乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等,尚可用作水果和蔬菜的催熟劑,是一種已證實的植物激素。
乙烯是世界上產(chǎn)量最大的化學產(chǎn)品之一,乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心,乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上,在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志之一。
生理作用是:三重反應、促進果實成熟、促進葉片衰老、誘導不定根和根毛發(fā)生、打破植物種子和芽的休眠、抑制許多植物開花(但能誘導、促進菠蘿及其同屬植物開花)、在雌雄異花同株植物中可以在花發(fā)育早期改變花的性別分化方向等。
- 中文名
- 乙烯
- 英文名
- Ethylene
- 化學式
- C2H4
- 分子量
- 28.06
- CAS登錄號
- 74-85-1
- EINECS登錄號
- 200-815-3
- 熔 點
- -169.4℃
- 沸 點
- -103.9℃
- 水溶性
- 不溶于水
- 密 度
- 相對密度(水=1)0.61
- 外 觀
- 無色氣體
- 閃 點
- -100℃
- 應 用
- 用于制聚乙烯、聚氯乙烯、醋酸等
- 危險性符號
- GHS02 GHS04 GHS07
- 危險性描述
- 易燃物
- 危險品運輸編號
- UN 1962 2.1
乙烯發(fā)現(xiàn)歷史
編輯中國古代就發(fā)現(xiàn)將果實放在燃燒香燭的房子里可以促進采摘果實的成熟。19世紀德國人發(fā)現(xiàn)在泄露的煤氣管道旁的樹葉容易脫落。第一個發(fā)現(xiàn)植物材料能產(chǎn)生一種氣體,并對鄰近植物能產(chǎn)生影響的是卡曾斯,他發(fā)現(xiàn)橘子產(chǎn)生的氣體能催熟與其混裝在一起的香蕉。直到1934年甘恩(Gane)才首先證明植物組織確實能產(chǎn)生乙烯。隨著氣相色譜技術(shù)的應用,使乙烯的生物化學和生理學研究方面取得了許多成果,并證明在高等植物的各個部位都能產(chǎn)生乙烯,1966年乙烯被正式確定為植物激素。
[2]
乙烯發(fā)展現(xiàn)狀
編輯隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,中產(chǎn)階級生活水平得到了很大的提升,中國對乙烯衍生物市場終端產(chǎn)品的需求在快速增長;印度的市場需求也在同步增長,但基數(shù)相對較小。2010年,東北亞地區(qū)將成為世界乙烯需求量最大的地區(qū),占全球乙烯市場需求比例由2000年的21%增長到35%;預計2014年中國乙烯需求將占世界總需求的36%。
資料顯示,雖然我國乙烯行業(yè)發(fā)展迅猛,在世界乙烯市場占有舉足輕重的地位,但依然有些不可規(guī)避的風險存在。
首先,市場競爭風險。中東乙烯企業(yè)主要以乙烷為原料生產(chǎn)乙烯,該地區(qū)的乙烷成本很低,即使加上運費,也比美國、西歐和世界其他地區(qū)包括中國的成本低得多,具有相當強的競爭力。廉價的中東乙烯下游產(chǎn)品聚乙烯、乙二醇等大量涌入亞太和中國市場,必將對我國市場相關(guān)產(chǎn)品構(gòu)成嚴重的威脅。
其次,環(huán)境保護風險。乙烯工業(yè)生產(chǎn)過程中存在一定程度的環(huán)境污染問題,但在當今的環(huán)保技術(shù)下,乙烯的生產(chǎn)會對大氣、水體造成一定程度的污染。隨著新建項目的陸續(xù)投產(chǎn)以及中國政府在未來出臺更為嚴格的環(huán)保標準,將對乙烯企業(yè)的環(huán)保工作提出更高的要求,企業(yè)存在因增加環(huán)保治理費用而使經(jīng)營成本上升的風險。
此外還有石油進口風險。乙烯裝置的大量建設,也加大了對化工用油的需求。與中國面臨著石油短缺制約一樣,國內(nèi)發(fā)展石化工業(yè)也面臨著資源制約矛盾,來國內(nèi)原油產(chǎn)量一直在2億噸左右,遠低于石油需求的增長速度。隨著今后乙烯工業(yè)的發(fā)展,化工用油短缺的矛盾也將日益突出。
乙烯理化性質(zhì)
