Химия - Окись этилена - Применение
01 марта 2011Оглавление:
1. Окись этилена
2. История открытия
3. Строение и параметры молекулы
4. Физические свойства
5. Химические свойства
6. Лабораторные методы получения
7. Промышленное производство
8. Применение
9. Идентификация окиси этилена
10. Огне- и пожароопасность
Основным направлением использования окиси этилена является получение этиленгликолей: до 75 % всего глобального потребления. Среди других ключевых производных можно выделить этоксилаты, этаноламины, простые и сложные эфиры этиленгликоля, полиэтиленгликоль.
Промышленное производство на основе окиси этилена
Основные направления промышленного использования
Окись этилена важнейшее сырьё, используемое в производстве крупнотоннажной химической продукции, являющейся основой для большого числа разнообразных товаров народного потребления во всех промышленно развитых странах.
Основные направления использования окиси этилена:
- этиленгликоли используются в качестве антифризов, в производстве полиэстера, полиэтилентерефталата, агентов для осушения газов, жидких теплоносителей, растворителей и пр.;
- полиэтиленгликоли используются в производстве парфюмерии и косметики, фармацевтических препаратов, лубрикантов, растворителей для красок и пластификаторов;
- эфиры этиленгликоля входят в состав тормозных жидкостей, моющих средств, растворителей лаков и красок;
- этаноламины применяются в производстве мыла и моющих средств, очистки природного газа и аппретирования тканей;
- этоксилаты используют в производстве моющих средств, в качестве сурфактантов, эмульгаторов и диспергаторов.
Крупнейшим направлением использования окиси этилена является производство этиленгликолей, однако процент его применения в этом виде сильно варьирует в зависимости от региона: от 44 % в Западной Европе, 63 % Японии и 73 % в Северной Америке до 90 % в остальной части Азии и 99 % в Африке.
Производство этиленгликоля
В промышленности этиленгликоль получают некаталитической гидратацией окиси этилена при до 200 °C и давлении 1,5—2 МПа:
Побочными продуктами реакции будут диэтиленгликоль, триэтиленгликоль и полигликоли, которые отделяются от этиленгликоля дистилляцией при пониженном давлении.
Другой метод: реакция окиси этилена и CO2 с промежуточным получением этиленкарбоната и его последующий гидролиз с декарбоксилированием:
В настоящий момент самыми современными технологиями производства этиленгликоля в мире являются:
- Shell OMEGA® technology двухступенчатый синтез через этиленкарбонат с использованием галогенида фосфония в качестве катализатора. Выход моноэтиленгликоля составляет 99—99,5 %; при этом примеси других гликолей практически отсутствуют. Главное достоинство процесса получение этиленгликоля высокой чистоты без необходимости дальнейшей очистки.
- Dow METEOR® technology комплексная технология получения окиси этилена и его последующего гидролиза в этиленгликоль. Выход моноэтиленгликоля составляет 90—93 %. Главное достоинство процесса упрощённая структура производства, предполагающая меньшее число стадий и количество оборудования.
Производство эфиров гликолей
Основными эфирами моно-, ди- и триэтиленгликолей, производимыми в промышленных объёмах, являются метиловый, этиловый и нормальный бутиловый, а также их ацетаты и фталаты.
Химическая схема производства заключается в реакции соответствующего спирта с окисью этилена:
Реакция моноэфиров с кислотой или её ангидридом приводит к образованию соответствующих сложных эфиров:
Производство этаноламинов
В промышленности этаноламины получают по реакции аммиака с окисью этилена в безводной среде при температуре 40—70 °C, давлении 1,5—3,5 МПа:
В процессе реакции образуются все три этаноламина, при этом аммиак и часть моноэтаноламина подвергаются рециркуляции. Разделение готовых продуктов осуществляется с помощью вакуумной дистилляции.
Аналогично получают и различные гидроксиалкиламины:
Монозамещённые продукты образуются при действии на большой избыток амина окиси этилена в присутствии воды и температуре менее 100 °C; дизамещённые при небольшом избытке окиси этилена, температуре 120—140 °C и давлении 0,3—0,5 МПа.
Производство этоксилатов
Производство этоксилатов в промышленности осуществляют прямой реакцией высших спиртов, кислот или аминов с окисью этилена в присутствии щелочного катализатора при температуре 120—180 °C.
В настоящий момент в промышленности новые мощности по выпуску этоксилатов обычно основаны на The BUSS LOOP® reactors technology.
The BUSS LOOP® reactors technology представляет собой непрерывный процесс, включающий в себя три стадии:
- предварительная подготовка: инициатор или катализатор реакции вместе с исходным сырьём подаются в ёмкость, где происходит его предварительная обработка смешение, нагрев и вакуумное обезвоживание в соответствии с технологией;
- химическая реакция: осуществляется в специальном изолированном реакторе в инертной атмосфере для предотвращения возможного взрыва окиси этилена;
- завершающая стадия: нейтрализация реакционной смеси, дегазация и очистка товарной продукции.
Производство акрилонитрила
В настоящий момент производство акрилонитрила производится преимущественно SOHIO-методом, однако вплоть до 1960 года одним из важнейших производственных процессов его получения был метод присоединения цианистого водорода к окиси этилена с последующей дегидратацией образующегося циангидрина:
Присоединение синильной кислоты к окиси этилена осуществляется в присутствии катализатора, а дегидратация циангидрина происходит в газовой фазе при каталитическом воздействии активного оксида алюминия.
Прочие направления использования
Прямое использование окиси этилена в различных отраслях экономики, по состоянию на 2004 год, составляет всего 0,05 % всего мирового объёма производства.
Этиленоксид используется как фумигант и дезинфицирующее вещество в смеси с диоксидом углерода, азотом или дихлордифторметаном для газовой стерилизации медицинского оборудования и инструмента, шприцев, упаковочных материалов и спецодежды, лекарственных форм, хирургического и научного оборудования; обработки мест хранения различных растительных продуктов, одежды и меха, ценных документов.
Кроме того, окись этилена применяется в качестве замедлителя пламени, ускорителя созревания листьев табака и фунгицида в сельском хозяйстве.
Специфическим направлением использования окиси этилена является её возможность применения в качестве основного компонента боеприпасов объёмного взрыва.
Просмотров: 27248
|