Изобретение относится к области оксидов олёфинов, в частности, к усовершенствованному способу получения оксида этилена, используемого в органическом синтезе.
Известен способ получения оксида этилена путем взаимодействия этилена с кислородом в присутствии диоксида углерода и аргона при температуре 150-450°С и давлении 100-400 фунт/кв.дюйм на серебряном катализаторе с подачей в реакцию кислородной подпитки, содержащей 0,1-5,1 мол.% аргона, выделением оксида этилена из полученной при этом реакционной газовой смеси промывкой с получением промытого газа, содержащего 5-15 мол.% аргона и 5-15 мол.% диоксида углерода, его рециркуляцией после удаления диоксида углерода и аргона.
Недостатком данного способа являются сравнительно большие потери этилена (3,7- Кмоль/ч)..
Цель изобретения - снижение потерь этилена.
Поставленная цель достигается предложенным способом получения оксида этилена путем взаимодействия этилена с кислородом в присутствии диоксида углеро- да и аргона при температуре 150-450°С и давлении 7-28 атм на серебряном катализаVI
00 00 Ю
ел
со
торе с подачей в реакцию кислородной подпитки, содержащей 0,1-5,1 мол.% аргона, выделением оксида этилена из полученной при этом реакционной газовой смеси промывкой с получением промытого газа, содержащего 5-15 мол.% аргона и 5-15 мол.% диоксида углерода, его рециркуляцией после удаления диоксида углерода и аргона, отличительной особенностью которого является то, что перед рециркуляцией промытый таз разделяют на первый, второй и третий поток, из первого потока удаляют диоксид углерода, второй поток направляют в сепарационный аппарат, имеющий полые трубчатые полупроницаемые- мембраны, имеющие покрытия в окклудивном контакте с ними, и удаляют аргон вместе с диоксидом углерода при перепаде давления на мембране, равном 1,4-28 атм,для удаления аргона из второго потока при том же расходе, с которым он поступает в кислородной подпитке, после чего указанные первый и второй потоки объединяют с третьим.потоком и рециркулируют.
Было установлено, что добавление соответствующей установки с полупроницаемымимембранами, например, одноступенчатой или многоступенчатой мембранной установки, с обычной сепара- ционной установкой, установленной в сосуде под давлением аналогичном кожухотрубчатому теплообменнику, может обеспечить эффективное и селективное извлечение аргона из остаточной реци.ркули- рующей газовой смеси. Исходный таз, например требуемое количество рецмрку- лирующего газового потока, вначале направляют в кожух сепаратора. Благодаря наличию существенного перепада давлений, например порядка 20-400 фунт/кв. дюйм (1,4-28 атм, 0,14-2,8 МПа), а предпочтительно примерно 100-250 фунт/кв.дюйм (7-17,5 атм, 0,7-1,75 МПа) между наружной . и внутренней сторонами трубчатой мембраны из волокна, подлежащий извлечению аргон легче проника ет через пленку мембраны по мере того, как поток газа пересекает пучок по его длине. В результате селективной сепарации получают поток пёрмёата (поток, прошедший через мембрану) со значительно более высоким; например порядка от 1,5:1 до 50:1, мольным отношением аргона к этилену на внутренней стороне трубчатой мембраны, чём на непроницаемой обогащенной этиленом стороне кожуха. Относительная скорость проницания каждого компонента, присутствующего в газовой смеси, обычно является функцией перепада парциального давления индивидуального компонента через стенку
волокна, а также растворимости и диффузии компонента в волокне. Предпочтительной полупроницаемой мембраной для использования в данном процессе является мембрана, выпускаемая под торговым названием PR1SM Монсанто Компани, Сан Луи, Миссури, однако в данном способе может использоваться множество других таких мембран..
0 Газовая смесь, содержащая поток ре- циркулирующего реакционного газа, в дополнение к сырьевым газам и различным примесям также содержит значительные количества определенных продуктов реакции,
5 например, СОа, образующегося в качестве основного побочного продукта, который не извлекают, воду и небольшое количество неизвлеченной окиси этилена.
На чертеже представлена упрощенная
0 схема предпочтительного варианта данного процесса.