編輯乙烯分子結(jié)構(gòu)
分子式:C2H4
結(jié)構(gòu)簡式::CH2=CH2
乙烯有4個氫原子的約束,碳原子之間以雙鍵連接。所有6個原子組成的乙烯是共面。H-C-C角是121.3°;H-C-H角是117.4 °,接近120 °,為理想sp 2混成軌域。這種分子也比較僵硬:旋轉(zhuǎn)C=C鍵是一個高吸熱過程,需要打破π鍵,而保留σ鍵之間的碳原子。VSEPR模型為平面矩形 立體結(jié)構(gòu)也是平面矩形。雙鍵是一個電子云密度較高的地區(qū),因而大部分反應發(fā)生在這個位置。
乙烯物理性質(zhì)
通常情況下,乙烯是一種無色稍有氣味的氣體,密度為1.256g/L,比空氣的密度略小,難溶于水,易溶于四氯化碳等有機溶劑。
吸收峰:吸收帶在遠紫外區(qū)
凝固點:-169.4℃
相對密度:0.00127
折射率:1.363
相對密度(水=1):0.61
相對蒸氣密度(空氣=1):0.99
飽和蒸氣壓(kPa):4083.40(0℃)
燃燒熱(kJ/mol):1411.0
臨界溫度(℃):9.2
臨界壓力(MPa):5.04
閃點(fp):無意義
引燃溫度(℃):425
爆炸上限%(V/V):36.95
爆炸下限%(V/V):2.74
乙烯化學性質(zhì)
①常溫下極易被氧化劑氧化。如將乙烯通入酸性KMnO4溶液,溶液的紫色褪去,乙烯被氧化為二氧化碳,由此可用鑒別乙烯。
②易燃燒,并放出熱量,燃燒時火焰明亮,并產(chǎn)生黑煙。
CH2═CH2+3O2→2CO2+2H2O
③烯烴臭氧化:
CH2=CH2+O3,在鋅保護下水解→2HCHO
CH2=CH2+(1/2)O2—Ag、加熱,酸性水解→CH3—CHO
加成反應
CH2═CH2+Br2→CH2Br—CH2Br(常溫下使溴水褪色)
CH2═CH2+HCl—催化劑、加熱→CH3—CH2Cl(制氯乙烷)
CH2═CH2+H20—催化劑、高溫高壓→CH3CH2OH(制酒精)
CH2═CH2+H2—Ni或Pd,加熱→CH3CH3
CH2═CH2+Cl2→CH2Cl—CH2Cl
加成反應:有機物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團直接結(jié)合生成新的化合物的反應。
加聚反應
nCH2═CH2→-[CH2—CH2]-n (制聚乙烯)
在一定條件下,乙烯分子中不飽和的C═C雙鍵中的一個鍵會斷裂,分子里的碳原子能互相形成很長的鍵且相對分子質(zhì)量很大(幾萬到幾十萬)的化合物,叫做聚乙烯,它是高分子化合物。
這種由相對分子質(zhì)量較小的化合物(單體)相互結(jié)合成相對分子質(zhì)量很大的化合物的反應,叫做聚合反應。這種聚合反應是由一種或多種不飽和化合物(單體)通過不飽和鍵相互加成而聚合成高分子化合物的反應,所以又屬于加成反應,簡稱加聚反應。
最簡單的烯烴。分子式CH2=CH2 。少量存在于植物體內(nèi),是植物的一種代謝產(chǎn)物,能使植物生長減慢,促進葉落和果實成熟。無色易燃氣體。熔點-1699℃,沸點-1039.8℃。幾乎不溶于水,難溶于乙醇,易溶于乙醚和丙酮。
乙烯分子里的C=C雙鍵的鍵長是1.33×10 -10 米,乙烯分子里的2個碳原子和4個氫原子都處在同一個平面上。它們彼此之間的鍵角約為120°。乙烯雙鍵的鍵能是615千焦/摩,實驗測得乙烷C—C單鍵的鍵長是1.54×10 -10 米,鍵能348千焦/摩。這表明C=C雙鍵的鍵能并不是C—C單鍵鍵能的兩倍,而是比兩倍略少。因此,只需要較少的能量,就能使雙鍵里的一個鍵斷裂。這是乙烯的性質(zhì)活潑,容易發(fā)生加成反應等的原因。
在形成乙烯分子的過程中,每個碳原子以1個2s軌道和2個2p軌道雜化形成3個等同的sp 2 雜化軌道而成鍵。這3個sp 2 雜化軌道在同一平面里,互成120°夾角。因此,在乙烯分子里形成5個σ鍵,其中4個是C—H鍵(sp 2 — s)1個是C—C鍵(sp 2 — sp 2 );兩個碳原子剩下未參加雜化的2個平行的p軌道在側(cè)面發(fā)生重疊,形成另一種化學鍵:π鍵,并和σ鍵所在的平面垂直。如:乙烯分子里的C=C雙鍵是由一個σ鍵和一個π鍵形成的。這兩種鍵的軌道重疊程度是不同的。π鍵是由p軌道從側(cè)面重疊形成的,重疊程度比σ鍵從正面重疊要小,所以π鍵不如σ鍵牢固,比較容易斷裂,斷裂時需要的能量也較少。
[6]
乙烯制備方法
