PL136300B1 - Method of isolating concentrated aqueous solution of ethylene oxide - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 1987 09 30 136300 Int Cl C07D 301O2 Twórcy wynalazku: Vtcenzo Lagana, Yirginio Cavallanti Uprawniony z patentu: Snamprogetti S»p.A., Mediolan (Wlochy) SPOSÓB WYODREBNIANIA S TCZONE GO, WODNEGO ROZTWORU TLENKU ETYLENU Przedniotern wynalazku jest sposób wyodrebniania stezonego, wodnego roztworu tlenku ety¬ lenu ze strumienia gazów, wytwarzanych przez katalityczne utlenianie etylenu na drodze ab¬ sorpcji w wodzie.W prooesie wytwarzania tlenku etylenu konwencjonalna metoda tlenowa otrzymuje sie gaz w temperaturze okolo 107°0 i cisnieniu 1f92 MPa o nastepujaoym typowym skladzie w % objeto¬ sciowych! CgH^ 38,26%, 02 3,59*, tlenek etylenu 1,47%, 002 41,44%, CgHg 0,61%, N2 4,70%, Ar 8,59* H?0 1,37%, razem 100,00%.W znanych sposobach absorpcji, gaz zawierajacy 1,47% objetosciowyoh tlenku etylenu po¬ daje sie do adiabatycznego absorbera zasilanego woda, ze szczytu którego odprowadza sie gaz wolny od tlenku etylenu, zawierajacy 39,36% objetosciowych CgB^ i 42,46% objetosciowych C02; czesc tego gazu odprowadza sie z ukladu celem zapobiezenia akumulaojl gazów obojetnych w re¬ aktorze tlenku etylenu, a czesc dekarbonizuje sie przed zawróceniem do reaktora tlenku ety¬ lenu razem z reszta gazu.Z dolnej ozesol absorbera odbiera sie roztwór o temperaturze 62°C, zawierajacy 1,93% wa¬ gowego tlenku etylenu z pewnymi ilosciami C^H. 1 CO^. Roztwór ten rozpreza sie do 0,49 MPa, nastepnie wstepnie podgrzewa sie do temperatury 99°C i podaje sie do kolumny odpedowej, pra- oujaoej pod cisnieniem atmosferycznym, w której usuwa sie z wody tlenek etylenu, etylen i dwutlenek wegla za pomoca zewnetrznego strumienia pary.Gaz opuszczajacy kolumne odpedowa w temperaturze 98°C chlodzi sie do temperatury 30°C i podaje sie do drugiego adiabatycznego absorbera zasilanego woda, w którym zachodzi ponow¬ na absorpcja tlenku etylenu z wytworzeniem roztworu, zawierajacego okolo 10% wagowych tlen¬ ku etylenu, który przekazuje sie do instalacji wytwarzania glikolu.Sposób absorpcji tlenku etylenu, zawartego w mieszaninie poreakcyjnej z procesu wytwa¬ rzania tlenku etylenu znany jest na przyklad z polskich opisów patentowych nr 78 050, 89 035 i 100 734 (bedaoyoh odpowiedni© analogami opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 729 899, 3 766 714 i 3 867 113).2 136 300 W opisach tych wymieniono znany od dawna w literaturze sposób, polegajacy na absorpcji tlenku etylenu w wodzie i rozdzielenie absorbatu na roztwór bogaty w tlenek etylenu i na frakcje, zawierajace glównie wode. Oznacza tof ze do wytworzenia stezonego roztworu tlenku etylenu konieczne sa dwa etapy absorpcji i wzbogacenia na drodze destylacji z para wodna, postarzane zazwyczaj kilkakrotnie. Destylacja z para wodna jest w znanych sposobach opera¬ cja istotna i nie mozna jej pominac.Sposób wyodrebniania stezonego wodnego roztworu tlenku etylenu ze strumienia gazów, wytwarzanych w instalacji do katalitycznego utleniania etylenu na drodze absorpcji tlenku etylenu w wodzie cyrkulujacej w przeoiwpradzie w stosunku do strumienia gazów, wedlug wy¬ nalazku polega na tym, ze gazy uprzednio ochladza sie do temperatury okolo 35°C, poddaje sie zraszaniu strumieniem rozpylonej wody w dwóch warstwowych absorberach z plaszczem, w których termostatycznie utrzymuje sie temperature wnetrza w granicach 5 - 60°Ct a cisnie¬ nie 0,98 - 2,94 MPa, przy czym w pierwszym absorberze utrzymuje sie