Clever Geek Handbook
📜 ⬆️ ⬇️

Ethylene oxide

Ethylene oxide ( ethylene oxide, oxirane, 1,2-epoxyethane ) is an organic chemical heterocyclic substance , the chemical formula is C 2 H 4 O. Under normal conditions, it is a colorless gas with a characteristic sweetish odor. The ethylene derivative is the simplest epoxide , a three-membered heterocycle , whose ring molecule contains one oxygen atom and two carbon atoms .

Ethylene oxide
Ethylene oxide.svg
Ethylene oxide
Ethylene oxide
Are common
Systematic
name		oxirane
Traditional namesethylene oxide, 1,2-epoxyethane
Chem. formulaC 2 H 4 O
Physical properties
conditiongas
Molar mass44.0526 g / mol
Density
( regarding water [ clarify ] at 10 ° C for liquid ethylene oxide) [1] 0.8824 g / cm³
Ionization energy
Thermal properties
T. melt.−111.3 [2]
T. Kip.10.7 [3] ° C
T. v.<−18 [3] ° C
Etc. explode
Cr. point195.8 ° C; 7.19 MPa [3]
Mol heat capacity48.19 [4] J / (mol · K)
Education enthalpy−51.04 [4] kJ / mol
Specific heat of evaporation25.82 [3]
Specific heat of fusion5.17 [3]
Vapor pressure145.8 kPa (at 20 ° C) [3]
Optical properties
Refractive index1.35965 (at 7 ° C) [4]
Classification
Reg. CAS number75-21-8
Pubchem
Reg. EINECS number
SMILES
Inchi
Reg. EC number200-849-9
RTECSKX2450000
CHEBI
Chemspider
Security
NFPA 704
NFPA 704.svg
four
2
3

Due to the peculiarities of the electronic structure of the molecule, ethylene oxide readily reacts with addition reactions with opening of the heterocycle and therefore easily undergoes polymerization .

A mixture of vapors of a substance with air is extremely flammable and explosive.

Ethylene oxide has disinfectant properties, that is, is a strong poison for most known microorganisms, even in gaseous form, which is used for gas sterilization, for example, disposable medical syringes .

It is also a slow-acting strong poison for warm-blooded animals and humans, exhibiting carcinogenic , mutagenic , irritating, and narcotic effects.

Ethylene oxide is one of the important substances in the main organic synthesis and is widely used to produce many chemicals and intermediates, in particular ethylene glycols , ethanolamines , glycol and polyglycol ethers and other compounds.

In the chemical industry, ethylene oxide is obtained by direct oxidation of ethylene in the presence of a silver catalyst .

Opening History

Ethylene oxide was discovered in 1859 by the French organic chemist Charles Adolf Würz by the action of potassium hydroxide on 2-chloroethanol [6] :

Cl - C H 2 C H 2 - O H + K O H → ( C H 2 C H 2 ) O + K C l + H 2 O{\ displaystyle {\ mathsf {Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH + KOH}} \ rightarrow {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + KCl + H_ {2} O}}}  

The scientist was the first to investigate the properties of this substance by measuring its boiling point [7] , and also discovered its ability to react with metal salts and acids [8] . Würz mistakenly suggested that ethylene oxide has the properties of an organic base. This misconception lasted until 1896 , while scientists Georg Bredig and Usov ( born Usoff ) did not find that ethylene oxide was not an electrolyte [8] .

The sharp difference between a substance and ethers and, in particular, its tendency to reactions of addition is similar to that of unsaturated compounds, for a long time was the reason for chemists' discussions about the molecular structure of ethylene oxide. Only in 1893 a heterocyclic three-membered structure of ethylene oxide with distorted angles compared with other oxygen-containing organic compounds was proposed [8] .

The first method of producing ethylene oxide for a long time remained the only, despite numerous attempts by scientists, including Wurtz himself, to synthesize the compound directly from ethylene [9] . Only in 1931, the French chemist Theodore Lefort developed a method for the direct oxidation of ethylene in the presence of a silver catalyst [10] . At the end of the 20th century, this method became the main method of modern industrial production of ethylene oxide.

Molecular Structure and Parameters

 
Ethylene oxide molecule structure

The epoxy cycle of ethylene oxide is a practically regular triangle with valent angles of about 60 ° and significant angular voltage [11] , for comparison, the C – O – H angle in alcohols is about 110 °, the C – O – C angle in ethers : 120 ° . The magnitude of this voltage is estimated to be 105 kJ / mol [12] . The moments of inertia with respect to the main axes: I A = 32.921⋅10 −40 g · cm², I B = 37.926⋅10 −40 g · cm², I C = 59.510⋅10 −40 g · cm² [13] .

The relative instability of carbon-oxygen bonds in a molecule shows a comparison of the breaking energy of two C – O bonds in ethylene oxide with the breaking energy of one C – O bond in ethanol and dimethyl ether : they are close in value — the difference is 12.7% and 5.9% respectively [14] :

Reaction equationΔ H o 298 , kJ / molMethod of Definition
(C 2 H 4 ) O → C 2 H 4 + O (breaking two bonds)354.38Calculated based on the enthalpy of formation of atoms
C 2 H 5 OH → C 2 H 5 + OH (break of one bond)405.85Electronic punch
CH 3 OCH 3 → CH 3 O + CH 3 (break of one bond)334.72Calculated from the radical formation enthalpies

The structural features of the ethylene oxide molecule determine its chemical activity and explain the ease of ring opening in numerous addition reactions (see the section “ Chemical Properties ”).

Physical Properties

Ethylene oxide is a colorless gas (at 25 ° C) or a mobile liquid [15] (at 0 ° C) with a characteristic ethereal sweetish smell that is noticeable at concentrations in the air of more than 500 parts per million [16] . It is well soluble in water, alcohol , ether and many other organic solvents [2] . Boiling point: 10.7 ° C; melting point: −111.3 ° C; the density of liquid ethylene oxide at a temperature of 10 ° C relative to water at the same temperature: 0.8824.

The main thermodynamic characteristics [4] :

  • standard molar heat capacity of the substance , С o p = 48.19 J / (mol · K);
  • standard formation enthalpy , Δ H o 298 = −51.037 kJ / mol;
  • standard entropy , S o 298 = 243.4 J / (mol · K);
  • standard Gibbs energy of formation , Δ G o 298 = −11.68 kJ / mol;
  • calorific value , Δ H o burn. = −1306 kJ / mol [3] .

Some physical ethylene oxide constants are:

The surface tension in the liquid state at the boundary with its own steam [17] :
T ° Cσ, mJ / m²
−50,135.8
−0,127.6
Boiling point at vapor pressure above 101.3 kPa [18] :
P , MPaP , ATMT ° C
0.507five57.7
1,013ten83.6
2,02720114.0
Viscosity [19] :
T ° Cη, 10 −3 Pa · s
−49,80.577
−38,20.488
−21,00.394
0.00.320
The equation for the vapor pressure in the range from −91 to 10.5 ° C [20] :
lg ( p [ mmHg ]) = 6.251 - 1115.1 / (244.14 + t [° C]).
Dipole moment at a temperature of 17–176 ° C [21] :
6.26⋅10 −30 Kl · m (1.89 D ).

The physical properties of liquid ethylene oxide in the temperature range from −40 to 195.8 ° C [9] :

Temperature,
° C		Vapor pressure
kPa		Fluid enthalpy
J / g		Evaporation enthalpy,
J / g		Density,
kg / l		Heat capacity,
J / (kg · K)		Thermal conductivity,
W / (m · K)
−408.350628.60.948818780.20
−2025.7338,8605.40.923219120.18
065.8277.3581.70.896919540.16
+20145.8115.3557.30.869720080.15
+40288.4153.2532.10.841320920.14
+60521.2191.8505.70.810822470.14
+80875.4232.6477.40.779424260.14
+1001385.4277.8445.50.744327820.13
+1202088330.4407.50.70523293N / A [22]
+1403020393.5359.40.66094225n / a
+1604224469.2297.10,608n / an / a
+1805741551.2222.50.533n / an / a
+195.87191n / an / an / an / an / a

Physical properties of ethylene oxide vapor in the temperature range from 298 to 800 K [9] :

Temperature, KEntropy, j / (mol · K)Heat of formation, kJ / molFree energy of education, kJ / molViscosity, Pa · sHeat conductivity, W / (m · K)Heat capacity, J / (mol · K)
298242.4−52.63−13,10n / an / a48.28
300242.8−52.72−12.849.00.01248.53
400258.7−56,531.0513.50.02561.71
500274.0−59,6215.8215.40.03875.44
600288.8−62.1331.1318.20.05686.27
700302.8−64,1046.8620.90.07595.31
800316.0−65,6162.80n / a0.090102.9

Chemical Properties

Due to the peculiarities of the molecular structure (see the section “ Structure and Parameters of the Molecule ”), ethylene oxide is a very reactive compound and easily reacts with various compounds with the C – O bond breaking and ring opening. For the compound, reactions with nucleophiles are most characteristic, passing through the S N 2 mechanism, both in acidic (weak nucleophiles : water, alcohols) and in alkaline medium (strong nucleophiles : OH - , RO - , NH 3 , RNH 2 , RR'NH and etc.) [12] .

General view of the reactions:

 

Next will be considered the most typical chemical reactions involving ethylene oxide.

Water and alcohol addition

Aqueous solutions of ethylene oxide are rather stable and can exist for a long time without a noticeable chemical reaction, but adding a small amount of acid [23] immediately leads to the formation of ethylene glycol even at room temperature:

(CH2CH2)O+H2O→HO-CH2CH2-OH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH}}}  

The reaction can be carried out in the gas phase, using phosphoric acid salts as a catalyst [24] .

Usually, in practice, the reaction is carried out at a temperature of about 60 ° C with a large excess of water in order to exclude the reaction of the formed ethylene glycol with ethylene oxide, resulting in the formation of di- and triethylene glycols [25] :

2(CH2CH2)O+H2O→HO-CH2CH2-O-CH2CH2-OH{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 } \! \! - \! \! O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH}}}  
3(CH2CH2)O+H2O→HO-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2-OH{\ displaystyle {\ mathsf {3 (CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 } \! \! - \! \! O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O \! \! - \! \! CH_ {2 } CH_ {2} \! \! - \! \! OH}}}  

The use of alkaline catalysts can lead to the formation of polyethylene glycol :

n(CH2CH2)O+H2O→HO-(-CH2CH2-O-)n-H{\ displaystyle {\ mathsf {n (CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! (\! - CH_ {2 } CH_ {2} \! \! - \! \! O - \!) _ {N} \! \! - \! \! H}}}  

Similarly, the reaction proceeds with alcohols , resulting in the formation of ethylene glycol ethers ( cellosolve ):

(CH2CH2)O+C2HfiveOH→HO-CH2CH2-OC2Hfive{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + C_ {2} H_ {5} OH}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OC_ {2} H_ {5}}}}  
2(CH2CH2)O+C2HfiveOH→HO-CH2CH2-O-CH2CH2-OC2Hfive{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + C_ {2} H_ {5} OH} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2 } CH_ {2} \! \! - \! \! O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OC_ {2} H_ {5}} }}  

The reaction with lower alcohols proceeds less actively than with water, requires more stringent conditions (heating to 160 ° C, pressure up to 3 MPa) and the presence of an acid or alkaline catalyst.

The reaction of ethylene oxide with higher fatty alcohols, used to obtain surface-active compounds , takes place in the presence of metallic sodium , sodium hydroxide or boron trifluoride [24] .

