9.2.2. Прямое окисление этилена

Впервые этиленоксид был получен прямым окислением этилена в 1931 г. одновременно Ленером в США и Лефортом во Франции.

Все промышленные процессы прямого окисления этилена до этиленокси-да можно разделить на две группы: процессы, в которых используют воздух или обогащенный кислородом воздух, и процессы, в которых для применяюто-кисления 99,5%-й кислород.

Первая установка по производству этиленоксида с использованием воз-духа в качестве окислителя была введена в действие в 1937 г. фирмой "Юнион Карбайд". Прямое окисление этилена протекает в соответствии со схемой

CH2=CH2 + 0,5O2 H2C CH2

O

Одновременно происходят реакции:

CH2=CH2 + 3O2

2CO2 + 2H2O,

H2C CH2 CH3CHO,

O

CH2=CH2 + 0,5O2 CH3CHO,

CH2=CH2 + O2 2CH2O.

Процесс окисления проводят при 473-573 К. Реакция окисления этилена до этиленоксида экзотермична, выделяющееся тепло может значительно повы-сить температуру реакционной среды, вызвать образование точек перегрева в катализаторе и привести к снижению его производительности. Образование то-чек перегрева можно уменьшить путем осуществления процесса в двух реакци-онных зонах, расположенных последовательно.

Давление не оказывает прямого воздействия на выход целевого продукта. В промышленности процесс обычно проводят под давлением 1,0-2,3 МПа.

Обычно в промышленности применяют нанесенные серебряные катали-заторы. В качестве носителей используют -А12О3 размером 3-8 мм. Катализа-торы готовят, пропитывая измельченный гранулированный носитель солями серебра, как правило, карбонатами, нитратами, лактатами или оксалатами. Про-

330

питанный носитель сушат, подвергают тепловой обработке при 523-673 К, в процессе которой соль серебра разлагается, и образуется металлическое сереб-ро. В качестве промоторов используют соединения щелочных металлов: К, Сs, Rb.

Увеличение времени контакта приводит к возрастанию конверсии этилена, однако селективность при этом уменьшается.

Оптимальный состав газовой смеси, обедненной этиленом, содержит 4% этилена и 7% кислорода. При использовании газовых смесей с большим содер-жанием этилена [10-20 об.(%)] в них должно быть такое количество кислорода, чтобы мольное отношение этилена к кислороду составляло 7:1.

Количество ацетилена, сернистых соединений и диолефинов не должно превышать 0,001% каждого, так как они отравляют катализатор и образуют взрывоопасные смеси с кислородом.

Для исключения опасности взрыва в реакционную смесь вводят инертные газы – чаще всего азот, а также метан, этан. Состав безопасных газовых смесей приведен ниже.

Предельная концентра-Предпочтительная кон-

Компоненты

ция, % (мол.) центрация, % (мол.)

Этилен

5-40

20-35

Кислород	4-11	5-9
Метан + этан	15-85	40-70
Азот + аргон	3-8	7-15

СО2 3-15 5-10

Принципиальная технологическая схема получения этиленоксида приведена на рис. 9.5.

Р ис. 9.5. Принципиальная технологическая схема получения этиленоксида по

способу фирмы "Шелл"

1 - генератор пара; 2 - реактор; 3 - колонна отдувки СО2; 4 - абсорбер СО2;

5 - абсорбер оксида этилена; 6 - колонна для отпарки оксида этилена; 7 -

фракционная колонна; 8 - колонна для дегидратации.

Потоки: I- водяной пар; II – О2; III – этилен; IV– СО2; V- отходящие газы;

VI- этиленоксид

Прямое окисление этилена является наиболее эффективным способом получения этиленоксида.

331