Способ концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида Советский патент 1988 года по МПК C07D303/04 C07D301/32 

О 00 4 1

Изобретение касается производства эпоксидных веществ, в частности концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида,, что может быть использовано в химической промышленности Этиленоксид получают окислением этилена в паровой фазе кис- лородом. Полученную парогазовую смесь адсорбируют водой с последующей десорбцией этиленоксида водяным паром в дистилляционной колонне, работающей при абсолютном среднем давлении 1,5-2,9 атм. При этом исходный раствор нагревают до 80-90°С и подают в дистилляционную колонну. Выходящий из низа колонны водный поток дросселируют при абсолютном давлении 0,7-1 атм с получением жидкого и газообразного потока. Последний вводят в колонну в качестве десорбционной среды для этиленоксида. Жидкий поток нагревают с помощью косвенного тепло- обмена до температуры его ввода в колонну, т.е. до 80-90°С. Эти условия снижают потери этиленоксида с 0,52 до 0,08 кг/ч и уменьшают общие энергозатраты до 45%. 1 ил. О)

Ы

Изобретение относится к области синтеза этиленоксида, в частности к усовершенствованному способу концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида, полученного окислением этилена в паровой фазе кислородом.

Такие растворы содержат практически примерно 7 вес.% этиленоксида, а в основном менее 5%, но более часто 2-3%.

Целью изобретения является снижение потерь этиленоксида и энергозатрат.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа,

Устройство содержит десорбционную колонну 1, системы 2 и 3 косвенного ;теплообмена, каждая из которых образована одним или несколькими теплообменниками, систему 4 дросселирования и систему 5, обеспечивающую возвращение в колонну 1 паров, поступаю щих из системы 4.

Концентрируемый раствор циркулирует в трубопроводе 6 и находится в системе 2 до приобретения температуры, желаемой для введения раствора в колонну 1.

Газообразньй поток, поступающий из верхней части колонны, по трубе 7 проходит, через систему 3 с образованием конденсата, текущего обратно по трубе 8 в колонну 1, при этом газовы поток, выведенный по трубе 7, может быть обработан известным способом для выделения из него окиси этилена.

Водяные пары инжектируют по трубе

9в колонну 1, тогда как из нижней части колонны 1 гликольсодержащая вода экстрагируется по трубопроводу

10перед дросселированием в системе 4 .

Газообразный поток, получаемьй в системе 4, возвращается в колонну 1 по трубе 11 после того, как пройдет через инжектор или паровой компрессор 5.

Водный поток, поступающий из системы 4 по трубе 12, целесообразно использовать в теплообменнике 2 для нагревания концентрируемого раствора. Прерывистые линии на чертеже показьгаают возможность выбора уровня .

После охлаждения дросселированна гликоЛьсодержащая вода служит жидкостью, абсорбирующей окиси этилена, имеющейся в газе, образуя концентрированный раствор.

Десорбционная колонна, используемая в опытах, содержит реальные тарелки в количестве, соответствующем 11.теоретическим тарелкам.

Текущий поток, полученный после дросселирования гликольсодержащей воды, назьгеается дросселированной гликольсодержащей водой.

Газообразный поток, получаемый при дросселировании гликольсодержащей воды, инжектируют в десорбционную колонну при давлении, соответствующем давлению в нижней части этой колонны, после прохождения через паровой компрессор.

Пример 1. 371,584 кг/ч раствора этиленоксида, образующегося путем абсорбции водой этого соединения полученного путем каталитического окисления этилена кислородом в паровой фазе, содержащего, мас.%: этилен оксид (ОЭ) 2,535; этиленгликоль (ЭГ) 5,31; вода 91,93; растворенный газ 0,22, нагревают от 50 до в теплобменнике 2 перед введением его на последнюю верхнюю тарелку колонны 1. В процессе этого нагревания до достижения заданной температуры 1,5% этиленоксида находятся в превращенной форме в растворе, поступающем в ко- лонну. 1.

В колонну 1. по трубе 9 подают 12,703 кг/ч водяного пара при и абсолютном давлении 1,5 атм, а по трубе 11 после прохождения через паровой компрессор 5 подают 8,204 кг/ч газообразного потока, в основном образованного водяным паром, получающися при дросселировании под давлением в 1 абс.атм гликольсодержащей воды, экстрагируемой, из десорбционной ко лонны при температуре, равной 111,2 С и абсолютном давлении в 1,5 атм.

Дросселированная гликольсодержащая вода поступает из системы 4 с расходом 372,731 кг/ч при температуре, .равной 99,5 С, и при давлении дросселирования гликольсодержащей воды. Она содержит примерно 10 ч./мпн. по массе этиленоксида.

