Производство этиленоксида

Этиленоксид – жидкость, кипящая при температуре 10,7⁰С, полностью смешиваемая с водой и образующая с воздухом взрывоопасные смеси (3-80 % об.), токсична. Применяется для производства многих веществ.

В начале этиленоксид получали через этиленхлоргидрин:

CH₂=CH₂ + Cl₂ + H₂O ClCH₂-CH₂OH CH₂-CH₂

O

Этот метод связан с большим расходом Cl₂ и щелочи, а также с образованием отходов солей и поэтому полностью вытеснен прямым окислением этилена.

Окисление этилена в зависимости от параметров процесса и катализатора может протекать в разных направлениях. Металлическое серебро, осажденное на различных носителях, селективно действует при умеренных температурах – в интервале 200-300⁰С. Этот катализатор при более высокой температуре вызывает полное окисление этилена, а при более низкой – становится малоактивным. На серебряном контакте происходит преимущественное образование этиленоксида и полное окисление этилена, а образование ацетальдегида за счет изомеризации оксида этилена незначительно. Углекислый газ (СО₂) образуется как из этилена, так и из этиленоксида, скорость окисления a-оксида достаточно велика и это обуславливает значительное падение селективности при повышении степени конверсии этилена:

СО₂ + Н₂О СН₂=СН₂ СН₂-СН₂ СО₂ + Н₂О

О

В качестве носителей применяется пемза, силикагель, оксид аммония, смеси силикагеля и оксида алюминия, карбид кремния. Как активаторы и добавки, повышающие селективность, рекомендуется сурьма, висмут, пероксид бария. Введение небольшого количества дезактивирующих примесей (сера, галогены) увеличивает селективность серебра, причем эти вещества лучше добавлять в реакционную смесь непрерывно, возмещая их расход на окисление. При применении 0,01-0,02 масс.ч дихлорэтана на 1 масс.ч этилена селективность процесса повышается на 5 %.

На селективность влияет температура. Полное окисление имеет более высокую энергию активации, поэтому при постоянной степени конверсии селективность падает с повышением температуры. Оптимальным считается интервал 220-280⁰С, однако выгодное для селективности снижение температуры приводит к уменьшению производительности катализатора. Этот эффект компенсируют проведением процесса под давлением 1,0-3,0 МПа, которое не влияет на селективность и одновременно облегчает абсорбцию этиленоксида из реакционных газов.

Ввиду значительной зависимости селективности от степени конверсии наиболее подходящими для процесса оказались трубчатые реакторы (рис.12, а), охлаждаемые кипящим водным конденсатом под давлением или промежуточным теплоносителем, продуцирующим пар в специальном парогенераторе. Применение реакторов с псевдоожиженным катализатором дает худшие результаты и не получило развития.