ВЫДЕЛЕНИЕ ПРОПИЛЕНОКСИДА ИЗ СМЕСИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПРОПИЛЕНОКСИД И МЕТАНОЛ Российский патент 2008 года по МПК C07D301/32 

Настоящее изобретение предоставляет способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид и метанол, указанный способ включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока;

(iv) отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны;

(v) сжатие верхнего потока, полученного сверху в (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар.

Согласно предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения смесь (М) образуется в реакции пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанцеолитного катализатора в неподвижном слое. Следовательно, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, в котором указанная реакция включает взаимодействие пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанцеолитного катализатора в неподвижном слое. Эта реакция эпоксидирования приводит либо непосредственно, либо после, по меньшей мере, одной стадии обработки к смеси (М), которая предпочтительно содержит от 5 до 50% масс. пропиленоксида и от 50 до 85% масс. метанола, и способ настоящего изобретения далее включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока;

(iv) отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны;

(v) сжатие верхнего потока, полученного сверху в (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар.

В многочисленных публикациях по поводу получения пропиленоксида имеется всего несколько работ, которые касаются интегрированных процессов, в которых энергия пара, полученного на стадии дистилляции, полезным образом возвращается в процесс.Это относится, в частности, к процессам, в которых пропиленоксид отделяется от растворителей или следов растворителя дистилляцией.

В Международной заявке WO-A-02/14298 описан процесс непрерывного получения оксида олефина. В контексте прохождения этого процесса раскрывается, что теплота конденсации, полученная в верхней части колонны, может быть возвращена в направлении одного или всех процессов дистилляции общего процесса. В колонне, о которой идет речь, смесь, содержащая растворитель, кислород и инертный газ, разделяется дистилляцией. Конкретные технологические приемы для рециркулирования теплоты конденсации не раскрываются.

В Международной заявке WO-A-00/07965 описан процесс получения пропиленоксида, в котором смесь пропена, пропиленоксида и метанола отделяется от смеси через верхнюю часть дистилляционной колонны, с флегмой, необходимым для разделения в колонне, который конденсируется в парциальном конденсаторе в верхней части колонны.

Если, например, в получении пропиленоксида из пропена в качестве растворителя используется метанол, обычно выгодно использовать его в реакционной секции, т.е. для реакции пропена с гидропероксидом, таким как пероксид водорода, особенно, если в качестве катализатора для реакции используется титановый силикалитный катализатор типа TS-1. С другой стороны, присутствие метанола делает очистку пропиленоксида более трудной.

Согласно предшествующему уровню техники пропиленоксид и метанол могут быть разделены дистилляцией при атмосферном давлении или давлении выше атмосферного, особенно в интервале от 1 до 5 бар, только в том случае, когда используется дистилляционная колонна, имеющая очень большое число теоретических тарелок, и в то же самое время устанавливается высокое флегмовое число, благодаря отгонке азеотропа.

Задача разделения проще при более низких давлениях, но низкое давление имеет неблагоприятное влияние на температуру конденсации, так как температура конденсации, которая может, например, находиться в области 15°С, в зависимости от давления, требует дополнительной высокой охлаждающей мощности для конденсации. Особенно на промышленном уровне это влечет за собой очень большие затраты.

Другие документы предшествующего уровня техники относятся к процессу, где пропиленоксид отделяется от растворителя - метанола - с помощью экстрактивных дистилляционных процессов.

Патент США US 5849938 раскрывает процесс, где пропиленоксид отделяется от метанола в неочищенном продукте эпоксидирования олефина посредством экстрактивной дистилляции, в которой в качестве экстрагирующего растворителя используется относительно высококипящий полярный растворитель, содержащий гидроксигруппы, такой как вода или пропиленгликоль, пропиленгликоль является особенно предпочтительным.

Согласно этому документу, отражающему предшествующий уровень техники, используемая обычно дистилляционная колонна имеет от 20 до 60 теоретических тарелок, и отношение флегма/дистиллят находится, как правило, в интервале от 5 до 15. Согласно примерам типичное отношение составляет 9. Типичные температуры в нижней части колонны находятся в диапазоне от 90 до 120°С, давление, при котором проводится дистилляция, составляет от 0,55 до 3,44 бар. Согласно примеру предпочтительное давление в основании дистилляционной колонны составляет 2,76 бар и, следовательно, значительно выше стандартного давления. В качестве типичной фракции пропиленоксида, получаются фракции, содержащие от 300 до 1500 частей на миллион (ч.н.м.) метанола. Потоки нижней части колонны, полученные согласно примерам, содержат до 6300 ч.н.м. пропиленоксида. Очищенный поток пропиленоксида, полученный из процесса согласно тоже патенту США US 5849938, может быть очищен в дальнейшем и таким образом подвергнут фракционной дистилляции позднее, после удаления потока пропиленоксида из экстрактивной дистилляционной колонны.

Патент США US 6500311 раскрывает процесс, в котором имеет место отделение метанола и пропиленоксида. В качестве экстрагирующего растворителя используется неполярный растворитель, а именно углеводород с 7-9 атомами углерода, такой как м-октан.

Предмет настоящего изобретения это - предоставить способ отделения пропиленоксида от метанола, который, в сравнении с процессами, описанными на предшествующем уровне техники, имеет улучшенный энергетический баланс и дополнительно ведет к потокам из верхней части и потокам из нижней части, имеющим меньшую степень загрязнения в отношении метанола и пропиленоксида соответственно.

Следующий предмет настоящего изобретения это предоставить способ отделения пропиленоксида от метанола, в котором используется дешевый экстрагирующий растворитель, который одновременно предусматривает более мягкие условия дистилляции, чем те, которые описаны на предшествующем уровне техники.

Еще один предмет настоящего изобретения это предоставить способ, который, в сравнении с процессами, описанными в предшествующем уровне техники, например процессами отделения пропиленоксида от метанола или получения пропиленоксида, имеет существенно улучшенный энергетический баланс.

Еще один предмет настоящего изобретения это предоставить способ получения пропиленоксида, в ходе которого пропиленоксид отделяется от метанола, в котором это отделение имеет вышеупомянутые преимущества, таким образом воспроизводя процесс получения пропиленоксида энергетически и также в отношении чистоты отогнанных фракций с преимуществом над предшествующим уровнем техники.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение предоставляет способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид и метанол, указанный способ включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока;

(iv) отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны;

(v) сжатие головного потока, полученного сверху в (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар.

Настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 15% масс. воды, указанный способ включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение полярного экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока, верхний поток содержит 100 ч.н.м. метанола или меньше,

(v) сжатие верхнего потока, полученного сверху в (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар;

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат, по меньшей мере, части теплоты конденсации, по меньшей мере, в один ребойлер, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне.

Настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, указанный способ включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве 2% масс. от смеси (М) или меньше;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока, при давлении от 300 до 750 мбар и температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С, верхний поток содержит 100 ч.н.м. метанола или меньше;

(iv) отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, содержащего 100 ч.н.м. пропиленоксида или меньше;

(v) сжатие верхнего потока, полученного сверху в (iii), до давления от 2 до 4 бар с помощью, по меньшей мере, одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар,

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат по меньшей мере части теплоты конденсации по меньшей мере в один испаритель, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне.

Настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, указанный способ включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве от 0,45 до 1% масс. от смеси (М);

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части колонны от 50 до 60°С и давлении от 450 до 500 мбар, фракция пропиленоксида содержит 50 ч.н.м. метанола или меньше;

(iv) отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный поток нижней части колонны содержит 100 ч.н.м. пропиленоксида или меньше;

(v) сжатие верхнего потока, полученного сверху в (iii), до давления в интервале от 2 до 4 бар с помощью по меньшей мере одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар,

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат по меньшей мере части теплоты конденсации по меньшей мере в один испаритель, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне,

(vii) охлаждение по меньшей мере части конденсата, полученного в (vi), до температуры в диапазоне от 10 до 30°С по меньшей мере в одном теплообменнике и возврат этой части охлажденного конденсата в виде флегмы в дистилляционную колонну, использованную в (iii), так что массовое отношение флегмы к дистилляту составляет 4 или меньше,

где смесь (М) образуется с помощью реакции пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанцеолитного катализатора в неподвижном слое.

Настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, указанная реакция включает взаимодействие пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанцеолитного катализатора в неподвижном слое, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, или смесь, будучи обработанной, дает смесь (М), указанный способ далее включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве от 0,45 до 1% масс.от смеси (М);

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части колонны при давлении от 450 до 500 мбар и температуре в нижней части от 50 до 60°С, верхний поток содержит 100 ч.н.м. метанола или меньше;

(iv) отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны и использование энергии, запасенной в нижнем потоке по меньшей мере частично для нагревания смеси (М) перед тем, как указанная смесь будет введена в экстрактивную дистилляционную колонну в (i);

(v) сжатие верхнего потока, полученного сверху в (iii), до давления от 2,5 до 3,5 бар с помощью по меньшей мере одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар;

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат по меньшей мере части теплоты конденсации по меньшей мере в один испаритель, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне;

(vii) охлаждение по меньшей мере части конденсата, полученного в (vi), до температуры в интервале от 10 до 30°С по меньшей мере в одном теплообменнике и возврат этой части охлажденного конденсата в виде флегмы в экстрактивную дистилляционную колонну, использованную в (iii), в таком количестве, что массовое отношение флегмы к дистилляту составляет 4 или меньше;

(viii) снижение давления сжатого потока пропена с направлением в по меньшей мере один теплообменник в (vii), испарение потока пропена по меньшей мере в одном теплообменнике и затем использование пропена как реагента в указанной реакции.