編輯乙烯自然形成
乙烯是一種氣體激素。成熟的組織釋放乙烯較少,而在分生組織,萌發(fā)的種子、凋謝的花朵和成熟過程中的果實乙烯的產(chǎn)量較大。它存在于成熟的果實;莖的節(jié);衰老的葉子中。乙烯的產(chǎn)生具有“自促作用”(即乙烯的積累可以刺激更多的乙烯產(chǎn)生)。
植物在干旱、大氣污染、機械刺激、化學脅迫、病害等逆境下,體內(nèi)乙烯成幾倍或幾十倍的增加,這種在逆境下由植物體產(chǎn)生的乙烯稱為應激乙烯或逆境乙烯(lstress ethylene)。
[7]
乙烯工業(yè)制法
乙烯實驗室制法
乙烯
實驗室里是把酒精和濃硫酸按1:3混合迅速加熱到170℃,使酒精分解制得。濃硫酸在反應過程里起催化劑和脫水劑的作用。方程式為:CH3CH2OH—濃H2SO4,170℃→CH2=CH2↑+H2O
制取乙烯的反應屬于液——液加熱型
乙烯能使酸性KMnO4溶液很快褪色,這是乙烯被高錳酸鉀氧化的結(jié)果,而甲烷等烷烴卻沒有這種性質(zhì)。
乙烯的化學性質(zhì)——加成反應
把乙烯通入盛溴水的試管里,可以觀察到溴水的紅棕色很快消失。
乙烯能跟溴水里的溴起反應,生成無色的1,2-二溴乙烷(CH2Br-CH2Br)液體。
這個反應的實質(zhì)是乙烯分子里的雙鍵里的一個鍵易于斷裂,兩個溴原子分別加在兩個價鍵不飽和的碳原子上,生成了二溴乙烷。這種有機物分子里不飽和碳原子跟其它原子或原子團直接結(jié)合生成別的物質(zhì)的反應叫做加成反應。
口訣:
硫酸乙醇三比一,溫計入液一百七。
迅速升溫防碳化,堿灰除雜最適宜。
解釋:
- 硫酸乙醇三比一:意思是說在實驗室里是用濃硫酸和乙醇(按3:1的比例)在燒瓶中混合加熱的方法制取乙烯的。
- 溫計入液一百七:“溫計”指溫度計,“溫計入液”的意思是說溫度計的水銀球必須浸入混合液中(但不能接觸燒瓶底);“一百七”的意思是說此實驗的溫度必須控制在170℃左右。
- 迅速升溫防碳化:意思是說加熱時要將溫度迅速升到170℃,否則乙醇易被濃硫酸氧化而碳化。
- 堿灰除雜最適宜:“堿灰”指堿石灰。意思是說通過堿石灰可除掉混在乙烯中的水蒸氣和SO2。
乙烯應用領域
編輯乙烯工業(yè)領域
用途:制造塑料、合成乙醇、乙醛、合成纖維等重要原料
乙烯ethylene CH2=CH2,為一種植物激素。由于具有促進果實成熟的作用,并在成熟前大量合成,所以認為它是成熟激素(ripening hormone)。可抑制莖和根的增粗生長、幼葉的伸展、芽的生長、花芽的形成;另一方面可促進莖和根的擴展生長、不定根和根毛的形成、某些種子的發(fā)芽、偏上生長、芽彎曲部的形成器官的老化或脫離等。能促進鳳梨的開花,促進水稻和水繁縷莖的生長。幾乎所有作用的有效氣中濃度的閾值為0.0—0.1微升/升,最大值為1—10微升/升。一部分菌類和大部分高等植物均可生成乙烯,而在成熟的果實里可大量的生成。若給營養(yǎng)組織以植物生長素或各種應力(接觸、病傷害、藥物處理等)則生成量可激增。在生物體內(nèi)由甲硫氨酸生物合成,其第三、第四位碳轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁铣擅傅男再|(zhì)不明。甲硫氨酸脫氨生成的α-酮-4-甲硫丁酸,或后者進一步脫羧生成的甲硫丙醛,在過氧化氫、亞硫酸鹽、單酚的存在下由于過氧化物酶的作用而有效地生成乙烯,因此曾被認為是乙烯生物合成的中間體,但甲硫丙醛在生物體內(nèi)存在尚未被證實。梅普森和沃德爾(L.Mapson.D.Wardale)在體外用轉(zhuǎn)氨酶、過氧化物酶和供給過氧化氫的葡萄糖氧化酶等三種酶的協(xié)同作用,顯示出由甲硫氨酸合成乙烯的事實,但通過同位素標記化合物的實驗,認為此反應系統(tǒng)在體內(nèi)不起作用。乙烯也有從除甲硫氨酸以外的物質(zhì)進行生物合成的情況。乙烯用量最大的是生產(chǎn)聚乙烯,約占乙烯耗量的45%;其次是由乙烯生產(chǎn)的二氯乙烷和氯乙烯;乙烯氧化制環(huán)氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烴化可制苯乙烯,乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高級醇。
[7]
主要用途:
- 乙烯是重要的有機化工基本原料,主要用于生產(chǎn)聚乙烯、乙丙橡膠、聚氯乙烯等;