olsnienie wyzsze niz w nastepnym, i roztwór wodny tlenku etylenu wyprowadza sie z absorbera, a opuszczajacy absorber strumien gazów poddaje sie co najmniej czesciowej dekarbonizacji i odgazowaniu i zawraca sie do katalitycznego utleniania pozostalosci etylenu* Korzystnie w sposobie wedlug wynalazku wyodrebnianiu poddaje sie gaz zawierajacy tle¬ nek etylenu.w ilosci do 90* objetosoiowych.W stosunku do znanych sposobów sposób wedlug wynalazku przedstawia postepowanie cal¬ kowicie odmienne, opiera sie bowiem na chlodzeniu, a nie podgrzewaniu, wykorzystuje ab¬ sorpcje izotermiozna w miejsce adiabatycznej, prowadzac do znacznego uproszczenia apara¬ tury, skrócenia ozasu wytwarzania stezonego roztworu tlenku etylenu oraz wzrostu skutecz¬ nosci i latwosci osiagania zamierzonego efektu teohnioznego. W kazdym ze znanych rozwia¬ zan wskazuje sie na konieoznosc destylacji z para wodna, desorpoji i odparowania rzutowego.W oelu wyjasnienia róznio miedzy znanym procesem i sposobem wedlug wynalazku podano ponizej opis obu prooesów przedstawionych na rysunkach, z których rysunek fig. 1 przedsta¬ wia schemat technologiozny znanego sposobu, a rysunek fig. 2 przedstawia schemat technolo¬ giczny sposobu wedlug wynalazku. Parametry prooesu (olsnienie, poczatkowa temperatura i poczatkowy sklad) podano tylko przykladowo, podczas gdy w rzeczywistosci temperatura gazu wprowadzanego do absorbera warstwowego w sposobie wedlug wynalazku wynosi 5 - 60°C, a cis¬ nienie moze zmieniac sie od 0,98 do 2,94 MPa, przy zawartosci tlenku etylenu do 90% obje¬ tosciowyoh.Wedlug schematu technologicznego przedstawionego na rysunku fig. 1 gaz doprowadzany przewodem 1 z reaktora tlenku etylenu pod cisnieniem 1,92 MPa i ozesciowo oohlodzony do temperatury 107°C wpronadsa sie przewodem 2 razem z gazem zawracanym do obiegu przewodem 31 do absorbera adiabatycznego 3, który woda o temperaturze 30°C, odbierana z dolnej czesci kolumny odpedowej 36 przez przewód 51, pompe 52, przewód 53, wymiennik ciepla 34, prze¬ wód 35 i 38, przewód 54 i chlodnice 55, z góry zasilany jest przewodem 56.Gaz opuszczajacy szczyt absorbera 3 przewodem 4 jest czesciowo zawracany do reaktora tlenku etylenu przewodami 6 i 8 po zmieszaniu z gazem zdekarbonizowanym, plynacym z kolum¬ ny 11 przewodem 7, czesoiowo odprowadzany z ukladu przewodem 9, czesoiowo zas podawany przewodem 10 do kolumny dekarbonizacyjnej 11 pracujacej pod cisnieniem 1,90 MPa i zasila¬ nej z góry przewodami 18, 20 roztworem weglanu potasu, pompowanym pompa 19 z kolumny od¬ gazowujacej 16, pracujacej pod cisnieniem atmosferyoznym, do dolnej ozesci której dostar¬ cza sie powietrze przewodami 21 i 23 za pomoca wentylatora 22 razem z wyrównujaca woda i przewodem 24 w wyjsciowy roztwór weglanu potasu. Weglan potasu reaguje z COp obecnym w kolumnie 11 tworzac kwasny weglan. Roztwór kwasnego weglanu odbierany z dolnej ozesci kolumny 11 podaje sie przewodem 12 do wymiennika ciepla 13, w którym ogrzewa sie go para zewnetrzna i nastepnie podaje sie przez zawór rozprezajacy 14 i przewodem 15 do kolumny odgazowujacej 16 w której COp absorbowany w kolumnie 11 wydziela sie z kwasnego weglanu z równoczesnym wytworzeniem weglanu. COp odbiera sie ze szczytu kolumny 16 przewodem 17.Roztwór tlenku etylenu odbierany z dolnej ozesci absorbera 3 rozpreza sie poprzez zawór 26136 300 3 i przewód 27 do zbiornika 28, Pare tworzaca sie w zbiorniku 28 podaje aie przewodem 29 do kompresora 30 i zawraca sie do absorbera 3 przewodami 31 i 2.Roztwór tlenku etylenu