Краткое описание чертежей

Сопроводительные подписи

Фиг.1 представляет схему, изображающую предпочтительный вариант настоящего изобретения,

фиг.2 представляет схему, изображающую другой предпочтительный вариант настоящего изобретения,

фиг.3 представляет схему, изображающую процесс предшествующего уровня техники,

фиг.4 представляет схему, изображающую другой процесс предшествующего уровня техники,

фиг.5 представляет схему, изображающую еще один процесс предшествующего уровня техники.

Согласно настоящему изобретению пропиленоксид выделяется из смеси (М), которая содержит пропиленоксид и метанол. Предпочтительные смеси (М), использованные в настоящем изобретении, содержат до 50, более предпочтительно от 1 до 50, более предпочтительно от 2 до 45, более предпочтительно от 3 до 35, более предпочтительно от 4 до 25 и еще более предпочтительно от 5 до 15% масс. пропиленоксида. Особенно предпочтительные смеси (М) содержат от 6 до 12% масс. и особенно предпочтительные от 8 до 10,5% масс. пропиленоксида. Кроме того, предпочтительные смеси (М), использованные в настоящем изобретении, содержат до 99, более предпочтительно до 95, более предпочтительно до 90 и еще более предпочтительно до 85% масс. метанола, и, по меньшей мере, 10, более предпочтительно, по меньшей мере, 20, более предпочтительно, по меньшей мере, 30, более предпочтительно, по меньшей мере, 40, и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 50% масс. метанола. Особенно предпочтительные смеси (М), кроме того, содержат от 40 до 90, более предпочтительно, от 50 до 85% масс. метанола. В частности предпочтительные смеси (М) содержат от 55 до 85% масс., предпочтительно от 60 до 80% масс. и особенно предпочтительно от 65 до 75% масс. метанола. Таким образом, предпочтительные смеси (М), использованные согласно настоящему изобретению, содержат от 5 до 50% масс. пропиленоксида и от 50 до 85% масс. метанола, в расчете на общую массу смеси (М).

В соответствии со способом настоящего изобретения смесь (М) может содержать одно или более дополнительных соединений. Что касается этих соединений, не существует специальных ограничений при условии, что пропиленоксид может быть отогнан сверху из экстрактивной дистилляционной колонны, с тем, чтобы отделить пропиленоксид от метанола, содержащегося в (М).

Согласно предпочтительному варианту исполнения смесь (М) дополнительно содержит воду, более предпочтительно воду в количестве до 25, более предпочтительно от 1 до 25, более предпочтительно от 2 до 25, более предпочтительно от 3 до 25, более предпочтительно от 4 до 25, более предпочтительно от 5 до 25, более предпочтительно от 6 до 25, более предпочтительно от 7 до 25, более предпочтительно от 8 до 25, более предпочтительно от 9 до 25 и еще более предпочтительно от 10 до 25% масс. воды, в расчете на общую массу смеси (М). Следовательно, смесь (М), например, может содержать от 10 до 25 или от 10 до 20, или от 10 до 15, или от 15 до 25, или от 15 до 20, или от 20 до 25% масс. воды, в расчете на общую массу смеси (М).

Согласно предпочтительному варианту, где (М) содержит от 10 до 25% масс. воды, (М) предпочтительно содержит от 5 до 45, более предпочтительно от 5 до 40, более предпочтительно от 5 до 35, более предпочтительно от 5 до 30, более предпочтительно от 5 до 25, более предпочтительно от 5 до 20 и еще более предпочтительно от 5 до 15% масс. пропиленоксида, в расчете на общую массу смеси (М).

Кроме того, настоящее изобретение также предоставляет способ, как описано выше, в котором смесь (М) содержит от 50 до 85% масс. метанола, от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 10 до 25% масс. воды, в расчете на общий вес смеси (М).

В дополнение к метанолу и пропену и предпочтительно воде смесь (М) может содержать, по меньшей мере, еще одно соединение.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, смесь (М) прямо или косвенно является результатом процесса, где пропиленоксид получается взаимодействием пропена с гидропероксидом в присутствии метанола как растворителя. Кроме того, смесь (М) может дополнительно содержать непрореагировавший пропен и/или непрореагировавший гидропероксид, и/или, по меньшей мере, один побочный продукт указанной реакции эпоксидирования, такой как пропиленгликоль и/или ацетальдегид.

Реакционная смесь, полученная из указанной реакции эпоксидирования, может быть прямо введена в (i) в виде смеси (М), если содержание (М) в отношении метанола, пропиленоксида и, предпочтительно, воды находится внутри вышеуказанных интервалов.

Согласно особенно предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения реакционная смесь, полученная из вышеуказанной реакции эпоксидирования, обрабатывается перед введением в (i) заявляемого способа. Обработка реакционной смеси, полученной из вышеуказанной реакции эпоксидирования, может быть проведена любым возможным путем при условии, что получается смесь (М), которая может быть введена в (i). Указанная обработка может включать отделение и/или добавление, по меньшей мере, одного соединения из и/или к смеси, полученной из реакции эпоксидирования. Предпочтительно, по меньшей мере, одно соединение отделяется от смеси, полученной из реакции эпоксидирования.

Согласно более предпочтительному варианту настоящего изобретения, по меньшей мере, одно соединение отделяется от смеси, полученной из реакции эпоксидирования, например по меньшей мере одно соединение, имеющее более низкую точу кипения, чем пропиленоксид, метанол и вода.

В зависимости от применяемых условий реакции и реагентов, используемых для реакции эпоксидирования, указанными низкокипящими соединениями могут быть, например, непрореагировавший пропен и/или пропан, который может быть введен в реакцию эпоксидирования в случае, когда, например, используется пропен такой химической степени чистоты, которая имеет объемное отношение пропен: пропан примерно от 99,5:0,5 до 94:6.

Согласно еще более предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения, непрореагировавший пропен отделяется от реакционной смеси, полученной из реакции эпоксидирования, по меньшей мере, в одной дистилляционной колонне, и высоко кипящая фракция, в которой соответствующее содержание метанола, пропиленоксида и воды находится внутри выше упомянутых интервалов, вводится в качестве (М) в (i) способа настоящего изобретения.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, указанная реакция включает взаимодействие пропена с гидропероксидом в метаноле в качестве растворителя, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, или предпочтительно приводит к смеси, содержащей пропиленоксид, метанол, воду, непрореагировавший пропен и желательно пропан, указанная смесь, будучи обработанной для получения вышеуказанной смеси (М), содержит от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, и указанная смесь затем по меньшей мере стадиям от (i) до (v), как описано выше и в дальнейшем. Согласно этой предпочтительной форме настоящего изобретения обработка предпочтительно включает отделение пропена и, если присутствует, предпочтительно также пропана с помощью дистилляции, с тем чтобы получить смесь (М), предпочтительно содержащую не более чем 500 ч.н.м., предпочтительно не более чем 400 ч.н.м. и особенно предпочтительно не более чем 350 ч.н.м. пропена, и содержащую не более чем 50 ч.н.м., предпочтительно не более чем 25 ч.н.м. и особенно предпочтительно не более чем 10 ч.н.м. пропана, и предпочтительно не более чем 200 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 150 ч.н.м. и особенно предпочтительно не более чем 100 ч.н.м.. ацетальдегида. Таким образом, получается смесь (М), содержащая особенно предпочтительно не более чем 350 ч.н.м. пропена и не более чем 10 ч.н.м. пропана, и не более чем 100 ч.н.м. ацетальдегида.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения смесь (М), введенная в (i), содержит не более 1% масс., более предпочтительно не более 0,75% масс. и особенно предпочтительно не более 0,65% масс. высоко кипящих соединений, таких как метоксипропанолы и/или гидропероксид, и/или пропиленгликоли.

В контексте настоящего изобретения термин "гидропероксид" относится к соединению формулы ROOH. Подробности относительно получения гидропероксидов и относительно гидропероксидов, которые могут быть использованы, среди прочего, в способе настоящего изобретения, могут быть найдены в Немецкой заявке DE-A-19835907, соответствующее содержание которых включено в контекст настоящего изобретения ссылкой. Примерами гидропероксидов, которые могут быть использованы для целей настоящего изобретения, являются, среди прочего, трет-бутилгидропероксид, этилбензолгидропероксид, трет-амилгидропероксид, кумолгидропероксид, циклогексилгидропероксид, метилциклогексилгидропероксид, тетрагидронафталингидропероксид, изо-бутилбензол-гидропероксид, этилнафталингидропероксид, перкислоты, такие как перуксусная кислота, и пероксид водорода. Смеси двух или более гидропероксидов могут быть также использованы согласно настоящему изобретению. В способе настоящего изобретения преимущество для использования в качестве гидропероксида отдается пероксиду водорода, и кроме того, преимущество отдается использованию водного раствора пероксида водорода. Наиболее предпочтительно водный раствор пероксида водорода содержит пероксид водорода в концентрации в диапазоне от 1 до 90, более предпочтительно от 10 до 70 и особенно предпочтительно от 30 до 50 масс.%, считая на общую массу раствора. Возможно также использовать смесь двух или более различных гидропероксидов.