Joining of carboxylic acids and their derivatives

The interaction of ethylene oxide in the presence of catalysts with carboxylic acids results in incomplete, and with acid anhydrides , complete esters of glycols:

(CH2CH2)O+CH3COOH→HO-CH2CH2-OCOCH3{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + CH_ {3} COOH}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OCOCH_ {3}}}}  
(CH2CH2)O+(CH3CO)2O→CH3COO-CH2CH2-OCOCH3{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + (CH_ {3} CO) _ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {CH_ {3} COO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OCOCH_ {3}}}}  

By analogy, the addition of amides of acids is also possible:

(CH2CH2)O+CH3CONH2→HO-CH2CH2-NHCOCH3{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + CH_ {3} CONH_ {2}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! NHCOCH_ {3}}}}  

The addition of ethylene oxide to higher carboxylic acids is carried out at elevated temperature (usually 140–180 ° C) and pressure (0.3–0.5 MPa) in an inert atmosphere in the presence of an alkaline catalyst (concentration: 0.01–2%) - hydroxide or sodium carbonate (potassium) [26] . The carboxylate ion acts as the nucleophile in the reaction:

RCOOH+OH-→RCOO-+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {RCOOH + OH ^ {-}}} \ rightarrow {\ mathsf {RCOO ^ {-} + H_ {2} O}}}  
(CH2CH2)O+RCOO-→RCOOCH2CH2O-{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RCOO ^ {-}}} \ rightarrow {\ mathsf {RCOOCH_ {2} CH_ {2} O ^ {-}}}  
RCOOCH2CH2O-+RCOOH→RCOOCH2CH2OH+RCOO-{\ displaystyle {\ mathsf {RCOOCH_ {2} CH_ {2} O ^ {-} + RCOOH}} \ rightarrow {\ mathsf {RCOOCH_ {2} CH_ {2} OH + RCOO ^ {-}}}}  

Addition of ammonia and amines

Ethylene oxide reacts with ammonia [27] to form a mixture of mono-, di-, and triethanolamine :

(CH2CH2)O+NH3→HO-CH2CH2-NH2{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + NH_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \ ! \! - \! \! NH_ {2}}}}  
2(CH2CH2)O+NH3→(HO-CH2CH2)2NH{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + NH_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {(HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 }) _ {2} NH}}}  
3(CH2CH2)O+NH3→(HO-CH2CH2)3N{\ displaystyle {\ mathsf {3 (CH_ {2} CH_ {2}) O + NH_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {(HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 }) _ {3} N}}}  

Similarly, the reaction can proceed with primary and secondary amines :

(CH2CH2)O+RNH2→HO-CH2CH2-NHR{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RNH_ {2}}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \ ! \! - \! \! NHR}}}  

Dialkylaminoethanols can react further with ethylene oxide to form aminopolyethylene glycols [9] :

n(CH2CH2)O+R2NCH2CH2OH→R2NCH2CH2O-(-CH2CH2O-)n-H{\ displaystyle n {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + R_ {2} NCH_ {2} CH_ {2} OH}} \ rightarrow {\ mathsf {R_ {2} NCH_ {2} CH_ {2} O {-} ({-} CH_ {2} CH_ {2} O {-})}} {{}} {\ mathsf {{-} H}}}  

Trimethylamine reacts with ethylene oxide in the presence of water to form choline [28] :

(CH2CH2)O+(CH3)3N+H2O→[HOCH2CH2N(CH3)3]+OH-{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + (CH_ {3}) _ {3} N + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {[HOCH_ {2} CH_ { 2} N (CH_ {3}) _ {3}] ^ {+} OH ^ {-}}}  

Aromatic primary and secondary amines also react with ethylene oxide to form the corresponding aryl alcohols.

Connecting hydrogen halides

Ethylene oxide readily reacts with aqueous solutions of hydrogen halides HCl , HBr and HI [29] to form halohydrins :

(CH2CH2)O+HCl→HO-CH2CH2-Cl{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + HCl}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl}}}  

The reaction with hydrogen halides in an aqueous solution competes with acid-catalyzed hydration of ethylene oxide, therefore ethylene glycol with a mixture of diethylene glycol will always be formed as a by-product. To obtain a purer product, the reaction can be carried out in the gas phase or in an organic solvent medium.

Ethylene fluorohydrin is obtained differently: by reacting hydrogen fluoride with a 5-6% solution of ethylene oxide in diethyl ether with a water content of 1.5-2% [30] during boiling [31] .

Halohydrins can also be obtained by passing ethylene oxide through aqueous solutions of metal halides [24] :

2(CH2CH2)O+CuCl2+2H2O→2HO-CH2CH2-Cl+Cu(OH)2↓{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + CuCl_ {2} + 2H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {2HO \! \! - \! \! CH_ { 2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl + Cu (OH) _ {2} \ downarrow}}}  

Attaching Organometallic Compounds

The interaction of ethylene oxide with organomagnesium compounds ( Grignard reagents ) can be considered as a nucleophilic substitution under the action of the carbanion of an organometallic compound. The final product of the reaction will be the primary alcohol :

(CH2CH2)O+RMgBr→R-CH2CH2-OMgBr→H2OR-CH2CH2-OH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RMgBr}} \ rightarrow {\ mathsf {R \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OMgBr \ {\ xrightarrow {H_ {2} O}} \ R \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH}}}  

In addition to the Grignard reagents, other organometallic compounds, for example, alkyl lithium, are attached in a similar way:

(CH2CH2)O+RLi→R-CH2CH2-OLi→H2OR-CH2CH2-OH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RLi}} \ rightarrow {\ mathsf {R \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OLi \ {\ xrightarrow {H_ {2} O}} \ R \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH}}}  

Other addition reactions

Hydrogen cyanide addition

Ethylene oxide readily reacts with hydrogen cyanide to form ethylene cyanohydrin :

(CH2CH2)O+HCN→HO-CH2CH2-CN{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + HCN}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! CN}}}  

Instead of HCN, a cooled (10–20 ° C) aqueous solution of calcium cyanide can be used [32] :

2(CH2CH2)O+Ca(CN)2+2H2O→2HO-CH2CH2-CN+Ca(OH)2{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + Ca (CN) _ {2} + 2H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {2HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! CN + Ca (OH) _ {2}}}}  

Ethylene cyanohydrin easily loses water, forming acrylonitrile :

HO-CH2CH2-CN→CH2=CH-CN+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! CN}} \ rightarrow {\ mathsf {CH_ {2} \! \ ! = \! \! CH \! \! - \! \! CN + H_ {2} O}}}  

Joining hydrogen sulfide and mercaptans

Interacting with hydrogen sulfide , ethylene oxide forms 2-mercaptoethanol and thiodiglycol, with alkyl mercaptans, 2-alkyl mercapto ethanol is obtained:

(CH2CH2)O+H2S→HO-CH2CH2-HS{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} S}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! HS}}}  
2(CH2CH2)O+H2S→(HO-CH2CH2)2S{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} S}} \ rightarrow {\ mathsf {(HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ { 2}) _ {2} S}}}  
(CH2CH2)O+RHS→HO-CH2CH2-SR{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RHS}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! SR}}}  

An excess of ethylene oxide with an aqueous solution of hydrogen sulfide leads to tris (hydroxyethyl) sulfonium hydroxide:

3(CH2CH2)O+H2S→[(HO-CH2CH2)3S+]OH-{\ displaystyle {\ mathsf {3 (CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} S}} \ rightarrow {\ mathsf {[(HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2}) _ {3} S ^ {+}] OH ^ {-}}}  

Attaching Nitrous and Nitric Acids

The interaction of ethylene oxide with aqueous solutions of nitrite of barium , calcium , magnesium or zinc , as well as with a solution of sodium nitrite with carbon dioxide , leads to the formation of 2-nitroethanol [33] :

2(CH2CH2)O+Ca(NO2)2+2H2O→2HO-CH2CH2-NO2+Ca(OH)2{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + Ca (NO_ {2}) _ {2} + 2H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {2HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! NO_ {2} + Ca (OH) _ {2}}}  

The reaction of ethylene oxide with nitric acid leads to mono- and dinitroglycol [34] :

(CH2CH2)O+HNO3→HO-CH2CH2-ONO2→-H2O+HNO3O2NO-CH2CH2-ONO2{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + HNO_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \ ! \! - \! \! ONO_ {2} \ {\ xrightarrow [{- H_ {2} O}] {+ \ HNO_ {3}}} \ O_ {2} NO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! ONO_ {2}}}}  

Reaction with active methylene group compounds

The reaction of ethylene oxide with compounds containing the active methylene group in the presence of alcoholates leads to the formation of butyrolactones [35] :

 

Connection to aromatic compounds

Ethylene oxide reacts Friedel-Crafts with benzene to form phenylethyl alcohol :

 

Carrying out the reaction under different conditions (temperature 315–440 ° C, pressure 0.35–0.7 MPa, catalyst: aluminosilicate), styrene can be obtained in one stage [36] .

Crown ether synthesis reactions

Using ethylene oxide, a number of polynomial heterocyclic compounds known as crown ethers can be obtained.

One of the known methods consists in cationic cyclopolymerization of ethylene oxide with limiting the size of the resulting cycle [37] :

n(CH2CH2)O→(-CH2CH2-O-)n{\ displaystyle {\ mathsf {n (CH_ {2} CH_ {2}) O \ rightarrow (- \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O \! -) _ {n }}}}  

To suppress the formation of side linear polymers, a high dilution method is used — the reaction is carried out in a highly dilute solution [37] .

Interesting is the reaction of ethylene oxide with SO 2 in the presence of cesium salts, leading to the formation of an eleven-membered heterocyclic compound with the complexing properties of crown ethers [38] :

 

Isomerization Reaction

При нагревании окиси этилена при температуре около 400 °C или 150—300 °C в присутствии катализаторов ( Al 2 O 3 , H 3 PO 4 и пр.) происходит изомеризация в ацетальдегид [39] :

(CH2CH2)O→200oC,Al2O3CH3CHO{\displaystyle {\mathsf {(CH_{2}CH_{2})O\ {\xrightarrow {200\ ^{o}C,\ Al_{2}O_{3}}}\ CH_{3}CHO}}}  

Радикальный механизм, предложенный Бенсоном ( англ. Sidney W. Benson ) для объяснения реакции, происходящей в газовой фазе, включает в себя следующие стадии [40] [41] :

[one](CH2CH2)O⇄⋅CH2CH2O⋅→CH3CHO∗{\displaystyle [1]\ \ {\mathsf {(CH_{2}CH_{2})O}}\rightleftarrows \cdot {\mathsf {CH_{2}CH_{2}O\cdot }}\rightarrow {\mathsf {CH_{3}CHO^{*}}}}  

[2]CH3CHO∗→CH3⋅+CHO⋅{\displaystyle [2]\ \ {\mathsf {CH_{3}CHO^{*}}}\rightarrow {\mathsf {CH_{3}\!\cdot +\ CHO\cdot }}}  

[3]CH3CHO∗+M→CH3CHO+M∗{\displaystyle [3]\ \ {\mathsf {CH_{3}CHO^{*}+M}}\rightarrow {\mathsf {CH_{3}CHO+M^{*}}}}  

Частица ( CH3CHO∗{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}CHO^{*}}}}   ) представляет собой короткоживущую (время жизни 10 −8,5 секунд) активированную молекулу ацетальдегида, избыточная энергия которой составляет примерно 355,6 кДж/моль, что на 29,3 кДж/моль больше энергии диссоциации связи CC в ацетальдегиде [40] .

Термическую изомеризацию окиси этилена в отсутствие катализатора невозможно провести селективно с образованием ацетальдегида, так как в этих условиях заметны параллельные радикальные реакции и существенна доля побочных продуктов (см. подраздел « Термическое разложение ») [42] .

Реакции восстановления

Окись этилена может быть подвергнута гидрированию с образованием этилового спирта в присутствии катализатора:

(CH2CH2)O+H2→80oC,NiC2HfiveOH{\displaystyle {\mathsf {(CH_{2}CH_{2})O+H_{2}\ {\xrightarrow {80\ ^{o}C,\ Ni}}\ C_{2}H_{5}OH}}}  

В качестве катализаторов прямого гидрирования могут выступать никель , платина и палладий [42] . Также в качестве агентов гидрирования возможно использование алюмогидрида лития , боранов и некоторых других гидридов [43] .

Окись этилена может также восстанавливаться водородом в момент выделения (реакция цинковой пыли с уксусной кислотой ) до этилена (выход до 70 %) [43] :

(CH2CH2)O+H2→Zn+CH3COOHCH2=CH2+H2O{\displaystyle {\mathsf {(CH_{2}CH_{2})O+H_{2}\ {\xrightarrow {Zn\ +\ CH_{3}COOH}}\ CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}+H_{2}O}}}  

Аналогично реакция идёт в присутствии смеси алюмогидрида лития с хлоридом титана (III) [44] , хлорида железа с бутиллитием в среде тетрагидрофурана , а также некоторыми другими агентами [43] .

