環(huán)氧乙烷性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
環(huán)氧乙烷又稱氧化乙烯、噁烷，是一種最簡(jiǎn)單的環(huán)醚，在常溫下為無(wú)色易燃?xì)怏w，在低于10.7℃時(shí)是無(wú)色易流動(dòng)的液體，有乙醚的氣味，其蒸氣對(duì)眼和鼻粘膜有刺激性，與水、乙醇、酒精、乙醚相互混溶，化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能與許多化合物起加成反應(yīng)與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為3%-100%(體積)。環(huán)氧乙烷是一種高毒性物質(zhì)，空氣中允許量為100PPM，吸入環(huán)氧乙烷能引起麻醉中毒。
環(huán)氧乙烷是一種非常重要的精細(xì)化工原料，能夠衍生出乙二醇、非離子表面活性劑、乙醇胺、乙二醇醚等多種精細(xì)化工產(chǎn)品，進(jìn)而可以延伸生產(chǎn)合成洗滌劑、乳化劑、抗凍劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、殺蟲(chóng)劑、熏蒸劑等四五千種產(chǎn)品，應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。
在化妝品工業(yè)中，可以作為稠度調(diào)節(jié)劑，用于膏霜、牙膏和剃須膏等的生產(chǎn)。
在制藥工業(yè)中，可以作為軟膏、洗劑和栓劑的基質(zhì)。
在橡膠工業(yè)中則可以用作潤(rùn)滑劑和分散劑。
在化纖工業(yè)中可以作為可染聚酯的聚合單體等。
在軍事武器中的用途，美國(guó)在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間使用的BLU--82巨型炸彈內(nèi)主要成分就是液態(tài)環(huán)氧乙烷，BLU--82巨型炸彈的殺傷力相當(dāng)巨大，相當(dāng)于一次小型核爆。
在醫(yī)學(xué)消毒和工業(yè)滅菌上用途廣泛。常用于食料、紡織物及其他方法不能消毒的對(duì)熱不穩(wěn)定的藥品和外科器材等進(jìn)行氣體熏蒸消毒，如皮革、棉制品、化纖織物、精密儀器、生物制品、紙張、書(shū)籍、文件、某些藥物、橡皮制品等。
環(huán)氧乙烷是廣譜、高效的氣體殺菌消毒劑。對(duì)消毒物品的穿透力強(qiáng)，可達(dá)到物品深部，可以殺滅數(shù)病原微生物，包括細(xì)菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌。氣體和液體均有較強(qiáng)殺微生物作用，以氣體作用強(qiáng)，故多用環(huán)氧乙烷氣體報(bào)警器其氣體。
環(huán)氧乙烷為中度毒性化學(xué)品，可經(jīng)由呼吸道、皮膚或食入，對(duì)人的中樞神經(jīng)有抑制作用，能引起急性及慢性中毒，早期癥狀為惡心、嘔吐、麻木感、腹內(nèi)壓迫感、尿頻、嘔吐、神經(jīng)異常甚至死亡。
大鼠急性口服LD50為330mg/kg，其毒性比磷化氫、溴甲烷、氯化苦、氫氰酸要低的多;空氣中含有250mg/kg時(shí)對(duì)人尚無(wú)嚴(yán)重毒害，3g/L時(shí)人在其中呼吸30～60分鐘就會(huì)有致命危險(xiǎn)，但其在人體內(nèi)不致引起積累性中毒，且無(wú)后遺癥;空氣中允許最高安全濃度為50mg/L;環(huán)氧乙烷的殺蟲(chóng)效果也低于溴甲烷，但對(duì)蟲(chóng)卵有較強(qiáng)的毒殺力。
化學(xué)性質(zhì)
在室溫下為無(wú)色氣體，低溫時(shí)為無(wú)色易流動(dòng)液體。有醚臭，高濃度時(shí)有刺激臭。 溶于有機(jī)溶劑?？膳c水以任何比例混合。
用途
殺菌消毒劑；谷物熏蒸劑。
用途
環(huán)氧乙烷是除草劑丙草胺的中間體，并且是一種重要的化工原料，用于制造乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇醚，也可用于生產(chǎn)非離子型表面活性劑。
用途
環(huán)氧乙烷有殺菌作用，對(duì)金屬不腐蝕，無(wú)殘留氣味，因此可用材料的氣體殺菌劑。通常采用環(huán)氧乙烷-二氧化碳（兩者之比為90：10）或環(huán)氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物，主要用于醫(yī)院和精密儀器的消毒。環(huán)氧乙烷用熏蒸劑常用于糧食、食物的保藏。例如，干蛋粉的貯藏中常因受細(xì)菌的作用而分解，用環(huán)氧乙烷熏蒸處理，可防止變質(zhì)，而蛋粉的化學(xué)成分，包括氨基酸等都不受影響。環(huán)氧乙烷易與酸作用，因此可作為抗酸劑添加于某些物質(zhì)中，從而降你這些物質(zhì)的酸度或者使用其長(zhǎng)期不產(chǎn)生酸性。便如，在生產(chǎn)氯化丁基橡膠時(shí)，異丁烯與異戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入環(huán)氧乙烷，則成品即可完全不用堿洗和水洗。環(huán)氧乙烷自動(dòng)分解時(shí)能產(chǎn)生世大能量，可以作為火箭和噴氣推進(jìn)器的動(dòng)力，一般是采用硝基甲烷和環(huán)氧乙烷的混俁物（60：40-95：5）。這種混合燃料燃燒性能好，凝固點(diǎn)低，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易引爆?？偟膩?lái)說(shuō)，環(huán)氧乙烷的上述這燈直接用途消費(fèi)量很少，環(huán)氧乙烷作為乙烯工業(yè)衍生物僅次于聚乙烯，為第二位的重要產(chǎn)品。其重要性主要是以其為原料生產(chǎn)的系列產(chǎn)呂。由環(huán)氧乙烷 衍生的下游產(chǎn)呂的種類遠(yuǎn)比各種乙烯衍生物多。五氧乙烷的毒性為乙二醇和27倍，與氨的毒性相仿。在體內(nèi)形成甲醛、乙二醇和乙二酸，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)起麻醉作用，對(duì)粘膜有刺激作用，對(duì)細(xì)包原漿有毒害作用。