Реакция эпоксидирования, из которой прямо или обходным путем получается смесь (М), может быть проведена в присутствии любого подходящего катализатора или подходящей комбинации двух или более катализаторов. Особенно предпочтительно используется цеолит, содержащий титан, среди которых цеолиты, известные специалистам как "силиклиты титана" (TS), особенно предпочтительны. Такие цеолиты, содержащие титан, в частности цеолиты, имеющие кристаллическую структуру MFI-типа, а также пути получения их описаны, например, в Международной заявке WO 98/55228, Европейских заявках ЕР-А-0311983 или ЕР-А-0405978. Соответствующее содержание этих документов включено ссылкой. В дополнение к Si (кремнию) и Ti (титану), указанные цеолитные материалы могут содержать дополнительные элементы, такие как алюминий, цирконий, олово, железо, кобальт, никель, галлий, бор или небольшие количества фтора. Возможно, чтобы титан цеолита, частично или полностью, был заменен ванадием, цирконием или ниобием, или любой смесью двух или более указанных компонентов. Цеолиты, содержащие титан и имеющие MFI-структуру, как известно, дают характеристическую картину при дифракции в Х-лучах. Кроме того, эти материалы обнаруживают колебательные полосы в ИК-области спектра приблизительно при 960 см^-1. Следовательно, возможно отличить цеолиты, содержащие титан, от кристаллической или аморфной TiO₂-фазы или от титанатов щелочных металлов. В следующей предпочтительной форме исполнения, по меньшей мере, один цеолитсодержащий катализатор включает, по меньшей мере, один из элементов - титан, германий, теллур, ванадий, хром, ниобий, цирконий. Особенно предпочтительными являются цеолитные катализаторы, имеющие пентазильную цеолитную структуру, в частности структурные типы, которые на основании данных по дифракции X-лучей могут быть отнесены к структурным типам - ABW-, АСО-, AEI-, AEL-, AEN-, АЕТ-, AFG-, AFI-, AFN-, AFO-, AFR-, AFS-, AFT-, AFX-, AFY-, АНТ-, ANA-, АРС-, APD-, AST-, ATN-, АТО-, ATS-, АТТ-, ATV-, AWO-, AWW-, ВЕА-, BIK-, BOG-, BPH-, BRE-, CAN-, CAS-, CFI-, CGF-, CGS-, СНА-, CHI-, CLO-, CON-, CZP-, DAC-, DDR-, DFO-, DFT-, DOH-, DON-, EAB-, EDI-, ЕМТ-, EPI-, ERI-, ESV-, EDO-, FAU-, FER-, GIS-, GME-, GOO-, HEU-, IFR-, ISV-, ITE-, JBW-, KFI-, LAU-, LEV-, LIO-, LOS-, LOV-, LTA-, LTL-, LTN-, MAZ-, MEI-, MEL-, МЕР-, MER-, MFI-, MFS-, MON-, MOR-, MSO-, MTF-, MTN-, MTT-, MTW-, MWW-, NAT-, NES-, NON-, OFF-, OSI-, PAR-, PAU-, PHI-, RHO-, RON-, RSN-, RTE-, RTH-, RUT-, SAO-, SAT-, SBE-, SBS-, SBT-, SFF-, SGT-, SOD-, STF-, STI-, STT-, TER-, THO-, TON-, TSC-, VET-, VFI-, VN1-, VSV-, WIE-, WEN-, YUG-, ZON, а также смешанные структуры, по меньшей мере, двух или более приведенных выше структур. Кроме того, возможно использовать цеолитные катализаторы, содержащие титан, со структурой ITQ-4, ITQ-9, SSZ-24, TTM-1, UTD-1, CIT-1 или CIT-5. Кроме того, цеолиты, содержащие титан, являются цеолитами структурных типов ZSM-48 или ZSM-12. Цеолиты, содержащие титан, структур MFI, MFL или MFI/MEL - смешанных структур, а также MWW, ВЕА или смешанных структур из них являются предпочтительными в контексте настоящего изобретения. В контексте настоящего изобретения цеолитные катализаторы, содержащие титан, которые вообще относятся к "TS-1", "TS-2" или "TS-3, также как и цеолиты, содержащие титан, представляющие структуру, которая изоморфна цеолиту бета, являются, среди прочего, предпочтительными.

Хотя и возможно проводить реакцию, используя суспензионный катализатор, особое предпочтение отдается гетерогенному катализатору и еще более предпочтительно катализатору в неподвижном слое. Следовательно, согласно этому предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения не является необходимым отделять катализатор от реакционной смеси, полученной из реакции эпоксидирования.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид, метанол и предпочтительно воду, как описано выше, в котором смесь (М) прямо или косвенно, после, по меньшей мере, одной стадии обработки, получается из процесса эпоксидирования, где пропен прореагировал с гидропероксидом, предпочтительно пероксидом водорода, в присутствии метанола как растворителя и в присутствии катализатора в неподвижном слое, предпочтительно цеолитного катализатора в неподвижном слое, более предпочтительно титанцеолитного катализатора в неподвижном слое, еще более предпочтительно титансиликалитного катализатора типа TS-1 в неподвижном слое, и в котором указанный катализатор не должен быть отделен от реакционной смеси, полученной в результате процесса эпоксидирования.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, при этом указанная реакция включает взаимодействие пропена с гидропероксидом, предпочтительно пероксидом водорода, в метаноле в качестве растворителя, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, или предпочтительно приводит к смеси, содержащей пропиленоксид, метанол, воду, непрореагировавший пропен и необязательно пропан, указанная смесь, обрабатывается, чтобы получить вышеуказанную смесь (М), содержащую от 5 до 15% масс. пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс. воды, и затем указанная смесь подвергается обработке, по меньшей мере, на стадиях от (i) до (v), как описано выше и в дальнейшем, в котором эпоксидирование проводится в присутствии катализатора в неподвижном слое, предпочтительно цеолитного катализатора в неподвижном слое, более предпочтительно титанцеолитного катализатора в неподвижном слое, еще более предпочтительно титансиликалитного катализатора типа TS-1 в неподвижном слое, и в котором указанный катализатор не должен быть отделен от реакционной смеси, полученной из процесса эпоксидирования.

В (i) настоящего изобретения может быть использована любая подходящая экстрактивная дистилляционная колонна. Предпочтительно колонна имеет до 80 теоретических тарелок, как, например, от 10 до 80 или от 20 до 80, или от 30 до 80, или от 40 до 80, или от 50 до 80, или от 60 до 80, или предпочтительно от 60 до 65, или от более чем от 60 до 80, например, от 61 до 80, или от 65 до 80, или от 70 до 80, или от 75 до 80. Предпочтительно колонна имеет более чем 60 теоретических тарелок, как, например, от 61 до 65 теоретических тарелок. Две или более колонны могут быть использованы согласно настоящему изобретению, в котором две или более колонны могут быть соединены последовательно и/или две или более колонны могут быть смонтированы параллельно. Предпочтительно используется одна колонна.

Согласно (ii) настоящего изобретения используется дополнительно, по меньшей мере, один экстрагирующий растворитель. В отношении химической природы, по меньшей мере, одного экстрагирующего растворителя не существует специальных ограничений при условии, что экстрактивная дистилляция возможна согласно (iii). В качестве экстрагирующих растворителей возможны неполярные и/или полярные растворители. В качестве неполярных растворителей углеводороды, такие как углеводороды, содержащие до 16 атомов углерода, например углеводороды с 6-16 атомами углерода, являются предпочтительными. Возможные углеводороды содержат, например, от 12 до 16, предпочтительно от 13 до 15 атомов углерода или от 6 до 12, или от 6 до 11, или от 6 до 10, или от 7 до 9 атомов углерода. Возможны смеси двух или более вышеупомянутых углеводородов, как, например, смеси углеводородов, содержащих 7, 8 и 9 атомов углерода, или смеси углеводородов, содержащих 13, 14 и 15 атомов углерода. Согласно особо предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения, по меньшей мере, один экстрагирующий растворитель является полярным или смесью, по меньшей мере, одного полярного растворителя и, по меньшей мере, одного неполярного растворителя. Согласно особо предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения, по меньшей мере, один экстрагирующий растворитель является полярным растворителем.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, в котором в (ii) добавляется, по меньшей мере, один полярный растворитель. Что касается химической природы, по меньшей мере, одного полярного растворителя, то не существует специальных ограничений при условии, что экстрактивная дистилляция может быть проведена согласно (iii).