Реакции окисления

Окись этилена может быть окислена в зависимости от условий до гликолевой кислоты или до диоксида углерода :

(CH2CH2)O+O2→AgNO3HOCH2COOH{\displaystyle {\mathsf {(CH_{2}CH_{2})O+O_{2}\ {\xrightarrow {AgNO_{3}}}\ HOCH_{2}COOH}}}  

Глубокое газофазное окисление окиси этилена в реакторе при температуре 800—1000 К и давлении 0,1—1 МПа приводит к смеси продуктов, содержащей O 2 , H 2 , CO , CO 2 , CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 3 H 8 , CH 3 CHO [45] .

Реакции димеризации

В присутствии кислотных катализаторов можно провести димеризацию окиси этилена с образованием диоксана :

 

Механизм реакции выглядит следующим образом [42] :

 

Реакция димеризации не является селективной, так как в ходе её проведения всегда образуются побочные продукты и, в частности, ацетальдегид (вследствие реакции изомеризации ).

Для ускорения и повышения селективности реакции можно использовать платиновые или платино- палладиевые катализаторы, а также элементарный йод вместе с сульфоланом (в этом случае в качестве побочного продукта образуется 2-метил-1,3-диоксолан) [46] .

Реакции полимеризации

Жидкая окись этилена под действием различных факторов может образовывать полиэтиленгликоли . Процесс полимеризации может иметь как радикальный, так и ионный механизм, но в практическом плане только последний имеет широкое использование [47] .

Катионная полимеризация окиси этилена протекает под действием протонных кислот ( HClO 4 , HCl ), кислот Льюиса ( SnCl 4 , BF 3 и пр.), металлорганических соединений или более сложных, многокомпонентных составов [47] :

n(CH2CH2)O→SnClfour(-CH2CH2-O-)n{\displaystyle {\mathsf {n(CH_{2}CH_{2})O\ {\xrightarrow {SnCl_{4}}}\ (-\!CH_{2}CH_{2}\!\!-\!\!O\!-)_{n}}}}  

The reaction mechanism is as follows [48] .

At the first stage, the catalyst is initiated (MX m ) by the action of an alkyl or acyl halide or a compound with an active hydrogen atom, usually water, alcohol or glycol:

MXm+ROH→MXmRO-H+{\ displaystyle {\ mathsf {MX_ {m} + ROH}} \ rightarrow {\ mathsf {MX_ {m} RO ^ {-} H ^ {+}}}}  

The resulting active complex reacts with ethylene oxide according to the S N 2 mechanism:

(CH2CH2)O+MXmRO-H+→(CH2CH2)O⋅⋅⋅H+O-RMXm{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + MX_ {m} RO ^ {-} H ^ {+}} \ rightarrow {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2} ) O}} \ cdot \ cdot \ cdot {\ mathsf {H ^ {+} O ^ {-} RMX_ {m}}}}  
(CH2CH2)O⋅⋅⋅H+O-RMXm→HO-CH2CH2++MXmRO-{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O}} \ cdot \ cdot \ cdot {\ mathsf {H ^ {+} O ^ {-} RMX_ {m}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} ^ {+} + MX_ {m} RO ^ {-}}}  
HO-CH2CH2++n(CH2CH2)O→HO-CH2CH2-(O-CH2CH2)n+{\ displaystyle {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} ^ {+} + n (CH_ {2} CH_ {2}) O}} \ rightarrow {\ mathsf { HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! (O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2}) _ {n } ^ {+}}}}  

Open circuit:

HO-CH2CH2-(O-CH2CH2)n++MXmRO-→HO-CH2CH2-(O-CH2CH2)n-OR+MXm{\ displaystyle {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! (O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2}) _ {n} ^ {+} + MX_ {m} RO ^ {-}}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! (O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2}) _ {n} \! \! - \! \! OR + MX_ {m}}}  
H(O-CH2CH2)n-O-CH2-CH2++MXmRO-→H(O-CH2CH2)n-O-CH=CH2+MXm+ROH{\ displaystyle {\ mathsf {H (O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2}) _ {n} \! \! - \! \! O \! \! - \! \ ! CH_ {2} \! \! - \! \! CH_ {2} ^ {+} + MX_ {m} RO ^ {-}}} \ rightarrow {\ mathsf {H (O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2}) _ {n} \! \! - \! \! O \! \! - \! \! CH \! \! = \! \! CH_ {2} + MX_ {m} + ROH}}}  

Anionic polymerization of ethylene oxide proceeds under the action of bases: alcoholates , hydroxides , carbonates, or other compounds of alkali or alkaline earth metals [47] .

The reaction mechanism is as follows [48] :

(CH2CH2)O+RONa→RO-CH2CH2-O-Na+{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RONa}} \ rightarrow {\ mathsf {RO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O ^ {-} Na ^ {+}}}}  
RO-CH2CH2-O-Na++n(CH2CH2)O→RO-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-O-Na+{\ displaystyle {\ mathsf {RO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O ^ {-} Na ^ {+} + n (CH_ {2 } CH_ {2}) O}} \ rightarrow {\ mathsf {RO \! \! - \! \! (CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O) _ {n} \ ! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O ^ {-} Na ^ {+}}}}  
RO-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-O-Na+→RO-(CH2CH2-O)n-CH=CH2+NaOH{\ displaystyle {\ mathsf {RO \! \! - \! \! (CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O) _ {n} \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O ^ {-} Na ^ {+}}} \ rightarrow {\ mathsf {RO \! \! - \! \! (CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O) _ {n} \! \! - \! \! CH \! \! = \! \! CH_ {2} + NaOH}}}  
RO-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-O-Na++H2O→RO-(CH2CH2-O)n+oneOH+NaOH{\ displaystyle {\ mathsf {RO \! \! - \! \! (CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O) _ {n} \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O ^ {-} Na ^ {+} + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {RO \! \! - \! \ ! (CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O) _ {n + 1} OH + NaOH}}}  

Thermal decomposition

Ethylene oxide is a thermally stable compound - in the absence of catalysts up to 300 ° C, it does not undergo degradation and only after 570 ° C does a noticeable process of exothermic decomposition occur, proceeding by a radical mechanism [42] . At the first stage, isomerization takes place (see the “ Isomerization Reaction ” subsection), but with an increase in temperature, the radical process is accelerated and a gas mixture containing ethane , ethylene , methane , hydrogen , carbon monoxide (II) , ketene is obtained as reaction products. formaldehyde [49] .

High-temperature pyrolysis (830–1200 K) at elevated pressure in an inert atmosphere leads to a more complex composition of the gas mixture, in which acetylene and propane are additionally detected [50] .

The initiation of the chain, in contrast to the isomerization reaction, occurs mainly as follows [50] :

(CH2CH2)O→⋅CH2CH2O⋅→CH2O+CH2:{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O}} \ rightarrow \ cdot {\ mathsf {CH_ {2} CH_ {2} O \ cdot}} \ rightarrow {\ mathsf {CH_ {2 } O + CH_ {2} \ !:}}}  

Conducting thermal decomposition of ethylene oxide in the presence of transition metal compounds as catalysts, it is possible not only to reduce its temperature, but also to obtain ethylene as the main product, that is, to actually conduct the reaction through the reverse synthesis of ethylene oxide by direct oxidation.

Other reactions

Under the action of thiocyanate ions or thiourea, ethylene oxide is converted to thirane (ethylene sulfide) [51] :

(CH2CH2)O+(NH2)2C=S→(CH2CH2)S+(NH2)2C=O{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + (NH_ {2}) _ {2} C \! \! = \! \! S}} \ rightarrow {\ mathsf {\ mathsf { (CH_ {2} CH_ {2}) S + (NH_ {2}) _ {2} C \! \! = \! \! O}}}}  
 

Phosphorus pentachloride , interacting with ethylene oxide, forms dichloroethane [24] :

(CH2CH2)O+PClfive→Cl-CH2CH2-Cl+POCl3{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + PCl_ {5}}} \ rightarrow {\ mathsf {Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \ ! \! - \! \! Cl + POCl_ {3}}}}  

By analogy, dichloro derivatives of ethylene oxide can be obtained by the action of SOCl 2 and pyridine , triphenylphosphine and CCl 4 [52] .

Phosphorus trichloride with ethylene oxide forms phosphorous ester chloroethyl esters [24] :

(CH2CH2)O+PCl3→Cl-CH2CH2-OPCl2{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + PCl_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \ ! \! - \! \! OPCl_ {2}}}}  
2(CH2CH2)O+PCl3→(Cl-CH2CH2-O)2PCl{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + PCl_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {(Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 } \! \! - \! \! O) _ {2} PCl}}}  
3(CH2CH2)O+PCl3→(Cl-CH2CH2-O)3P{\ displaystyle {\ mathsf {3 (CH_ {2} CH_ {2}) O + PCl_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {(Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 } \! \! - \! \! O) _ {3} P}}}  

The product of the reaction of ethylene oxide with carboxylic acid chlorides in the presence of sodium iodide is iodo ethyl ester [52] :

(CH2CH2)O+RCOCl+NaI→RC(O)-OCH2CH2-I+NaCl{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RCOCl + NaI}} \ rightarrow {\ mathsf {RC (O) \! \! - \! \! OCH_ {2} CH_ {2 } \! \! - \! \! I + NaCl}}}  

When ethylene oxide with carbon dioxide is heated in a non-polar solvent at 100 ° C in the presence of bis - (triphenylphosphine) nickel (0), ethylene carbonate is formed [53] :

 

In industry, a similar reaction is carried out at elevated pressure and temperature in the presence of quaternary ammonium or phosphonium salts as a catalyst [54] .

The reaction of ethylene oxide with formaldehyde in the presence of a catalyst at a temperature of 80-150 ° C leads to the formation of 1,3-dioxolane [55] :

 

If, instead of formaldehyde, other aldehydes or ketones are used , 2-substituted 1,3-dioxolanes can be obtained (yield 70–85%, catalyst: tetraethylammonium bromide) [55] .

Catalytic hydroformylation of ethylene oxide leads to the formation of hydroxypropanal and then propane-1,3-diol [56] :

(CH2CH2)O+CO+H2→CHO-CH2CH2-OH→+H2HO-CH2CH2CH2-OH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + CO + H_ {2}}} \ rightarrow {\ mathsf {CHO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2 } \! \! - \! \! OH \ {\ xrightarrow {+ H_ {2}}} \ HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH}}}  

Laboratory methods for obtaining

Dehydrochlorination of ethylene chlorohydrin or its derivatives

The dehydrochlorination of ethylene chlorohydrin , discovered by Würz, is still one of the most common laboratory methods for producing ethylene oxide:

Cl-CH2CH2-OH+NaOH→(CH2CH2)O+NaCl+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH + NaOH}} \ rightarrow {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + NaCl + H_ {2} O}}}  

The reaction is carried out under heating; in addition, in addition to sodium or potassium hydroxide , it is possible to use calcium , barium or magnesium hydroxides , as well as carbonates of alkali or alkaline earth metals [57] .

In turn, in the laboratory, ethylene chlorohydrin is obtained by one of the following methods [57] :

  • reaction of ethylene glycol with hydrogen chloride :
OH-CH2CH2-OH+HCl→OH-CH2CH2-Cl+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {OH \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OH + HCl}} \ rightarrow {\ mathsf {OH \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl + H_ {2} O}}}  
  • reaction of ethylene with hypochlorous acid :
CH2=CH2+HOCl→OH-CH2CH2-Cl{\ displaystyle {\ mathsf {CH_ {2} \! \! = \! \! CH_ {2} \! + HOCl}} \ rightarrow {\ mathsf {OH \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl}}}  

or

CH2=CH2+Cl2+H2O→OH-CH2CH2-Cl+HCl{\ displaystyle {\ mathsf {CH_ {2} \! \! = \! \! CH_ {2} \! + Cl_ {2} + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {OH \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl + HCl}}}  

A convenient and one of the oldest preparative methods for producing ethylene oxide is the action of alkali on chloroethyl acetate [58] :

Cl-CH2CH2-OCOCH3+2KOH→(CH2CH2)O+KCl+CH3COOK+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! OCOCH_ {3} + 2KOH}} \ rightarrow {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + KCl + CH_ {3} COOK + H_ {2} O}}}  

With a high yield (up to 90%), ethylene oxide can be obtained by the action of calcium oxide (with other alkalis the reaction yield decreases) by ethyl hypochlorite [58] :

2CH3CH2-OCl+CaO→2(CH2CH2)O+CaCl2+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {2CH_ {3} CH_ {2} \! \! - \! \! OCl + CaO}} \ rightarrow {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + CaCl_ { 2} + H_ {2} O}}}  

In turn, ethyl hypochlorite is obtained by the reaction:

Cl2+NaOH+CH3CH2OH→CH3CH2OCl+NaCl+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {Cl_ {2} + NaOH + CH_ {3} CH_ {2} OH}} \ rightarrow {\ mathsf {CH_ {3} CH_ {2} OCl + NaCl + H_ {2} O}} }  

Direct oxidation of ethylene by peroxy acids

For epoxidation of ethylene in the laboratory using peroxy acids , for example, peroxybenzoic or meta- chloroperoxybenzoic acids [59] :

 

Peroxidation is effective for higher alkenes, but their use for ethylene, although possible, may not be fully justified in practice due to the duration of the reaction and the low yield of the reaction [58] .

