Изобретение относится к способам извлечения окиси этилена из газового потока, получаемого в результате парофазного окисления этилена молекулярным кислородом в присутствии сереб ра в качестве катализатора, конкретно к усовершенствованию десорбционнореабсорбционной системы, применяемой в этих целях. При получении окиси этилена парофазным окислением этилена молекулярным кислородом в присутствии серебра в качестве катализатора образуется газовый реакционный поток. Известен способ извлечения окиси этилена из газового потока. С учетом того, что указанный газовый поток сильно разбавлен относительно по лучаемой окиси этилена и обычно содержит 0,3-5 моль.% окиси этилена, и влечение окиси этилена из этого газо вого потока предусматривает противо точный контакт газового потока с вод ным промыв акнцим раствором с получением абсорбата, содержащего окись этилена, который отпаривают в отпарной зоне, содержащей несколько контактных стащий пар - жидкость, с получением содержащего окись этилена выходящего сверху отпарной колонны пара и реабсорбцией окиси этилена внутри зоны повторной абсорбции, содержащей несколько контактных элементов пар-жидкость, путем противоточного контакта пара с верха отпарной зоны с водой При такой последовательности основной функцией стадии абсорбции является селективное поглощение окиси этилена из газового реакционного потока при данимальном сопутствующем поглощении других материалов, таких как исходные непрореагировавшие соединения, разбавители реакционной среды и вторичные продукты реакции, которые также содержатся в реакционном потоке. Однако поскольку абсорбер работает при относительно высоком давлении, несколько ниже, чем давление в реакторе, то значительные количества таких соединений, присутствующих в реакционном потоке, как двуокись углерода, незначительные при меси альдегидов и вторичных продуктов кислотного типа/ образующихся в результате реакции окисления, также поглощаются наряду с окисью этилена. В отпарной зоне поглощенная окись этилена в результате действия пара испаряется, при этом испаряются зна чительные количества двуокиси углер да и примеси сшьдегидов, первоначал по поглощенные вместе с окисью этил на. Основным назначением реабсорбера является разделение окиси этилен и двуокиси углерода, испаряющихся в отпарной зоне. Таким образом,в реа Сорбере осуществляется противоточкый контакт выходящего из отпарной зоны потока с водой, в результате ч го в качестве кубовой жидкости обра зуется жидкий реабсорбат, состоящий главным образом, из огласи этилена и еоды, но содержащий также остаточны Количества двуокиси углерода, альйегидных и кислотных примесей. Аб-сорбер работает при относительно вы соком давлении, тогда как и отпард.ая зона и реабсорбер работают при дав тениях, близких к атмосферному, Такой перепад давлений облегчает ра делеике продуктов в десорбционнор-еабсорбционной системе, главным об разом, разделение окиси этилена и двуокиси углерода. Недостатки способа обусловлены необходимостью получения продуктов более высокой степени чистоты при минимальных затратах. Температуры в отпарной зонз достаточно высоки, чтобы в результате термического гид ратирований часть окиси этилена пре ратилась в этиленгликоль, загрязнен ный различйыми примесями, который трудно очистить и использовать в об ластях, где требуются продукты чрез вычайно высокой степени чистоты, например, при получении волокон, и в областях, где требования к чистот продуктов ниже, например, при получении антифризов. Попытки снизить давление в отпарной зоне и таким образом снизить температуру нецелесообразны, поскольку в результате этого также снижается давление в реабсорбере, если между отпарной зоной и реабсорбером отсутствуют ус ройства для сжатия пара. Такие устройства достаточно дорогостоящие и трудные в управлении. Без дополнительного сжатия, чем ниже давление в отпарной зоне, тем ниже давление в реабсорбере и тем большее количество воды требуется для поглощения оКиси этилена в реабсорбере. Это означает, что -кубовая жидкость (реабсорбат - раствор окиси этилена в воде) в реабсорбере будет более разбавленной относительно окиси эти лена, соответственно, последующая переработка для извлечения из нее окиси этилена становитсяболее дорогостоящей и трудоемкой. Даже в том случае, если реабсорбат не подлежит переработке в целях извлечения из .