化學(xué)性質(zhì)
中文名 環(huán)氧乙烷
外文名 Epoxyethane,Ethylene Oxide
別名 氧化乙烯
EO
化學(xué)式 C2H4O
分子量 44.05
CAS登錄號(hào) 75-21-8
EINECS登錄號(hào) 200-849-9
物理性質(zhì)
密度：0.882 g/cm3
折射率：1.3597（20℃）
沸點(diǎn)(℃)：10.7
InChI： InChI=1/C2H4O/c1-2-3-1/h1-2H2
職業(yè)接觸限值：閾限值 1ppm（時(shí)間加權(quán)平均值）；A2（可疑人類致癌物）（美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家會(huì)議，2004年）。
時(shí)間加權(quán)平均容許濃度（PC-TWA）：2mg/m3（GBZ2.1-2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值第一部分：化學(xué)有害物質(zhì)》）
飽和蒸氣（(kPa）：145.91（20℃）
燃燒熱（kJ/mol）：1262.8
臨界溫度（℃）：195.8
臨界壓力（MPa）：7.19
辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值：-0.30
爆炸極限%(V/V)：3~100
引燃溫度(℃)：429
溶解性：與水可以任何比例混溶，能溶于醇、醚。
化學(xué)性質(zhì)
化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡芘c許多化合物發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。 環(huán)氧乙烷能還原硝酸銀。受熱后易聚合，在有金屬鹽類或氧的存在下能分解。
安全信息
危險(xiǎn)事項(xiàng)
健康危害：是一種中樞神經(jīng)抑制劑、刺激劑和原漿毒物。
急性中毒：患者有劇烈的搏動(dòng)性頭痛、頭暈、惡心和嘔吐、流淚、嗆咳、胸悶、呼吸困難；重者全身肌肉顫動(dòng)、言語障礙、共濟(jì)失調(diào)、出汗、神志不清，以致昏迷。還可見心肌損害和肝功能異常。搶救恢復(fù)后可有短暫精神失常，遲發(fā)性功能性失音或中樞性偏癱。皮膚接觸迅速發(fā)生紅腫，數(shù)小時(shí)后起泡，反復(fù)接觸可致敏。液體濺入眼內(nèi)，可致角膜灼傷。
慢性影響：長(zhǎng)期少量接觸，可見有神經(jīng)衰弱綜合征和植物神經(jīng)功能紊亂。
環(huán)境危害：對(duì)環(huán)境有危害。
燃爆危險(xiǎn)：該品易燃，有毒，為致癌物，具刺激性，具致敏性。
急救措施
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動(dòng)清水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動(dòng)清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。呼吸心跳停止時(shí)，立即進(jìn)行人工呼吸和胸外心臟按壓術(shù)。
消防措施
危險(xiǎn)特性：其蒸氣能與空氣形成范圍廣闊的爆炸性混合物。遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。若遇高熱可發(fā)生劇烈分解，引起容器破裂或爆炸事故。接觸堿金屬、氫氧化物或高活性催化劑如鐵、錫和鋁的無水氯化物及鐵和鋁的氧化物可大量放熱，并可能引起爆炸。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。
有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。
滅火劑：霧狀水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。
泄漏應(yīng)急