Система включает реактор 2, содержа- щий соответствующий катализатор на основе металлического серебра, через который
5 проходит смесь, содержащая этилен и кислород и подаваемая по линии 4, причем свежий этилен и кислород вводятся в линию 4 ранее. Выходящий из реактора поток, который содержит окись этилена, непрореагиро0 вавшие исходные компоненты, различные разбавители и побочные продукты реакции, выводят из реактора 2 по линии 6 и после охлаждения, в предпочтительном варианте в теплообменнике 8 преимущественно за
5 счет нагрева входящей в реактор исходной смеси по лини.и 4, он поступает в установку промывки (или другую соответствующую се- парационную установку) 10. где газовую смесь промывают путем контактирования с
0 водным потоком или другим соответствующим промывочным веществом для окиси этилена, поступающим по линии 12 и в конце концов покидающим установку вместе с абсорбированной окисью этилена по линии
5 14, откуда поток окиси этилена в конце концов удаляют из установки в виде целевого продукта. Не содержащий окиси этилена поток из скруббера по линии 16 проходит через сепаратор тумана 18, в котором
0 отделяется от газа вся увеличенная жидкость. Промытый газ из сепаратора 18 по линии 20 вводится в компрессор 22, где он дожимается до требуемого давления, например, порядка 240-340 ррт (16,8-23,8
5 ата, 1,68-2,38 МПа). Сжатый таким образом газовый поток, направляемый в линии 24. обычно содержит примерно -15 мол.% аргона и 5-15 мол.% С02. После этого рецирку- лирующий поток делят с тем, чтобы извлечь избыточное количество С02 и аргона таким
образом, что обычно примерно 10-20% по линии 26 поступает в установку для извлечения С02 28, примерно 0,5-25% по линии 30 направляется в установку 32 с полупроницаемой мембраной, а остаточный газовый поток проходит через байпасную линию 34, направляясь обратно в реактор.
В мембранной ячейке 32. предпочтительная конструкция которой описана выше, наибольший, обогащенный аргоном и обедненный этиленом поток пермеата (содержание аргона составляет примерно 0,001-0,1 мол.%, предпочтительно около 0,01 мол.% от общей реакционной газовой смеси) выделяют из входящей газовой смеси и соответствующим образом выводят по линии 33, например, подают в печь дожита или подобное оборудование, тогда, как непроницающий поток в котором в предпочтительном варианте лишь слегка снижена концентрация аргона, выходит из мембранной ячейки по линии 36. Одновременно часть рециркулирующей газовой смеси, которая поступает в установку 28 для удале- .ния СОа, в предпочтительном варианте обрабатывается с этой целью в крупной промышленной установке, как правило, с .минимальными потерями этилена, например, в системе промывки горячим карбонатом калия или в подобной системе, причем извлеченный обогащенный С02 поток в предпочтительном варианте выводят в атмосферу по линии 29 или сбрасывают иным приемлемым способом. Обработанная часть газа с пониженным содержанием С02 выводится из установки 28 по линии 38 и в предпочтительном варианте объединяется с байпасированным потоком в линии 34 и отходящим газом из мембранной ячейки 32 (линия 36) с образованием конечной смеси сырьевого газа, циркулирующего в линии 4. Примерно 5-25% от имеющегося С02 обычно удаляют из системы таким образом.. В более широком варианте данного изобрете- ния извлечение аргона или С02 может производиться в любой точке технологического цикла, начиная от извлечения целевой окиси этилена из газового потока перед добав - лением потока свежего этилена, хотя предпочтительный порядок работы б ыл описан ранее. Другим подходящим местом для установки мембранной ячейки для извлечения аргона является линия 38, выводящая газовый поток из установки для извлечения С02, а также для рециркуляции непроницающего потока, выходящего из
мембранной ячейки обратно в линию всасывания компрессора (линия 20).
Затем обработанную рециркулирую- щую газовую смесь в предпочтительном варианте восполняют потоками свежего этилена и кислорода (потоки 40 и 42 соответственно); имеется большая свобода в части выбора точной точки ввода, но это не является частью данного изобретения. В предпочтительном варианте поток вновь проходит через теплообменник 8 и поступает в реактор и таким образом процесс продолжается неопределенно долго.
Регулируемая реакция окисления может осуществляться при температурах в диапазоне от 150 до 450°С, предпочтительно в диапазоне примерно 200-300°С. Соответствующие давления, которые могут применяться, находятся в .области примерно от
7-28 эта, 0,7-2,8 МПа. хотя при необходимости могут использоваться и более высокие давления.
Материальный баланс процесса и данные по потерям этилена приведены в таблице.
