JPS6284069A - 酸化エチレンの製造方法 - Google Patents

酸化エチレンの製造方法

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JPS6284069A
JPS6284069A JP61099533A JP9953386A JPS6284069A JP S6284069 A JPS6284069 A JP S6284069A JP 61099533 A JP61099533 A JP 61099533A JP 9953386 A JP9953386 A JP 9953386A JP S6284069 A JPS6284069 A JP S6284069A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエチレンの銀接触気相酸化による酸化エチレン
の製造方法の改良に関し、そしてさらに特定的には半透
膜（ｓｅｍｉｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ｍｅｍｂｒａｎｅ）
分離装置を使用してそれにより重大なエチレン損失なし
にプロセスサイクルガスからのアルビン希釈剤の有効な
選択的な除去を可能にすることにより未反応エチレン損
失を最小にする酸化エチレンの経済的な製造方法に関す
る。
酸化エチレンの生産は世界中で約８００万トン／年の現
在の年間生産を有する世界において最も重要な開業上の
反応の一つである。しばしば市場での実用性の領域内の
この大きさのプロセスの操作はほんの比較的に少量でさ
え酸化エチレン収率を増大させる能力にしばしば依存し
あるいは逆にほんの比較的に小量でさえプロセスの種々
の必須的要素のコストを減少させる能力にしばしば依存
する可能性がある。
プロセスの一つの主要な態様において、エチレンと反応
させるために供給される酸素は、実質的によシ少ないが
しかしなお重要な両分の一塊またはそれ以上の希釈剤、
例えば窒素、アルゴン等とともに本質的に比較的に純粋
な酸素、即ち９５＋チを提供する高価な酸素源から得ら
れる。通常補充エチレン流と組み合わせてプロセスサイ
クルガスに加えられる場合酸素及びエチレンはコントロ
ールされた量の他の希釈剤、他の反応生成物及び汚染物
質、即ち、二酸化炭素、アルゴン、窒素、メタン等と混
ざる。包含させることができる成分の正確な濃度は、多
量の貴重な供給ガス、即ちエチレンの多量をまた損失す
ることなしに若干のこれらの不純物、特に窒素及びアル
ゴンを選択的にパージする経済的な方法を先行技術が有
しないので反応ガスの組成を測定するのに重要な考慮を
要する。市場規模でのプラントにおいて、過剰ノＣｏ２
は通常ガス流を熱い炭酸カリウム溶液と接触させること
により反応再循環ガスから化学的に吸収され、蒸気を用
いてＣＯ２をストリッピングしそしてエチレンの最小の
損失でそれを大気中に放出する。
そのような吸収装置は費用がかがシそしてまた操作中重
大量のエネルギーを必要とするけれどもそれらはそれら
が提供するエチレン損失における減少により依然として
経済的て正当化される。過去において、当業界は費用が
少ないパージタイプのシステム、即ちガス抜き（ｖｅｎ
ｔｉｎｇ　ｌまたは抽気（ｂｌｅｅｄｉｎｇ　ｌ工程に
よりアルゴン及び窒素のような希釈剤の濃度水草をコン
トロールし、このようなシステムは残念ながらまた実質
的な量のエチレンの損失を生じそしてしたがって減少し
た酸化エチレンの収１ｔｔ＝生ずる。
典型的には０２及びＣ２Ｈ４とともに大半の希釈剤から
形成される適当な反応ガス組成物を形成することにおけ
る重要な考慮は酸素及び（または）エチレンの非常に高
いそしてモ安定な濃度を透ける組成物を形成することで
ある。もしそうでなければ反応生成物としてＣＯ２及び
水を形成するエチレン含有分の完全燃焼ならびにガス組
成物の燃焼性限界金越えることにより起こされる爆発の
危険が起こる可能性がある。ガス中に存在するアルゴン
の量はアルゴンがガス混合物の燃焼性を減少させるのに
特に有効でない成分であるので燃焼問題に関して特に重
要である。し念がって、反応体ガス特にエチレンにおけ
る実質的な損失なしに成る成分、特にアルゴンを選択的
に監視しそして経済的に除去する方法は当業界において
長い間必要性が感じられていた。
米国特許第３，（１８）３，２１３号は開示された酸化
エチレン方法において特に燃焼性要因に関してアルゴン
の存在の望ましくないことについての初期の教示である