него окиси этилена, а подвергается термическому гидрирова для получения из окиси этилена, растворенной в нем, непосредственно моно-этиленгликоля незначительное количество примесей, растворенных в реабсорбате, влияет на качество гликоля, кроме того, производство гликоля из реабсорбата более выгодно при использовании растворов с относительно высокой концентрацией растворенной окиси этилена, поскольку растворы из реабсорбера, содержгицие менее Э вес,% окиси этилена, использовать нецелесообраз но. Ввиду необходимости использования больших количеств двуокиси углерода, являющейся разбавителем реакции на стадии окисления, соответственно большее количество двуокиси углерода поглощается в абсорбере, испаряется в отпарной зоне и, таким образом, находится в газовом потоке, питающем реабсорбер, что в свою очередь, обусловливает необходимость использования значительных количеств воды в реабсорбере, и влечет образование реабсорбата, более разбавленного относительно окиси этилена. Наличие указанных недостатков существенно усложняет технологию извлечения окиси этилена из. газового потока. Таким образом, возникает необходимость разработки десорбционно-реабсорбционной системы, использующейся в процессе извлечения окиси этилена, которой можно было бы легко управлять, в которой образовывалось бы минимальное количество гликоля и при которой осуществлялся бы минимальный перенос примесей. Кроме того, такая система должна быть приспособлена для переработки материалов с более вывысоким содержанием двуокиси углерода, без образования разбавленных относительно окиси этилена водных реабсорбатов, Цель изобретения - упрощение технологии процесса. Поставленная цель достигается тем, что извлечение окиси этилена из газового потока, получаемого при катализируемом серебром парофазном неполном окислении этилена молекулярным кислородом, проводят противоточного контакта газового потока с водным промывающим раствором с получением абсорбата, содержащего окись этилена, который отпаривают в отпарной зоне, содержащей несколько контактных стадий пар - жидкость, с получением содержащего окись этилена выходшцего сверху отпарной колонны пара и реабсорбцией окиси этилена внутри зоны повторной абсорбции, содержащей несколько контактных стадий пар - жидкость, путем противоточного контакта пара с верха отпарной зоны с водой, пар, выходящий сверху отпарной зоны, подвергают частичной конденсации таким образом, что , 50-99% воды и i-20% окиси этилена, содержаицихся в паре, конденсируют и полученный конденсат в виде флегьвл подают в верхнюю часть отпарной зоны, несконденсированную часть пара с верха отпарной зоны вводят в зону повторной абсорбции, охлаждаиот часть реабсорбата и охлажденный реабсорбат подвергают рециркуляции и вводят в зону повторной абсорбции меящу точ ками ввода несконденсированной части пара, отводимого сверху отпарной зон |и воды при весовом соотношении охлажденного реабсорбата к неохлажденному реабсорбату, равном 0,2-20:1. Процесс проводят при температуре охлажденного реабсорбата меньшей, че температура несконденсированной части пара, выходящего сверху отпарной зоны Процесс проводят при разнице между температурой введенного пара и температурой охлажденного реабсорбата, равной 2-50с, предпочтительне . Кроме того, между точкой, в которой несконденсированную часть пара, выходящего сверху отпарной зоны, вво дят в зону повторной абсорбции и точкой, в которой охлажденный реабсорбат вводят в отпарную зону, имеется 2-10 теоретических контактных ста дий пар-жидкость. В соответствии с предлагаемым способом предусматривается использов.ание обычной десорбционно-реабсорб-циониой системы с двумя основными МО дификациями. Первая из них заключает ся в том, что выходящий из отпарной зоны пар необходимо частично конденсировать, чтобы примерно 50% воды, но не более 204 окиси этилена, содержащейся в нем, сконденсировалось, Этот конденсат в виде флегмы возвращается в отпарную зону. Несканденсированный пар выводится и подается в нижнюю часть реабсорбера, тогда как вода противотоком идет из верхней ег части. Таким образом, в реабсорбере осуществляют контактирование выходя.щего из верхней части отпарной зоны пара и воды, движs диxcя противотоком, в результате которого происходит предпочтительное поглощение окис этилена и образование требуемого реабсорбата. Вторая модификация предусматривает разделение реабсорбата на две час ти, первая из которых охлаждается и вновь подается в реабсорбер в точке, расположенной между точками подачи выходящего из верхней части отпарной зоны пара и воды. Вторая часть реабсорбата выводится и подвергается дал нейшей переработке для извлечения ра воренной в ней окиси этилена, превра щения растворенной в ней окиси этиле на в этиленгликоли, разделения на дв части, одна из которых предназначена для извлечения из нее окиси этилена, а другая для получения этиленгликолей. На фиг. 1 представлена схема известной десорбциокно-реабсорбционной систеглл; на фиг. 2 - схема предлагает мой десорбционно-реабсорбционной i системы; на фиг. 3 - схема - то же, вариант. По известному способу (фиг. 1) водный раствор (абсорбат) , образующийся в результате поглощения, водой газового реакционного потока, полученно070 путем парофазного частичного окисления этилена молекулярным кислородом в присутствии катализатора - серебра, по линии 1 вводят в верхнюю часть отпарной зоны 2. По линии 3 в нижнюю часть отпарной зоны 2 подают пар. В результате противоточного движения абсорб.