Формула изобретения Способ получения оксида этилена путем взаимодействия этилена с кислородом в присутствии диоксида углерода и аргона
при температуре 150-450°С и давлении 7- 28 атм на серебряном катализаторе с подачей в реакцию кислородной подпитки, содержащей 0,1-5,1 мол.% аргона, выделением оксида этилена из полученной при
этом реакционной газовой смеси промывкой с получением промытого газа, содержащего 5-15 мол.% аргона и 5-15 мол.% диоксида углерода, его рециркуляцией после удаления диоксида углерода и аргона,
отличающийся тем, что, с-целью снижения потерь этилена, перед рециркуляцией промытый газ разделяют на первый, второй и третий потоки, из первого потока удаляют диоксид углерода, второй поток направляют в сепарационный аппарат, имеющий полые тоубчатые полупроницаемые. мембраны, имеющие покрытия в окклудмв- ном контакте с ними, и удаляют аргон вместе с диоксидом углерода при перепаде
давления на мембране, равном 1,4-28 атм, для удаления аргона из второго потока при том же расходе, с которым он поступает в кислородной подпитке, после чего указанные первый и второй потоки объединяют с
третьим потоком и рециркулируют.
-. .„„.I --ir----4----V -.. К.Н.Н,
------I-.------ - TI I..;. ... itn ч ib 1 11:1 Й.З
150,515,9131,113.90,20
85,«i9,062,66,60,02
94610,0 . 105,011,21,10
n 00,0U.21,51.30
Ii7,.5.0It,5,00,03
568 I59,8568,160.Л0,10
2 В0.313,2t,1 1800,00
0,1
130.9
62,6
103,9
0,0
47,1
568,0
3,2
H,3
6.8
11.3
0,0
5,2
62,1
0.3
,8 100,0 ЭЯ,6 100,0 ,
99.9
100.0 916,0 100,0
u;i
6,3
10,«
0,0
,7
56,8
0,3
91.6
,3
6,8
П.З
0,0
5,2
62,1
°.3
100,0
0 j. г i .
-.... «n IT |b 7
Ii2Известный способ
20.2
100,0
0.0
0.0
3,7
V 6,§
29
30
„„.I --ir----4----V -..
. itn ч ib 1 11:1 Й.З
кюль/чзс|мол киоль/час |иол i
,1
130.9
62,6
103,9
0,0
47,1
568,0
3,2
H,3
6.8
11.3
0,0
5,2
62,1
0.3
00
9.9
00.0 916,0 100,0
u;i
6,3
10,«
0,0
,7
56,8
0,3
91.6
,3
6,8
П.З
0,0
5,2
62,1
°.3
100,0
0,0 0,0 9,4
o-,o
0,0
0,0
0,0
9,«100,0
o.o
0,0
100,0
0,0 o.o o.o o.o
32,7
15.6
26,0
0.0
11,8
Й2.1
0.8
223.0
,3
6,8
4,3
0,0
5,2
62,1
0,3
100,0
г i .
Провопхение таблицы
Ii2Известный способ
--r-1----- -- ---- -.... «n IT |b 7
V
,4
,9 ,0
8
1.9
.2
00,0
13.Т 6,3
1.0
0.0
47
56,8
о.з
8г,2.
15,3 7,7 1,2 0,0
5,7 69.1 О,
юо.о
20.2
0,0
0,0
0,0
0,0
o.o
0,0
100,0
0,0
0,0
o.o Р,о
0,0 0,0
0.0
2i.
0,0
0,0
(.3
0,0
0,0
20,2 100,0 25,7
0.0
.9
0,0
0,0
5,1
0,0
О.Р
100,0
3,7
1.7
2,8
0,0
1.3
15,
0,1
25,0
V 6,§
«1,3
0,0
5.2
62,1
о,з
100,0
Сущность изобретения: продукт-оксид этилена. Реагент 1: этилен. Реагент 2: кислород. Условия реакции: диоксид углерода, аргон, 150-450°С. давление 100-400 фунт/кв. дюйм, серебряный катализатор, кислородная подпитка, содержащая 0,1-5,1 моль% аргона, через рециркуляцией промытый газ, содержащий 5-15 мол,% аргона и 5-15 мол.% диоксида углерода разделяют на первый, второй и третий поток, из первого потока удаляют диоксид углерода, второй поток направляют в сепарационный аппарат, имеющий полые трубчатые полупроницаемые мембраны, имеющие покрытия в окклудивном контакте с ними, и удаляют аргон вместе с диоксидом углерода при перепаде давления на мембране, равном 20- 400 фунт/кв.дюйм, для удаления аргона из второго потока при том же расходе, с которым он поступает в кислородной подпитке, после чего указанные первый и второй потоки объединяют с третьим потоком и рецир- кулируют. 1 ил. f Ј
| Патент Великобритании Nh 1321095, кл | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
