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简答题反应条件对反应有何影响?
  • (1)反应温度
    乙烯环氧化过程中存在着平行的完全氧化副反应,反应温度是影响选择性的主要因素。反应温度升高,反应速率加快,但完全氧化反应的速率增加更快。随着温度升高,转化率增加,选择性下降,温度过高还会导致催化剂的使用寿命下降。
    (2)空速
    空速减小,也会导致转化率提高,选择性下降,但影响不如温度显著。
    (3)反应压力
    乙烯直接氧化的主副反应在热力学上都不可逆,因此压力对主副反应的平衡和选择性影响不大。但加压可提高乙烯和氧的分压,加快反应速率,提高反应器的生产能力,也有利于采用加压吸收法回收环氧乙烷,故工业上大都采用加压氧化法。但压力也不能太高,否则设备耐压要求提高,费用增大,环氧乙烷也会在催化剂表面产生聚合和积碳,影响催化剂寿命。
    (4)原料配比及致稳气
    对于具有循环的乙烯环氧化过程,进入反应器的混合气由循环气和新鲜原料气混合形成,它的组成不仅影响过程的经济性,也与安全生产息息相关。实际生产过程中乙烯与氧的配比一定要在爆炸限以外,同时必须控制乙烯和氧的浓度在合适的范围内,过低时催化剂的生产能力小,过高时反应放出的热量大,易造成反应器的热负荷过大,产生飞温。乙烯与空气混合物的爆炸极限(体积分数)为2.7%~36%,与氧的爆炸极限(体积分数)为2.7%~80%,实际生产中因循环气带人二氧化碳等,爆炸限也有所改变。为了提高乙烯和氧的浓度,可以用加入第三种气体来改变乙烯的爆炸限,这种气体通常称为致稳气,致稳气是惰性的,能减小混合气的爆炸限,增加体系安全性;具有较高的比热容,能有效地移出部分反应热,增加体系稳定性。
    (5)原料气纯度 
    许多杂质对乙烯环氧化过程都有影响,必须严格控制。主要有害物质及危害如下。 ①催化剂中毒。 ②反应热效应增大。 ③影响爆炸限。 ④选择性下降。原料乙烯要求杂质含量:乙炔<5×10-6g/L,C3以上烃<1×10-5g/L,硫化物<1×10-6g/L,氯化物-6g/L,氢气<5×10-6g/L。二氧化碳对环氧化反应也有抑制作用,但适宜的含量会提高反应的选择性,提高氧的爆炸极限浓度,循环气中二氧化碳允许含量<9%。
    (6)乙烯转化率 
     单程转化率的控制与氧化剂的种类有关,用纯氧作氧化剂时,单程转化率一般控制在12%~15%,选择性可达83%~84%;用空气作氧化剂时,单程转化率一般控制在30%~35%,选择性达70%左右。单程转化率过高时,由于放热量大,温度升高快,会加快深度氧化,使环氧乙烷的选择性降低。为了提高乙烯的利用率,工业上采用循环流程,即将环氧乙烷分离后未反应的乙烯再送回反应器,所以单程转化率也不能过低,否则因循环气量过大而导致能耗增加。同时,生产中要引出10%~15%的循环气以除去有害气体如二氧化碳、氩气等,单程转化率过低会造成乙烯的损失增加
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