- 石油化工最基本原料之一。在合成材料方面,大量用于生產(chǎn)聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡膠等;在有機合成方面,廣泛用于合成乙醇、環(huán)氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多種基本有機合成原料;經(jīng)鹵化,可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;經(jīng)齊聚可制α-烯烴,進而生產(chǎn)高級醇、烷基苯等;
- 主要用作石化企業(yè)分析儀器的標準氣;
- 乙烯用作臍橙、蜜桔、香蕉等水果的環(huán)保催熟氣體;
- 乙烯用于醫(yī)藥合成、高新材料合成。
乙烯生態(tài)領域
乙烯“三重反應”(triple response of ethylene):①抑制莖的伸長生長;②促進莖和根的增粗;③促進莖的橫向增長。用乙烯處理黃化幼苗莖可使莖加粗和葉柄偏上生長。
由于乙烯可以促進RNA和蛋白質(zhì)的合成,并可在高等植物體內(nèi)使細胞膜的透性增加,加速呼吸作用,因而當果實中乙烯含量增加時,已合成的生長素又可被植物體內(nèi)的酶或外界的光所分解,進一步促進其中有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,加速成熟。常用乙烯利溶液浸泡未完全成熟的番茄、蘋果、梨、香蕉、柿子等果實能顯著促進成熟。
乙烯也有促進器官脫落和衰老的作用。乙烯在花、葉和果實的脫落方面起著重要的作用。
乙烯還可促進某些植物(如瓜類)的開花與雌花分化,促進橡膠樹、漆樹等排出乳汁。
乙烯還可誘導插枝不定根的形成,促進根的生長和分化,打破種子和芽的休眠,誘導次生物質(zhì)的分泌等。
乙烯農(nóng)業(yè)領域
乙烯是一種植物內(nèi)源激素,高等植物的所有部分,如葉、莖、根、花、果實、塊莖、種子及幼苗在一定條件下都會產(chǎn)生乙烯。它是植物激素中分子最小者,其生理功能主要是促進果實、細胞擴大。籽粒成熟,促進葉、花、果脫落,也有誘導花芽分化、打破休眠、促進發(fā)芽、抑制開花、器官脫落,矮化植株及促進不定根生成等作用。
乙烯是氣體,難于在田間應用,直到開發(fā)出乙烯利,才為農(nóng)業(yè)提供可實用的乙烯類植物生長調(diào)節(jié)劑。主要產(chǎn)品有乙烯利、乙烯硅、乙二肟、甲氯硝吡唑、脫葉膦、環(huán)己酰亞胺(放線菌酮),它們都能釋放出乙烯,或促進植物產(chǎn)生乙烯的植物生長調(diào)節(jié)劑,所以統(tǒng)稱之為乙烯釋放劑。目前國內(nèi)外最為常用的僅是乙烯利,廣泛應用于果實催熟、棉花采收前脫葉和促進棉鈴開裂吐絮、刺激橡膠乳汁分泌、水稻矮化、增加瓜類雌花及促進菠蘿開花等。
乙烯類植物生長調(diào)節(jié)劑中還有一些品種在植物體內(nèi)通過抑制乙烯的合成,而達到調(diào)節(jié)植物生長的作用,則稱之為乙烯合成抑制劑。國內(nèi)市場上尚無此類產(chǎn)品,因而不予介紹。 [10]
乙烯是氣體,難于在田間應用,直到開發(fā)出乙烯利,才為農(nóng)業(yè)提供可實用的乙烯類植物生長調(diào)節(jié)劑。主要產(chǎn)品有乙烯利、乙烯硅、乙二肟、甲氯硝吡唑、脫葉膦、環(huán)己酰亞胺(放線菌酮),它們都能釋放出乙烯,或促進植物產(chǎn)生乙烯的植物生長調(diào)節(jié)劑,所以統(tǒng)稱之為乙烯釋放劑。目前國內(nèi)外最為常用的僅是乙烯利,廣泛應用于果實催熟、棉花采收前脫葉和促進棉鈴開裂吐絮、刺激橡膠乳汁分泌、水稻矮化、增加瓜類雌花及促進菠蘿開花等。
乙烯類植物生長調(diào)節(jié)劑中還有一些品種在植物體內(nèi)通過抑制乙烯的合成,而達到調(diào)節(jié)植物生長的作用,則稱之為乙烯合成抑制劑。國內(nèi)市場上尚無此類產(chǎn)品,因而不予介紹。 [10]
乙烯安全防護
編輯乙烯危險概述
侵入途徑:吸入
健康危害:具有較強的麻醉作用。
急性中毒:吸入高濃度乙烯可立即引起意識喪失,無明顯的興奮期,但吸入新鮮空氣后,可很快蘇醒。對眼及呼吸道粘膜有輕微刺激性。液態(tài)乙烯可致皮膚凍傷。