Other Preparative Methods

Among other preparative methods, the following can be noted [58] :

  • reaction of 1,2-diiodoethane with silver oxide :
I-CH2CH2-I+Ag2O→(CH2CH2)O+2AgI{\ displaystyle {\ mathsf {I \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! I + Ag_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {( CH_ {2} CH_ {2}) O + 2AgI}}}  
  • decomposition of ethylene carbonate at 200–210 ° C in the presence of hexachloroethane :
 

From recent publications, we mention the use of a mixed lithium-silver-aluminum catalyst for the direct oxidation of ethanol to ethylene oxide [60] :

2C2HfiveOH+O2→Ag/Li2O/Al2O3200oC2(CH2CH2)O+2H2O{\ displaystyle {\ mathsf {2C_ {2} H_ {5} OH + O_ {2}}} \ {\ xrightarrow [{Ag / Li_ {2} O / Al_ {2} O_ {3}}] {200 \ ^ {o} C}} \ \ {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + 2H_ {2} O}} \}  

Industrial Production

The history of industrial production of ethylene oxide

The beginning of the industrial production of ethylene oxide dates back to 1914 , when the chlorohydrin process (the reaction of ethylene chlorohydrin with calcium hydroxide ) was launched, which monopoly existed until 1937 . The first ethylene oxide plant was built during World War I by BASF [61] . The chlorhydrin process was initially not entirely effective, even without taking into account economic indicators, since as a result valuable chlorine in the form of calcium chloride was lost.

Starting from the 1930s, this process began to be ousted by direct gas-phase oxidation of ethylene with air, and since 1958, with oxygen, in the presence of a silver catalyst, at a pressure of 1-3 MPa and a temperature of 200-300 ° C (direct oxidation of ethylene year Lefort) [62] .

By the mid-1950s, a more economical method of direct oxidation of ethylene in the USA provided about half of all ethylene oxide produced, and after 1975 it completely supplanted the old method [62] .

In the Soviet Union, the first industrial production of ethylene oxide, carried out in accordance with the chlorhydrin process, was launched in 1936 [63] ; At the same time, intensive searches for more economical technology were carried out. Work on the creation of its own method of producing ethylene oxide by direct oxidation of ethylene on a silver catalyst was carried out under the guidance of Professor P. V. Zimakov in 1938-1942. [64] , which formed the basis of the first domestic industrial production of ethylene oxide production by direct catalytic oxidation of ethylene, launched shortly after World War II [63] .

Chlorohydrin ethylene oxide production process

The chlorohydrin process was the first industrial method for producing ethylene oxide, and although at the beginning of the XXI century it was completely superseded by the direct oxidation of ethylene, familiarity with it is not only of historical interest, but also practical: the method is still used in the production of propylene oxide [65] .

Technologically chlorhydrin process consists of the following steps:

  • receiving ethylene chlorohydrin;
  • ethylene chlorohydrin dehydrochlorination to produce ethylene oxide;
  • ethylene oxide purification.

In practice, ethylene oxide is produced by a continuous method. In the first reaction column, ethylene is hypochlorinated to form ethylene chlorohydrin [66] :

[one]Cl2+H2O→HOCl+HCl{\ displaystyle {\ mathsf {[1] \ \ Cl_ {2} + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCl + HCl}}}  
[2]CH2=CH2+HOCl→OH-CH2CH2-Cl{\ displaystyle {\ mathsf {[2] \ \ CH_ {2} \! \! = \! \! CH_ {2} \! \! \ + HOCl}} \ rightarrow {\ mathsf {OH \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl}}}  
[3]CH2=CH2+Cl2→Cl-CH2CH2-Cl{\ displaystyle {\ mathsf {[3] \ \ CH_ {2} \! \! = \! \! CH_ {2} \! \! \ + Cl_ {2}}} \ rightarrow {\ mathsf {Cl \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl}}}  

To reduce the conversion of ethylene to dichloroethane (reaction [3] ), the concentration of ethylene chlorohydrin is maintained at 4–6%, and the solution is heated with steam to the boiling point [66] .

Next, an aqueous solution of ethylene chlorohydrin enters the second reaction column, where it reacts with a 30% solution of calcium hydroxide at a temperature of 100 ° C [66] :

2OH-CH2CH2-Cl+Ca(OH)2→2(CH2CH2)O+CaCl2+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {2OH \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl + Ca (OH) _ {2}} \ rightarrow {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + CaCl_ {2} + H_ {2} O}}}  

Purification of ethylene oxide from impurities is carried out by distillation . Chlorohydrin process allows you to achieve a 95% degree of conversion of ethylene, the yield of ethylene oxide is 80% of theoretical; about 200 kg of dichloroethane is obtained per ton of product produced [66] .

The production process of ethylene oxide by direct oxidation of ethylene

Using the direct ethylene oxidation method in the global industry

For the first time, the method of direct oxidation of ethylene with oxygen in the presence of a silver catalyst was patented by Lefort in 1931. Later this method was studied, modified several times and received various variations for industrial use. At least four of the most common developments [67] are known, which formed the basis of modern commercially effective solutions [68] :

 
Scheme for producing ethylene oxide by the method of Union Carbide Corp. [69]
  • Developer: Union Carbide Corp. [70]
The first company to implement the industrial method of direct oxidation of ethylene. Since 1994, it has been using the so-called The METEOR [71] process , which is characterized by high productivity, low initial capital investments, and low operating costs. The method is the exclusive property of the company and is used only at its own factories (about 20% of all world capacities) [69] .
  • Developer: Scientific Design Co., Inc.
The method is close to the previous one, but is widespread in the world due to the licensing system (since 1983 about 90 projects have been implemented; about 25% of all world capacities and 75% of all licensed ethylene oxide production) [69] [72] .
  • Developer: Shell International Chemicals BV
The method is distinguished by high flexibility in relation to the specific requirements of specific industries, increased selectivity in relation to the yield of ethylene oxide, as well as a long lifetime of the catalyst (3 years). It occupies about 40% of the world ethylene oxide production capacity [69] .
  • Developer: Japan Catalytic Chemical Co.
Licensed method, similar to the method of Scientific Design, but adapted to the organization of a single production complex, involving the combination of the production of ethylene oxide and ethylene glycols.

Older plants typically use ethylene oxide production schemes, where air ( Union Carbide, Scientific Design ) acts as an oxidizer. In modern production, oxygen is used for oxidation ( Union Carbide – Meteor process, Shell, Scientific Design — second version, Japan Catalytic ) [73] .

Chemistry and kinetics of the direct oxidation of ethylene

Formally, the process of direct oxidation of ethylene in the presence of a silver catalyst can be written as an equation:

2CH2=CH2+O2→Ag2(CH2CH2)O{\ displaystyle {\ mathsf {2CH_ {2} \! \! = \! \! CH_ {2} + O_ {2} \ {\ xrightarrow {Ag}} \ 2 (CH_ {2} CH_ {2}) O }}}  

However, studying the practical process of carrying out the reaction, one can observe a significant amount of carbon dioxide and water in its products, which could be explained by the complete oxidation of ethylene or ethylene oxide:

CH2=CH2+3O2→2CO2+2H2O{\ displaystyle {\ mathsf {CH_ {2} \! \! = \! \! CH_ {2} + 3O_ {2} \ rightarrow 2CO_ {2} + 2H_ {2} O}}}  
2(CH2CH2)O+fiveO2→fourCO2+fourH2O{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + 5O_ {2} \ rightarrow 4CO_ {2} + 4H_ {2} O}}}  

Механизм реакции прямого окисления этилена широко изучался, однако по настоящий момент не существует общепринятого мнения научного сообщества по этому вопросу.

В 1970-х годах процесс гетерогенного каталитического окисления этилена был изучен и описан P. A. Kilty и W. M. H. Sachtler, которые предположили для него следующий механизм [74] :

O2+fourAg(adj)→fourAg+2O2-(ads){\displaystyle {\mathsf {O_{2}+4Ag(adj)\ {\xrightarrow {\ }}\ 4Ag+2O^{2-}(ads)}}}  
O2+Ag→Ag++O2-{\displaystyle {\mathsf {O_{2}+Ag\ {\xrightarrow {\ }}\ Ag^{+}+O_{2}^{-}}}}  
O2-(ads)+CH2=CH2→(CH2CH2)O+O(ads){\displaystyle {\mathsf {O_{2}^{-}(ads)+CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ (CH_{2}CH_{2})O+O(ads)}}}  
6O(ads)+CH2=CH2→2CO2+2H2O{\displaystyle {\mathsf {6O(ads)+CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2CO_{2}+2H_{2}O}}}  

Здесь (ads) — частицы, адсорбированные на поверхности катализатора; (adj) — частицы серебра, непосредственно граничащие с атомами кислорода.

Общая схема реакции будет выглядеть следующим образом:

7CH2=CH2+6O2→6(CH2CH2)O+2CO2+2H2O{\displaystyle {\mathsf {7CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}+6O_{2}\rightarrow 6(CH_{2}CH_{2})O+2CO_{2}+2H_{2}O}}}  

Таким образом была определена максимальная степень конверсии этилена в окись этилена: 6/7 или 85,7 % [74] .

Данный механизм согласовывался с исследованиями W.Herzog, который использовал в качестве окислителя оксид азота (I) [74] :

6N2O+6Ag∗→6(Ad-O)+6N2{\displaystyle {\mathsf {6N_{2}O+6Ag^{*}{\xrightarrow {\ }}\ 6(Ad\!\!-\!\!O)+6N_{2}}}}  
6(Ad-O)+6CH2=CH2→2CO2+2H2O+6Ag∗{\displaystyle {\mathsf {6(Ad\!\!-\!\!O)+6CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}\ {\xrightarrow {\ }}\ 2CO_{2}+2H_{2}O+6Ag^{*}}}}  

Более поздние исследования механизма окисления этилена с использованием серебряного катализатора показали, что данный механизм не вполне корректен, а процесс образования окиси этилена начинается только после активации металла кислородом и внедрения молекул кислорода внутрь поверхности катализатора. Именно этот активный подповерхностный кислород и вступает в дальнейшую реакцию с этиленом, позволяя совершать селективное окисление [75] , позволяющее довести теоретическую конверсию этилена в эпоксид до 100 % [76] .

Поиск катализатора для проведения реакции селективного окисления этилена, успешно осуществлённый в 1930-х годах, привёл к металлическому серебру, осаждённому на различных носителях ( пемза , силикагель , различные силикаты и алюмосиликаты , оксид алюминия , карбид кремния и пр.) и активированного специальными добавками ( сурьма , висмут , пероксид бария и пр.) [77] . Эксперимент показал, что оптимальными условиями для проведения реакции является температура 220—280 °C (более низкая температура делает катализатор малоактивным, а более высокая уменьшает селективность реакции за счёт более глубокого окисления этилена) и давление 1—3 МПа (увеличивает производительность катализатора и облегчает абсорбцию окиси этилена из реакционных газов) [77] .

Несмотря на существование единого фундаментального химического процесса каталитического окисления этилена, на практике существуют две различные технологические схемы окисления: более старая, предполагающая использование воздуха, и новая с использованием кислорода (>95 %).