生產(chǎn)方法
其制備方法有以下幾種。
(1)氯醇法
以乙烯為原料，先經(jīng)次氯酸化制得氯乙醇，然后用堿環(huán)化而得。具體工藝是：將乙烯和氯氣通入水中生成氯乙醇，該反應(yīng)在耐腐蝕的反應(yīng)器中進(jìn)行，氯氣、水和乙烯并流通入反應(yīng)器，在20～50℃和0.2～0.3 MPa下反應(yīng)，生成2-氯乙醇水溶液，含量一般在6%～7%以下。然后用堿(通常為石灰乳)與氯乙醇反應(yīng)，進(jìn)行環(huán)合。反應(yīng)溫度控制在100℃左右，生成的環(huán)氧乙烷盡快離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，從反應(yīng)器上部的冷凝口流出，然后汽液分離，蒸餾可得成品。
該方法對(duì)乙烯純度要求不高，容易投產(chǎn)，但需消耗大量氯氣和石灰乳，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，造成污染環(huán)境等問(wèn)題，其發(fā)展受到一定的限制，過(guò)去我國(guó)國(guó)內(nèi)大都用此法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷。
(2)氧化法
由乙烯與空氣或氧氣通過(guò)銀催化劑于200～300℃和1～3 MPa壓力下在氣相直接氧化制得。
氧化法催化劑一般含銀10%～30％，有效助催化劑是堿金屬和堿土金屬(如鐵、鈣等)。常用的載體為α-氧化鋁或碳化硅，反應(yīng)后生成氧化氣體，于吸收塔內(nèi)用水吸收，未反應(yīng)的乙烯循環(huán)回反應(yīng)器，吸收液經(jīng)解吸蒸餾而得產(chǎn)品。
現(xiàn)在通用的是氧氣法，通常用大于95％的氧氣為氧化劑，該法不需大量氯氣和石灰乳，也無(wú)腐蝕問(wèn)題，成本較低，產(chǎn)品純度較高，國(guó)外已廣泛應(yīng)用，我國(guó)近年來(lái)新建的生產(chǎn)環(huán)氧乙烷裝置也是用氧化法。
生產(chǎn)方法
由乙烯和空氣或氧氣在銀催化下直接氣相反應(yīng)而成。
由乙烯與次氯酸生成氯乙醇，經(jīng)Ca(OH)2皂化、分餾而成。
生產(chǎn)方法
1859年法國(guó)化學(xué)Wurtz首先發(fā)現(xiàn)2-氯乙醇與氫氧化鉀作用可制得環(huán)氧乙烷。此法經(jīng)過(guò)發(fā)展成為早期用于工業(yè)生產(chǎn)的氯醇法，被各國(guó)相繼采用，在一段時(shí)期內(nèi)曾是唯一的工業(yè)生產(chǎn)方法。1983年，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司（UCC）采用乙烯與空氣直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法（即氧化法），首次建廠投產(chǎn)。經(jīng)過(guò)繼續(xù)完善，法國(guó)石腦油化學(xué)公司（Naphtachimie）直到1953年才建成了世界上第二套氧化法裝置。此后，傳統(tǒng)的氯醇法逐漸為氧化法所取代。1958年，美國(guó)殼牌公司（Shell）又以氧氣代替空氣與乙烯反應(yīng)直接生產(chǎn)環(huán)氧乙烷。至1975年美國(guó)的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)全部采用直接氧化法。世界上環(huán)氧乙烷生產(chǎn)以美國(guó)Shell氧氣法、美國(guó)科學(xué)設(shè)計(jì)公司（SD）的氧氣-空氣法、美國(guó)UCC空氣-氧氣法三家技術(shù)為主。1.氯醇法 分兩步反應(yīng)，第一步是將乙烯和氯氣通入水中，生成2-氯乙醇。第二步是用堿（通常為石灰乳）與2-氯乙醇反應(yīng)，生成環(huán)氧乙烷。2.氧化法 可分為空氣法和氧氣法兩種。前者以空氣為氧化劑，后者用濃度大于95%（體積）的氧氣作為氧化劑。此外也有用富氧空氣為氧化劑的。氧化法的工業(yè)生產(chǎn)流程分為反應(yīng)、環(huán)氧乙烷回收及環(huán)氧乙烷精制三個(gè)部分。
類別
有害氣體
毒性分級(jí)
高毒
急性毒性
吸入- 大鼠 LC50: 800 PPM/ 4 小時(shí); 口服- 大鼠 LD50: 72 毫克/ 公斤
刺激數(shù)據(jù)
眼- 兔子 18 毫克/ 6 小時(shí) 中度
爆炸物危險(xiǎn)特性
與空氣混合明火、受熱可爆
可燃性危險(xiǎn)特性
明火、受熱可燃; 燃燒產(chǎn)生刺激煙霧
儲(chǔ)運(yùn)特性
庫(kù)房通風(fēng)低溫干燥; 輕裝輕卸; 與氧氣、空氣等助燃?xì)怏w鋼瓶分開(kāi)存放
滅火劑
霧狀水、二氧化碳、泡沫
職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
TWA 2 毫克/ 立方米; STEL 5 毫克/ 立方米
環(huán)氧乙烷
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品