Газообразный поток на выходе из системы 3 имеет температуру, равную 70 С, давление 1,2 абс.атм, расход 11,554 кг/ч и следующий состав, мас.%: ОЭ 80,15; вода 12,66; газ.

первоначально растворенный и концентрируемом растворе 7,18.

Количество этиленок-гида, нревра- щенного в колонне 1, незначительно и дастигает лишь 0,1%.

Пример 2. Повторяют пример 1, используя аналогичную указанной аппаратуру, при следующих функцио- нгльных отличиях: концентрируемый раствор нагревают при температуре, равной , 11,245 кг/ч водяного пара вводят в колонну 1 по трубе 9, 385,911 кг/ч гликольсодержащей воды экстрагируют из колонны 1 для дрос- селирования при давлении 0,71 абс.атм с образованием 14,692 кг/ч газообразного потока при давлении дросселирования и температуре, равной , инжектируемого по трубе 11 в колон- ну 1 после сжатия в системе 5, а 371,218 кг/ч потока гликольсодержащей воды, дросселируемой при тех же температуре и давлении, что и газо- , образньм поток,содержит менее 10 ч/мпн :по массе этиленоксида.

На выходе из системы 3 получают в условиях давления и температуры, аналогичных указанным в примере 1, 11,639 кг/ч газообразного потока, содержащего в основном воду, 80,2.1 мас.% зтиленоксида и 7,12 мае.% газа, первоначально растворенного в исходном растворителе.

Пример 3.(известный), Ис- пользуют аналогичные условия вьтолне- ния способа, что указаны в примерах 1 и 2, однако концентрируемьй раствор нагревают до .температуры, равной , расход инжектируемого водяного пара в колонну 1 по трубе 9 составляет 16,948 кг/ч, расход гликольсодержащей воды составляет 377,093 кг/ч, а гликольсодержащую воду, которая со- держит еще примерно 40 ч. млн. по маеме этиленоксида, не подвергают дросселированию.

При нагревании раствора этиленоксида до входной температуры в колонну 1, осуществляемом согласно приме- рам 1 и 2, происходит преобразование 2,5% этиленоксида..

Газообразный поток, выходящий из системы 3 при 70°С и давлении 1,2 абс.атм, как в примерах 1 и. 2j имеет расход 11,348 кг/ч и содержит 80,08 мас.% этиленоксида.

Потери этиленоксида при его преоб разовании в колонне 1 достигает в

i

5 0 5

о

Q

g

,Д

спучас 1% от этиленоксида, входящего в колонну 1,

.Цейстнительно, выигрыш тепловой энергии на уровне предварительного нагрева разведенного водного раствора эти.пеноксида до температуры, при

которой он вводится в колонну 1, ДОС

тигает по сравнению с примером 3 20% в случае примера 1 и407, в случае примера 2; снижение расхода (в кг) водяного пара, подаваемого извне в колонну 1, на 1 кг этиленоксида, выходящего из системы 3, по отношению к данным сравнительного примера 3 сос тавляет 26% в случае примера 1, 35% в случае примера 2; превращение этиленоксида в этиленгликоль достигает 0,33 кг/ч в сравнительном примере 3 вместо О,16 кг/ч в примере 1 и только 0,08 кг/ч в примере 2, т.е. повышение коэффициента экстрации этилен- оксида происходит от 96,5% в сравнительном примере 3 до 98,3% в примере 1 и ДО 99,2% в примере 2.

Пример 4, Осуществляют способ аналогично примерам 1 .и 2, однако разбавленный раствор этиленоксида выдерживают после системы 2 при темпе- ратуре, равной 80°С, инжектируя в колонну 1 по трубе 9 9,923 кг/ч водяного пара, имеющего температуру, равную ,при давлении 2,9 абс.атм, получают из колонны 1 401,593 кг/ч гликольсодержащей воды, имеющей тем- пературу 132,2°С, давление 2,9 абс.атм, которую дросселируют при давлении 0,71 абс.атм, получают 30,8 кг/ч газообразного потока, имеющего температуру, равную 90,2°С, и находящегося под давлением дросселирования, который возвращают в колонну после сжатия и приводят к давлению, значение которого соответствует давлению в низу колонны, и 370,788 кг/ч дросселированной гликольсодержащей воды, которая содержит мене е 5 ч./мпн. по массе этиленоксида, при этом газообразный поток экстрагируют по трубе 7 из десорбционного устройства при температуре, равной 70°С, давлении 2,6 абс.атм и расходе , составляющем 10,717 кг/ч, и содержит по массе около 5,13% воды, 7,73% газа, первоначально присутствующего в р ьстворенном состоянии в первоначальном растворе, и 87,13% этиленоксида.