Предпочтительными полярными растворителями являются вода, спирты, содержащие одну или более гидроксигрупп, как, например, одну, две или три гидроксигруппы, предпочтительно одноатомные спирты и диолы, или эфиры, предпочтительно эфирные соединения, содержащие, по меньшей мере, одну гидроксигруппу, предпочтительно одну гидроксигруппу, такие как 1-метокси-2-пропанол и/или 2-метокси-1-пропанол. Особенно предпочтительной является вода. Особенно предпочтительной является вода, когда, например, может быть использована деминерализованная вода, питьевая вода, пригодная промышленная вода, пригодная вода сточных вод, особенно соответствующим образом обработанные сточные воды, пригодная вода из процесса, или может быть использована смесь двух или более указанных типов воды. Вода, вводимая в процесс настоящего изобретения, должна быть существенным образом свободна от органических материалов, особенно в значительной степени свободна от метанола. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения вода, введенная в (ii), является технической водой из соответствующего процесса, такого как процесс, проведенный на установке эпоксидирования, в которой проводится способ настоящего изобретения. Согласно одному объекту настоящего изобретения техническая вода берется из процесса с установки эпоксидирования, где метанол как растворитель реакции эпоксидирования и вода отделяются друг от друга. Предпочтительно вода берется из нижней части, по меньшей мере, одной дистилляционной колонны, в которой метанол как растворитель реакции эпоксидирования и вода разделены. Более предпочтительно вода, полученная из вышеуказанного процесса разделения, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки вводится в (ii), и метанол, полученный из вышеуказанного процесса разделения, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки, рециркулирует как растворитель в реакцию эпоксидирования. Таким образом, настоящее изобретение представляет также способ, как описано выше, в котором интегрированный процесс осуществляется обработкой смеси, содержащей метанол и воду, посредством отделения метанола и воды друг от друга, и рециркуляцией отделенной воды, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки, предпочтительно без любых дополнительных стадий очистки, в (ii), и возможно рециркуляцией отделенного метанола, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки, как растворителя в реакцию эпоксидирования, из которой получается смесь (М), введенная в (i).

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где вода вводится как полярный растворитель в вышеуказанную экстрактивную дистилляционную колонну в (ii).

Согласно более предпочтительной форме исполнения никакой другой растворитель, кроме воды, не вводится как полярный растворитель в (ii). Согласно другой предпочтительной форме исполнения, как описано выше, пропиленгликоль не используется в качестве полярного растворителя.

Предпочтительный вариант исполнения, согласно которому вода, а не пропиленгликоль используется как полярный растворитель, показывает, среди прочего, преимущества, состоящие в том, что вода является легко доступной в сравнении с пропиленгликолем и может быть отброшена без вредных экологических воздействий. Следовательно, в случае, когда в качестве полярного растворителя используется пропиленгликоль, обработка и рециркуляция пропиленгликоля является необходимой, для того чтобы провести процесс экологически и экономически эффективным. Однако обработка необходимым образом включает, по меньшей мере, одну дополнительную стадию процесса, которая не нужна в случае, когда в качестве полярного растворителя используется вода.

Согласно предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения, по меньшей мере, один полярный растворитель вводится в экстрактивную дистилляционную колонну примерно с 15 теоретическими тарелками, более предпочтительно около 10 теоретических тарелок, ниже верхнего конца экстрактивной дистилляционной колонны.

По меньшей мере, один растворитель, предпочтительно вода, может быть введен в колонну в виде жидкости или в виде пара или в виде жидкости, а также в виде пара. Если используются два или более растворителей, по меньшей мере, один растворитель может быть введен в виде жидкости и, по меньшей мере, один другой растворитель может быть введен в виде пара.

Согласно предпочтительной форме исполнения в качестве полярного растворителя используется вода и вводится в экстрактивную дистилляционную колонну в виде жидкости и/или в виде пара. Если вода используется в виде пара, пар, введенный в (ii), имеет давление не более чем 2 бара, более предпочтительно не более чем 1 бар, более предпочтительно не более чем 900 мбар и особенно предпочтительно не более чем 800 мбар.

Что касается количества растворителя, предпочтительно полярного растворителя, введенного в экстрактивную дистилляционную колонну согласно (ii), то не существует специальных ограничений. Предпочтительно растворитель, более предпочтительно полярный растворитель, в частности вода, вводится в количестве не более чем 2% масс., в расчете на массу смеси (М). Более предпочтительно растворитель, еще более предпочтительно полярный растворитель, вводится в количестве не более чем 1,8, более предпочтительно не более чем 1,6, более предпочтительно не более чем 1,4, более предпочтительно не более чем 1,2 и еще более предпочтительно не более чем 1% масс., в расчете на вес смеси (М). Кроме того, предпочтительными являются количества полярного растворителя, по меньшей мере, 0,2, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,25, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,3 и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 0,4% масс., в расчете на массу смеси (М).

Кроме того, предпочтительными интервалами, например, являются от 0,2 до 2, более предпочтительно от 0,3 до 1,6, более предпочтительно от 0,4 до 1,2 и еще более предпочтительно от 0,45 до 1% масс., в расчете на массу смеси (М).

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, в котором в (ii) вводится, по меньшей мере, один полярный растворитель, в частности вода, предпочтительно в виде пара при давлении не более чем 2 бара, в количестве от 0,45 до 1% масс., в расчете на вес смеси (М).

Предпочтительные массовые отношения пропиленоксид, содержащийся в (М) : экстрагирующий растворитель, добавленный в (ii), составляют от 0,6:1 до 70:1, более предпочтительно от 1:1 до 20:1 и особенно предпочтительно от 3:1 до 8:1, например такие, как от 4:1 до 7:1 или от 5:1 до 7:1, или от 6:1 до 7:1.

Дистилляция в (iii) проводится предпочтительно при давлениях 1,5 бар или меньше, более предпочтительно 1,4 бар или меньше, более предпочтительно 1,2 бар или меньше, более предпочтительно 1,1 бар или меньше, особенно предпочтительно при давлении 1,013 бар или меньше и еще более предпочтительно при пониженном давлении. Для целей настоящего изобретения термин "дистилляция при пониженном давлении" относится к любой дистилляции, проводимой при давлениях, меньших чем 1,013 бар. Дистилляция в (iii), кроме того, проводится при давлениях в пределах до 1 бара, более предпочтительно в пределах от 300 до 950 мбар, более предпочтительно от 300 до 900 мбар, более предпочтительно от 300 до 850 мбар, более предпочтительно от 300 до 800 мбар и особенно предпочтительно в пределах от 300 до 750 мбар. Другими предпочтительными интервалами давления, при которых проводится дистилляция, являются от 300 до 700, более предпочтительно от 300 до 650, более предпочтительно от 300 до 600, более предпочтительно от 300 до 550 и еще более предпочтительно от 300 до 500 мбар, или от 350 до 750, более предпочтительно от 400 до 750, более предпочтительно от 450 до 750, более предпочтительно от 450 до 700, более предпочтительно от 450 до 650, более предпочтительно от 450 до 600, более предпочтительно от 450 до 550 и особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где в (iii) дистилляция проводится при давлении от 300 до 750, более предпочтительно от 300 до 500 и особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар.

Термин «давление, при котором проводится дистилляция», как он использован в контексте настоящего изобретения, относится к давлению в верхней части колонны, в которой проводится дистилляция.

Температура в нижней части экстрактивной дистилляционной колонны, как правило, зависит от давления, при котором проводится дистилляция. Предпочтительно температура в нижней части колонны согласно настоящему изобретению составляет ниже 90°С, более предпочтительно не выше чем 85°С, более предпочтительно не выше чем 80°С, более предпочтительно не выше чем 75°С, более предпочтительно не выше чем 70°С, более предпочтительно не выше чем 65°С и особенно предпочтительно не выше чем 60°С. Особенно предпочтительные температуры в нижней части экстрактивной дистилляции составляют, например, от 40 до 70°С или от 40 до 65°С, или от 40 до 60°С, или от 45 до 70°С, или от 45 до 65°С, или от 45 до 60°С, или от 50 до 70°С, или от 50 до 65°С, или от 50 до 60°С.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где в (iii) дистилляция проводится при температурах в основании колонны в интервале от 30 до 80, более предпочтительно от 40 до 70, более предпочтительно от 45 до 70, более предпочтительно от 45 до 65 и особенно предпочтительно от 50 до 60°С.

Особенно предпочтительными комбинациями интервалов давления и интервалов температуры в нижней части колонны являются, например, от 300 до 750 мбар и от 40 до 70°С или от 300 до 500 мбар и от 40 до 60°С, или от 450 до 500 мбар и от 50 до 60°С.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где в (iii) дистилляция проводится при давлении от 300 до 500 бар и при температуре от 40 до 60°С, более предпочтительно при давлении от 450 до 500 бар и при температуре от 50 до 60°С.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М) экстрактивной дистилляцией, предпочтительно используя воду в качестве экстрагирующего растворителя в количестве не более чем 2% масс., в расчете на массу (М), в котором экстрактивная дистилляция проводится при низких давлениях 750 мбар и ниже, предпочтительно от 300 до 750 мбар, более предпочтительно от 300 до 500 мбар и особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар, и одновременно при низких температурах 70°С и ниже, предпочтительно от 40 до 70°С, более предпочтительно от 40 до 60°С и еще более предпочтительно от 50 до 60°С, например таких, как 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 или 59°С.

