乙烯

乙烯是由两个碳原子和四个氢原子组成的化合物，两个碳原子之间以双键连接。是最简单的烯烃，分子式CH2=CH2。是合成纤维、合成橡胶、合成塑料（聚乙烯及聚氯乙烯）、合成乙醇（酒精）的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等，少量存在于植物体内，是植物的一种代谢产物，能使植物生长减慢，促进叶落和果实成熟。常温下为无色易燃气体。熔点－169℃，沸点－103.7℃。几乎不溶于水，难溶于乙醇，易溶于乙醚和丙酮。
乙烯分子里的C=C双键的键长是1.33×10-10米，乙烯分子里的2个碳原子和4个氢原子都处在同一个平面上。它们彼此之间的键角约为120°。乙烯双键的键能是615千焦/摩，实验测得乙烷C—C单键的键长是1.54×10-10米，键能348千焦/摩。这表明C=C双键的键能并不是C—C单键键能的两倍，而是比两倍略少。因此，只需要较少的能量，就能使双键里的一个键断裂。这是乙烯的性质活泼，容易发生加成反应等的原因。

在形成乙烯分子的过程中，每个碳原子以1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp2杂化轨道而成键。这3个sp2杂化轨道在同一平面里，互成120°夹角。因此，在乙烯分子里形成5个σ键，其中4个是C—H键(sp2—s)1个是C—C键(sp2—sp2)；两个碳原子剩下未参加杂化的2个平行的p轨道在侧面发生重叠，形成另一种化学键：π键，并和σ键所在的平面垂直。如：乙烯分子里的C=C双键是由一个σ键和一个π键形成的。这两种键的轨道重叠程度是不同的。π键是由p轨道从侧面重叠形成的，重叠程度比σ键从正面重叠要小，所以π键不如σ键牢固，比较容易断裂，断裂时需要的能量也较少。 乙烯是重要的化工原料，大量的乙烯用来制聚乙烯，其次是制环氧乙烷、苯乙烯、乙醛、乙醇、氯乙烯等。
工业中乙烯的生产主要是以石油为原料，采用管式炉裂解法，从裂解气中分离出乙烯。另外，从焦炉煤气中也能分离得到乙烯。实验室里制备乙烯，可由乙醇脱水而制得。