ата и пара в отпарной зоне 2 из абсорбата испаряется растворенная в нем окийь этилена, и окись этилена в смеси с паром, содержащая также значительное количество двуокиси углерода и следа) примесей, выводят из верхней части отпарной зоны 2 по линии 4. Десорбированный абсорбат, не содержащий значительного количества растворенной окиси этилена, по линии 5 выводят из куба отпарной зоны 2 и после охлаждения по линии б возвращают в абсорбер для вторичного использования в процессе извлечения окиси этилена. Для предотвращения нерегулируемого накопления гликолей, образующихся в отпарной зоне, и следов примесей часть десорбированного абсорбата может быть выведена из системы по линии 7 и направлена на дальнейшую переработку или выброшена. В известном процессе питающий отпарную зону поток сойержит 0,5-5 вес.% окиси этилена, а работа отпарной зоны регулируется так, что степень извлечения окиси этилена из питающего отпарную зону потока (т.е. абсорбата} превьниает 90% (95%, 99%) . Для облегчения процесса десорбции, протекающего в отпарной зоне 2, она обычно снабжается насадочными приспособлениями, обеслечивакнцими более эффективный контакт пара и жидкости (тарелки, кольца, насадка и т.д.) , эквивалентными, по крайней мере, примерно 3-м теоретическим ступеням контакта пар-жидкость, предпочтительно 5-и. таким ступеням, но не более 50 и теоретических ступеней контакта паржидкость , обычно - 5-40 (6-30, 7-20} . Эффективность проведения процесса десорбции зависит от количества де-, с.орбирующего пара, подаваемого по линии 3, относи-Гвльно количества абсорбата, поступающего по линии 1 в отпарную зону 2, а также числа используелелх ступеней десорбции. По молярному расчету отношение количества
ара, необходимого для обработки ввоимого количества абсорбата, обычно 0,03 (0,4, О ,-5) . Могут быть использована и более высокие отношения парабсорбат, хотя преимущества, достиraeNp ie при использовании отношений,. прев лшаю1цих 0,2 моль пара на моль абсорбата, незначительные (используются 0,03-0,20, 0,04-0,10, О.,04-0,08). Эти отношения пар-абсорбат предусматривает использование определенных давений в отпарной зоне, как правило, 1,04-3,9 кг/см - абс., приемлемо 1Д3,0 и предпочтительно 1,2-2, 5кг/см абс. В некоторой степени указанные отношения пар-абсорбат также зависят от числа теоретических ступеней контакта пар-жидкость в отпарной зоне, т.е. npi использовании большего числа таких ступеней снижается расход пара, хотя приведеззныг отношения сг рэ едлквы для десорберов, содержа1дих 3--20 (или ) теоретических ступеней : ;онтакта пар-жидкость. Испсльзозание большего числа таких ступеней в целях сЕШжеиия расхода пара экоком ;ческп нецелесообразно, поскольку н результате повьииенного перепада дазле.чиз;; э отпарной зоне и, соответстненно, повьдиенных температур 3 кубе отпаркой зоны повышается тер тический гидролиз окиси этилена и образование этиленгликолей.
В случае выполнения отпарной зоны известной конструкции выходящий из его верхней части по линии 4 пар обычно содержит 10-40 (15-30, 1825)мол,% окиси этилена. Первичным разбавителем этого парового потока является вода, хотя до 15 (10, 7-8) мол.% этого потока составляют неконденсирующиеся газы, в основном СО2, а также азот, аргон, кислород, этан, этилен и т.п.
Открытый пар изображен на фиг. 1 3 зйде инжектируемого в колонну, хотя это необязате1ьно, так как кубовые фракции отпарной зоны выводимые по линии 5, содержат, главным образом, воду, а пар может быть регенерирован при наличии соот,ветству свдих обогревательных устройств, теплообменников и т.п.
Затем пары, выходящие из отпарной зоны 2 по линии 4, охлаждают в теплообменнике 8 до оптимальных с эконо1Йической точки зрения температур, Обычно до 25-30С, предпочтительно ЗО-бО -с, в результате чего они частично кочценсируются. Полученную таким образом смесь жидкости и пара затем подают в нижнюю часть реабсорбера 9 по линии 10, а воду по линии 11 - в верхнюю часть реабсорбера 9. В реабсорбере 9 движущиеся в противотоке выходящие из верхней части отпарной зоны пар и вода контактируют, в результате чего поглощается максимально возможное количество окиси этилена, поступающей в реабсорбер по линии 10. Таким образом, обычно поглощают 90 и выше 95-99 мол,% окиси этилена. Образующийся водный раствор окиси этилена выводят из куба реабсорбера по линии 12, тогда как непоглощающие пары, содержащие в основном СО и поступающие в систему по линии 1 вместе с другими несконденсированными газами (например, этиленом, кислородом, азотом, аргоном и т.п.) выводят иа верхней части реабсорбера по линии 13, и они могут быть выброшены или обработаны далее например, для извлечения следов этилена или очищенного СО. Таким образом, раствор реабсорбата, выводимый из реабсорбера 9 по линии 12, содержит в основном окись этилена и воду и только следы растворенного СО2 и примесей и по линии 14 может быть введен в зону очистки 15. И, наоборот, весь или часть реабсорбата может быть непосредственно направлена на термический гидролиз по линии 16 в реактор 17, в этом случае растворенную в реабсорбате окись этилена.превращают в этиленгликоли при повышенной температуре и давлении ..
