環氧乙烷工業制備中的催化劑分析

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前言

在國內石油化工整個產業當中，環氧乙烷屬于乙烯工業當中列舉第二位基礎的化工原料。當前，環氧乙烷已經被廣泛應用至印刷產業、制藥產業、非離子的表面活性劑及乙二醇制備當中，還涉足汽車的防凍液主要原材料生產領域。因工業制備的環氧乙烷屬于石油工業主要環節。對此，深入研究環氧乙烷的工業制備當中催化劑，有著一定現實意義。

1 環氧乙烷概述

環氧乙烷，有著良好殺菌作用，并無任何氣體殘留，對于金屬并不會有腐蝕作用，能夠將內抱子類的細菌與多數真菌殺滅。因環氧乙烷自身具備上述特性，致使環氧乙烷可用以消毒處理原本無法實施高溫消毒處理的部分物品，比如日常生活中常見防霧霾SM口罩，它就是通過環氧乙烷實施消毒處理，還會用到熏蒸劑和其余乳化劑等。醫院內部精密儀器與設備消毒處理方面，通常會選用環氧乙烷與二氧化碳，依據9：1比例實施離心混合；儲存食物方面，由于細菌會分解掉大量蛋白質，故通常會通過環氧乙烷實施熏蒸處理。由于環氧乙烷爆炸范圍相對較大，故而，環氧乙烷可用作氣體炸彈核心成分[1]。

2 環氧乙烷生產狀況

2.1 制備方法

①氧化方法。氧化方法，以空氣氧化方法、氧氣氧化方法為主。空氣氧化方法，主要指把空氣當成氧化劑，采用體積比處于90%以上氧氣當成反應氧化劑，操作原理較為簡單，在此不做細致闡述。現階段，在世界范圍內環氧乙烷生產制備，通常均選用催化劑，直接把乙烯氧化成為環氧乙烷該種制備方法，空氣氧化方法生產制備技術主要被三家公司所壟斷，即為美國的UCC和SD公司、英國與荷蘭合資shell公司，而德國赫斯公司與日本觸媒公司均涉足到其中。

②氯醇方法。氯醇方法，分為兩個反應步驟，一是，將乙烯與氯氣通入至去離子水內部，促使2一氯乙醇逐漸生成；二是，混合反應上步驟產物及堿，此堿一般為強氧化鈣懸濁液，促使環氧乙烷逐漸生成。氯醇方法，屬于我國對于環氧乙烷早期的制備方法。

2.2 市場供需狀況 全國范圍內環氧乙烷年產量超過4萬噸企業只要9家，達到10萬噸以上企業只有3家。有著突出貢獻的主要包含著地處于我國南部中石化的楊子公司、中石油下屬獨山子的石化公司，還有北部中石油的遼陽石化和中石化的茂名石化兩家公司。新型的聚醋產業快速發展，推動著環氧乙烷需求化發展，環氧乙烷生產量逐漸從10萬噸增長至25萬噸，而后又從45萬噸逐漸增長至58萬噸，且現階段仍然處于持續增長的變化趨勢當中。然而，仍然未能充分滿足于國內市場需求，基本上也只能夠滿足于2/5，大部分還依賴于進口[2]。

3 對于催化劑選定分析

3.1 主要類別 可被應用至以乙烯氧化環氧乙烷制備催化劑有著較多種類，但是結合它的具體成分可了解到，它以高選擇性的銀催化劑、高活性的銀催化劑這兩種為主。高選擇性的銀催化劑，專門應用至低負荷的生產；高活性的銀催化劑，現階段尚未實現在生產當中的普遍應用。

3.2 高活性的催化劑 ①YS系列的催化劑。此系列的催化劑主要是由燕山石化的研究所早期所研制，已成功被應用在國內，我國大部分裝置均使用此催化劑，占據較大的市場份額；②YS-7系列的催化劑。此系列的催化劑屬于YS系列主力軍。此種催化劑投放使用在我國三江與浙江環氧乙烷的生產制備當中。此催化劑的性能逐漸穩定之后，燕山石化的研究院對其實施了改進升級，主要從助劑、結構與載體等方面入手，將催化劑自身活性與穩定性提升；③YS-8510系列的催化劑。現階段，燕山石化的研究院以中等負荷類產業的高選擇性為研究背景之下的作品，對比YS-7系列的催化劑，主要優勢詳細如下：采用燕山石化所研制新載體，促使催化劑自身性能得到有效增強；因催化劑內部構造發生變化，可縮小其單位產量用量；活化條件改變后，能耗顯著降低，催化活性得到有效增強，穩定性也得到保障；④YS-B系列的催化劑。該系列的催化劑屬于燕山石化的研究院最新研究成果，此催化劑以高活性為基礎，選擇性可達88%，甚至是更高。類似與8510，此系列的催化劑以8510為基礎實施改進優化，其中采用浸漬處理工藝，使用壽命得以延長[3]。

3.3 高選擇性的催化劑 Shell催化劑，此種催化劑主要是由前文所提及到美國的Shell公司早期所開發銀徠艷硫和銀徠艷體系的催化劑，即為由Shell公司所生產制備高選擇性的催化劑。而后，以含徠元素的催化劑為基礎加以深入研究及探討，開展大量實驗研究工作，比如添加了第六副族金屬元素含陽離子類促進劑、添加了鋁族元素和氮族元素的協同劑、添加了鎳元素的促進液等，促使催化劑自身催化效果得以有效增強?，F階段，Sell公司擁有的催化劑有兩種，一種是高選擇性，另外一種則是高活性。高活性的催化劑，該系列產品號即為S系列860-863這四種，此系統催化劑初始的反應溫度相對較低，它最低的選擇性限制為八成作用，不易受溫度變化所影響，有著較強的持續性?，F階段，它主要被有效應用至我國遼寧省的北部地區。此公司高選擇性的催化劑整個系列產品號即為S系列879-882三種，該類型催化劑主要特點包括：有著十分優越的性能，且工藝較為成熟。此系列催化劑最早出現在美國，現階段已在我國環氧乙烷的生產工廠當中使用。

4 結語

綜上所述，通過以上分析論述之后我們對于環氧乙烷的工業制備當中催化劑，均能夠有了更加深入地認識及了解。從總體上來說，國內現階段國產催化性能如果可以得到進一步提升，則可面向國外出口，有關文獻研究資料表明，燕山石化的研究院所研制YS系列的催化劑，它的性能與美國Shell公司所研制2118和863較為相似。對此，筆者建議逐步代替進口的催化劑，以節省部分外匯，為國內環氧乙烷的催化劑來提供更多機遇，帶動著國內催化劑的產業開發及利用，為實現催化劑的國產化奠定良好基礎。