第二次世界大战以后，随着石油工业的发展，世界乙烯的产量一直是呈直线上升的。目前乙烯的系列产品，在国际上占全部石油化工产品产值的一半左右。因此往往以乙烯生产的水平来衡量石油化学工业发展的水平。我国的石油化学工业是在开发了大庆、胜利、华北、大港、克拉玛依等几个大油田，实现了石油基本自给之后发展起来的。1965年我国乙烯生产实现了零的突破，年产乙烯3 000吨1973年开始引进年产30万吨乙烯的大型装置，同时自己也设计、制造，安装了一批装置，这样使我国的石油化学工业逐步发展起来。1983年，乙烯的年产量为65万吨。1989年发展为年产165万吨，居世界第九位。目前，我国有4个年产30万吨乙烯的工程，它们是大庆乙烯工程、南京扬子乙烯工程、齐鲁乙烯工程和上海乙烯工程。 乙烯生产原料的选择是一个重大技术经济问题，由于原料及其裂解难易程度不同，乙烯和副产物的收率也不相同。这不仅影响乙烯装置的投资和生产成本，而且也会影响石油化学工业的生产组织和管理、产品生产工艺路线的选择、装置的稳定生产，以及生产能力和投资效果的发挥。
一个国家究竟采用哪一种原料，资源条件是首先考虑的因素。
美国有丰富的湿性天然气资源，富含轻质烷烃，又有发达的天然气加工工业，长期以来就是以湿性天然气中回收的轻质烃作为生产乙烯的原料。北海沿岸国家(如英国、挪威等)在开发北海油田气的过程中，可以获得一部分轻质烷烃，因此这些国家利用它作为乙烯原料。有些国家，如日本虽然本国没有石油资源，但由于从国际上能够获得稳定的石油供应，因此有可能利用进口的石油。西欧、日本进口的油品主要来自中东，中东原油轻组分较多，石脑油馏分通常占原油的20%左右。这种石脑油辛烷值低，不宜作车用汽油，石脑油曾经是有剩余的馏分，这是日本、西欧等国选用石脑油作为乙烯原料的一个主要原因。 19世纪末人们发现美人蕉碎屑燃烧后的烟雾能促使温室中的波罗开花，点燃的煤油炉也会使温室中的青柠檬逐渐变黄成熟。这种促使果实成熟的物质直到20世纪60年代才被科学家发现原来是乙烯。乙烯是由植物体内的甲硫氨酸经过转化和分解而形成，存在于植物的各部位，含量很低，在成熟的果实中含量较高。温度和氧浓度能影响乙烯的生成。在逆境下，体内乙烯成倍或数十倍地增加，能造成器官加速衰老和脱落，使植物其他部分更好地保存。这种现象是植物在长期进化过程中获得的一种防御性机制。乙烯最明显的生物效应是引起“三重反应”，即抑制茎的伸长生长，促进茎的加粗和茎的负向地性消失、呈现水平方向生长。乙烯对果实有加速催熟效果，可以调节植物开花期，增加瓜类雌花数，改变瓜类性别，促进球茎、鳞茎发芽等。乙烯还能提高细胞膜透性，增强呼吸强度，促进RNA的合成和转录，提高过氧化物酶和纤维素酶等酶系的活性。
由于乙烯是气体，使用不便，中国从1970 年开始人工合成活性较高的乙烯利(2-氯乙基磷酸)及其酯类。这是一类作用与乙烯相同的液体化合物，在pH4.1以上，可释放出乙烯气体，可用于果实(包括番茄、柑桔、梨、桃、香蕉、柿子、西瓜等)的催熟，加速棉花老叶的脱落。南瓜等幼苗1～4片叶时，喷洒100～200 ppm 乙烯利，可使雌花着生的节位降低，增加雌花数。将乙烯利的稀释液涂在橡胶树干割线下的部位，能延长流胶时间，增加橡胶产量。 抑制黄化豌豆幼苗伸长生长，促进增粗和改变向地性(三重反应)以及叶片产生的偏上性反应是乙烯专一的生物效应，常作为生物鉴定方法。发动和促进器官和组织(果实、花冠、叶片)的成熟、衰老、凋萎和脱落是乙烯最显著的生理作用。其他效应包括促进开花; 诱导雌花形成;打破某些种子的休眠;抑制幼苗顶端钩开放; 抑制根生长;诱导不定根和根毛形成; 促进皮孔增生; 增加植物的排泌作用。一般乙烯生理作用的阈值为0.01ppm，半大反应值0.1ppm，10ppm达到饱和。 1964年利伯曼 (M. Liberman)等提出乙烯来自蛋氨酸。1979年亚当斯(D.A.Ada-ms)和杨 (S. F. Yang) 发现1-氨基环丙烷基羧酸(ACC)为乙烯生成的直接前体，并确定了植物体内乙烯生物合成的途径：蛋氨酸→腺苷蛋氨酸(SAM)→ACC→乙烯。催化SAM形成ACC的ACC合成酶是乙烯生成的主要限速因素，氨基乙氧基乙烯甘氨酸(AVG)、氨氧乙酸(AOA)等能有效地抑制这个反应。ACC还能形成结合物丙二酰基ACC(MACC)。 几乎所有高等植物的组织都能产生微量乙烯，萌发的种子和生长迅速的分生组织中乙烯生成量很高。许多真菌也能生成乙烯。果实等器官成熟、衰老和脱落时组织中乙烯生成量剧增，浓度增高可达几个数量级。兰花开始凋萎时乙烯生成高达3 400纳升/克·时，生长素促进乙烯生成。干旱、水涝、极端温度、化学伤害和机械损伤都能刺激植物体内乙烯增加，称为“逆境乙烯”，会加速器官的衰老、脱落。 早期生产中利用乙烯熏烟催熟香蕉。乙烯熏气已普遍用于香蕉催熟，柑桔、柠檬脱绿和加速烤烟。液态乙烯释放剂乙烯利在应用上更为方便和广泛，在田间催熟番茄、棉花和烟草可以提早采收，改善品质，并能使成熟一致，便于机械收获。用于瓜类可增加雌花数，提早结实和增加产量。此外，还能刺激橡胶树排泌胶乳，诱导菠萝开花，增加甘蔗含糖量以及用于疏花疏果。抑制乙烯生成和作用的技术(如气调贮藏)，亦已普遍用于水果、蔬菜、花卉、苗木储运时的保鲜。 常温常压下为无色可燃性气体，略有烃类特有的气味。 乙烯是重要的有机化工基本原料，主要用于生产聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯等 石油化工最基本原料之一。在合成材料方面，大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯，乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡胶等；在有机合成方面，广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多种基本有机合成原料；经卤化，可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷；经齐聚可制α-烯烃，进而生产高级醇、烷基苯等。 主要用作石化企业分析仪器的标准气 工业上采用的乙烯生产方法有石油烃裂解、乙醇催化脱水、焦炉煤气分离等。由于石油和天然气资源丰富，大规模生产乙烯成本低、质量好。因此，大量乙烯主要用石油裂解法生产。乙醇催化脱水法只限于为精细化学品提供数量不大的乙烯的场合。 有害气体 低毒 吸入-哺乳动物 LCL0 950000 PPM/2分 与空气混合易爆 易燃; 火场排放辛辣刺激烟雾; 防止烫伤 库房通风低温干燥; 与氧化剂分开存放 泡沫、二氧化碳 TWA 11500 毫克/立方米