Как и отпарная зона 2, реабсорбер 9 снабжен насадочными устройствами для повышения площади контакта паржидкость и повышения эффективности контакта .противотоков движущихся воды, вводимой в реабсорбер 9 по линии 11, и выводимого из верхней части отпарной зоны пара, вводимого в реабсорбер 9 по линии 10. Число таки насадочных устройств в реабсорбере 9 эквивалентно 5 (7, 10 теоретическим ступеням контакта пар-жидкость, причем это не максимальное число ступеней, лимитируемых экономическими соображениями. Исходя из таких экономических соображений, число таких теоретических ступеней контакта пар-жидкосТь в реабсорбере составляет менее 50 (10, 30). Количество воды, необходимое для достижения требуемой степени поглощения в реабсорбере, зависит от давления в реабсорбере и числ молей пара, проходящего через реабсорбер. Обозначим число молей проходящего пара (обозначенного Y) как среднее арифметическое молей пара, входящего в реабсорбер по линии 10, и числа молей пара, выходящего из реабсорбера по линии 13, тогда количество молей воды, подаваемой по линии 11 (обозначенное L) должно быть Каково, чтобы отношение L/Y составляло 5-50 V8-40 , а предпочтительно Ю-ЗО) .
Приведенные величины отношений L/Y предполагают такЬй режим работы реабсорбера, когда давление в верхней части 1,0-3,8 (1,05-3,о), а предпочтительно 1/1-2,.О кг/см абс. , при этом давление в верхней части реабсо бера немного ниже, чем давление в от парной зоне. Таким образом, реабсорбаты, полученные в соответствии с известными системс1ми, содержат 5-25 вес.% окиси этилена, а остальное - вода и небольшие количества, менее 1 вес.%, примеси, в основном растворенной дву киси углерода и этиленгликоля. Вообще реабсорбат содержит 7-20, а предпочтительнее 8-15 вес.% окиси этилена. Известный способ позволяет получать реабсорбаты сравнимых составов, которые можно получать предлагаемым способом из выходящих из абсорбера п токов, состав которых меняется значи тельно шире, чем у получаемых по известному способу абсорбатов. При рассмотрении десорбционнореабсорбционной системы по известному способу (фиг. l) видно, что некоторые характеристические параметры процесса очень важны. Так, пар, вы.ходящий из отпарной зоны 2, должен находиться при достаточно высоком да лении, чтобы под действием градиента давлений пройти не только через теплообменник 8, но также через весь реабсорбер 9, а также сохранить давл ние, достаточное для прохождения его по линии 13. Таким образом, самое ни кое давление в системе (фиг. 1) долж но быть на линии 13, и отличаться от атмосферного, если система не предусматривает использования дополнительной компрессии. Чтобы создать такой градиент давлений, давление 8отпарной зоне 9 должно быть значительно выше атмосферного, даже если в целях Нсшболее экономически., целесообразного процесса десорбции (но с минимальным гидролизом окиси этилена) давление в отпарной зоне должно быть возможно более низким, так как чем выше давление в отпарной зоне, тем в нем выше температура. Поэт му в конечном счете разница давлений в отпарной зоне и реабсорбере не более 0,5 кг/см, как правило, не выше 0,3-0,2 кг/см. Однако, чтобы размер связьшакнцих трубопроводов был минимальным, и чтобы можно было установить необходимые приборы и контрольные устройства между давлением в верхней части отпарной зоны и давлением в кубе реабсорбера должна существовать разница, обычно составгляющая 0,01 кг/см. В результате повышения расхода воды по линии 11 (т.е. при повышении L/Y в реабсорбере 9) перепад давлений в реабсорбере 9повышается, повышается температура в отпарной зоне, и в результате этого образуются более разбавленные реабсорбаты, проходящие по линии 12. Например, количество неконденсирую;П5ихся газов в верхней части отпарной зоны 2, а соответственно, давление в системе либо количество воды, поступающее по линии 11, или оба этих параметра существенно повышгиотся, поскольку количество таких неконденсирукядихся газов, как двуокись углерода, резко возрастает. Это видно также при образовании реакционного потока с меньшим содержанием COj. Чтобы получить реабсорбат со сравнимым содержанием окиси этилена из обогащенного , газового реакционного потока, повышают количество питающей реабсорбер воды на 5%, а также давление-в верхней части реабсорбера на 23%, соответственно, содержание гликоля (соответствующее уменьшение, выхода) повышается на 8-10%, а также повьлшается расход пара в отНарной зоне. Конструкция и рабочие характеристики отпарной зоны на фиг. 2 те же, что и на фиг. 1. Однако, выходящий из верхней части отпарной зоны пар, проходящий по линии 4, обрабатывают иначе. Этот пар частично конденсируют в теплообменнике 18, из которого парожидкостной поток по линии 19 отводят В резервуар 20. В резервуаре 20 происходит разделение паровой и жидкостной фаз. Жидкую фазу отводят из резервуара 20 по линии -21, а затем через нагнетательный насос 22 по линии 23 подают в верхнюю часть отпарно а зоны 2 в виде флегмы, предпочтительно в ту часть отпарной зоны 2, где вводится абсорбат. Однако на фиг. 2 абсолютное количество пара, подаваекгое в отпарную .