乙烯

[拼音]：yixi

[外文]：ethylene

H₂C＝CH₂　用途最广泛的基本有机化工基础原料，大量由烃类裂解制得。为无色、略甜、易燃、易爆气体，可在加压和低温下液化，沸点-103.71°C，临界温度9.2°C，临界压力5.042MPa。

沿革

19世纪末，德国化学家P.弗里切在美国建立了以含乙烯气体为原料的小规模生产乙醚的装置，开始了乙烯化学利用的初步尝试。随后又出现了从焦炉煤气中分离乙烯和由乙醇脱水制乙烯的方法，并在工业上得到小规模应用。20世纪初，随着石油化工的崛起，副产乙烯的数量已不敷需要。1920年，美国联合碳化物公司的下属公司──林德空气产品公司开发了乙烷、丙烷高温裂解制乙烯的方法。1923年，联合碳化物公司在西弗吉尼亚州建立了第一个石油烃类裂解制乙烯的石油化工厂。

随着乙烯的生产转向以石油和天然气为原料后，过去以乙炔和其他化学品为原料生产的一些有机化工产品，如氯乙烯、乙醛、醋酸、环氧乙烷、乙二醇等相继转向以乙烯为原料。现在，乙烯衍生物包括大量有机产品和高分子材料，因此，世界各国均以乙烯产量作为衡量一个国家石油化工生产水平的标志。世界的乙烯产量增长很快，1960年为2.91Mt，而1985年年生产能力达到55.49Mt。近年来，世界乙烯生产能力主要集中在工业发达国家和地区的情况正在发生明显的变化。中国从60年代初期开始发展乙烯的生产和利用。

生产方法

工业上采用的乙烯生产方法有石油烃裂解，乙醇催化脱水、焦炉煤气分离等。由于石油和天然气资源丰富，大规模生产乙烯成本低、质量好。因此，大量乙烯主要用石油烃裂解法生产（见彩图）。乙醇催化脱水法、焦炉气分离法只有小量生产。

石油烃高温裂解

有多种方法，其中以管式炉裂解法最重要，占世界生产能力的99.5％以上，它是石油化工中庞大复杂且投资最大的装置之一，一直是技术开发的主要目标，技术和生产发展迅速。最初以天然气凝析液及炼厂气为原料。50年代，西欧及日本由于缺乏石油及天然气资源，原料主要采用石脑油。60年代以后，开始采用直馏轻柴油、减压柴油。80年代中期，在原料的总构成中，2/3是液体原料，1/3是气态原料，而发展趋向是在原料多样化的同时，采用轻质烃为原料的工厂增多。世界各国和地区，都从其资源情况及原料供应的稳定性出发，分别选用相应的原料路线。中国目前所用原料以轻柴油为主。由于管式裂解炉所用材质及结构方面的进展，80年代新型管式炉的热效率已达92％～93％，反应停留时间由零点几秒缩短到毫秒级，反应气体的出口温度可达850～900°C。目前，最大的乙烯装置的年生产能力已达725kt，乙烯生产的能耗比70年代降低了50％左右。裂解得到含乙烯30％左右的混合气，再经裂解气分离，可得纯度为99.95％的乙烯。

乙醇脱水

乙醇催化脱水制乙烯是工业上早期采用的方法。脱水所用催化剂为载于焦炭的磷酸、活性氧化铝或ZSM分子筛，反应温度一般为360～420°C。以焦炭为载体的磷酸催化剂是工业上早期使用的催化剂，其特点是所得产品纯度高，脱水产物经水洗和干燥后可得纯度99.5％的乙烯。但是磷酸催化剂有酸沥出、泄漏，引起腐蚀等问题，操作时需要经常卸出催化剂和更新设备，处理能力也较低。氧化铝催化剂特别是分子筛催化剂较为清洁、坚固，没有设备腐蚀问题，为目前所采用。所用的反应器有固定床和流化床两种，前者的乙烯产率为94％～96％，后者为99％。反应气体需经过净化。一般净化系统采用在中压低温下操作的两座精馏塔。在第一精馏塔塔顶除去轻组分，第二精馏塔除去重组分，产品乙烯则在第二精馏塔顶得到。目前，中国、印度、巴西和巴基斯坦等国仍有部分工厂采用此法生产乙烯。

焦炉煤气分离

焦炉煤气中约含有2％的乙烯，早期是用硫酸吸收乙烯，经处理后转化成乙醇，再催化脱水释出乙烯。用这种方法生产的乙烯含杂质较多，纯度不高。随着合成氨技术的发展，英国克劳德公司发展了焦炉煤气低温分离法，在分离氢氮混合气的同时也分离出乙烯。焦炉煤气经过压缩机压缩至1.6MPa，经水洗、碱洗脱除二氧化碳等酸性气体后，被来自系统的低温气体预冷至-110°C，此时焦炉气中的乙烯和一部分甲烷等被冷凝为粗乙烯馏分，未冷凝的气体在系统中进一步用液氮冷却分离出氢氮混合气。粗乙烯馏分再经乙烯提纯系统，使乙烯纯度提高到97％以上，作为产品乙烯。联邦德国、法国等有少数这种装置，但由于从焦炉煤气中能回收的乙烯数量有限，流程较长，工业上已不再采用。

用途

以乙烯为原料通过多种合成途径可以得到一系列重要的石油化工中间产品和最终产品（见彩图）。其中高、低密度聚乙烯，环氧乙烷和乙二醇，二氯乙烷和氯乙烯，乙苯和苯乙烯，以及乙醇和乙醛，是乙烯的主要消费产品（见表）。

安全和贮运

乙烯是易燃物质，在常压下与空气的爆炸极限为2.7％～36.0％(体积)，起燃温度490°C。因此，厂区大气中的乙烯浓度应低于5000ppm。乙烯对人眼和呼吸系统无刺激作用，短期接触对人体无害，但在高浓度下长期吸入体内则会发生麻醉现象甚至窒息。

由乙烯生产装置所得的乙烯大多以液态贮存，然后再用泵和管道外输使用。近代乙烯生产装置都设有大型低温贮存容器，常用的是球罐，也有圆筒形容器。早期液体乙烯是用低温槽车或低温罐车运输；也可以用特制的船舶运输，每艘船上运载数十个大型贮罐，每个贮罐可存0.4～2kt乙烯，船上配有乙烯压缩液化装置，从而可避免在运输过程中的蒸发损失。在工业发达国家主要依靠管道在工厂间输送乙烯，并有地下或地上的乙烯贮库或贮罐。（见烃类裂解）

参考书目

1. S.A.米勒主编，吴祉龙等译:《乙烯及其工业衍生物》，上、下册，化学工业出版社，北京，1980。(S.A. Miller，Ethylene and Its Industrial　Derivatives， Ernest Benn，London，1969.)

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