乙烯和氢气的加成反应条件

环氧乙烷及其传统合成方法与新兴电化学工艺介绍

环氧乙烷（EO）是乙烯的重要衍生物，也是一种重要的有机化学品。通过聚合反应可得到聚乙二醇，其能与多种化合物进行开环反应，生成一系列化工产品，用途广泛。尤其以环氧乙烷水合生产的乙二醇，更是生产PET聚酯的关键原料，在我国有着巨大的需求，目前仍需大量进口。全球化学工业中环氧乙烷的年产量超过2000万吨，且需求持续增长。

近期，电化学合成环氧乙烷的新工艺引起了广泛关注。这种工艺能够抑制二氧化碳排放，为减少环氧乙烷的碳足迹提供了新的途径。

具体来说，电化学方法生产乙二醇的挑战在于乙烯在水中的溶解度低，而水是电化学电池中常用的电解质溶剂。低溶解度阻碍了乙烯与电池阳极的相互作用，降低了氧化效率。提高电池功率虽然可能提高环氧乙烷的产量，但也容易导致乙烯过度氧化，产生不必要的二氧化碳。

加拿大多伦多大学的Edward H. Sargent研究小组已经解决了这一问题。他们利用电解液中的氯离子作为载体，改善乙烯与电池阳极之间的相互作用。当电流通过电池的阳极时，氯离子被转化为，再与水反应生成次氯酸和盐酸。次氯酸与乙烯反应生成氯乙醇，而阴极则通过分解水产生氢氧化物阴离子和氢气。这些反应产生的溶液在电池内被分离并合并，使氯乙醇与氢氧化物反应生成环氧乙烷。这一过程可以在连续流动系统中进行，以提高效率。

该新工艺的反应原理独特，电流的大部分用于制造产品，且不会产生二氧化碳排放。研究小组表示，大约97%的乙烯能够成功转化为所需的环氧化物。该电池还可以将丙烯转化为环氧丙烷，具有类似的效率。

该工艺在高电流密度下进行电合成，这意味着给定电极可以制造更多的产品。研究人员还对该工艺进行了技术经济分析，并得出结论：在最佳条件下，新工艺可以生产与传统工艺相竞争的环氧乙烷。

去年，Sargent的团队已经公布了一种将二氧化碳转化为乙烯的电化学方法。现在，他们更进一步地展示了将这种新工艺与电化学系统相结合的能力，能够将二氧化碳转化为环氧乙烷。研究人员正在中试装置上测试新工艺的可行性，并计划在未来将其应用于更大规模的工业生产中。