Сравнительный анализ двух схем представлен в нижеследующей таблице [9] :

OptionsОкисление воздухомОкисление кислородом
Содержание этилена в газовой смеси, % молярных2—1020—35
Температура процесса, °C220—277220—235
Рабочее давление, МПа1-32-3
Конверсия (по этилену), %20—658—12
Фактический выход окиси этилена, % молярных63—7575—82

Помимо общеэкономических соображений, преимущество окисления этилена кислородом заключается в следующем [78] :

  • процессы, использующие высокое давление, имеют меньшие издержки по сжатию кислорода по сравнению с воздухом;
  • каталитические процессы с низкой конверсией по кислороду являются более дорогими в случае использования воздуха из-за необходимости удаления азота во время рециркуляции реакционной газовой смеси;
  • процессы, в результате которых образуются опасные химические вещества, более управляемы в случае использования кислорода;
  • более простое разделение продуктов реакции из-за отсутствия необходимости отделения азота;
  • более быстрое и эффективное протекание реакции из-за отсутствия эффекта разбавления.

Мировое производство окиси этилена

Оксид этилена является одним из крупнейших по объёму органических полупродуктов мирового химического производства, уступая по данным на 2008 год лишь этилену (113 млн тонн в 2008 году [79] ), пропилену (73 млн тонн в 2008 году [80] ), этанолу (52 млн тонн в 2008 году [81] ), бензолу (41 млн тонн в 2008 году [82] ), метанолу (40 млн тонн в 2008 году [83] ), терефталевой кислоте (39 млн тонн в 2008 году [84] ), винилхлориду (36,7 млн тонн в 2008 году [85] ), дихлорэтану (36,6 млн тонн в 2008 году [86] ), этилбензолу (29,2 млн тонн в 2008 году [87] ), п-ксилолу (28 млн тонн в 2008 году [88] ), стиролу (26 млн тонн в 2008 году [89] ), н-бутилену (21 млн тонн в 2008 году [90] ) и толуолу (20 млн тонн в 2008 году [91] ).

Производство окиси этилена является вторым после полиэтилена по значимости направлением использования этилена как важнейшего химического сырья и составляет 14,6 % его мирового потребления (по данным на 2008 год) [92] .

Мировое производство окиси этилена в 2012 году составило 21 млн тонн (в 2010 году — 19,5 млн тонн, 2008 году — 19 млн тонн, 2007 году — 18 млн тонн), что составляет около 90 % всех мировых производственных мощностей (в 2007 году — 93 %) [93] [94] . По прогнозным данным компании Merchant Research and Consulting Ltd. к 2016 году потребление окиси этилена вырастет до 24,2 млн тонн [93] .

По состоянию на 2004 год мировое производство окиси этилена по регионам выглядит следующим образом [95] :

RegionЧисло производителейПроизводство, тыс. тонн
Северная Америка
USA
Canada
Mexico
ten
3
3
4009
1084
350
Южная Америка
Brazil
Venezuela
2
one
312
82
Europe
Belgium
France
Germany
Netherlands
Spain
Turkey
Great Britain
Eastern Europe
2
one
four
2
one
one
one
no data
770
215
995
460
100
115
300
950
Ближний Восток
Iran
Kuwait
Саудовская Аравия
2
one
2
201
350
1781
Азия
China
Taiwan
India
Indonesia
Japan
Malaysia
South Korea
Singapore
no data
four
>2
one
four
one
3
one
1354
820
488
175
949
385
740
80

Крупнейшие мировые производители окиси этилена по объёму производственных мощностей, по состоянию на 2006 год (№ 1, 2, 5, 6), 2008—2009 гг. (№ 3, 4, 7):

  1. Dow Chemical Company : 3000—3500 тыс. тонн [96] ;
  2. (Saudi Basic Industries Corp.): 2,000-2,500 thousand tons [96] ;
  3. Shell : 1,328 kt [97] [98] [99] [100] [101] ;
  4. BASF : 1,175 kt [102] ;
  5. Chinese Petrochemical Corporation : ~ 1000 thousand tons [96] ;
  6. : 800–1,000 thousand tons [96] ;
  7. : 920 thousand tons [103] .

According to 2013 data, 39% of the world production of ethylene oxide is in Asia , and 45% is concentrated in three countries - the USA, China and Saudi Arabia [93] .

As of 2013, the largest world producers of ethylene oxide are Shell, Dow Chemical Company, SINOPEC Corp., Honam Petrochemical Corp., Ineos Oxide, Nan Ya Plastics Corp., Yanbu National Petrochemical Co., Saudi Kayan Petrochemical Company, MEGlobal and Shanghai Petrochemical [93 ] .

The producers of ethylene oxide, which are members of the European Association of Ethylene Oxide Manufacturers and Derivatives ( Eng. Ethylene Oxide & Derivatives Producers Association ) [104] , are the companies: Akzo Nobel Functional Chemical, BASF, Clariant, Dow Europe, Ineos Oxide, La Seda de Barcelona, ​​Lukoil Neftochim, ME Global, Sabic, Sasol Germany, Shell Chemicals [105] .

Ethylene oxide production in Russia

 
The share structure of ethylene oxide producers in Russia in 2008

Ethylene oxide production in Russia is carried out at the following enterprises:

  • PJSC « Nizhnekamskneftekhim » ( Nizhnekamsk , Republic of Tatarstan ) [106] ;
Design capacity for 2008: 320 thousand tons / year.
Production volume in 2008: 248.8 thousand tons [107] .
  • Sibur-Neftekhim OJSC [108] (Plant of ethylene oxide and glycols, Dzerzhinsk , Nizhny Novgorod region ) [109] ;
Design capacity for 2008: 240 thousand tons / year.
Production volume in 2008: 239 thousand tons, including commercial ethylene oxide 80.4 thousand tons [110] .
  • OJSC Kazanorgsintez (Orgprodukty Plant, Kazan , Republic of Tatarstan ) [111] ;
Design capacity for 2008: 60 thousand tons / year [112] .
Production volume in 2008: 44 thousand tons.

The total volume of ethylene oxide production in Russia in 2008 was 531.7 thousand tons, which is 2% lower than in 2007 [110] .

The production of ethylene oxide in Russia is carried out in accordance with GOST 7568-88 [113] .

Application

The main use of ethylene oxide is to obtain ethylene glycols [114] : up to 75% of total global consumption. Other key derivatives include ethoxylates, ethanolamines, ethylene glycol ethers and esters, polyethylene glycol .

Industrial production based on ethylene oxide

Main industrial uses

Ethylene oxide is the most important raw material used in the production of large-tonnage chemical products, which is the basis for a large number of diverse consumer goods in all industrialized countries.

 
Global industrial use of ethylene oxide, as of 2007 [95]

The main directions of use of ethylene oxide [115] :

  • ethylene glycols - used as antifreeze , in the production of polyester , polyethylene terephthalate (PET - raw material for plastic bottles), agents for drying gases, heat transfer fluids, solvents, etc .;
  • polyethylene glycols - used in the manufacture of perfumes and cosmetics, pharmaceuticals, lubricants , solvents for paints and plasticizers ;
  • ethylene glycol ethers - are part of the brake fluids, detergents, solvents, paints and varnishes;
  • ethanolamines are used in the manufacture of soap and detergents, the purification of natural gas and the dressing of fabrics;
  • ethoxylates [116] - used in the manufacture of detergents, as surfactants , emulsifiers and dispersants .

The largest use of ethylene oxide is the production of ethylene glycols, but its use in this form varies greatly by region: from 44% in Western Europe , 63% in Japan and 73% in North America to 90% in the rest of Asia, and 99% in Africa [117] .

Ethylene Production

In industry, ethylene glycol is obtained by non-catalytic hydration of ethylene oxide at temperatures up to 200 ° C and a pressure of 1.5-2 MPa [118] :

(CH2CH2)O+H2O→HOCH2CH2OH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ {2} OH}}}  

The side products of the reaction are diethylene glycol , triethylene glycol and polyglycols (a total of about 10%), which are separated from ethylene glycol by distillation under reduced pressure [119] .

Another method: the reaction of ethylene oxide and CO 2 with the intermediate production of ethylene carbonate (temperature 80-120 ° C and pressure of 2-5 MPa) and its subsequent hydrolysis with decarboxylation [118] :

(CH2CH2)O+CO2→(O-CH2CH2-O)C=O→-CO2+H2OHOCH2CH2OH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + CO_ {2}}} \ rightarrow {\ mathsf {(O \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ {2} \! \! - \! \! O) C \! \! = \! \! O \ {\ xrightarrow [{- CO_ {2}}] {+ H_ {2} O}} \ HOCH_ {2} CH_ {2} OH}}}  

Currently, the most advanced ethylene glycol production technologies in the world are [120] :

  • Shell OMEGA® (Only MEG Advanced) technology [121] - two-step synthesis via ethylene carbonate using phosphonium halide as a catalyst. The output of monoethylene glycol is 99-99,5%; while the impurities of other glycols are practically absent. The main advantage of the process is to obtain high purity ethylene glycol without the need for further purification.
  • Dow METEOR® (Most Effective Technology for Ethylene Oxide Reactions) technology is a complex technology for producing ethylene oxide and its subsequent hydrolysis to ethylene glycol. The output of monoethylene glycol is 90-93%. The main advantage of the process is the simplified production structure, which implies a smaller number of stages and the amount of equipment.

Production of glycol ethers

The main esters of mono-, di-, and triethylene glycols produced in industrial volumes are methyl, ethyl, and normal butyl, as well as their acetates and phthalates [122] .

The chemical scheme of production is the reaction of the corresponding alcohol with ethylene oxide:

(CH2CH2)O+ROH→HOCH2CH2OR{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + ROH}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ {2} OR}}}  
(CH2CH2)O+HOCH2CH2OR→HOCH2CH2OCH2CH2OR{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + HOCH_ {2} CH_ {2} OR}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ {2} OCH_ {2} CH_ { 2} OR}}}  
(CH2CH2)O+HOCH2CH2OCH2CH2OR→HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OR{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + HOCH_ {2} CH_ {2} OCH_ {2} CH_ {2} OR}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ { 2} OCH_ {2} CH_ {2} OCH_ {2} CH_ {2} OR}}}  

The reaction of monoesters with an acid or its anhydride leads to the formation of the corresponding esters:

CH3COOH+HOCH2CH2OR→ROCH2CH2OCOCH3+H2O{\ displaystyle {\ mathsf {CH_ {3} COOH + HOCH_ {2} CH_ {2} OR}} \ rightarrow {\ mathsf {ROCH_ {2} CH_ {2} OCOCH_ {3} + H_ {2} O}} }  

Ethanolamine production

In industry, ethanolamines ( mono- , di-, and triethanolamines ) are obtained by reacting ammonia with ethylene oxide in an anhydrous medium at a temperature of 40–70 ° C and a pressure of 1.5–3.5 MPa [123] :

(CH2CH2)O+NH3→HOCH2CH2NH2{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + NH_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ {2} NH_ {2}}}  
2(CH2CH2)O+NH3→(HOCH2CH2)2NH{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + NH_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {(HOCH_ {2} CH_ {2}) _ {2} NH}}}  
3(CH2CH2)O+NH3→(HOCH2CH2)3N{\ displaystyle {\ mathsf {3 (CH_ {2} CH_ {2}) O + NH_ {3}} \ rightarrow {\ mathsf {(HOCH_ {2} CH_ {2}) _ {3} N}}}  

During the reaction, all three ethanolamines are formed, while ammonia and part of the monoethanolamine are recycled. The separation of finished products is carried out using vacuum distillation .

Various hydroxyalkylamines are prepared in the same way:

(CH2CH2)O+RNH2→HOCH2CH2NHR{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + RNH_ {2}}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ {2} NHR}}}  
2(CH2CH2)O+RNH2→(HOCH2CH2)2NR{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + RNH_ {2}}} \ rightarrow {\ mathsf {(HOCH_ {2} CH_ {2}) _ {2} NR}}}  

Monosubstituted products are formed by the action of a large excess of amine with ethylene oxide in the presence of water and a temperature of less than 100 ° C; disubstituted — with a slight excess of ethylene oxide, a temperature of 120–140 ° C, and a pressure of 0.3–0.5 MPa [124] .