慢性影響:長期接觸,可引起頭昏、全身不適、乏力、思維不集中。個別人有胃腸道功能紊亂。
環(huán)境危害:對環(huán)境有危害,對水體、土壤和大氣可造成污染。
乙烯安全術(shù)語
乙烯物質(zhì)毒性
毒性類型
| 測試方法
| 測試對象
| 使用劑量
| 毒性作用
|
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急性毒性
| 吸入
| 哺乳動物
| 95000000 ppm/5M
| 詳細作用沒有報告除致死劑量以外的其他值
|
乙烯急救措施
皮膚接觸:發(fā)生凍傷不要涂擦,不要使用熱水。使用清潔、干燥的敷料包扎,就醫(yī)治療。
眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少30分鐘。就醫(yī)。
吸入:迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫(yī)。
乙烯消防措施
危險特性:易燃,與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱或與氧化劑接觸,有引起燃燒爆炸的危險。與氟、氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學反應。
有害燃燒產(chǎn)物:一氧化碳。
乙烯應急處理
應急處理:迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋。如有可能,將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
[11]
乙烯有害作用
乙烯檢測儲存
編輯檢測
現(xiàn)場監(jiān)測:便攜式氣相色譜法;氣體檢測管法;氣體速測管
注意事項
操作注意事項:密閉操作,全面通風。操作人員必須經(jīng)過專門培訓,嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員穿防靜電工作服。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、鹵素接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產(chǎn)生靜電。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設備。
儲存注意事項:儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑、鹵素分開存放,切忌混儲。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設備和工具。儲區(qū)應備有泄漏應急處理設備。
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詞條圖冊
更多圖冊

- 參考資料
-
- 1. 世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)致癌物清單 .國家食品藥品監(jiān)督管理局[引用日期2017-12-11]
- 2. 乙烯 .廣東生物教學[引用日期2013-09-22]
- 3. 乙烯 .化工空間[引用日期2012-12-04]
- 4. 乙烯 .化工空間[引用日期2012-12-04]
- 5. 乙烯 .中國化工制造網(wǎng)[引用日期2012-11-19]
- 6. 理化性質(zhì) .化工引擎[引用日期2013-09-22]
- 7. 作用與用途——化工詞典 .化工引擎[引用日期2013-09-22]
- 8. 制備——化工詞典 .化工引擎[引用日期2013-09-22]
- 9. 高中化學必修2 有機物——人民教育出版社
- 10. 乙烯的主要生理功能 .中國農(nóng)藥第一網(wǎng).2013-02-22[引用日期2013-02-23]
- 11. 使用注意事項——化工詞典 .化工引擎[引用日期2013-09-22]
- 12. 乙烯安全術(shù)語 .化化網(wǎng)[引用日期2013-12-14]
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