余冬明

    (中石化上海工程有限公司，上海 200120)

    环氧乙烷(EO)是一种重要的有机合成原料，广泛应用于化工、医药、军事、印染等领域。国内64%的环氧乙烷用于生产乙二醇，作为涤纶纤维的原料。其余应用包括食品添加剂牛磺酸的原料，合成洗涤剂、非离子型活性剂，作为消毒剂、杀虫剂，还可用于生产增塑、润滑剂、橡胶和塑料等[1]。

    1 环氧乙烷的特性

    环氧乙烷是一种环氧化物，其本身非常活泼，不仅毒性强，还具有高度易燃易爆的特点。其自身的环氧环结构很容易打开并与第二种物质结合；尤其是与一个或多个弱氢键的化合物(例如醇、胺、水)。环氧环打开的过程会释放出大量热量(约90 kJ/ mol)，因此环氧乙烷的反应通常是强烈放热的[2-4]。

    1.1 EO 水合

    在环氧乙烷和水的混合物体系下，环氧乙烷水合为乙二醇。该反应甚至在环境温度下发生，但反应速率很低。水合反应是放热的，如果冷却不足，混合物将升温，导致水解反应加速。在极端情况下，这可能导致失控，有可能使含有环氧乙烷/水混合物的设备压力过高。

    1.2 EO 聚合反应

    EO聚合反应有较强的放热性(-90 kJ/mol)。在有催化剂类杂质的条件下，例如铁和铝的氧化物、金属钾、碱金属氢氧化物、酸类、胺类、水渍、处于极细分散状态下的固体等都可以引发EO的聚合反应，但速率很慢。生成的聚合物聚乙二醇如果暴露于空气中且聚合放出的热量不能及时移除时，在100 ℃时可能发生自燃现象，随着温度升高可能发生联锁反应。

    nC2H4O + H2O→HO[-CH2-CH2O]n-H-90 kJ/mol

    1.3 EO 歧化反应

    相比于聚合反应，EO歧化反应的活化能更高，在温度150 ℃时，EO歧化反应会处于主导地位。歧化反应和聚合反应放热量相当，但温度高于200 ℃时，歧化反应速率更快，单位时间放热强度更高。

    4 C2H4O→3 C2H4+ 2 CO2+ 2 H2

    5 C2H4O→ 4 C2H4+ 2 CO2+ H2+ H2O

    6 C2H4O→ 5 C2H4+ 2 CO2+ 2 H2O

    相关资料表明 ......