Production of ethoxylates

The production of ethoxylates in industry is carried out by direct reaction of higher alcohols, acids or amines with ethylene oxide in the presence of an alkaline catalyst at a temperature of 120-180 ° C.

 
Schematic representation of the production of ethoxylates [125]

Currently, in the industry, new production facilities for ethoxylates are usually based on The BUSS LOOP® reactors technology [125] .

The BUSS LOOP® reactors technology is a continuous process that includes three stages [126] :

  • preliminary preparation: the initiator or catalyst of the reaction, together with the feedstock, is fed into the tank, where it is pretreated - mixing, heating and vacuum dewatering in accordance with the technology;
  • chemical reaction: carried out in a special isolated reactor in an inert atmosphere (nitrogen) to prevent a possible explosion of ethylene oxide;
  • final stage: neutralization of the reaction mixture, degassing and purification of commercial products.

Acrylonitrile Production

At present, the production of acrylonitrile is produced predominantly (90% as of 2008 ) by the SOHIO method [127] , but until 1960, one of the most important production processes for its production was the method of adding hydrogen cyanide to ethylene oxide with subsequent dehydration of the resulting cyanhydrin [128 ] [129] :

(CH2CH2)O+HCN→HOCH2CH2CN→-H2OCH2=CH-CN{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + HCN}} \ rightarrow {\ mathsf {HOCH_ {2} CH_ {2} CN \ {\ xrightarrow [{- H_ {2} O} ] {\}} CH_ {2} \! \! = \! \! CH \! \! - \! \! CN}}}  

The addition of hydrocyanic acid to ethylene oxide is carried out in the presence of a catalyst ( sodium hydroxide and diethylamine ), and the dehydration of cyanhydrin occurs in the gas phase under the catalytic action of active alumina [130] .

Other Directions of Use

Direct use of ethylene oxide in various sectors of the economy, as of 2004, is only 0.05% of the total world production [95] .

Ethylene oxide is used as a fumigant and disinfectant in a mixture with carbon dioxide (8.5-80% ethylene oxide), nitrogen or dichlorodifluoromethane (12% ethylene oxide) for gas sterilization of medical equipment and tools, syringes, packaging materials and workwear, dosage forms, surgical and scientific equipment [95] ; processing of places of storage of various plant products (tobacco, packages of grain, bags of rice, etc.), clothing and fur, valuable documents [131] .

In addition, ethylene oxide is used as an accelerator of the maturation of tobacco leaves and fungicides in agriculture [131] .

A specific direction of using ethylene oxide is its ability to be used as the main component of a volume explosion ammunition [132] .

Ethylene Oxide Identification

The simplest qualitative reaction can be the property of ethylene oxide to precipitate insoluble metal hydroxides when it is passed through aqueous solutions of salts, for example:

2(CH2CH2)O+MnCl2+2H2O→2HO-CH2CH2-Cl+Mn(OH)2↓{\ displaystyle {\ mathsf {2 (CH_ {2} CH_ {2}) O + MnCl_ {2} + 2H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {2HO \! \! - \! \! CH_ { 2} CH_ {2} \! \! - \! \! Cl + Mn (OH) _ {2} \ downarrow}}}  

By analogy, passing air through an aqueous solution of some sodium or potassium salts ( chlorides , iodides , inorganic thiosulfates , etc.) with the addition of phenolphthalein , ethylene oxide is detected by the appearance of a bright pink indicator [133] :

(CH2CH2)O+NaCl+H2O→HO-CH2CH2-Cl+NaOH{\ displaystyle {\ mathsf {(CH_ {2} CH_ {2}) O + NaCl + H_ {2} O}} \ rightarrow {\ mathsf {HO \! \! - \! \! CH_ {2} CH_ { 2} \! \! - \! \! Cl + NaOH}}}  

There are many other methods for the identification of ethylene oxide in the presence of various concomitant substances, among which [133] can be mentioned:

  • color reactions with pyridine derivatives ;
  • the reaction formed during the hydrolysis of ethylene glycol with iodic acid - the resulting iodic acid is determined using silver nitrate .

The main physical method for determining ethylene oxide in various media is gas chromatography [95] .

Fire and Fire Hazards

The substance is extremely flammable, its mixture with air is explosive. When heated due to rapid decomposition, there is a risk of fire and explosion [134] .

Auto-ignition temperature is 429 ° C; minimum flammable content in air: 2.7% by volume [135]

Traditional fire extinguishing agents, including foam, carbon dioxide and water, are used to extinguish the fire caused by the ignition of ethylene oxide. Fighting burning ethylene oxide is difficult, since under certain conditions it can continue to burn in an inert atmosphere and also in the form of an aqueous solution — diluted with water for at least 22: 1 is necessary to ensure fire extinguishing [136] .

NFPA 704 [137] [138] Rating:

 
four
2
3

Physiological impact

Effect on microorganisms

Ethylene oxide inhibits the development of microorganisms ( disinfectant properties ), and in sufficient concentrations completely destroys them. Strong alkylating properties make ethylene oxide a universal poison for protoplasm : [139] the substance causes protein coagulation, deactivation of enzymes and other biologically important components of a living organism [140] [141]

Ethylene oxide acts more strongly against bacteria (especially gram - positive ones ) than against yeasts and molds [140] .

The disinfecting effect of ethylene oxide is in its effect similar to that of temperature sterilization , with the difference that ethylene oxide affects objects primarily superficially due to its limited penetrating power.

The sterility level (The Sterility Assurance Level, SAL) after exposure to ethylene oxide is 10 −6 [142] , that is, the chance of detecting a bacterium is no more than one per million [143] [144]

Effects on humans and animals

Ethylene oxide is an alkylating agent ; It has an irritating, sensitizing and narcotic effect [145] . Chronic exposure to ethylene oxide has a mutagenic effect ; IARC classifies ethylene oxide to group 1, considering it to be carcinogenic for humans [146] .

At concentrations in the air of about 200 parts per million, it has an irritating effect on the mucous membranes of the nose and throat; higher levels cause damage to the trachea and bronchi, as well as partial lung collapse. High concentrations can cause pulmonary edema and damage to the cardiovascular system, and the damaging effect of ethylene oxide can manifest itself only 72 hours after poisoning [16] .

Ethylene oxide causes acute poisoning, accompanied by the following symptoms: slight heartbeat, muscle twitching, facial flushing, headaches, nystagmus, hearing loss and acidosis , vomiting, dizziness, short-term loss of consciousness, sweet taste in the mouth. In acute intoxication: severe throbbing headache, dizziness, uncertainty when walking, difficulty speaking, sleep disturbance, pain in the legs, lethargy, stiffness, sweating, increased muscular excitability, transient vasospasm of the retina, enlarged liver, and impaired antitoxic function [145] .

Ethylene oxide has a strong resorption ability, easily penetrating through clothes and shoes, causing skin irritation, dermatitis with blistering, fever and leukocytosis [145] [147]

The values ​​of the average lethal dose of ethylene oxide in some animals:

  • LD 50 rats (orally): 72 mg / kg [148] ;
  • LD 50 rats (subcutaneously): 187 mg / kg [148] .

Hygienic regulations

The main Russian hygienic standards for ethylene oxide [149] :

  • MAC maximum one-time in the air of the working area: 3 mg / m³;
  • MPC average shift in the air of the working area = 1 mg / m³;
  • hazard class for working area: 2 (highly hazardous);
  • feature of toxic effect on the body: K ( carcinogen );
  • Maximum allowable concentration of maximum single air in populated areas = 0.3 mg / m³;
  • MPC average daily ambient air in populated areas = 0.03 mg / m³;
  • hazard class for settlements: 3 (moderately hazardous);
  • limiting exposure index: reflex-resorptive.

Предельное содержание окиси этилена в атмосферном воздухе по нормативам США (American Conference of Governmental and Industrial Hygienists): 1,8 мг/м³ [150]

See also

  • Ацетальдегид
  • Гликоли
  • Диоксан
  • Полиэтиленгликоль
  • Этаноламин
  • Ethylene
  • Этиленгликоль