В качестве экстрактивной дистилляционной колонны по существу можно использовать любую колонну. Особенное предпочтение отдается дистилляционной колонне с конфигурацией насадочной колонны, более предпочтительно насадочной колонны, содержащей упорядоченную насадку. Такая насадочная колонна имеет высокую эффективность разделения на метр насадки и обнаруживает только очень небольшое падение давления. В то время как упомянутая упорядоченная насадка по существу может быть любого типа, предпочтение отдается насадке, которая имеет удельную поверхность в интервале от 100 до 750 м²/м³. Возможно использовать насадку из листового железа, например из Montz (тип B₁ 100 до B₁ 500) или из Sulzer Chem Tech (Mellapak 125 до Mellapak 750), или сетчатую насадку из Montz (тип A3 500 до A3 750) или из Sulzer Chem Tech (тип ВХ или CY). Единица м²/м³ относится к площади геометрической поверхности материала, образующего насадку, на кубический метр насадки.

Согласно настоящему изобретению фракция пропиленоксида, отделенная от метанола и воды, предпочтительно отгоняется сверху.

Фракция пропиленоксида, отогнанная сверху в (iii), предпочтительно содержит, по меньшей мере, 99,0, более предпочтительно, по меньшей мере, 99,5, более предпочтительно, по меньшей мере, 99,6 и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 99,7% масс. пропиленоксида, считая на общий вес фракции пропиленоксида.

Фракция пропиленоксида, отогнанная сверху в (iii), предпочтительно содержит не более чем 500 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 200 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 100 ч.н.м, более предпочтительно не более чем 50 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 20 ч.н.м. и еще более предпочтительно не более чем 10 ч.н.м. метанола, считая на общий вес фракции пропиленоксида.

Фракция пропиленоксида, отогнанная сверху в (iii), предпочтительно содержит не более чем 200 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 100 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 75 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 60 ч.н.м. и еще более предпочтительно не более чем 20 ч.н.м. воды, считая на общий вес фракции пропиленоксида.

Фракция пропиленоксида, отогнанная сверху в (iii), предпочтительно содержит не более чем 0,5, более предпочтительно не более чем 0,3 и еще более предпочтительно не более чем 0,25% масс. пропена и пропана, считая на общую массу фракции пропиленоксида.

В условиях экстрактивной дистилляции согласно настоящему изобретению высоко кипящая фракция, отведенная в (iv) в виде нижнего потока, содержит, в дополнение к воде и метанолу, не более чем 100 ч.н.м., предпочтительно не более чем 75 и особенно предпочтительно не более чем 50 ч.н.м. пропиленоксида, считая на общую массу высоко кипящей фракции.

В условиях экстрактивной дистилляции согласно настоящему изобретению где не пропиленгликоль, а предпочтительно вода используется в качестве экстрагирующего полярного растворителя в (ii), высоко кипящая фракция, отведенная в (iv) в виде нижнего потока, содержит, в дополнение к воде и метанолу, не более чем 1, предпочтительно не более чем 0,5 и особенно предпочтительно не более чем 0,2% масс. пропиленгликоля, считая на общий вес высоко кипящей фракции.

На стадии (v) способа настоящего изобретения поток пара из верхней части, полученный на верху экстрактивной дистилляционной колонны и содержащий по существу пропиленоксид, сжимается. Это сжатие, как правило, может быть проведено с использованием любого подходящего способа. В частности, пар может быть сжат механически или термически, и сжатие может быть проведено в одном или более аппаратах. Таким образом возможно сжать пар механически по меньшей мере в одном компрессорном аппарате или сжать пар термически по меньшей мере в одном компрессорном аппарате, или сначала сжать пар механически по меньшей мере в одном компрессорном аппарате и затем сжать пар термически по меньшей мере в одном компрессорном аппарате, или сначала сжать пар термически по меньшей мере в одном компрессорном аппарате и затем сжать пар механически, по меньшей мере, в одном компрессорном аппарате.

Аппаратами, подходящими для механического сжатия, являются, например, ротационные поршневые компрессоры, винтовые компрессоры, турбокомпрессоры, имеющие аксиальную или радиальную конструкцию, компрессоры типа диафрагмы или воздуходувки. Для целей настоящего изобретения сжатие может быть проведено с использованием одного из этих аппаратов или комбинации двух или более указанных аппаратов, с каждым из использованных компрессоров можно проводить одну или более стадий.

Примером аппаратуры для термического сжатия является паровой эжектор, который может быть оборудован закрепленным или регулируемым эжекторным соплом.

Для целей настоящего изобретения особенно предпочтительно пар сжимается механически и особенно предпочтительно в одном аппарате и еще более предпочтительно механически и в одном аппарате. Предпочтение отдается турбокомпрессору. Согласно предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения сжатие проводится в одном аппарате, более предпочтительно турбокомпрессоре, в одну или более стадий, как, например, в одну стадию или в две стадии, или в три стадии.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, в котором сжатие пара проводится с использованием турбокомпрессора.

Согласно предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения, где дистилляция в (iii) проводится при давлении 1,5 бар или меньше, пар сжимается в (iv) посредством предпочтительного механического компрессора, так что пар после выхода из компрессора имеет давление обычно более чем 1,5 бар, более предпочтительно от более чем от 1,5 до 5 бар, более предпочтительно от 2 до 4 бар и особенно предпочтительно от 2,5 до 3,5 бар.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где дистилляция в (iii) проводится при давлении 1,5 бар или меньше, и в (v) верхний поток сжимается до давления более чем 1,5 бар.

В общем случае пар доводится сжатием до температуры, которая, по меньшей мере, на 1°С выше, чем температура среды, испаряющейся в нижней части дистилляционной колонны. Предпочтительно пар доводится сжатием до температуры, которая от 2 до 40°С, более предпочтительно от 5 до 30°С и особенно более предпочтительно от 10 до 25°С выше, чем температура среды, испаряющейся в дистилляционной колонне. Типичные температуры сжатого пара лежат в диапазоне от 58 до 100°С, более предпочтительно от 65 до 95°С и особенно предпочтительно от 70 до 90°С.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где пар, полученный в виде верхнего потока экстрактивной дистилляционной колонны, сжимается до давления в интервале от 2 до 4 бар в (v), и сжатый пар имеет температуру, которая от 10 до 25°С выше температуры среды, испаряющейся в экстрактивной дистилляционной колонне в (iii).

В качестве результата ступени сжатия согласно настоящему изобретению способ настоящего изобретения делает возможным, чтобы для экстрактивной дистилляции выше описанный предпочтительный интервал давления был ниже 1,013 бар, предпочтительно интервал от 300 до 750 мбар, не принимая во внимание недостатки от низкой температуры конденсации и высокой мощности охлаждения, которую затем можно будет использовать.

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где дистилляция в (iii) проводится при давлении от 300 до 750 мбар и температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С и в (v) поток легких фракций сжимается до давления от 2 до 4 бар.

В зависимости от определенного состава смеси (М) и требуемой чистоты фракции пропиленоксида в отношении остаточной концентрации растворителя, предпочтительно метанола, мощность компрессора обычно находится в интервале от 3,5 до 8 МВт. Соответствующая мощность конденсации/охлаждения, которая должна была быть использована при температуре сжатого пара в интервале от 12 до 20°С в процессе предшествующего уровня техники, где верхний поток не сжимается, должна была находиться обычно интервале от 15 до 30 МВт.

Энергия, дополнительно запасенная в паре как результат сжатия, может, например, предпочтительно быть подана в любой процесс, с рециркуляцией в способе настоящего изобретения является особенно предпочтительным. В общем случае, вся или часть запасенной энергии может быть введена в любую ступень процесса. Особенное предпочтение отдается рециркуляции по меньшей мере части энергии, запасенной в сжатом паре, на стадию дистилляции (iii). Особенное предпочтение в этом случае отдается по меньшей мере одному испарителю дистилляционной колонны, например, по меньшей мере, одному промежуточному испарителю или главному испарителю, или, по меньшей мере, одному промежуточному испарителю и главному испарителю, работающим за счет энергии, запасенной в сжатом паре. Таким образом, тепловой насос реализуется в способе настоящего изобретения как результат указанного интегрированного процесса способа, делая общий процесс энергетически весьма выгодным.

В зависимости от количества энергии, которая будет отведена от потока сжатого пара и использована далее, например, для обеспечения работы теплового насоса, описанного выше, может быть необходимым разделить поток сжатого пара и использовать только часть указанного потока для реализации работы теплового насоса. Согласно предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения другая часть потока охлаждается по меньшей мере в одном из следующих теплообменников. Согласно еще более предпочтительному варианту исполнения, охлажденный поток, выходя из указанного теплообменника, объединяется с потоком, выходящим из теплообменника, который используется для предпочтительно реализованного теплового насоса, как описано выше, и объединенные потоки могут быть затем использованы, как описано ниже, например, как обсуждается в отношении стадии (vii) настоящего изобретения.

