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环氧乙烷

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环氧乙烷

中文名称:
环氧乙烷
CAS号:
75-21-8
英文名称:
ETHYLENE OXIDE
MF:
C2H4O
MW:
44.05
EINECS:
200-849-9
Mol File:
75-21-8.mol

环氧乙烷 性质

熔点 
−111 °C(lit.)
沸点 
10.7 °C(lit.)
密度 
0.882 g/mL at 25 °C(lit.)
蒸气压
1095 mmHg at 20 °C
折射率 
n20/D 1.3597(lit.)
闪点 
<-17.7℃
储存条件 
Refrigerator
气味 (Odor)
Sweet odor detectable at 257 to 690 ppm
Merck 
3802
BRN 
102378
暴露限值
TLV-TWA 1.8 mg/m3 (1 ppm) (ACGIH), 0.18 mg/m3 (0.1 ppm), 5 ppm/10 min (NIOSH).
InChIKey
IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N
CAS 数据库
75-21-8(CAS DataBase Reference)
EPA化学物质信息
Ethylene oxide (75-21-8)
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环氧乙烷 用途与合成方法

概述

环氧乙烷又称氧化乙烯、噁烷,是一种最简单的环醚,在常温下为无色易燃气体,在低于10.7℃时是无色易流动的液体,有乙醚的气味,其蒸气对眼和鼻粘膜有刺激性,与水、乙醇、酒精、乙醚相互混溶,化学性质非常活泼,能与许多化合物起加成反应与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限为3%-100%(体积)。环氧乙烷是一种高毒性物质,空气中允许量为100PPM,吸入环氧乙烷能引起麻醉中毒。
环氧乙烷是一种非常重要的精细化工原料,能够衍生出乙二醇、非离子表面活性剂、乙醇胺、乙二醇醚等多种精细化工产品,进而可以延伸生产合成洗涤剂、乳化剂、抗冻剂、增塑剂、润滑剂、杀虫剂、熏蒸剂等四五千种产品,应用领域极其广泛。
在化妆品工业中,可以作为稠度调节剂,用于膏霜、牙膏和剃须膏等的生产。
在制药工业中,可以作为软膏、洗剂和栓剂的基质。
在橡胶工业中则可以用作润滑剂和分散剂。
在化纤工业中可以作为可染聚酯的聚合单体等。
在军事武器中的用途,美国在越南战争期间使用的BLU--82巨型炸弹内主要成分就是液态环氧乙烷,BLU--82巨型炸弹的杀伤力相当巨大,相当于一次小型核爆。
环氧乙烷是广谱、高效的气体杀菌消毒剂。对消毒物品的穿透力强,可达到物品深部,可以杀灭数病原微生物,包括细菌繁殖体、芽孢、病毒和真菌。气体和液体均有较强杀微生物作用,以气体作用强,故多用环氧乙烷气体报警器其气体。在医学消毒和工业灭菌上用途广泛。常用于食料、纺织物及其他方法不能消毒的对热不稳定的药品和外科器材等进行气体熏蒸消毒,如皮革、棉制品、化纤织物、精密仪器、生物制品、纸张、书籍、文件、某些药物、橡皮制品等。  

毒性

环氧乙烷为中度毒性化学品,可经由呼吸道、皮肤或食入,对人的中枢神经有抑制作用,能引起急性及慢性中毒,早期症状为恶心、呕吐、麻木感、腹内压迫感、尿频、呕吐、神经异常甚至死亡。
大鼠急性口服LD50为330mg/kg,其毒性比磷化氢、溴甲烷、氯化苦、氢氰酸要低的多;空气中含有250mg/kg时对人尚无严重毒害,3g/L时人在其中呼吸30~60分钟就会有致命危险,但其在人体内不致引起积累性中毒,且无后遗症;空气中允许最高安全浓度为50mg/L;环氧乙烷的杀虫效果也低于溴甲烷,但对虫卵有较强的毒杀力。

化学性质 

在室温下为无色气体,低温时为无色易流动液体。有醚臭,高浓度时有刺激臭。 溶于有机溶剂。可与水以任何比例混合。

用途 

用作有机化工原料及溶剂,主要用于生产乙二醇、乙醇胺及非离子表面活性剂

用途 

用于有机合成

用途 

杀菌消毒剂;谷物熏蒸剂。

用途 

环氧乙烷有杀菌作用,对金属不腐蚀,无残留气味,因此可用材料的气体杀菌剂。通常采用环氧乙烷-二氧化碳(两者之比为90:10)或环氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物,主要用于医院和精密仪器的消毒。环氧乙烷用熏蒸剂常用于粮食、食物的保藏。例如,干蛋粉的贮藏中常因受细菌的作用而分解,用环氧乙烷熏蒸处理,可防止变质,而蛋粉的化学成分,包括氨基酸等都不受影响。环氧乙烷易与酸作用,因此可作为抗酸剂添加于某些物质中,从而降你这些物质的酸度或者使用其长期不产生酸性。便如,在生产氯化丁基橡胶时,异丁烯与异戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入环氧乙烷,则成品即可完全不用碱洗和水洗。环氧乙烷自动分解时能产生世大能量,可以作为火箭和喷气推进器的动力,一般是采用硝基甲烷和环氧乙烷的混俣物(60:40-95:5)。这种混合燃料燃烧性能好,凝固点低,性质比较稳定,不易引爆。总的来说,环氧乙烷的上述这灯直接用途消费量很少,环氧乙烷作为乙烯工业衍生物仅次于聚乙烯,为第二位的重要产品。其重要性主要是以其为原料生产的系列产吕。由环氧乙烷 衍生的下游产吕的种类远比各种乙烯衍生物多。五氧乙烷的毒性为乙二醇和27倍,与氨的毒性相仿。在体内形成甲醛、乙二醇和乙二酸,对中枢神经系统起麻醉作用,对粘膜有刺激作用,对细包原浆有毒害作用。