Notes

  1. ↑ Таблица органических соединений (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений . ChemAnalitica.com (31 марта 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  2. ↑ 1 2 Этилена окись // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ed. A. M. Prokhorov . - 3rd ed. - M .: Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Этиленоксид // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 5. — С. 990—991.
  4. ↑ 1 2 3 4 Термодинамические показатели органических соединений (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  5. ↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0275.html
  6. ↑ Wurtz A. (фр.) // Comptes rendus de l'Académie des sciences. — 1859. — N o 48 . — P. 101—104 .
  7. ↑ Её значение у Вюрца оказалось несколько выше измеренного в современных условиях: 13,5 °C
  8. ↑ 1 2 3 Часть I. Строение и свойства окиси этилена. Особенности реакционной способности окиси этилена и строение её молекулы // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 15—17.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 Ethylene Oxide // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Elastomers, synthetic to Expert Systems. — 4th ed. — New York: John Wiley & Sons, 1994. — Т. 9. — P. 450—466.
  10. ↑ Lefort T. E. Process for the production of ethylene oxide. United States Patent 1998878 (англ.) (pdf). FreePatentsOnline (23 April 1935). Дата обращения 23 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  11. ↑ Напряжение молекул // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 3. — С. 330—334.
  12. ↑ 1 2 Травень В. Ф. Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 т / В. Ф. Травень. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. — Т. 2. — С. 102—106. — ISBN 5-94628-172-0 .
  13. ↑ Cunningham G. L., Levan W. I., Gwinn W. D. The Rotational Spectrum of Ethylene Oxide (англ.) // Phys. Rev. — 1948. — Vol. 74 . — P. 1537 .
  14. ↑ Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону / Отв. редактор В. Н. Кондратьев. — М. : Наука, 1974. — С. 77—78.
  15. ↑ Динамическая вязкость жидкой окиси этилена при 0 °C примерно в 5,5 раз ниже, чем у воды при той же температуре.
  16. ↑ 1 2 Medical Management Guidelines for Ethylene Oxide (англ.) . Medical Management Guidelines (MMGs) . Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  17. ↑ Поверхностное натяжение сжиженных газов на границе с собственным паром (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  18. ↑ Температуры кипения или возгонки (°C) органических веществ при давлении пара выше 101,3 кПа (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  19. ↑ Вязкость органических соединений (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  20. ↑ Давление пара органических соединений (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  21. ↑ Дипольные моменты некоторых веществ (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  22. ↑ Здесь и далее «н/д» — нет данных.
  23. ↑ Обычно используется сильно разбавленная серная кислота .
  24. ↑ 1 2 3 4 5 Глава III. Обзор отдельных реакций окиси этилена // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 90—120.
  25. ↑ Epoxyethane (Ethylene Oxide) (англ.) . Alkenes menu . Chemguide. Дата обращения 5 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  26. ↑ Nonionic surfactants: organic chemistry / Editor(s): Nico M. van Os. — CRC Press, 1998. — P. 129—131. — ISBN 978-0-824-79997-7 .
  27. ↑ Реакции способствует добавление небольшого количества воды.
  28. ↑ Петров А. А., Бальян Х. В., Трощенко А. Т. Глава 12. Аминоспирты // Органическая химия: Учебник для вузов / Под ред. М. Д. Стадничука. — 5-е изд., перераб. and add. - SPb. : Иван Фёдоров, 2002. — С. 286. — ISBN 5-81940-067-4 .
  29. ↑ Бромоводород и йодоводород реагируют с окисью этилена более энергично, чем хлористый водород.
  30. ↑ При полном отсутствии воды окись этилена полимеризуется.
  31. ↑ Шеппард У., Шартс К. Органическая химия фтора = Organic Fluorine Chemistry / Под ред. академика И. Л. Кнунянца. — М. : Мир, 1972. — С. 98.
  32. ↑ Ethylene cyanohydrin (англ.) (pdf). Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p.256 (1941) . Organic Syntheses. Дата обращения 3 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  33. ↑ 2-Nitroethanol (англ.) (pdf). Organic Syntheses, Coll. Vol. 5, p.833 (1973) . Organic Syntheses. Дата обращения 2 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  34. ↑ Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ: Учебник для вузов. — Издание 3-е, переработанное. — Л. : Химия, 1981. — С. 278.
  35. ↑ Vogel A. I. Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry / Rev. by Furniss B. S., Hannaford A. J., Smith P. W. G., Tatchell A. R.. — 5th ed. — UK: Longman Scientific & Technical, 1989. — P. 1088. — ISBN 0-582-46236-3 .
  36. ↑ United States Patent 4443643. Reaction of benzene with ethylene oxide to produce styrene (англ.) (pdf). FreePatentsOnline. Дата обращения 13 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  37. ↑ 1 2 Хираока М. Краун-соединения. Свойства и применение = Crown Compounds. Their Characteristics and Applications / Пер. from English — М. : Мир, 1986. — С. 33—34.
  38. ↑ Roesky H. W., Schmidt H. G. Reaction of Ethylene Oxide with Sulfur Dioxide in the Presence of Cesium Ions: Synthesis of 1,3,6,9,2λ 4 -Tetraoxathia-2-cycloundecanone (англ.) // Angewandte Chemie : International Edition in English. - 1985. - Vol. 24 , no. 8 — P. 695 .
  39. ↑ Петров А. А., Бальян Х. В., Трощенко А. Т. Глава 4. Простые эфиры // Органическая химия: Учебник для вузов / Под ред. М. Д. Стадничука. — 5-е изд., перераб. and add. - SPb. : Иван Фёдоров, 2002. — С. 159—160. — ISBN 5-81940-067-4 .
  40. ↑ 1 2 Benson S. W. Pyrolysis of Ethylene Oxide. A Hot Molecule Reaction (англ.) // The Journal of Chemical Physics. - 1964. - Vol. 40 , no. 1 . - P. 105 . (inaccessible link)
  41. ↑ В схеме [3] M — стенка реакционного сосуда или гетерогенного катализатора.
  42. ↑ 1 2 3 4 Глава II. Химические свойства окиси этилена // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 57—85.
  43. ↑ 1 2 3 Hudlický M. Reductions in Organic Chemistry. — Chichester: Ellis Horwood Limited, 1984. — P. 83. — ISBN 0-85312-345-4 .
  44. ↑ Восстанавливающим агентов является хлорид титана (II), образующийся по реакции алюмогидрида лития с хлоридом титана (III).
  45. ↑ Dagaut P., Voisin D., Cathonnet M., McGuinness M., Simmie J. M. The oxidation of ethylene oxide in a jet-stirred reactor and its ignition in shock waves (англ.) // Combustion and Flame. - 1996. - Vol. 156 , no. 11 — P. 62—68 .
  46. ↑ United States Patent 3998848. Cyclodimerization of ethylene oxide (англ.) (pdf). FreePatentsOnline. Дата обращения 11 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  47. ↑ 1 2 3 Дымент О. Н., Казанский К. С., Мирошников А. М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена / Под ред. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1976. — С. 214—217.
  48. ↑ 1 2 Polymeric materials encyclopedia / Editor-in-chief Joseph C. Salamone. — CRC Press, Inc, 1996. — Т. 8. — P. 6036—6037. — ISBN 978-0-849-32470-3 .
  49. ↑ Neufeld L. M., Blades A. T. The Kinetics of the Thermal Reactions of Ethylene Oxide (англ.) // Canadian Journal of Chemistry. — 1963. — Vol. 41 — P. 2956 .
  50. ↑ 1 2 Lifshitz A., Ben-Hamou H. Thermal reactions of cyclic ethers at high temperatures. 1. Pyrolysis of ethylene oxide behind reflected shocks (англ.) // The Journal of Physical Chemistry. - 1983. - Vol. 87 . — P. 1782 .
  51. ↑ Джилкрист Т. Химия гетероциклических соединений = Heterocyclic Chemistry / Под ред. д. х. n М. А. Юровской. — М. : Мир, 1996. — С. 411—412. — ISBN 5-03-003103-0 .
  52. ↑ 1 2 Марч Дж. Органическая химия. Реакции, механизмы и структура. Углублённый курс для университетов и химических вузов: в 4 томах = Advanced organic chemistry. Reactions, Mechanisms and Structure / Пер. с англ., под ред. И. П. Белецкой. — М. : Мир, 1987. — Т. 2. — С. 171.
  53. ↑ Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза = Reagents for Organic Synthesis / Под ред. академика И. Л. Кнунянца. — М. : Мир, 1978. — Т. 7. — С. 545.
  54. ↑ Шелдон Р. А. Химические продукты на основе синтез-газа // = Chemicals from Synthesis Gas / Пер. с англ./Под ред. С. М. Локтева. — М. : Химия, 1987. — С. 219.
  55. ↑ 1 2 Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза = Reagents for Organic Synthesis / Под ред. академика И. Л. Кнунянца. — М. : Мир, 1975. — Т. 6. — С. 197.
  56. ↑ United States Patent 20030032845. Hydroformylation of ethylene oxide (англ.) (pdf). FreePatentsOnline. Дата обращения 11 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  57. ↑ 1 2 Глава V. Получение окиси этилена через этиленхлоргидрин // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 155—182.
  58. ↑ 1 2 3 4 Часть II. Получение окиси этилена. Обзор реакций образования окиси этилена и других α-окисей // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 145—153.
  59. ↑ McMurry J. Organic chemistry. - 7th ed. — Thomson, 2008. — P. 661. — ISBN 0-495-11258-5 .
  60. ↑ Lippits MJ, Nieuwenhuysa BE Direct conversion of ethanol into ethylene oxide on copper and silver nanoparticles: Effect of addition of CeO x and Li 2 O // Catalysis Today. — Available online, 2010. — № 24 April 2010 .
  61. ↑ Norris J. F. The Manufacture of War Gases in Germany (англ.) // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. — 1919. — Vol. 11 — P. 817 .
  62. ↑ 1 2 Weissermel K., Arpe H.-J. Industrial organic chemistry. — 4th ed. — Weinheim: Wiley-VCH, 2003. — P. 145—148. — ISBN 978-3-527-30578-0 .
  63. ↑ 1 2 Введение // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 10—11.
  64. ↑ Слинько М. Г. Краткая история промышленных каталитических процессов // Вестник Российской академии наук . — 2001. — Т. 71 , № 7 . — С. 635 .
  65. ↑ Process Economics Program Report 2D (англ.) . Process Economics Program . SRI Consulting (February 1985). Дата обращения 19 ноября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  66. ↑ 1 2 3 4 Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. — М. : Химия, 1968. — С. 554—559.
  67. ↑ Все методы используют принципиально один и тот же, с точки зрения химии процесс окисления этилена кислородом или воздухом, а также катализатор на основе серебра, но различаются организацией технологического процесса, технологическими режимами и решениями, а также аппаратным исполнением.
  68. ↑ Catalitic Oxidation of Olefins // Advances in catalysis and related subjects / Edited by D. D. Eley, H. Pines, P. B. Weisz. — New York: Academic Press Inc, 1967. — Т. 17. — P. 156—157.
  69. ↑ 1 2 3 4 Bloch H. P., Godse A. Compressors and modern process applications. — John Wiley and Sons, 2006. — P. 295—296. — ISBN 978-0-471-72792-7 .
  70. ↑ В настоящий момент компания является подразделением The Dow Chemical Co.
  71. ↑ Расшифровка аббревиатуры: Most Effective Technology for Ethylene Oxide Reactions
  72. ↑ Ethylene Oxide/Ethylene Glycol Process (англ.) (недоступная ссылка) . Process Licensing and Engineering . Scientific Design Company. Дата обращения 3 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  73. ↑ Chauvel A., Lefebvre G. Petrochemical processes 2. Major Oxygenated, Chlorinated and Nitrated Derivatives. - 2nd ed. — Paris: Editions Technip, 1989. — Т. 2. — P. 4. — ISBN 2-7108-0563-4 .
  74. ↑ 1 2 3 Kilty P. A., Sachtler W. M. H. The mechanism of the selective oxidation of ethylene to ethylene oxide (англ.) // Catalysis Reviews: Science and Engineering. - 1974. - Vol. 10 , no. 1 . — P. 1—16 .
  75. ↑ Rigas NC, Svoboda GD, Gleave JT Activation of Silver Powder for Ethylene Epoxidation at Vacuum and Atmospheric Pressures (англ.) // ACS Symposium Series. - 1993. - Vol. 523 , no. 14 — P. 183—203 .
  76. ↑ Kobayashi H., Nakashiro K., Iwakura T. Density Functional Study of Ethylene Oxidation on Ag(111) Surface. Mechanism of Ethylene–Oxide Formation and Complete Oxidation with Influence of Subsurface Oxygen (англ.) // Internet Electronic Journal of Molecular Design. - 2002. - Vol. 1 , no. 12 — P. 620-635 .
  77. ↑ 1 2 Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. and add. — М. : Химия. — С. 420—424. — ISBN 5-7245-0008-6 .
  78. ↑ Gunardson H. Industrial gases in petrochemical processing. — New York: Marcel Dekker, Inc., 1998. — P. 131—132. — ISBN 0-8247-9908-9 .
  79. ↑ Ethylene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  80. ↑ Propylene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  81. ↑ Statistic (англ.) . Renewable Fuels Association. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 24 октября 2005 года.
  82. ↑ Benzene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  83. ↑ Methanol (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  84. ↑ Terephthalic Acid (TPA) (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  85. ↑ Vinyl Chloride Monomer (VCM) (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  86. ↑ Ethylene Dichloride (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  87. ↑ Ethylbenzene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  88. ↑ p-Xylene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  89. ↑ Styrene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  90. ↑ Butylenes (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  91. ↑ Toluene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  92. ↑ Ethylene (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 5 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  93. ↑ 1 2 3 4 Global Ethylene Oxide Supply to Amount to 24.2 Mln Tonnes in 2016, According to New Report by Merchant Research & Consulting (англ.) . PRWeb (January 2014). The appeal date is August 13, 2014.
  94. ↑ Ethylene Oxide (англ.) . World Petrochemicals . SRI Consulting (January 2009). Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  95. ↑ 1 2 3 4 5 1,3-Butadiene, Ethylene Oxide and Vinyl Halides (Vinyl Fluoride, Vinyl Chloride and Vinyl Bromide). — IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Vol. 97. — Lyon: International Agency for Research on Cancer, 2008. — P. 185—287. — ISBN 978-92-832-1297-3 .
  96. ↑ 1 2 3 4 Devanney M. T. Ethylene Oxide (англ.) . Chemical Economics Handbook . SRI Consulting (April 2007). Дата обращения 19 ноября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  97. ↑ Ethylene Glycols (Singapore) Pte Ltd, Singapore (англ.) . Manufacturing locations . Shell Chemicals. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 30 марта 2009 года.
  98. ↑ Overview (англ.) (недоступная ссылка) . About Us . Mitsubishi Chemical Corporation. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  99. ↑ Shell Chemical LP — Geismar, United States of America (англ.) . Manufacturing locations . Shell Chemicals. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 30 марта 2009 года.
  100. ↑ Shell Nederland Chemie BV — Moerdijk, Netherlands (англ.) . Manufacturing locations . Shell Chemicals. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 30 марта 2009 года.
  101. ↑ Plants/Facilities and Capacity (англ.) (недоступная ссылка — история ) . CNOOC and Shell Petrochemicals Company Limited. Дата обращения 12 октября 2009. (недоступная ссылка)
  102. ↑ Segment Chemicals — Products (англ.) . BASF. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  103. ↑ Ethylene Oxide (EO) (англ.) . Ineos Oxide. Дата обращения 12 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  104. ↑ Входит в состав Association of Petrochemicals Producers in Europe.
  105. ↑ Ethylene oxide (англ.) . Association of Petrochemicals Producers in Europe. Дата обращения 8 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  106. ↑ Официальный сайт предприятия http://www.nknh.ru/
  107. ↑ Нижнекамскнефтехим. Годовой отчёт — 2008 . — ОАО «Нижнекамскнефтехим», 2009. — 88 с.
  108. ↑ Входит в состав ОАО «Сибур Холдинг».
  109. ↑ Официальный сайт предприятия http://www.sibur.ru/
  110. ↑ 1 2 Годовой отчёт ОАО «Сибур-Нефтехим» за 2008 год . — ОАО «Сибур-Нефтехим», 2009. — 58 с.
  111. ↑ Официальный сайт предприятия http://www.kazanorgsintez.ru/
  112. ↑ History (Neopr.) . ОАО «Казаньоргсинтез». Дата обращения 14 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  113. ↑ ГОСТ 7568-88. Этилена окись. Технические условия. — Издание официальное. — М. : Государственный комитет СССР по стандартам, 1988. — 54 с.
  114. ↑ Включая диэтиленгликоль и триэтиленгликоль .
  115. ↑ Ethylene oxide product overview (англ.) . Ethylene oxide . Shell Chemicals. Дата обращения 8 октября 2009. Архивировано 28 апреля 2009 года.
  116. ↑ Продукты взаимодействия окиси этилена с высшими спиртами, кислотами или аминами.
  117. ↑ Ethylene Oxide (EO) Uses and Market Data (англ.) (недоступная ссылка) . Chemical Intelligence . Chemical Industry News & Intelligence (ICIS.com). Дата обращения 8 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  118. ↑ 1 2 Этиленгликоль // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 5. — С. 984—985.
  119. ↑ Handbook of Detergents, Part F: Production / Edited by Uri Zoller, co-editor Paul Sosis. — CRC Press, 2008. — ISBN 978-0824-70349-3 .
  120. ↑ Syed Naqvi. Process Economics Program Report 2I (англ.) . Process Economics Program . SRI Consulting (September 2009). Дата обращения 20 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  121. ↑ По данным компании Shell (недоступная ссылка) первое промышленное производство по методу Shell OMEGA® было открыто в 2008 году в Южной Корее.
  122. ↑ Encyclopedia of chemical processing and design / Edited by John J. McKetta, William A. Cunningham. — New York: Marcel Dekker, Inc, 1984. — Т. 20. — P. 259—260. — ISBN 0-8247-2470-4 .
  123. ↑ Технология производства этаноламинов (неопр.) (недоступная ссылка) . Технологии . Химтэк Инжиниринг. Дата обращения 22 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  124. ↑ Чекалин М. А., Пассет Б. В., Иоффе Б. А. Технология органических красителей и промежуточных продуктов: Учебное пособие для техникумов. - 2nd ed., Pererab. — Л. : Химия, 1980. — С. 185.
  125. ↑ 1 2 Chemistry and technology of surfactants / Edited by R. J. Farn. — Blackwell Publishing, 2006. — P. 133. — ISBN 1-4051-2696-5 .
  126. ↑ Alkoxylation (англ.) (недоступная ссылка) . BUSS LOOP Reactor . Buss ChemTech AG. Дата обращения 21 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  127. ↑ Метод заключается в каталитическом окислении пропилена в присутствии аммиака на фосформолидате висмута.
  128. ↑ The Sohio Acrylonitrile Process (англ.) (недоступная ссылка) . National Historic Chemical Landmarks. Дата обращения 22 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  129. ↑ 13.1.3.5. Окислительный аммонолиз углеводородов (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ (часть II) . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 22 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  130. ↑ Андреас Ф., Грабе К. Химия и технология пропилена = Propylenchemie / Под ред. З. Н. Полякова. — Л. : Химия, 1973. — С. 117—118.
  131. ↑ 1 2 Ethylene oxide (англ.) (недоступная ссылка) . Chemical Backgrounders Index . The Environment Writer. Дата обращения 29 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  132. ↑ United States Patent 4132170. Fuel-air type bomb (англ.) (pdf). FreePatentsOnline. Дата обращения 22 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  133. ↑ 1 2 Глава IV. Методы анализа окиси этилена // Окись этилена / Под ред. проф. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — С. 128—140.
  134. ↑ Этилен оксид (неопр.) . ICSC / Международные карты Химической Безопасности . Институт промышленной безопасности, охраны труда и социального партнёрства. Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  135. ↑ Ethylene Oxide (англ.) . Health and Safety Guide . International Programme on Chemical Safety (IPCS) INCHEM (1988). Дата обращения 23 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  136. ↑ Ethylene Oxide. Material Safety Data Sheet (англ.) (pdf). Shell Chemicals. Дата обращения 21 января 2012. Архивировано 23 января 2012 года.
  137. ↑ Informational Bulletin NFPA 2009-04N (англ.) (pdf). Department of Emergency Services, County of Sonoma (January 10, 2009). Дата обращения 21 января 2012. Архивировано 23 января 2012 года.
  138. ↑ Расшифровка обозначений:
    • синий цвет — опасность для здоровья;
    • красный цвет — пожароопасность;
    • жёлтый цвет — химическая активность.
    Цифры от 0 до 4 обозначают класс опасности, 4 — самый высокий уровень.
  139. ↑ Токсические свойства окиси этилена (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 16 января 2015. Архивировано 17 января 2015 года.
  140. ↑ 1 2 Окись этилена (неопр.) . Консервирующие вещества . Консерванты в пищевой промышленности. Дата обращения 25 сентября 2009.
  141. ↑ Физиологические действия окиси этилена на биологические объекты (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 16 января 2015. Архивировано 17 января 2015 года.
  142. ↑ Речь идёт о том, что подобный уровень стерильности достигается соответствующими методиками и временем воздействия на объект стерилизации.
  143. ↑ Conviser S. The Future of Ethylene Oxide Sterilization (англ.) . ICT Magazine. Дата обращения 23 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  144. ↑ ГОСТ Р ИСО 11135 (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 16 января 2015. Архивировано 26 января 2016 года.
  145. ↑ 1 2 3 Вредные вещества. Раздел 4. Гетероциклические соединения. Трёхчленные гетероциклические соединения (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  146. ↑ Collins J. L. Эпоксидные соединения (неопр.) . Энциклопедия МОТ . Институт промышленной безопасности, охраны труда и социального партнёрства. Дата обращения 25 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  147. ↑ Аллергические реакции на окись этилена (неопр.) (недоступная ссылка) . Дата обращения 16 января 2015. Архивировано 17 января 2015 года.
  148. ↑ 1 2 Safety data for ethylene oxide (англ.) . The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University. Дата обращения 22 октября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  149. ↑ Гигиенические нормативы (ПДК, ОБУВ, ОДУ) химических веществ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населённых мест, воде водоёмов (неопр.) . Новый справочник химика и технолога. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества . ChemAnalitica.com (1 апреля 2009). Дата обращения 21 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  150. ↑ Carson P. A., Mumford C. J. Hazardous Chemicals Handbooks. — Oxford: Butterworth-Heinemann Ltd, 1994. — P. 85. — ISBN 0-7506-0278-3 .