В наиболее предпочтительном варианте исполнения сжатый газообразный пар сжижается, по меньшей мере, в одном конденсаторе, и теплота конденсации по меньшей мере частично используется для работы по меньшей мере одного из вышеупомянутых испарителей. Особое предпочтение отдается работе главного испарителя дистилляционной колонны, использованного в (iii).

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ, как описано выше, который дополнительно включает

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат по меньшей мере части теплоты конденсации по меньшей мере в один ребойлер, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне.

Конденсация в (vi) проводится в испарителе, который по существу может иметь любую конфигурацию. Примерами исполнения испарителей являются естественные конвективные испарители, выпарные аппараты с принудительной циркуляцией жидкости или нисходящие пленочные испарители. Для целей настоящего изобретения предпочтение отдается использованию испарителя, который сконструирован в виде естественного конвективного испарителя.

Конденсат, выходящий из конденсатора или из конденсаторов (vi) в способе настоящего изобретения, имеет температуру предпочтительно от 40 до 75°С, более предпочтительно от 45 до 70°С и особенно предпочтительно от 45 до 65°С.

В предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения, по меньшей мере, часть конденсата, полученного в (vi), охлаждается затем, по меньшей мере, в одном из следующих теплообменников, чтобы получить таким образом энергию, которая может быть передана любому другому процессу или предпочтительно может быть рециркулирована внутри способа настоящего изобретения.

Эта часть конденсата предпочтительно охлаждается в следующем теплообменнике или теплообменниках до температуры предпочтительно в интервале от 10 до 30°С, особенно предпочтительно в интервале от 12 до 20°С. Эта ступень охлаждения, предпочтительно ступень охлаждения, проведенная, по меньшей мере, в одном теплообменнике, может быть осуществлена, по меньшей мере, в одну стадию, например в одну стадию, две стадии, три стадии или более чем три стадии. Ступень охлаждения особенно предпочтительно проводится в две стадии, где на первой стадии охлаждение достигается за счет использования подходящей охлаждающей воды и на второй стадии охлаждение достигается за счет подходящим образом сильно охлажденной воды.

В наиболее предпочтительном варианте охлажденный конденсат, выходящий из указанного теплообменника или теплообменников, рециркулирует в виде флегмы в экстрактивную дистилляционную колонну, использованную в (iii). Согласно особенно предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения охлажденный конденсат частично стекает обратно в экстрактивную дистилляционную колонну. Согласно более предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения массовое отношение флегма/дистиллят меньше чем 5, более предпочтительно меньше или равно 4,9, более предпочтительно меньше или равно 4,8, более предпочтительно меньше или равно 4,7 и особенно предпочтительно меньше или равно 4, например, примерно 3,5 или примерно 3,6, или примерно 3,7, или примерно 3,8, или примерно от 3,9 до 4.

Следовательно, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где дистиллят, полученный сверху из (iii), частично стекает обратно в указанную выше экстрактивную дистилляционную колонну и где отношение флегмы к дистилляту меньше или равно 4,9.

Таким образом, экстрактивный дистилляционный процесс настоящего изобретения объединяет преимущества низких давлений дистилляции, низких температур дистилляции и одновременно низкого массового отношения флегма/дистиллят.

В соответствии с этим, настоящее изобретение предоставляет также способ, как описано выше, который дополнительно включает

(vii) охлаждение по меньшей мере части конденсата, полученного в (vi), до температуры в интервале от 10 до 30°С по меньшей мере в одном теплообменнике и возврат этой части охлажденного конденсата в виде флегмы в экстрактивную дистилляционную колонну, использованную в (iii).

В способе настоящего изобретения мощность охлаждения, подаваемая в теплообменник (vii) для охлаждения конденсата, предпочтительно обеспечивается, по меньшей мере, частью процесса настоящего изобретения. Например, возможно, чтобы мощность охлаждения, требуемая в теплообменнике (vii), была взята из хладагента, который в другом месте технологического процесса принимает количество холода, забираемого указанным путем. Однако также возможно, чтобы мощность охлаждения, принятая в теплообменник, непосредственно переносилась от материала или смеси, которая в общем случае может быть в любом возможном состоянии вещества. Например, в способе настоящего изобретения отдается предпочтение сбросу давления сжатого пара в отделение теплообменника и, по меньшей мере, частично, предпочтительно полностью, испарению его и перенесению полученной мощности охлаждения на конденсат, находящийся в другом отделении теплообменника. Предпочтение вновь отдается варианту исполнения, в котором указанный сжатый поток представляет собой сжатый поток пропена. В частности, этот поток пропена есть сжатый поток пропена, который сначала, как описано выше, сбросив давление в теплообменнике и испарившись в теплообменнике, затем используется как реагент в предпочтительной реакции эпоксидирования, из которой прямо или косвенным путем образуется смесь (М).

Сжатый поток пропена особенно предпочтительно испаряется полностью в испарителе или испарителях, использованных в (vii).

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где пропен, сжатый в испарителе или испарителях, использованных в (vii), испаряется полностью со сбросом давления.

Например, поток пропена предпочтительно был сжат до давления в интервале от 20 до 35 бар при температуре в интервале от 5 до 30°С, предпочтительно от 10 до 30°С, более предпочтительно от 15 до 30°С и особенно предпочтительно от 20 до 30°С, и согласно настоящему изобретению снижают давления на ступени (vii) до давления в интервале от 4 до 10 бар, предпочтительно от 5 до 9 бар и более предпочтительно от 5 до 8 бар, и испаряют полностью за счет введения теплоты. Например, около половины холода от расширения пропена произведено посредством этой ступени.

В соответствии с этим настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, указанный способ включает дополнительно

(viii) снижение давления сжатого потока пропена по меньшей мере в один теплообменник в (vii), испарение потока пропена по меньшей мере в одном теплообменнике и предпочтительно затем использование пропена в реакции, включающей взаимодействие пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанцеолитного катализатора в неподвижном слое.

Снижение давления сжатого потока в (vii) предпочтительно имеет место по направлению в теплообменник, который, по существу, может иметь любую конфигурацию. Примерами конфигураций теплообменника являются трубчатые теплообменники, теплообменники типа змеевика или пластинчатые теплообменники. Для целей настоящего изобретения предпочтение отдается использованию теплообменника, который имеет конфигурацию кожухотрубного теплообменника.

Потоки из нижней части колонны, полученные из (iii), согласно другому варианту исполнения способа настоящего изобретения подобным образом могут быть использованы для улучшения интеграции энергии способа настоящего изобретения даже в дальнейшем.

Для этой цели количество теплоты, содержащейся в потоке из нижней части колонны, полученном из (iii), по меньшей мере, частично используется для нагревания смеси (М) перед тем, как она вводится в экстрактивную дистилляционную колонну (i). Особенное предпочтение отдается использованию теплообменника, сконструированного как теплообменник с противотоком (пластинчатый теплообменник).

Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где энергия, запасенная в потоке из нижней части колонны, полученном из (iii), по меньшей мере, частично используется для нагревания или предварительного нагревания смеси (М) перед тем, как указанная смесь вводится в экстрактивную дистилляционную колонну в (i).

Поток из нижней части колонны, отведенный из экстрактивной дистилляционной колонны в (iii), может быть использован как таковой или после по меньшей мере одной стадии обработки по меньшей мере в одном ином процессе или может быть рециркулирован в способе настоящего изобретения. Согласно предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения поток из нижней части колонны обрабатывается в одной, двух или более стадиях, для того чтобы получить смесь, состоящую из, по меньшей мере, 97% масс. метанола, не более чем 2% масс. воды и не более чем 50 ч.н.м. ацетальдегида, в расчете на общую массу указанной смеси, и метанол, таким образом очищенный, рециркулируется в способе настоящего изобретения, предпочтительно как растворитель для реакции эпоксидирования, в результате которой получается смесь (М).

В зависимости от полярного растворителя, добавленного в (ii) в качестве экстрагирующего растворителя, этот растворитель может быть подходящим образом выделен из потока из нижней части колонны и рециркулирован в способе настоящего изобретения, предпочтительно как полярный растворитель в (ii). Следующим преимуществом предпочтительного способа настоящего изобретения, согласно которому в качестве полярного растворителя используется вода, является то, что обработка потока из нижней части колонны, полученного в (iii), таким образом, чтобы получить очищенный полярный растворитель, не является необходимой, так как вода легко доступна, в противоположность, например, пропиленгликолю, описанному в патенте США US 5849938 в качестве предпочтительного экстрагирующего растворителя.