應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并立即隔離150m，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。用工業(yè)覆蓋層或吸附/ 吸收劑蓋住泄漏點(diǎn)附近的下水道等地方，防止氣體進(jìn)入。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋、溶解。構(gòu)筑圍堤或挖坑收容產(chǎn)生的大量廢水。如有可能，將漏出氣用排風(fēng)機(jī)送至空曠地方或裝設(shè)適當(dāng)噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。
合成方法
(1)氯醇法
以乙烯為原料，先經(jīng)次氯酸化制得氯乙醇，然后用堿環(huán)化而得。具體工藝是：將乙烯和氯氣通入水中生成氯乙醇，該反應(yīng)在耐腐蝕的反應(yīng)器中進(jìn)行，氯氣、水和乙烯并流通入反應(yīng)器，在20～50℃和0.2～0.3 MPa下反應(yīng)，生成2-氯乙醇水溶液，含量一般在6%～7%以下。然后用堿(通常為石灰乳)與氯乙醇反應(yīng)，進(jìn)行環(huán)合。反應(yīng)溫度控制在100℃左右，生成的環(huán)氧乙烷盡快離開反應(yīng)區(qū)，從反應(yīng)器上部的冷凝口流出，然后汽液分離，蒸餾可得成品。
工藝流程：1、乙烯的次氯酸化反應(yīng)在溫度27-43℃，壓力0.2-0.Mpa下進(jìn)行。所用反應(yīng)器為塔式反應(yīng)器。從塔底加入水，在稍上部加入氯氣，在再上部加入乙烯。水、次氯酸、乙烯并流向上通過反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，得到氯乙醇含量為4%-5%（質(zhì)量）的反應(yīng)液；反應(yīng)副產(chǎn)物為二氯乙烷、二氯乙基醚等。從反應(yīng)器頂部逸出的氣體進(jìn)入冷凝，不凝氣體大部分為未反應(yīng)的乙烯，除少量放空外，大部分經(jīng)水洗、堿洗后返回反應(yīng)循環(huán)使用。2、皂化 上述冷凝液與反應(yīng)器中溢出的反應(yīng)液一起送入皂化水解塔。水解塔溫度低于100℃，壓力為常壓；加入過量10%-20%的石灰乳，氯乙醇在皂化塔中水解為環(huán)氧乙烷后，與其他氯化副產(chǎn)物一起從塔頂蒸出；然后依次經(jīng)初餾塔和精餾塔脫去低沸物和高沸物后而得環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。消耗定額（kg/t）：乙烯800，氯氣2000，石灰1600；同時(shí)副產(chǎn)氯化鈣3200，二氯乙烷100-150。
(2)氧化法
由乙烯與空氣或氧氣通過銀催化劑于200～300℃和1～3 MPa壓力下在氣相直接氧化制得。
氧化法催化劑一般含銀10%～30％，有效助催化劑是堿金屬和堿土金屬(如鐵、鈣等)。常用的載體為α-氧化鋁或碳化硅，反應(yīng)后生成氧化氣體，于吸收塔內(nèi)用水吸收，未反應(yīng)的乙烯循環(huán)回反應(yīng)器，吸收液經(jīng)解吸蒸餾而得產(chǎn)品。
工藝流程：新鮮乙烯、空氣和循環(huán)氣體混合后在換熱器中與反應(yīng)器中出來的氣體換熱；然后加入（2－3）×10-6的二氯乙烷，使催化劑活性降低，同是提高其選擇性。該混合氣體隨后進(jìn)反應(yīng)器反應(yīng)；反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)第一水吸收塔，用水吸收其中的環(huán)氧乙烷；未吸收的氣體大部分返回主反應(yīng)器循環(huán)使用，少量（10%-20%）經(jīng)補(bǔ)加空氣，并預(yù)熱后進(jìn)副反應(yīng)器反應(yīng)；由副反應(yīng)器出來的反應(yīng)氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)第二水吸收塔。第一第二吸收塔；塔頂出來的解吸氣體進(jìn)凈化塔，從塔底除去殘佘的水；塔頂產(chǎn)物再經(jīng)初餾塔、精餾塔分別除去輕組分和重組分后，得到環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。消耗定額：乙烯0.9-1.0t/t,二氯乙烷18kg/t，催化劑18kg，冷卻水19t/t，空氣6000-7000平方立米，蒸汽0.09t/t，電800-1500KW·h/t。
精制方法：主要雜質(zhì)是醛類(如甲醛、乙醛)，通過蒸餾裝置可使含醛量不超過54mg/m3。其他精制方法有分子篩吸附法，2-乙基己酸處理法和甲醇蒸取蒸餾法等。