зону по линии 3 (или регенерируемого) , несколько больше, чем в схеме на фиг. 1. И если отношения числа молей пара, подаваемого в отпарную зону, на мольпрдаваемого абсорбата остаются неизменными, то в варианте на фиг. 2 эти отношения относятся к сумме молей входящего абсорбата плюс число молей флегмы, возвращенной в отпарную зону по линии 23. Поскольку количество флегмы в расчете на число молей невелико TIO сравнению с количеством абсорбата, то такое повышение расхода пара с экономичес:кой точки зрения практически никак не сказывается. j Теплообменник 8 на фиг. 1 и теплообменник 18 на фиг. 2 работают по-разному. В варианте на фиг. 1 степен протеканвдей конденсации не является важным фактором:, чем ниже температура на выходе теплообменника 8, тем меньше нагрузка на реабсорбер 9, но на работу отпарной зо-;. {ш это не влияет. Таким образом, температура потока,протекающего по линии 10 (температура, до которой охлаждаются выходящие из верхней части отпарной зоны пары в теплообменнике 8), может быть равной минимальной с экономической .точки зрения величине без иопользсвания холодильников , хотя в случае необхЬдимости может быть И9пользовано и охлаждение за счет хладагента в теплообменни-ке 8 либо за счет дополнительного хо лодильника (не показанного). При таком способе охлаяодения до температуры меньше, чем минимально требуемая температура, не вредит и приводи к дальнейшему снижению расхода пара в реабсорбере 9.- Однако в варианте, изображенном на фиг. 2, температура потока, протекающего по линии 19-, обычно выше, чем температура потока протекающего по линии 10 на фиг.- 1, т.е. степень конденсации в теплообме вике 18 является весьма важным факто ром, поскольку если она мала, то количество питающего реабсорбер пара возрастает и пар оказывается очень (Разбавленным относительно окиси эти-лена, а если степень конденсации велик:а, то количество сконденсированной н возвра1денной в реакционный цик в отпарную зону окиси этилена становится слишком большим, и, соответственно, увеличивается количество об разующегося в отпарной зоне гликоля Недостатки, связанные с избыточной рециркуляцией окиси этилена в отпарной зоне, можно -устранить без установки дополнительного оборудования путем введения дополнительных ступеней контакта пар-жидкость в отпариой зоне выше точки, в,которой в отпарную зону подают абсорбат по линии 1 (эти дополнительные ступени представляют, таким образом, ректифи кационную зону), но такие дополнительные ступени резко повышают капиталовложения и полностью не предотвращают некоторого снижения выхода вследствие повььаения давления, а, следовательно и повышения температуры (в нижней части отпарной зоны) , Поэтому важно, чтобы примерно 50-5 (бО, 80) воды, протекающей по линии 4, и не более примерно 20% (Ю, 7) окиси этилена, протекающей по линии 4, конденсировалось в, теплообменнике 18. Регулирование степени конденсации в теплообменнике 19 осуществляют, например, путем регули рования расхода хладагента в теп- лообменнике 18. Если предположить, что о парнаязона работает при давления Jc,- лежащих в нормальной области давлений примерно 1,04-3,8 кг/см абс, тогда необходимую степень конденсации достигают путем охлаждения выходящих из верхней части отпарной зоны паров до температуры, примерно 30-80°С (35-70°С, 40 65С), это будет температура смеси жидкости и пара, протекающей по линии 19. Нескрнденсированный пар, остаток ;или частично сконденсированный пар, выходящий из верхней части отпарной зоны по линии 24 выводят из резервуара 20 и подают в нижнюю часть реабсорбера. В реабсорбер 9 воду подают в верхнюю часть по линии 11, несконденсированные газы отводят по линии 13 из верхней части реабсорбера а реабсорбат выводят из куба реабсорбера по линии 12. На фиг. 2 реабсорбат, протекгиощий по линии 12, проходит через нагнетательный насос 25, где повышают его давление (соответствующий насос на фиг. 1 не показан), а затем протекает по линии 26 и разделяется на две части.. Та часть которая протекает по линии 27, соответствует реабсорбату, получаемому известным способом, т.