Кроме того, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, указанная реакция включает взаимодействие пропена с пероксидом, предпочтительно с пероксидом водорода, в метаноле в качестве растворителя и в присутствии гетерогенного катализатора, предпочтительно цеолитсодержащего катализатора, более предпочтительно титанцеолитного катализатора, и особенно предпочтительно титанцеолитного катализатора в неподвижном слое, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% масс.пропиленоксида, от 50 до 85% масс. метанола и от 10 до 25% масс.воды, или смесь, будучи обработанной, дает указанную смесь (М), указанный способ, кроме того, включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве до 2% масс., предпочтительно от 0,45 до 1% масс. от смеси (М);

(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока при давлении от 300 до 750 мбар, предпочтительно от 300 до 500 мбар и особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар, и температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С, предпочтительно от 40 до 60°С и более предпочтительно от 50 до 60°С, верхний поток предпочтительно содержит 100 ч.н.м. или меньше метанола;

(iv) возможно отвод нижнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны и предпочтительно использование энергии, запасенной в нижнем потоке, по меньшей мере, частично для нагревания смеси (М) перед тем, как указанная смесь вводится в экстрактивную дистилляционную колонну в (I);

(v) сжатие верхнего потока, полученного в верхней части в (iii), до давления от более чем 1,5 бар, предпочтительно от более чем от 1,5 бар до 5 бар, предпочтительно от 2 до 4 бар и особенно предпочтительно от 2,5 до 3,5 бар с помощью по меньшей мере одного компрессора, чтобы получить сжатый пар;

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат по меньшей мере части теплоты конденсации, по меньшей мере, в один испаритель, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне, примененной для дистилляции в (iii);

(vii) охлаждение, по меньшей мере, части конденсата, полученного в (vi), до температуры в интервале от 10 до 30°С, по меньшей мере, в одном теплообменнике и возврат этой части охлажденного конденсата в виде флегмы в экстрактивную дистилляционную колонну, использованную в (iii), в таком количестве, чтобы массовое отношение флегмы к дистилляту, полученному в верхней части в (iii), составляло 4 или меньше;

(viii) снижение давления сжатого потока пропена, по меньшей мере, с направлением в один теплообменник в (vii), испарение потока пропена по меньшей мере в одном теплообменнике и затем использование пропена как реагента в указанной реакции эпоксидирования, включающей взаимодействие пропена с гидропероксидом, предпочтительно пероксидом водорода, в метаноле в качестве растворителя и в присутствии гетерогенного катализатора, предпочтительно цеолитного катализатора, более предпочтительно титанцеолитного катализатора, особенно предпочтительно титанцеолитного катализатора в неподвижном слое.

Следующие примеры и чертежи использованы, чтобы проиллюстрировать настоящее изобретение, не ограничивая его.

Подробное описание чертежей

Фиг.1 представляет предпочтительную форму согласно изобретению. Смесь (М) и экстрагирующий растворитель (1) вводятся в экстрактивную дистилляционную колонну (К100) (стадии (i) и (ii)). Пропиленоксид отгоняется сверху из (К100) в виде верхнего потока (стадия (iii)), который сжимается в компрессоре (С100) (стадия (v)), и сжатый поток пара конденсируется в теплообменнике (W100), где, по меньшей мере, часть теплоты конденсации переносится в ребойлер, используемый в экстрактивной дистилляционной колонне (К100) (стадия (vi)). Теплообменник (W110), как показано на фиг.1, используется только для начала процесса дистилляции, т.е. в течение предпочтительного непрерывного процесса дистилляции согласно изобретению теплообменник (W110) не используется. Охлажденный и сконденсированный поток, выходящий из теплообменника (W100), затем разделяется, и часть потока проходит в первый теплообменник (W130). Охлажденный поток, выходящий из теплообменника (W130), затем проходит во второй теплообменник (W140), где поток охлаждается далее и, в конце концов, рециркулирует в виде оттока на вершину колонны (К100). Прохождение потока через теплообменники (W130) и (W140) представляет стадию (vii) согласно изобретению, где используются, по меньшей мере, один теплообменник, два теплообменника. Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения теплообменник (W140) используется для снижения давления сжатого потока пропена согласно стадии (viii) настоящего изобретения. Если необходимо и/или желательно, часть энергии, запасенной в нижнем потоке колонны, полученного из (iii), может быть использована в следующем теплообменнике (W120), где смесь (М) нагревается или предварительно нагревается перед тем, как она вводится в колонну (К100) согласно стадии (i).

Фиг.2 представляет другой предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения. В противоположность процессу, изображенному на фиг.1, процесс согласно фиг.2 включает следующий теплообменник (W101). В зависимости от количества энергии, которая будет отведена от потока сжатого пара и направлена к ребойлеру, используемому в экстрактивной дистилляционной колонне (К100) (стадия (vi)), может быть необходимым разделить поток сжатого пара и направить одну часть потока в теплообменник (W100), а другую часть в теплообменник (W101).

Фиг.3 соответствует фиг.1. Однако в процессе не используется экстрагирующий растворитель, как изображено на фиг.3. Кроме того, фиг.3 представляет процесс согласно предшествующему уровню техники.

Фиг.4 соответствует фиг.2. Однако в процессе не используется экстрагирующий растворитель, как изображено на фиг.4. Кроме того, фиг.4 представляет процесс согласно предшествующему уровню техники.

Фиг.5 представляет процесс, где теплообменник (W230) используется для того, чтобы сконденсировать верхний поток экстрактивной дистилляционной колонны (К200). В качестве охлаждающего агента (3), использованного в теплообменнике (W230), применяются охлажденная вода и охлаждающая вода соответственно. Для того чтобы нагреть ребойлер колонны (К200), используется теплообменник (W200), и в качестве нагревающего источника используется пар низкого давления (2). Теплообменник (W220) используется для того, чтобы предварительно нагреть смесь (М) перед тем, как она вводится в колонну (К200).

Примеры

Поток, выпуск блока эпоксидирования, из которого отделили почти все легко кипящие компоненты, подвергают воздействию различных ПО/МеОН разделительных узлов (примеры 1-5). Во всех примерах указанный поток имеет состав согласно таблице 1.

Таблица 1: состав потокаПотокМас.%Пропилен0,013423Формальдегид0,011839Ацетальдегид0,026834Пропиленоксид9,446765Метанол71,97108Вода17,54493Гликолевые эфиры0,43074Пропиленгликоль0,051477Другие соединения (высококипящие)Дополнение до 100

Пример 1: экстрактивная дистилляция в вакууме с водой и сжатие верхнего потока

Процесс примера 1 проводят в узле аппаратов, как показано на фиг.1, соответственно 2.

Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К100), содержащую 80 теоретических ступеней, оборудованную электрическим компрессором (С100), для того чтобы сжать выпущенный поток пара из верхней части колонны. Сжатый поток используют как источник нагревания для ребойлера дистилляционной колонны. Для этого применяют теплообменник (W100). Колонна (К100) работает в вакууме при давлении 500 мбар. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют воду.

Места подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 45, ступень от вершины колонны, воду подают на ступень 12 от вершины колонны. Скорость тока экстрагирующего реагента - воды - составляет 5,2% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке.

Очищенный пропиленоксид получают в верхней части колонны. Колонна работает при массовом отношении (флегма : дистиллят), равном 3,9. Мощность ребойлера 22 MW.

Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легко кипящих примесей, 10 ч.н.м. МеОН и 55 ч.н.м. воды. Поток из нижней части колонны содержит только 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальные высококипящие.

Вследствие использования потока сжатого пара с верхней части колонны в качестве нагревающего источника для ребойлера, колонна может работать без какого-либо внешнего нагревающего потока.

В настоящем случае, в качестве экстрагирующего растворителя используют воду. Таким образом, рецикл воды не является необходимым, так как вода выходит с установки (вместе с водой, полученной в качестве побочного продукта реакции эпоксидирования и, если был использован водный пероксид водорода для инициирования процесса эпоксидирования, то вода содержится в этом водном растворе) и может быть обработана без дополнительных затрат на установке очистки сточных вод. Такая схема является очень эффективным и экономным путем для разделения пропиленоксида и метанола (МеОН).

Пример 2: экстрактивная дистилляция в вакууме с пропиленгликолем и сжатие верхнего потока

Процесс примера 2 проводят в узле аппаратов, как показано на фиг.1, соответственно 2.

Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К100), содержащую 80 теоретических ступеней, оборудованную электрическим компрессором (С100), для того чтобы сжать выпущенный поток пара легких фракций из верхней части колонны. Сжатый поток используют как источник нагревания для ребойлера дистилляционной колонны. Для этого применяют теплообменник (W100). Колонна (К100) работает в вакууме при давлении 500 мбар. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют пропиленгликоль.

Места подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 60, ступень от вершины колонны, воду подают на ступень 2 от вершины колонны. Скорость тока экстрагирующего реагента - пропиленгликоля - составляет 15,4% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке.

Очищенный пропиленоксид получается в верхней части колонны. Колонна функционирует при массовом отношении (флегма : дистиллят), равном 4,7. Мощность ребойлера 25,5 MW.

Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легко кипящих примесей, 10 ч.н.м. метанола МеОН и не более 1 ч.н.м. воды. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальные высококипщие.