。米国特許第３，１１９，８３７号は酸化エチレン法に
おける成る状況下メタンが適当な希釈剤であり得ること
を開示している。英国特許第１，３２１，０９５号は４
０〜８０容量係はどの高さのエチレン水準が許容されそ
して数種の希釈剤がガス抜きメカニズムの手段によりコ
ントロールされる酸化エチレン法を開示している。
本願と同時に出願された発明者ブリア／・オゼロ（Ｂｒ
１ａｎ　０ｚｅｒｏ　ｌの出願において、酸化エチレン
再循環流から００２及びアルビンを選択的に除去す出 る半透膜の使用が開示されており；この＃願の方法は低
純度酸素供給流を使用しそして好ましくはシステムから
００２を除去するために他の装置操作を利用しないつ 本発明の目的はエチレン−酸素再循環ガス混合物からア
ルゴンの選択的な除去のための方法を提供することであ
る。
本発明の他の目的はアルゴンを除去しそしてそれに伴な
ってサイクルガスからのエチレンの随伴する損失なしに
所望のアルゴン濃度で本方法のサイクルガスを維持する
方法を提供することである。
したがって本発明は適当な温度、例えば約２００〜３０
０℃そして大気圧を越える圧力、飼えば約７．０３１〜
２８．１２４　ｋり／−絶対圧（約１００〜４００ｐｓ
ｉａ　ｌ下反応帯域において適当な銀をベースとする触
媒の存在下エチレンを実質的に純粋な、列えは少なくと
も９５モルチ、好ましくは９９＋チの酸素供給流と反応
させ、しかもその反応は適当な反応ガス混合物、即ち約
５〜５０モル係のエチレン、５〜９モル−の０２．１〜
２５モル％Ａｒ、２〜１５モル％ＣＯ２，０，２〜１モ
ル％）−１２０及び２０〜６０モルチの組み合わさった
ＣＨ４及びＮ２のさらに存在下起こり；例えばスクラビ
ング帯域において、反応流出ガス混合物から酸化エチレ
ン生成物を除去し：好ましくは化学的吸収技術により反
応ガス混合物からＣＯ２の所望量を除去し、即ち好まし
くは除去の平均速度は本方法中００２が形成される平均
速度に実質的に等しい；所望量の、即ち供給酸素流にア
ルゴンが入る平均速度に実質的に等しい平均速度でアル
ゴンを除去し、飼えば全反応ガス混合物の約０．０１〜
０．５モル％ｅ除去し：その除去は適当な半透膜装置、
即ち約０．７０３１〜２８．１２４　’４／、１　（約
１０〜４００　ｐｓｉ　Ｊ、好ましくは約７．０３１〜
１７．５７７５に９４ｄ（１００〜２５０ｐｓｉ　＋の
圧力差に維持された膜装置中に反応ガス混合物の適当な
量、例えば約０．５〜２５％、好ましくは２〜５％を通
過させることにより生じ：激減した反応体ガス混合物を
新しい供給物、即ち０２及びＣ２Ｈ４で補充しそして本
方法サイクルを繰り返すことからなる酸化エチレンの改
良された製造方法全包含する。
本発明の詳細な記載 今日、酸化エチレンは分子状酸素によるエチレンの銀接
触気相不完全酸化により市場的に製造される。典型的に
は生成物酸化エチレンは一般的に酸イヒ反応帯域を出る
全流出流の比較的に小さいノξ−センテージ、例えば約
１〜３モルチを構成する。
反応器流出物の残りは幾つかの希釈剤及び反応副生成物
を含み；希釈剤は反応中伴なわれる爆発及び望ましくな
い燃焼性水準の可能性を無にする機能を果す。もしいわ
ゆる燃焼性限界（即ち、この点で００２及び水へのエチ
レンの完全且つ迅速な酸化が起こり得る）ｆｔ越えれば
、重大な爆発の可能性が非常に現実的な要因となる。当
然、工業上許容できる反応速度を維持しながら酸化エチ
レンへのエチレンの転換を最大にし、なお安全問題を避
ける条件下操作することが望まれる。そのような最適の
環境を見い出そうとする努力において、窒素及びメタン
のようなガス類は意図的に導入されそして反応側生成物
二酸化炭素、及び酸素供給物中に不純物として入るアル
ゴンと共に、再循環反応ガス中に予じめ定められた濃度
で維持される。
そのような組成調整の目的は最大濃度の酸素及びエチレ
ンを安全に反応させて酸化エチレンを形成し、したがっ
て酸化エチレンへの存在エチレンの選択率を増大させる
ことを可能にする最適混合物を見い出すことである。
再循環ガス中に存在する希釈剤の成るものは反応体ガス
供給流中に存在する不純物の漸進的蓄積にそれらの起源
を負うている。このことはアルゴンには確実にあること
であシ、アルゴンは酸素供給流中に存在する主要な不純
物としてシステムに入る。抽気流によシ予じめ定められ
７’Ｃ量の再循環ガス混合物を簡単に、ｅ−ジし、次に
抽気流を捨てることによる以外は、当業界はシステム中
に蓄積する過剰のアルゴンを除去する選択的な方法を見