е. по линии 14 она поступает на стадию очистки и/или на стадию термического гидролиза по линии 16. Ту часть реабсорбата, который протекает по линии 28, охлаждают . в теплообменнике 29 и по линии 30 возвращают в виде жидкости в реабсорбер 9. Количество реабсорбата, протекающего по линии 30, связано с количеством продукта, протекающего по линии 27, и должно быть таким, чтобы, по крайней мере 0,2 вес.ч. реабсорбата на весовую часть реабсорбата, протекающего по линии 27, возвращалось в реакционный цикл (по линии 30) . Весовое отношение рециркуляционного реабсорбата к реабсорбату, поступающему на дальнейшую пеpepa6oTKyj больше 0,2:1 (0,1:1, 0,5:l) Работа системы возможна при отношении 20:1, но использование отношений, превышающих примерно 10:1 нежелательно, а высоких экономических показателей удается достичь при отношениях меньше 8:1 (б:1) . Оптимальное отношение рециркуляционного реабсорбата к абсорбату, поступающему на дсшьнейшую переработку 0,5:1-2,0:1. В теплообменнике 29 отводят такое количество тепла, чтобы тепловой баланс в реабсорбере соответствовал заранее рассчитанной требуемой концентрации реабсорбата, и оно зависит от количества и температуры .орошающей воды, подаваемой по линии 11, и температуры частично конденсированного пара, выходящего из верхней части отпарной зоны и проходящего по лийии 24, а также количества окиси этилена, содержащейся в частично конденсированном паре, выходящем из верхней части отпарной зоны и подлежащей извлечению в реабсорбере (обычно свыше 99 мол.% окиси этилена извлекается) . Таким образом, нецелесообразно регулировать все условия в зависимости от температуры жидкого рециркуляционного реабсорбата. Однако на практике температура, до которой в теплообменнике 29 охлаждают рециркуляционный реабсорбат, меньше температуры частично сконденсированного, выходящего из верхней части отпарной
зоны пара, входящего в реабсорбер по линии 24, которая, пренебрегая потерями тепла в окружающую среду, по величине такая же, как и температура потока, протекающего по линии 19. Между двумя потоками необязательная большая температурная разница. Обычно достаточно, чтобы между двумя потоками, протекающими по линии 30 и 24, разница температур составляла порядка . Однако для облегчения . управления процессом используют несколько большую температурную разницу в пределах 5-15°С, она может быть и больше, но не превышать 40-50с. Однако во всех случаях охлажденный реабсорбат, поступающий на рециркуляцию, должен быть жидким.
При наличии указанных температурных разниц предполагают, что частично конденсированный пар, выходящи из верхней части отпарной зоны и поступаняций.в теплообменник 18, имеет практически ту же температуру, что и поток, входящий в реабсорбер 9 по линии 24. Для более глубокого охлаждения потоков, протекающих по линии 24 перед их введением в реабсорбер, используют дополнительный теплообменник (на схеме не показан). В этом случае указанной выше температурной разницы больше не будет, а температура рециркуляционного реабсорбера может быть той же и даже более высокой ч.ем температура частично сконденсированного пара, выходящего из верхне части отпарной зоны; основным требованием остается необходимость сохранния теплового баланса.
Пpeдлaгae ый реабсорбер работает при том же числе теоретических ступней контакта пар-жидкость и тех же значениях отношений L/Y, что и известные реабсорберы. Однако точ1са введения жидкого рециркуляционного реабсорбата в реабсорбер должна быть выше точки, в которой подается в реабсорбер частично сконденсированный пар, выходящий из верхней части отпарной зоны, чтобы между ними была расположена, по крайней мере, одна, а предпочтительно две теоретические ступени контакта пара-жидкость, т.е. точка, в которой осуществляют подачу в реабсорбер рециркуляционного реабсорбата, расположена, по крайней мере, на одну теоретическую ступень контакта пар-жидкость выше точки, в которой осуществляют подачу в реабсорбер частично сконденсированного пара, выходящего из верхней части отпарной зоны. Если между точкама, в которых осуществляют подачу частично сконденсированного пара, выходящего из отпарной зоны и рециркуляционного реабсорбата, существуют такие ступени контактов, то это позволяет снизить давление в реабсорбере, снизить отношение количества ре-циркуляционного реабсорбата к сырому реабсорбату, подвергающемуся дальнейшей переработке, или получить реабсорбат с более высокой концентрацией окиси этилена. Поэтому предпочтительно использовать между этими двумя точками большее количество ступеней контакта, например, до 20 таких ступеней (предпочтительно 2-10, 3-8) между точками подачи частично сконOденсированного пара, выходящего из отпарной зоны,и рециркуляционного реабсорбата.