用途 

环氧乙烷是除草剂丙草胺的中间体,并且是一种重要的化工原料,用于制造乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇醚,也可用于生产非离子型表面活性剂。

生产方法 

其制备方法有以下几种。
(1)氯醇法
以乙烯为原料,先经次氯酸化制得氯乙醇,然后用碱环化而得。具体工艺是:将乙烯和氯气通入水中生成氯乙醇,该反应在耐腐蚀的反应器中进行,氯气、水和乙烯并流通入反应器,在20~50℃和0.2~0.3 MPa下反应,生成2-氯乙醇水溶液,含量一般在6%~7%以下。然后用碱(通常为石灰乳)与氯乙醇反应,进行环合。反应温度控制在100℃左右,生成的环氧乙烷尽快离开反应区,从反应器上部的冷凝口流出,然后汽液分离,蒸馏可得成品。

该方法对乙烯纯度要求不高,容易投产,但需消耗大量氯气和石灰乳,设备腐蚀严重,造成污染环境等问题,其发展受到一定的限制,过去我国国内大都用此法生产环氧乙烷。
(2)氧化法
由乙烯与空气或氧气通过银催化剂于200~300℃和1~3 MPa压力下在气相直接氧化制得。
氧化法催化剂一般含银10%~30%,有效助催化剂是碱金属和碱土金属(如铁、钙等)。常用的载体为α-氧化铝或碳化硅,反应后生成氧化气体,于吸收塔内用水吸收,未反应的乙烯循环回反应器,吸收液经解吸蒸馏而得产品。

现在通用的是氧气法,通常用大于95%的氧气为氧化剂,该法不需大量氯气和石灰乳,也无腐蚀问题,成本较低,产品纯度较高,国外已广泛应用,我国近年来新建的生产环氧乙烷装置也是用氧化法。

生产方法 

1859年法国化学Wurtz首先发现2-氯乙醇与氢氧化钾作用可制得环氧乙烷。此法经过发展成为早期用于工业生产的氯醇法,被各国相继采用,在一段时期内曾是唯一的工业生产方法。1983年,美国联合碳化物公司(UCC)采用乙烯与空气直接氧化生产环氧乙烷的方法(即氧化法),首次建厂投产。经过继续完善,法国石脑油化学公司(Naphtachimie)直到1953年才建成了世界上第二套氧化法装置。此后,传统的氯醇法逐渐为氧化法所取代。1958年,美国壳牌公司(Shell)又以氧气代替空气与乙烯反应直接生产环氧乙烷。至1975年美国的环氧乙烷生产全部采用直接氧化法。世界上环氧乙烷生产以美国Shell氧气法、美国科学设计公司(SD)的氧气-空气法、美国UCC空气-氧气法三家技术为主。1.氯醇法 分两步反应,第一步是将乙烯和氯气通入水中,生成2-氯乙醇。第二步是用碱(通常为石灰乳)与2-氯乙醇反应,生成环氧乙烷。2.氧化法 可分为空气法和氧气法两种。前者以空气为氧化剂,后者用浓度大于95%(体积)的氧气作为氧化剂。此外也有用富氧空气为氧化剂的。氧化法的工业生产流程分为反应、环氧乙烷回收及环氧乙烷精制三个部分。

生产方法 

由乙烯和空气或氧气在银催化下直接气相反应而成。
由乙烯与次氯酸生成氯乙醇,经Ca(OH)2皂化、分馏而成。

类别

有害气体

毒性分级

高毒

急性毒性

吸入- 大鼠 LC50: 800 PPM/ 4 小时; 口服- 大鼠 LD50: 72 毫克/ 公斤

刺激数据

眼- 兔子  18  毫克/ 6 小时  中度

爆炸物危险特性

与空气混合明火、受热可爆

可燃性危险特性

明火、受热可燃; 燃烧产生刺激烟雾

储运特性

库房通风低温干燥; 轻装轻卸; 与氧气、空气等助燃气体钢瓶分开存放

灭火剂

雾状水、二氧化碳、泡沫

职业标准

TWA 2 毫克/ 立方米; STEL 5 毫克/ 立方米

安全信息

危险品标志 
F+,T,F
危险类别码 
45-46-12-23-36/37/38-39/23/24/25-23/24/25-11-67-20-36/37-19-6
安全说明 
53-45-36/37-16-24/25-23-26
危险品运输编号 
UN 2037 2.3
WGK Germany 
2
RTECS号
KX2450000
4.5-31
自燃温度
429 °C
HazardClass 
2.3
海关编码 
29101000
毒性
LD50 oral (rat) 72 mg/kg
LC50 inhal (rat) 800 ppm (1600 mg/m3)
PEL (OSHA) 1 ppm (2 mg/m3)
TLV-TWA (ACGIH) 1 ppm (2 mg/m3)

MSDS

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