Пример 5; (известный). Осу- ществляют аналогично примеру 4,однако

концентрируемый раствор вьщерживают при температуре, равной 115°С, инжек- цию 20,682 кг/ч водяного пара осуществляют по трубе 9 в колонну 1 с получением 382 кг/ч гликольсодержащей воды, включающей примерно 40 ч./млн. по массе этиленоксида и дросселированной гликольсодержащей воды и 10,257 кг/ч паров, поступающих из сис темы 3, которые содержат 86,77 мас.% этиленоксида, наряду практически с тем же процентным содержанием, что было указано в примере 4, воды и газа, первоначально растворенного в концентрируемом растворе.

Сравнение примеров 2 и 5 показывает, что согласно предлагаемому спог, собу можно по сравнению с известным спо- собом снизить более,чем в 6 раз превращение окиси этилена, уменьшить почти наполовину расход тепловой энергии, улучшить примерно на 4,5 ед выход десорбции окиси этилена.

Действительно, вьшгрыш тепловой энергии на уровне предварительного нагрева разведенного водного раств.о- ра этиленоксида до температуры, при

которой он вводится в колонну 1, ДОС- 30 ного водного раствора этиленоксида, тигает 54% в примере 4 по отношению полученного окислением этилена в па- к сравнительному примеру 5; снижение расхода (в кг) водного пара, подаваеровой фазе кислородом, и адсорбцией полученной газообразной смеси в воде путем десорбции этиленоксида Водяным

мого извне в колонну 1, на 1 кг этиленоксида, выходящего из системы 3, паром в дистилляционной колонне, ра- достигает по отношению к сравнитель- ботающей при абсолютном среднем данному примеру 5 54,3% в случае приме- лении 1,5-2,9 атм, отличаю- ра 4; превращение этиленоксида а эти- щ и и с я тем, что, с целью снижения ленгликоль достигает 0,52 кг/ч в сравнительном примере 5 против 0,08 кг/ч в примере 4, т,е, улучшение коэффициента экстрации этиленоксида составляет от 94,5% в сравнительном примере 5 до 99,2% в случае примера 4.

Пример расчета выигрыша водяного пара, (примеры 3 ,1): пример 3 - 16,948 кг/ч водяного пара, введенного в колонну 1, на 11,,8008 , 9,17 кг/ч этиленоксида, выходящего из системы 3, т,е, потребление 16,948/9,,85 кг водяного пара на 1 кг этиленоксида, выходящего из сиспотерь этиленоксида и энергозатрат, 40 исходный раствор нагревают при 80-90°С и подают в дистиля1Ц1онную колонку, затем водный поток, выходящий из нижней части колонны, дросселируют при абсолютном давлении О, 7-1 45 атм с получением газообразного пото ка, который вводят в колонну в качестве десорбционной среды для этилен- оксида, и жидкостного потока, который направляют для нагревания.путем 5Q косвенного теплообмена концентрируемого раствора до температуры его ввода в колонну.

темы 3; пример 1 - аналогичный расчет приводит в 1,37 кг водяного пара на 1 кг этиленоксида, выходящего из сис- т емы 3.

Выигрыш примера 1 по сравнению с примером 3:

1л§5 - 1j,37 QQ 26% 1,о:

Пример расчета коэффициента экст- рации: пример 3 П.348 X О 800§о g

371,584 X 0,02535

пример

X О

37i:584To702535 °

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить потери этилен- оксида до 0,08 по сравнению с 0,52 кг/ч в известном способе, а также энергозатраты до 45%,

Формула изобретения Способ концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида, полученного окислением этилена в па-

ровой фазе кислородом, и адсорбцией полученной газообразной смеси в воде, путем десорбции этиленоксида Водяным

паром в дистилляционной колонне, ра- ботающей при абсолютном среднем данлении 1,5-2,9 атм, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью снижения

потерь этиленоксида и энергозатрат, исходный раствор нагревают при 80-90°С и подают в дистиля1Ц1онную колонку, затем водный поток, выходящий из нижней части колонны, дросселируют при абсолютном давлении О, 7-1 атм с получением газообразного пото ка, который вводят в колонну в качестве десорбционной среды для этилен- оксида, и жидкостного потока, который направляют для нагревания.путем косвенного теплообмена концентрируемого раствора до температуры его ввода в колонну.