Степень конденсации в теплообменнике 18 и количество рециркуляционного
5 реабсорбата взаимосвязаны: чем выше степень конденсирования в теплообменнике 18, тем меньшее количество рециркуляционного абсорбата и наоборот.
На фиг. 3 представлена аналогичная
0 изображенной на фиг. 2 десорбционнореабсорбционная система, но сконструированная так, что резервуар 20, насос 22 и провод 23 необязательны |Ввиду расположения теплообменника
5 18 вьнме отпарной зоны 2. Таким образом, трубопровод 4 соединен с теплообменником 18, в котором протекает частичная конденсация. Конденсат под действием собственного веса падает
0 прямо в верхнюю часть отпарной зоны 2 по линии 31. Несконденсированный пар выводят из теплообменника 18 по линии 32, а затем подают в нижнюю часть реабсорбера таким же образом, как и
5 пар, протекающий по линии 24 на фиг. 2. Следует отметить, что трубопроводы 4 и 31 могут быть опущены в схеме, если теплообменник 18 непосредственно соединен с отпарной зоной 2. Практи0чески это легко осуществить путем введения охлаждгисвдего змеевика непосредственно в верхнюю часть отпарной зоны 2, в точке выше которой в отпарную зону по линии 1 поступает абсорбат.
5
В данных системах возможны различные модификации. Например, поток, протекающий по линии 24 на фиг. 2 или по линии 32 на фиг. 3, может быть подвергнут более глубокому охлажде0нию в дополнительном теплообменнике, в результате чего снижается количество требуемого рециркуляционного реабсорбата и/или количество тепла, отводимого от рециркуляционного реаб5сорбата в теплообменнике 29.
Вода, подаваемая в верхнюю часть реабсорбера 9 не обязательно должна быть чистой, можно использовать воду, утилизуемую с различных стадий про-
0 цесса, содержащую значительное количество примесей, например, до 1520 вес.% окиси этилена.
Пример. Проводят непрерывное парофазное окисление этилена мо5лекулярным кислородом в присутствии катализатора на основе серебра. Этот реакционный поток охлаждают и промывают водой, в результате чего полу чают абсорбат, содержащий окись эти лена, а также двуокись углерода, эти ленгликоль (образующийся в незначительных количествах в процессе абсорбции и последующих стадий десорб ции , меньшее количество растворенных неконденсирующихся газов (этилен, кислород, азот, аргон, метан, этан) и незначительное количество органических примесей (альдегиды, кислоты),. Абсорбат непрерывно проходит через десорбционно-реабсорбционную сис тему, изображенную на фиг. 1. Исполь зуемая отпарная зона содержит 8 теоретических ступеней контакта пар-жид кость, тогда как реабсорбер содержит 15 теоретических ступеней контакта пар-жидкость. Рециркуляционный реаб сорбат подают, в реабсорбер в точке, расположенной выше точки подачи частично сконденсированного пара, выход щего из верхней части отпарной зоны и между этими двумя точками расположены 5 теоретических ступеней контак та пар-жидкость. Температуры, давления, расходы и составы реакционных потоков представлены в табл. li Следует отметить, что поскольку абсорбция протекает при высоком давлении, а десорбция - при низком, то небольшая часть абсорбата испаряется при введении в отпарную зону, так что реальный абсорбат, поступающий в отпарную зону, содержит примерно 2 вес.% пара. При рассмотрении приведенных выше данных видно, что свыше 98% окиси этилена, поступающей в систему, извлексют абсорбатом и менее 2% окиси этилена превращают в этиленгликоль. Количество высококипящих примесей (альдегиды-и кислоты) в реабсорбате составляет приблизительно 1/20 от количества их в абсорбате. В итоге выходящий из системы пар находится под давлением, величина которого достаточно высокая, чтобы обеспечить его выброс или его подачу на последующую обработку без применения дополнительной компрессии.: Пример 2.