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乙烯

乙烯(ethylene)最简单的烯烃,分子式CH。少量存在于植物体内,是植物的一种代谢产物,能使植物生长减慢,促进叶落和果实成熟。无色易燃气体。熔点-169℃,沸点-103.7℃。几乎不溶于水,难溶于乙醇,易溶于乙醚和丙酮。

乙烯是由两个碳原子和四个氢原子组成的化合物。两个碳原子之间以双键连接。乙烯存在于植物的某些组织、器官中,是由蛋氨酸在供氧充足的条件下转化而成的。

乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等,尚可用作水果和蔬菜的催熟剂,是一种已证实的植物激素。

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,乙烯工业是石油化工产业的核心,乙烯产品占石化产品的75%以上,在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。

生理作用是:三重反应、促进果实成熟、促进叶片衰老、诱导不定根和根毛发生、打破植物种子和芽的休眠、抑制许多植物开花(但能诱导、促进菠萝及其同属植物开花)、在雌雄异花同株植物中可以在花发育早期改变花的性别分化方向等。

中文名称:乙

英文名称:Ethylene

中文别名:高纯乙烯

英文别名:Ethylene,high purity

CAS号:74-85-1

分子式:C2H4

分子量:28.05

(1) 实验:通入KMnO4(H+)

现象:溶液褪色

结论:乙烯可被KMnO氧化

(2) 实验:通入溴的CCl溶液

现象:溶液褪色

结论:乙烯可与溴的CCl4溶液中的Br2反应(属于加成反应)

实质:乙烯分子中碳碳双键中的一个键断裂,两个溴原子分别加在断键的两个碳原子上。

(3) 实验:点燃

现象:火焰明亮,有黑烟

结论:乙烯中的C含量较高

1.性状:无色气体,略具烃类特有的臭味。[1]

2.熔点(℃):-169.4[2]

3.沸点(℃):-104[3]

4.相对密度(水=1):0.61(0℃)[4]

5.相对蒸气密度(空气=1):0.98[5]

6.饱和蒸气压(kPa):4083.40(0℃)[6]

7.燃烧热(kJ/mol):-1323.8[7]

8.临界温度(℃):9.6[8]

9.临界压力(MPa):5.07[9]

10.辛醇/水分配系数:1.13[10]

11.闪点(℃):-135[11]

12.引燃温度(℃):450[12]

13.爆炸上限(%):36.0[13]

14.爆炸下限(%):2.7[14]

15.溶解性:不溶于水,微溶于乙醇,溶于乙醚、丙酮、苯。[15]

16.临界密度(gcm-3):0.214

17.临界体积(cm3mol-1):131.1

18.临界压缩因子:0.2815

19.偏心因子:0.085

20.Lennard-Jones参数(A):4.0021

21.Lennard-Jones参数(K):261.20

22.溶度参数(Jcm-3)0.5:12.437

23.van der Waals面积(cm2mol-1):3.720×109

24.van der Waals体积(cm3mol-1):23.880

25.气相标准燃烧热(焓)(kJmol-1):-1411.2

26.气相标准生产热(焓)( kJmol-1):-52.5

27.气相标准熵(Jmol-1K-1) :219.25

28.气相标准生成自由能( kJmol-1):68.5

29.气相标准热熔(Jmol-1K-1):42.90

储存注意事项[24] 储存于阴凉、通风的易燃气体专用库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、卤素分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。

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裂解法生产。乙醇催化脱水法只限于为精细化学品提供数量不大的乙烯的场合。

(1)乙烯的原料来源 采用裂解法生产乙烯的原料,主要来源于原油直接蒸馏产物、馏分油二次加工,以及天然气和油田气等。以原油直接蒸馏得到的乙烯原料,主要是直馏石脑油(轻油)、直馏轻柴油、直馏减压柴油;还有烯烃生产、芳烃生产的副产乙烷、丙烷、丁烷、芳烃抽余油等,以及油田轻烃和天然气凝析液(NGL)等。究竟采用那种原料经济合理,主要取决于各国的资源条件和炼油工业的发展特点,一般则以乙烷、丙烷和石脑油为原料生产乙烯的收率较高。