Литература и прочие внешние источники

Monographs

  • Дымент О. Н., Казанский К. С., Мирошников А. М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена / Под ред. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1976. — 376 с.
  • Зимаков П. В. Окись этилена. — М. : Госхимиздат, 1946. — 240 с.
  • Малиновский М. С. Окиси олефинов и их производные / Под ред. prof. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Госхимиздат, 1961. — 554 с.
  • Окись этилена / Под ред. prof. П. В. Зимакова и к. т. н. О. Н. Дымента. — М. : Химия, 1967. — 320 с.
  • Пакен А. М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы / Пер. with him. by ed. Л. С. Эфроса. — Л. : Госхимиздат, 1962. — 964 с.
  • Bailey F. E., Koleske J. V. Alkylene oxides and their polymers. — New York: Marcel Dekker, Inc, 1991. — P. 261. — ISBN 0-8247-8384-0 .

Физические свойства и молекулярная структура окиси этилена

  • Cunningham G. L., Jr., Boyd A. W., Myers R. J., Gwinn W. D., Le Van W. I. The Microwave Spectra, Structure, and Dipole Moments of Ethylene Oxide and Ethylene Sulfide (англ.) // J. Chem. Phys. . — 1951. — Vol. 19 . — P. 676—685 . (inaccessible link)
  • Cunningham G. L., Levan W. I., Gwinn W. D. The Rotational Spectrum of Ethylene Oxide (англ.) // Phys. Rev. . — 1948. — Vol. 74 . — P. 1537—1537 .
  • Ikeda M. et al. Survey Observations of cC 2 H 4 O and CH 3 CHO toward Massive Star-forming Regions (англ.) // ApJ. - 2001. - Vol. 560 . — P. 792—805 .
  • Lord R. C., Nolin B. Vibrational Spectra of Ethylene Oxide and Ethylene Oxide-d 4 (англ.) // J. Chem. Phys. . — 1956. — Vol. 24 — P. 656—658 . (inaccessible link)
  • Nakanaga T. Infrared band intensities of ethylene oxide (англ.) // J. Chem. Phys. . — 1981. — Vol. 74 . — P. 5384—5392 . (inaccessible link)
  • Pan J., Albert S., Sastry K. V. L. N., Herbst E., De Lucia F. C. The Millimeter- and Submillimeter-Wave Spectrum of Ethylene Oxide (cC 2 H 4 O) (англ.) // ApJ. - 1998. - Vol. 499 . — P. 517—519 .
  • Sutter D. H., Hüttner W., Flygare W. H. Molecular g Values, Magnetic Susceptibility Anisotropies, and Molecular Quadrupole Moments in Ethylene Oxide (англ.) // J. Chem. Phys. . - 1969. - Vol. 50 . — P. 2869—2874 . (inaccessible link)

Химия и промышленное производство окиси этилена

  • ГОСТ 7568-88. Этилена окись. Технические условия. — Издание официальное. — М. : Государственный комитет СССР по стандартам, 1988. — 54 с.
  • Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. - 4th ed., Pererab. and add. — М. : Химия, 1988. — 592 с. — ISBN 5-7245-0008-6 .
  • Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. — М. : Химия, 1968. — С. 553—603.
  • Benson S. W. Pyrolysis of Ethylene Oxide. A Hot Molecule Reaction (англ.) // The Journal of Chemical Physics. - 1964. - Vol. 40 , no. 1 . — P. 105—112 . (inaccessible link)
  • Bielański A., Habe J. Oxidation of Aliphatic Hydrocarbons // Oxygen in catalysis. — New York: Marcel Dekker, Inc, 1991. — P. 277—370. — ISBN 0-8247-8320-4 .
  • Chauvel A., Lefebvre G. Chapter 7. Ethylene and propylene oxides // Petrochemical processes 2. Major Oxygenated, Chlorinated and Nitrated Derivatives. - 2nd ed. — Paris: Editions Technip, 1989. — Т. 2. — P. 1—68. — ISBN 2-7108-0563-4 .
  • Ethylene Oxide // Encyclopedia of chemical processing and design / Edited by John J. McKetta, William A. Cunningham. — New York: Marcel Dekker, Inc, 1984. — Т. 20. — P. 274—318. — ISBN 0-8247-2470-4 .
  • Ethylene Oxide // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Elastomers, synthetic to Expert Systems. — 4th ed. — New York: John Wiley & Sons, Inc, 1994. — Т. 9. — P. 450—466.
  • Wittcoff H., Reuben B. G., Plotkin J. S. Industrial organic chemicals. - 2nd ed. — New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, 2004. — 662 p. — ISBN 0-471-44385-9 .

Физиологическое воздействие окиси этилена

  • 1,3-Butadiene, Ethylene Oxide and Vinyl Halides (Vinyl Fluoride, Vinyl Chloride and Vinyl Bromide). — IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Vol. 97. — Lyon: International Agency for Research on Cancer, 2008. — 525 p. — ISBN 978-92-832-1297-3 .
  • Medical Management Guidelines for Ethylene Oxide (англ.) . Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Архивировано 21 августа 2011 года.
  • Toxicological profile for ethylene oxide . — Agency for Toxic Substances and Disease Registry US Public Health Service, 1990.
  • Toxicology and carcinogenesis studies of ethylene oxide (CAS NO. 75-21-8) in B6C3F1 mice (inhalation studies) . — US Department of Health and Human Services, 1987.

Others

  • Guidelines for the distribution of Ethylene Oxide . — 3rd rev. — Ethylene Oxide and Derivatives Sector Group, 2004. Архивная копия от 12 октября 2012 на Wayback Machine
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Окись_этилена&oldid=100251416


More articles:

  • Deep Silver
  • St. Petersburg Institute of Mechanical Engineering
  • Telegony (theory)
  • Pleurococcus
  • Jong Unchang
  • Karakol Lakes
  • Timeframe
  • Hard alloys
  • Plute Lion Yellow
  • Saruman

All articles

Clever Geek | 2019