石化装置有单独生产环氧乙烷的能力，但由于目前该地区还没有环氧乙烷市场，因此也全部用于生产乙二醇，没有环氧乙烷商品量。近两年，我国有多套环氧乙烷和乙二醇装置建成投产。

综上所述，现阶段，我国的化工生产技术不断更新与优化，在今后的几年中，会有一些大规模的生产单位进行环氧乙烷的生产工作。解决环氧乙烷下游产品产量低等问题。基于我国现阶段的产业布局平衡性较差的现象，国内环氧乙烷的生产单位主要位于华东，但是产品不易运输，所以导致下游产品的竞争力有所下降。国家可以通过进一步的产业布局调整，解决布局问题，促进环氧乙烷的大批量生产。

参考文献：

［1］汤之强，古彦丽，李金兵．环氧乙烷/乙二醇生产技术进展［J］．广东化工，2013，4（40）：73-74．

［2］刘新波，李广敏，周丽．乙二醇生产工艺及市场分析［J］．化工中间体，2013，（12）：38-43．