(2)石油烃高温裂解 由石油烃裂解制乙烯,是在隔绝空气和高温条件下,使裂解原料中的大分子烃类发生分解反应而生成小分子烃的过程。总的裂解过程是一个十分复杂的过程,除了脱氢、断链、二烯烃合成、开环分解,以及烷基芳烃脱烷基或脱氢反应外,还有加氢、芳构化、异构化和聚合等反应最终得到乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃以及其他产品,如氢气、甲烷等。所采用的裂解方法,则主要采用管式炉水蒸气裂解法,蓄热炉法则采用很少。管式炉裂解工艺过程为:将原料与30%左右的稀释蒸汽混合,在一定压力下进入裂解炉的对流段,被预热到580~600℃后,进入辐射段,达820~840℃,停留0.5s左右;然后进入废热锅炉,通过急冷使裂解气迅速冷却下来,以抑制二次反应,同时回收热量。所得裂解气进入压缩分离系统进行分离,而得乙烯、丙烯等烯烃主产品。

(3)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。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℃,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。

(4)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℃。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,处理能力比较低。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。在第一精馏塔切除轻组分,产品乙烯在第二精馏塔的塔顶得到而重组分留在塔釜。

1.主要用作与醋酸乙烯共聚制造EVA树脂和VAE乳液的单体,用于制造胶黏剂及涂料等。乙烯是石油化工基本原料之一,应用非常广泛。在合成材料方面,大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯,以及乙丙橡胶等。在有机合成方面,广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物多种基本有机合成原料;经卤化可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;经齐聚可制α-烯烃,进而生产高级醇、烷基苯等,为发展合成树脂、合成纤维、合成橡胶、基本有机合成原料,以及精细化学品,如农药、医药、染料、涂料、助剂、表面活性剂、香料以及离子交换树脂等,可提供丰富的基本化工原料。农业上用作果实催熟剂,但乙烯也可以加快叶绿素的分解,使水果和蔬菜转黄,促进果蔬的衰老和品质下降。因此,用乙烯作果实催熟剂,必须是在果实成熟之前,而且处理浓度及时间要恰当。为了减缓果蔬采后的成熟和衰老,还需控制贮藏环境中果实产生的乙烯量。2.用于制造合成橡胶、合成树脂、合成纤维、塑料等。也可合成炸药和乙醇、乙醛、乙酸、环氧乙烷等有机合成产品,并可代替乙炔用以切断和焊接金属,还可作为使水果成熟的促进剂。3.用于制聚乙烯、聚氯乙烯、醋酸等。[25]

2014年6月份,规模以上工业乙烯增加值同比实际增长9.2%(以下增加值增速均为扣除价格因素的实际增长率),比5月份加快0.4个百分点。从环比看,6月份比上月增长0.77%。1-6月份,规模以上工业增加值同比增长8.8%。

分产品看,6月份,多种产品同比增长。其中,2014年6月全国乙烯产量达141万吨,与去年同期相比增长5.6%。2014年1-6月,全国乙烯产量累计达847万吨,同比增长5.3%。

CAS号:74-85-1

MDL号:MFCD00008604

EINECS号:200-815-3

RTECS号:KU5340000

BRN号:1730731

PubChem号:24878139

1.急性毒性[16] LC50:95ppm(小鼠吸入,2h)

2.刺激性 暂无资料

3.亚急性与慢性毒性[17] 大鼠吸入11.5g/m3,1a,生长发育与对照组有差别。

1、摩尔折射率:10.70

2、摩尔体积(m3/mol):58.1

3、等张比容(90.2K):102.5

4、表面张力(dyne/cm):9.6

5、极化率(10-24cm3):4.24

1.生态毒性 暂无资料

2.生物降解性[18]

好氧生物降解性(h):24~672

厌氧生物降解性(h):96~2688

3.非生物降解性[19]

空气中光氧化半衰期(h):6.2~56

4.其他有害作用[20] 该物质对环境有危害,对鱼类应给予特别注意。还应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。

1.乙烯具有可燃性和窒息性。对眼、鼻、喉及呼吸道黏膜的刺激很轻,而且往往脱离接触数小时即可消失。苏醒后无副作用和后遗症。液态乙烯可引起皮肤灼伤。当吸入25%~45%的乙烯时可使痛觉消失,但意识不受影响。人吸入70%~90%的乙烯与氧的混合气时立刻引起麻醉,无明显兴奋期,苏醒也较快。长期接触低浓度乙烯有头晕、头痛、倦怠乏力、睡眠障碍、心悸、记忆力减退、思维不集中等神经衰弱症状和胃肠功能紊乱等症状。

2.稳定性[21] 稳定

3.禁配物[22] 强氧化剂、强酸、氯化铅、金属氯化物、卤素等

4.聚合危害[23] 聚合

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