Вследствие использования потока сжатого пара с верхней части колонны в качестве нагревающего источника для ребойлера, колонна может работать без какого-либо внешнего нагревающего потока.

Для того чтобы получить дополнительный экономический эффект от использования пропиленгликоля как экстрагирующего растворителя, пропиленгликоль должен быть направлен на рециклизацию. Это неизбежно вызывает дополнительные затраты, в сравнении с использованием в качестве экстрагирующего растворителя воды.

Сравнение двух примеров показывает, что вода более эффективный экстрагирующий растворитель, чем пропиленгликоль.

Пример 3: экстрактивная дистилляция с (а) водой и (b) пропиленгликолем при 2 бар без сжатия верхнего потока (сравнительные примеры)

Процессы примера 3 проводят в узле аппаратов, как показано на фиг.5. На фиг.5 изображен теплообменник (W230), в котором из верхней части экстрактивной дистилляционной колонны (К200) охлаждают, используя охлажденную воду и охлаждающую воду соответственно. Для того чтобы нагреть ребойлер колонны, используют теплообменник (W200) и пар низкого давления в качестве источника нагревания. Теплообменник (W220) используется для того, чтобы предварительно нагреть смесь (М), т.е. питающий поток согласно таблице 1, перед тем, как он будет введен в колонну (К200).

(а) Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К200), содержащую 80 теоретических ступеней. Колонна (К200) работает при давлении 2 бара. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют воду. Вследствие того, что не проводят сжатия потока из верхней части колонны, должен быть использован пар низкого давления в качестве внешнего источника нагревания, чтобы нагреть ребойлер колонны. Конденсер (W230) работает с охлаждающей колонну водой. Мощность ребойлера 31,5 MW, мощность конденсатора 30,2 MW. Места подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 50 от вершины колонны, воду в качестве экстрагирующего агента подают на ступень 12 от вершины колонны, при скорости тока 10,4% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке. Колонна работает при массовом отношении (флегма : дистиллят), равном 6,1. Очищенный пропиленоксид отбирают в верхней части колонны. Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легко кипящих примесей, 10 ч.н.м. метанола МеОН и не более 1500 ч.н.м. воды. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальные высококипящие.

(b) Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К100), содержащую 80 теоретических тарелок. Колонна (К200) работает при давлении 2 бара. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют пропиленгликоль. Вследствие того, что не происходит сжатия потока из верхней части колонны, должен быть использован пар низкого давления в качестве внешнего источника нагревания, чтобы нагреть ребойлер колонны. Конденсатор (W230) работает с охлаждающей колонну водой. Мощность ребойлера 36,5 MW, конденсатора 34,5 MW. Точки (места) подачи следующие: питающий поток колонны подается на ступень 60 от вершины колонны, пропиленгликоль в качестве экстрагирующего агента подают на ступень 2 от вершины колонны при скорости тока 30% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке. Колонна функционирует при массовом отношении (флегма : дистиллят), равном 7,3. Очищенный пропиленоксид отбирают в верхней части колонны. Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легко кипящих, 10 ч.н.м. метанола МеОН. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду, добавленный пропиленгликоль и все другие высококипящие.

Пример 4: фракционная дистилляция без полярного растворителя, включая сжатие верхнего потока (сравнительные примеры)

Процесс примера 4 проводят в узле аппаратов, как показано на фиг.3, соответственно фиг.4.

Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К100), содержащую 80 теоретических ступеней, оборудованную компрессором (С100), для того чтобы сжать выпущенный поток пара легких фракций из верхней части колонны. Этот поток используют как источник нагревания для ребойлера дистилляционной колонны. Колонна работает в вакууме при 500 мбар. Экстрагирующий растворитель не используют. Место подачи питающего потока находится на ступени 68 от вершины колонны.

Очищенный пропиленоксид отбирают в верхней части колонны. Колонна функционирует при массовом отношении (флегма : дистиллят), равном 9,4. Мощность ребойлера 49,5 MW. Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легко кипящих примесей, 10 ч.н.м. метанола МеОН. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальное высококипящие.

Сравнение примеров 1 и 4 показывает результат использования воды как экстрагирующего раствортеля. Используя воду в качестве экстрагирующего растворителя, мощность ребойлера и, следовательно, размер компрессора могут быть снижены примерно на 50%.

Пример 5: экстрактивная дистилляция в вакууме с водой, но без сжатия верхнего потока (сравнительный пример)

Процесс примера 5 проводят в узле аппаратов, как показано на фиг.5. Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К200), содержащую 80 теоретических ступеней. Используют пар низкого давления, для того чтобы нагреть ребойлер колонны через теплообменник (W200). Конденсатор (W230) работает с охлажденной водой, которая должна была быть приготовлена в узле охлажденной воды (не показан). Колонна (К200) работает в вакууме при давлении 500 мбар. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют воду. Места подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 45 от вершины колонны, воду в качестве экстрагирующего растворителя подают на ступень 12 от вершины колонны, при скорости 5,2% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке. Очищенный пропиленоксид отбирают в верхней части колонны. Колонна работает при массовом отношении (флегма : дистиллят), равном 3,9. Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легко кипящих примесей, 10 ч.н.м. метанола МеОН и 55 ч.н.м. воды. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальное высококипящие.

Следующая таблица 2 дает обзор описанных примеров.

Таблица 2: обзор описанных примеровПример123а3b45Экстрагирующий растворительВодаПропиленгликольВодаПропиленгликоль-ВодаДавление вверху [бар]0,50,5220,50,5Температура вверху [°С]16,116,154,854,816,116,1Сжатие потока головного погонададанетнетдаНетТеоретические ступени808080808080Место подачи (от вершины)456050626845Место подачи экстрагирующего растворителя (от вершины)122122 12Мас. отношение экстр, растворитель/ пропиленоксид [%]5,215,410,430 5,2Мас. флегмовое число3,94,76,17,39,43,9Температура в нижней части (К100/К200) [°С]55,955,989,591,555,855,9Следы пропиленоксида в потоке со дна [ч.н.м.]505050505050Следы МеОН в потоке дистиллята [ч.н.м.]101010101010Мощность ребойлера [MW](К100) или (К200)2225,531,536,549,522Потребление энергии электр. конденсатором [MW] (C100)67,3  14,5 Мощность конденсатора, охлажд. воду колонны [MW] (W230)  30,234,5  Мощность конденсатора охл. воды [MW] (W230)-----21,1Охлажд. колонну вода [MW] (W130)2,53,0  6,0 Охлажденная вода [MW] (W140)1,51,8--3,6-Источник, нагревающий ребойлер колонны (К100) или (К200)Сжатый пар верхн. потокаСжатый пар верхн. потокаПар низкого давленияПар низкого давленияСжатый пар верхн. потокаПар низкого давления

Изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид и метанол. Предложенный способ включает (i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну; (ii) дополнительно введение экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну; (iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока; (iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны; (v) сжатие верхнего потока, полученного в (iii), с помощью по меньшей мере одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар. Технический результат - улучшение энергетического баланса процесса выделения пропиленоксида при одновременном снижении степени загрязнения верхнего и нижнего потоков метанолом и пропиленоксидом соответственно. 18 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид и метанол, указанный способ включает

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;

(ii) дополнительно введение экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока;

(iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны;

(v) сжатие головного погона, полученного в (iii), с помощью, по меньшей мере, одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар.

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат, по меньшей мере, части теплоты конденсации, по меньшей мере, в один ребойлер, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне.

(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну, имеющую до 80 теоретических тарелок;

(ii) дополнительно введение воды как экстрагирующего растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;

(iii) отгонку головного погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока, дистилляция проводится при давлении от 300 до 750 мбар и температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С, где массовое отношение флегмы к дистилляту, полученному в виде верхнего потока в (iii), составляет 4,9 или меньше;

(iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, поток нижней части колонны имеет содержание пропиленоксида 100 ч/млн или меньше;

(v) сжатие верхнего потока, полученного вверху в (iii), который содержит 100 ч/млн метанола или меньше, с помощью по меньшей мере одного компрессора, чтобы произвести сжатый пар, верхний поток сжимается до давления от 2 до 4 бар;

(vi) конденсацию сжатого пара, полученного в (v), и возврат по меньшей мере части теплоты конденсации по меньшей мере в один ребойлер, использованный в экстрактивной дистилляционной колонне;

(vii) охлаждение по меньшей мере части конденсата, полученного в (vi), до температуры от 10 до 30°С, по меньшей мере, в одном теплообменнике и возврат этой части охлажденного конденсата в виде флегмы в дистилляционную колонну, использованную в (iii), в котором энергия, запасенная в потоке нижней части колонны, полученном в (iv), по меньшей мере, частично используется для нагревания или предварительного нагревания смеси (М) перед тем, как указанная смесь будет введена в экстрактивную дистилляционную колонну в (i).

(viii) снижение давления потока сжатого пропена с направлением, по меньшей мере, в один теплообменник в (vii), испарение потока пропена, по меньшей мере, в одном теплообменнике и затем использование пропена как реагента в реакции, содержащей взаимодействие пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанцеолитного катализатора в неподвижном слое.