い出すことは不可能であつ念。そのようなパージガスは
残念なことにはまた高いエチレン濃度を含有しそしてエ
チレンの実質的な損失例えば混合物Ｏ約０．１〜５．０
モル％（この大きさは酸素供給物及び再循環ガス流中の
アルゴン含有量により左右される）のエチレン損失を生
ずる。
シェル（５ｈｅｌｌ　）及び管状熱交換器に類似の方法
で圧力容器中に取υ付けられた典型的な分離装置ととも
に列えは単一単位または多段膜配列のいずれかで適当な
半透膜装置を加えると残留する再循環混合物からアルボ
／を有効に且つ選択的に抽出できることを驚くべきこと
に本発明者は見い出した。供給ガス、即ち所望量の再循
環ガス流は分離器のシェル側にまず供給される。繊維の
膜管の外側と内側との間に大きな圧力差、例えば約１．
４０６２〜２８．１２４　’９／、ｄ（約２　Ｑ〜４０
０　ｐｓｉ　ｌそして好ましくは約７．０３　Ｌ〜１７
．５７７５１　（約１００〜２５０　ｐｓｉ　）の圧力
差が存在するので分離されることが望まれるアルゴン成
分はガス流が管束の長さを横断するにつれて膜フィルム
中を一層容易に通過する。得られた選択的分離は非透過
エチレンに富むシェル側流におけるよりも膜管または繊
維の内側上で非常に高いアルゴン対エチレンモル比、汐
ｌえば１．５　：　１〜５０：１のアルゴン対エチレン
モル比を生ずる。ガス混合物中に存在する各成分の透過
の相対的割合は一般に繊維壁を横切る各成分の分圧差な
らびに成分の溶解度及び繊維中の拡散率の関数である。
本方法に分いて使用するための好ましい半透膜はミズリ
ー州セ／トルイスノモンサントカンパニーによυ商品名
“プリズム（Ｐ　ＦＬ　Ｉ　Ｓ　Ｍ）’のもとに販売さ
れている半透膜であるがしかし膜束界の当業者に明らか
であるような広い他の種類の膜装置は本発明の範囲であ
る。
本発明の方法は反応において消費される酸素を補給する
ために補充供給原料として純粋性の少ない酸素または空
気とは対照的に実質的に純粋な分子状酸素が使用される
タイプの方法である。少なくとも約９５モルチの酸素含
有量を有する純化酸素はシステム中への補充流として導
入され、好ましくは酸素は約９９．０〜９９．夢モルチ
の範囲の純度で存在する。酸化エチレンへの高いエテレ
／選択率を達成させるために高いエチレン濃度の範囲で
操作するのがまた望ましくは何故ならば、これは市場操
作にとって明らかに本質的でありそしてしたがって約４
０〜５０モル係はどの高さのエチレン濃度が再循環ガス
混合物中に存在できるからである。酸素補充供給物中に
存在するアルゴンは酸素供給物の約０．１〜５．０モル
チの範囲を越えないことが、典型的に約０．５モルチで
あることが有効操作のために好ましくそしてほとんど必
須的である。
供給ガスに加えて、再循環反応ガス流及び種々の不純物
を含むガス混合物はまた重大量の成る種の反応生成物、
例えば除去されなかった主要な副生成物として形成され
りＣ０２、水及び除去されなかった少量の酸化エチレン
を含有する。
第１図は本方法の好ましい態様の簡略化略図を示す。そ
のシステムは、り］えば米国特許第３，７２５．３０７
号ならびに多くの他の特許に開示されているような当業
者に既知の適当な錫金属をシー′スとする触媒を含有し
そして配管４中に初期に導入をれた新しい補充エチレン
及び酸素とともに、配管４を通って入るエチレン及び酸
素含有混合物が通過する反応器装置２を含む。酸化エチ
レン、未反応供給物成分、種々の希釈剤及び反応副生成
物を含む反応器流出流は配管６中を通過させて反応器装
置２から取り出されそして好ましくは配管４中に入る反
応器供給混合物を温めることにより好ましくは熱交換器
８中で冷却させた後、スクラビング装置（または他の適
当な分離装賃）１０に通過し、スクラビング装置１０に
おいてガス混合物は水流または他の適当な酸化エチレン
スクラビング剤（これらは配管１２を通って入りそして
最後には吸収された酸化エチレンを含有しながら配管１
４″ｆｔ：通ってスクラビング装置を出、配管１４の流
れから生成物として酸化エチレンが最後にそこから抽出
される］と接触させることによりスクラビングされる。
酸化エチレンの存在しない流出流は配管１６を通ってス
クラバーから出、そして存在する取り込まれたすべての
液体を除去するミスト分離器１８を通過゛する。分離器
１８からのスクラビングされたガスは配管２０を通って
出そして圧縮装置２２に入り、その圧縮装置でそれは所
望の圧力、例えば約１６．８７４４〜２３．９０５４馳