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
環(huán)氧乙烷是一種有毒的致癌物質(zhì)，以前被用來制造殺菌劑。環(huán)氧乙烷易燃易爆，不易長(zhǎng)途運(yùn)輸，因此有強(qiáng)烈的地域性。被廣泛地應(yīng)用于洗滌，制藥，印染等行業(yè)。在化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)可作為清潔劑的起始劑。
環(huán)氧乙烷有殺菌作用，對(duì)金屬不腐蝕，無殘留氣味，可殺滅細(xì)菌（及其內(nèi)孢子）、霉菌及真菌，因此可用于消毒一些不能耐受高溫消毒的物品以及材料的氣體殺菌劑。美國(guó)化學(xué)家Lloyd Hall在1938年取得以環(huán)氧乙烷消毒法保存香料的專利，該方法直到今天仍有人使用。環(huán)氧乙烷也被廣泛用于消毒醫(yī)療用品諸如繃帶、縫線及手術(shù)器具。
主要用于制造其他各種溶劑（如溶纖劑等），稀釋劑,非離子型表面活性劑,合成洗滌劑、抗凍劑、消毒劑、增韌劑和增塑劑等。與纖維素發(fā)生羥乙基化可合成得水溶性樹脂（其環(huán)氧乙烷含量約75%）。還可用作熏蒸劑、涂料增稠劑、乳化劑、膠黏劑和紙張上漿劑等。
通常采用環(huán)氧乙烷-二氧化碳（兩者之比為90：10）或環(huán)氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物，主要用于醫(yī)院和精密儀器的消毒。環(huán)氧乙烷用熏蒸劑常用于糧食、食物的保藏。例如，干蛋粉的貯藏中常因受細(xì)菌的作用而分解，用環(huán)氧乙烷熏蒸處理，可防止變質(zhì)，而蛋粉的化學(xué)成分，包括氨基酸等都不受影響。
環(huán)氧乙烷易與酸作用，因此可作為抗酸劑添加于某些物質(zhì)中，從而降低這些物質(zhì)的酸度或者使用其長(zhǎng)期不產(chǎn)生酸性。例如，在生產(chǎn)氯化丁基橡膠時(shí)，異丁烯與異戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入環(huán)氧乙烷，則成品即可完全不用堿洗和水洗。
由于環(huán)氧乙烷易燃及在空氣中有廣闊的爆炸濃度范圍，它有時(shí)被用作燃料氣化爆彈的燃料成份。
環(huán)氧乙烷自動(dòng)分解時(shí)能產(chǎn)生巨大能量，可以作為火箭和噴氣推進(jìn)器的動(dòng)力，一般是采用硝基甲烷和環(huán)氧乙烷的混合物（60:40 - 95:5）。這種混合燃料燃燒性能好，凝固點(diǎn)低，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易引爆。總的來說，環(huán)氧乙烷的上述這等直接用途消費(fèi)量很少，環(huán)氧乙烷作為乙烯工業(yè)衍生物僅次于聚乙烯，為第二位的重要產(chǎn)品。其重要性主要是以其為原料生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。由環(huán)氧乙烷衍生的下游產(chǎn)品的種類遠(yuǎn)比各種乙烯衍生物多。環(huán)氧乙烷的毒性為乙二醇的27倍，與氨的毒性相仿。在體內(nèi)形成甲醛、乙二醇和乙二酸，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)起麻醉作用，對(duì)粘膜有刺激作用，對(duì)細(xì)胞原漿有毒害作用。
大部分的環(huán)氧乙烷被用于制造其它化學(xué)品，主要是乙二醇。乙二醇主要的最終用途是生產(chǎn)聚酯聚合物，也被用作汽車?yán)鋮s劑及防凍劑。其次用于生產(chǎn)乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、亞乙基胺、二甘醇、三甘醇、多甘醇、羥乙基纖維素、氯化膽堿、乙二醛、乙烯碳酸酯等下游產(chǎn)品。
環(huán)氧乙烷主要用于制造乙二醇（制滌綸纖維原料）、合成洗滌劑、非離子表面活性劑、抗凍劑、乳化劑以及縮乙二醇類產(chǎn)品，也用于生產(chǎn)增塑劑、潤(rùn)滑劑、橡膠和塑料等。廣泛應(yīng)用于洗染、電子、醫(yī)藥、農(nóng)藥、紡織、造紙、汽車、石油開采與煉制等眾多領(lǐng)域。