( сравнительный Реакционный поток по примеру 1 обрабатывают для получения абсорбата, по композиции ансшогичного абсорбату примера 1. Однако переработку, этого абсорбата осуществляют в десорбционно-реабсорбционной системе, аналогичной системе, изобраикенной на фиг. 1. Параметры процесса выбирают таким образом, чтобы обеспечить образование реабсорбата по композиции аналогичного реабсорбату примера 1. Для этого повышают давление как в (отпарной зоне, так и в реабсорбере. в этом примере, как ив примере 1, отпарная зона состоит из 8 теоретических ступеней контакта пар-жидкость, а реабсорбер из 15 таких ступеней. Температура, давление, расход и состав потоков приведены в табл. 2 При сравнении указанных данных с данными примерами 1 (табл. l) видно, что из отпарной зоны в реабсорбер поступает ц 20 раз больше примесей, о чем свидетельствует значительно более высокое содержание примесей в реабсорбате. Кроме того, для получения реабсорбата с той же концентрацией окиси этилена требуется система, работающая при более высоком давлении, и потери окиси этилена в результате термического гидролиза и образования этиленгликолей в отпарной зоне несколько-Btaue. Пример 3. Процесс проводят по известной десорбционно-реабсорбционной схеме (фиг. l). Как ив предшествующих примерах,, используют отпарную зону с 8 теоретическими ступенями контакта пар-жидкость и реабсорбер, состоящий из 15 таких ступеней. Однако давление в отпарной зоне и реабсорбере поддерживают на том же уровне, ;что и давление в примере 1, в цейях минимизации количества окиси этилена, теря1сгцейся в результате гидролиза. it - . В таблице 3 приведены значения температуры, давления, расхода и состава потоков.. Содержание окиси этилена в кубовом остатке реабсорбера которое ниже, чем концентрация окиси этилена в кубовом остатке реабсорбера в примере 1 или 2. Затраты на извлечение окиси этилена из такого реабсорбата значительно выше, а сам процесс сложнее, чем в случае извлечения окиси этилена из реабсорбата по примеру 1 или 2. Пример 4. Для получения реакционнсРго потока, содержащего обычное количество СО (менее 15 мол.%) проводят непрерыв.ное окисление эгилена молекулярным кислородом в присутствии катализатора на основе серебра в газовой фазе. Этот реакционный поток охлаждают и пpo ивaют водой, в результате чего получают абсорбат, содержащий окись этилена, а также двуокись углерода (в меньшем количестве, по сравнению с примерами 1-3), этиленгликоли и более иизкое количество растворенных неконденсирующихся газрв (этилен, кислород, азот, аргон, метан, этан), а также незначительное количество органических примесей (альдегиды и кислотьО . Этот абсорбат непрерывно подают .в дрсорбционно-реабсорбционную систему, аналогично тому, как это показано на фиг. 3, причем отпарная зона состоит из 8 теоретических ступеней контакта пар-жидкость, а реабсорбер из 15 теоретических ступеней контакта пар-жидкость. ..Рециркуляционный реабсорбат падают в реабсорбер в точке , расположенной выше точйи подачи частично сконденсированного пара, выходящего из-верхней части отпарной зоны, и между этими двумя точками расположено S теоретических ступеней контакта пар-жидкость. Значения температуры, Дсшления, расхода и состава потоков приведены в табл. 4.
/ Примеры 5-7. Процесс проводят аналогично примеру 4. Параметры ведения процесса и полученные результаты приведены в табл. 5-7.
Приведенные данные свидетельствуют о преимуществах использования данного способа для переработки обычных реакционных потоков с низким содержанием СО, а также реакционных потоков с вьюоким содержанием . Дгике если давления в отпарной зоне и реабсорбере остаются практически теми же, в реабсорбере образуются, кубовые жидкости, содержащие большее количество окиси этилена по сравнению с содержанием окиси этилена в реабсорбатах примера 1, что сказывается на экономических показателях процесса. Кроме того, эффективность работы предлагаемого реабсорбера выше.
Таблица 2
Цифрами в скобках обозначены линии.
и
Выражены в ч./млн по весу.
Температура, °С
119 114
97,4 99,6 Состав, Окись этилена Низкокипящие примеси и неконденсирующися газы Высококипящие примеси (как уксусная кислота), ч./млн по весу
Цифрами в скобках обозначены линии.
к « Выражены в ч./млн по весу.
Таблица 3
48,3 38
38
38 1,411,381,38 5 24,019,80,6 4 200-91,9 91,4699,82,2 0,20;2 -5,9
ю а
EH
Формула изобретения
ввода несконденсированной части пара, отводимого сверху отпарной зоны и воды при весовом соотношении охлажденного реабсорбата к неохлажденному реабсорбату, равном 0,2-20:1.
5
0
Источники информации,
0 принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3418338, кл. С 07 О 301/08, 1976 (прототип).