絶対圧（約２４０〜３４０　ｐｓｉａ　）に増大される
。そのとき圧縮されたガス流は典型的には約５〜１５モ
ルチのアルゴン及び５〜１５モルチのＣＯ２を含んで配
管２４を通過し、その際、再循環流は過剰のＣｏ２及び
過剰のアルゴンを除去するために分割され、典型的には
約１０〜２０チが配管２６を通ってＣＯ２除去装＃２８
に入り、約０．５〜２５％が配管３０を通って半透膜装
置３２に入り、一方では残留ガス流は側配管３４ｆｔ通
過して反応器に戻るように導かれる。
好ましいデザインが上に記載された膜装置３２において
、アルゴンに富みそしてエチレンに乏しい小きい透過流
（そのアルゴン含有量は全反応ガス混合物の約ｏ、ｏ　
ｏ　ｔ〜０．１モルチ、好ましくは約０．０１モルチか
らなる）は入ってくるガス混合・吻から分離されそして
焼却炉等に供給これることによるようにして配管３３を
通過させて適当に処分され、一方では好ましくはアルゴ
ン濃度がほんのわずかに減少された非透過流は配管３６
を通過して膜装置から出る。同時に００２除去装置２８
に送られる再循環ガス混合物の両分は従来の低いエチレ
ン損失手段、例えは熱い炭酸塩スクラノ々−システム等
により大きな市場でのプラントにおいて００２の除去の
ために好１しくは処理され、抽出されたＣ０２に富む流
は好ましくは配管２９を通過さ　　□せて排気されるか
さもなければ適当に処分される。　　□処理されｆＣＣ
０２減少画分は配管３８を通って除去装置２Ｅｌ出そし
て好ましくは配管３４中の側流　　゛及び膜装置３２か
らの出口ガス（配管３６）と合　　１流して配管４中に
存在する得られたサイクルガス　　（供給混合物を形成
する。存在するＣＯ２の約５〜２５　　□チは典型的に
はこの方法でシステムから除去され　　・る。本発明の
最も広い態様において、ガス流から　　：の酸化エチレ
ン生成物の除去から始まってエチレ　　□ン補充流の添
加のまえまでの処理サイクル中の任意の点で、アルゴン
または００２の除去が行なわれ　　１てもよいがしかし
まえの方に記載された方法でそ　　・うすることが好ま
しい。特に注目されるアルゴン　　１膜除去装置のため
の他の適当な配置はＣＯ２除去装　　：置を出るガス流
３８を含有する配管上にそしてま　　１：た膜装置から
の非透過流出流を圧縮器吸引に戻し　　”て再循環する
ための配管（配管２０）上にある。
好ましくは次に処理された再循環ガス混合物はエチレン
補充流４０及び酸素補充流４２それぞれの両方によシ補
充され；導入の正確な点に関して大きな範囲での自由裁
量がありそしてそのような配置は本発明の部分を形成し
ない。その流れは好ましくは再び熱交換器８を通過しそ
して反応器に入力、本方法はｔ定的に続けられる。
コントロールされた酸化反応は１５０〜４５０℃、好ま
しくは約２００〜３００℃の範囲の温度で行なわれるこ
とができる。よ勺高い圧力がそのように望まれるならば
使用されることができるけれども使用できる適当な圧力
は約７．０３１〜約２８．１２４η絶対圧（約１００〜
約４００　ｐｓｉａ　）の範囲である。開示された態様
以外の広い種類の他の態様が本発明において使用するの
に適当であることは勿論理解される。
【図面の簡単な説明】
第１図は記載された本発明の好ましＶｈ、方法の簡単な
略図を示す。 ２・・・反応装着、４・・・配管、６・・・配管、８・
・・熱交換器、１０・・・スクラビング装置、１２・・
・配管、１４・・・配管、１６・・・配管、１８・・・
ミスト分離器、２０・・・配管、２２・・・圧縮装置、
２４・・・配管、２６・・・配管、２８・・・ＣＯ２除
去装置、２９・−・配管、３０・・・配管、３２・・・
半透膜分離装置、３３・・・配管、３４・・・配管、３
６・・・配管、３８・・・配管、４０・・・Ｃ２Ｈ４流
、４２・・・０２流 代理人　弁理士　　秋　　沢　　政　　光他１名

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）適当な温度及び大気圧を越える圧力下適当な銀ベ
    ース触媒の存在下反応帯域中でエチレンを酸素と反応さ
    せて酸化エチレンを形成し、しかもその反応はＣＯ＿２
    及びアルゴン成分を含有する適当な反応ガス混合物のさ
    らに存在下起こり、 反応流出ガス混合物から形成された酸化エ チレンを除去し、 適当な量の反応ガス混合物を適当な半透膜 装置中に通過させることにより適当な量のアルゴンを選
    択的に除去し、 減少した反応体ガスを補充することを特徴 とする 酸化エチレンの製造方法。
  2. （２）本方法に供給される酸素が少なくとも９５モル％
    のＯ＿２を含有する実質的に純粋なＯ＿２流である特許
    請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. （３）酸素が少なくとも約９９モル％のＯ＿２として本
    方法に供給される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  4. （４）本方法が反応ガス混合物から適当な量のＣＯ＿２
    を選択的に除去する特許請求の範囲第１項に記載の方法
    。
  5. （５）ＣＯ＿２が反応ガスから除去される平均速度はＣ
    Ｏ＿２が本方法中形成される平均速度に実質的に等しい
    特許請求の範囲第４項に記載の方法。
  6. （６）反応ガス混合物中に存在するアルゴン成分が供給
    Ｏ＿２ガス流中の希釈剤として反応ガスに実質的に供給
    される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  7. （７）反応帯域が約２００〜３００℃及び７．０３１〜
    ２８．１２４ｋｇ／ｃｍ＾２絶対圧（１００〜４００ｐ
    ｓｉａ）に維持される特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  8. （８）反応ガス混合物が約５〜５０モル％のエチレンと
    ５〜９％のＯ＿２と１〜２５％のアルゴンと２〜１５％
    のＣＯ＿２と０．２〜１％の水と２０〜６０％の組み合
    わされたメタン及び窒素とを含む特許請求の範囲第１項
    に記載の方法。
  9. （９）酸化エチレン生成物が適当なストリツピング帯域
    中の流出ガス混合物から除去される特許請求の範囲第１
    項に記載の方法。
  10. （１０）ＣＯ＿２が化学的吸収技術により反応ガス混合
    物から除去される特許請求の範囲第４項に記載の方法。
  11. （１１）アルゴンがガス混合物から除去される平均速度
    はそれが供給酸素流中の反応ガス混合物に入る平均速度
    に実質的に等しい特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  12. （１２）反応ガス混合物から除去されるアルゴンの量が
    全反応ガス混合物の約０．００１〜０．１モル％に等し
    い特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  13. （１３）反応ガス混合物の約０．５〜２５モル％が膜分
    離装置中に通過される特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  14. （１４）膜装置が約１．４０６２〜２８．１２４ｋｇ／
    ｃｍ＾２（約２０〜４００ｐｓｉ）の圧力差で維持され
    る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  15. （１５）減少した反応体ガスが新しい供給物で適当に補
    充される特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  16. （１６）補充される反応体がエチレン及び酸素である特
    許請求の範囲第１５項に記載の方法。
  17. （１７）本方法サイクルが連続的に繰り返される特許請
    求の範囲第１項に記載の方法。
  18. （１８）エチレンに富む非透過流に比較してアルゴンに
    富む透過流中のアルゴン対エチレンの比が約１．５：１
    〜５０：１の範囲にわたる特許請求の範囲第１項に記載
    の方法。
  19. （１９）本方法が気相中で起こる特許請求の範囲第１項
    に記載の方法。
JP61099533A 1985-05-01 1986-05-01 酸化エチレンの製造方法 Expired - Lifetime JPH0762011B2 (ja)

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AR (1) AR242787A1 (ja)
AU (1) AU591486B2 (ja)
BG (1) BG50607A3 (ja)
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