przechodzi z dolnej czesci zbiornika 28 przez zawór 32 przewo¬ dami 33, 35 i przez podgrzewacz 34 do kolumny odpedowej 36, pracujacej pod cisnieniem 0,14 MPa, w którym tlenek etylenu i gazy obojetne odpedza sie para bezposrednia podawana do jej dolnej czesci przewodem 37.Górny strumien par z kolumny odpedowej 36 ohlodzi sie w chlodnicy 39 i nastepnie po¬ daje sie przewodami 38, 40 do drugiego absorbera adiabatycznego 41, zasilanego z góry wo¬ da o temperaturze 30°C przewodami 46, 48, 50 i przez chlodnice 49 za pomoca pompy 47. Ga¬ zy obojetne sa usuwane z góry absorbera 41 przewodem 42.Wodny, 10% wagowo roztwór tlenku etylenu, odbierany z dolnej czesoi absorbera 41, po¬ daje sie pompa 44 przewodami 43 i 45 do instalacji wytwarzania glikolu.Sposób wedlug wynalazku blizej objasnia schemat technologiczny podany na rysunku fig* 2. Gaz doprowadzany przewodem 1 z reaktora tlenku etylenu pod olsnieniem 1,92 MPa, czesciowo ochlodzony do temperatury 107°C chlodzi sie dalej do temperatury 35°C w chlod¬ nicy wodnej 2 i podaje sie przewodem 3 do oddzielacza skroplin 4* Gaz z oddzielaoza 4 o temperaturze 35°C przechodzi przewodem 6 do izotermicznego absorbera warstewkowego 7, który z góry jest zasilany woda o temperaturze 30°C przewodami 20, 22, 23, 24 poprzez wy¬ miennik ciepla 9 za pomoca pompy 21* Niewielka czesc wody o temperaturze 30°C podaje sie takze górnym przewodem 25 do drugiego izotermicznego absorbera warstewkowego 17. Cieplo odbiera sie w dwóch absorberach warstewkowyoh 7 i 17 za pomooa wody ochlodzonej do tempe¬ ratury okolo 5°C w urzadzeniu ohlodniczym 53 z sola litu i cyrkulujacej przez plaszcze obu absorberów 7 i 17 przewodami 55, 56, 57 za pomoca pompy 54. Roztwór 6,9£ wagowo tlen¬ ku etylenu, odbierany z dolnej czesoi absorbera warstewkowego 7 podaje sie przewodami 8, 10 przez podgrzewaoz 9 i zawór 11 pod cisnieniem 0,15 M?a do zbiornika rozprezajacego 12, w którego dolnej czesci zbiera sie roztwór tlenku etylenu o stezeniu okolo 6,4$ wagowych, wolny od gazów obojetnych, który podaje sie przewodami 14, 16 za pomoca pompy 15 do insta- laoji do produkcji glikolu.Para tworzaca sie w zbiorniku 12 zawiera male ilosci tlenku etylenu, który musi jed¬ nakze byc odzyskany i odzysk ten przeprowadza sie przez podawanie pary przewodem 13 do dodatkowego izotermioznego absorbera warstewkowego 17, zasilanego z góry woda równiez o temperaturze 30°C.Skropliny z oddzielaoza 4 podaje sie do absorbera 17 pod cisnieniem 0,15 MPa przewo¬ dem 5 przez zawór 18. Z dolnej czesci absorbera warstewkowego 17 odbiera sie roztwór tlenku etylenu o temperaturze 20°C, który zawraca do zbiornika 12 przewodem 19, Gaz opuszczajaoy szczyt absorbera warstewkowego 7 przewodem 29 czesciowo odprowadza sie z ukladu przewodem 30, czesciowo zawraoa sie do reaktora tlenku etylenu przewodami 31, 38, 39 po zmieszaniu w 37 z gazem zdekarbonizowanym, poohodzacym z kolumny 35, podawanym przewodem 36, a ozesciowo podaje sie przewodami 32, 34 do kolumny dekarbonizaoyjnej 35, pracujacej pod olsnieniem 1,90 MPa 1 zasilanej z góry przewodami 46, 48 z roztworem weg¬ lanu potasu podawanym pompa 47 z kolumny odgazowujaoej 44 praoujaoej pod olsnieniem atmo¬ sferycznym i do której podaje sie od dolu powietrze przewodami 49t 51 za pomoca wentyla¬ tora 50. Wode uzupelniajaca podaje sie takze do dolnej czesci kolumny 44 przewodem 52.COp odprowadza sie ze szczytu kolumny 44 przewodem 45* Wzbogacony w C02 roztwór, splywajaoy z dolnej czesci kolumny 35 przewodem 40 podaje sie do wymiennika oiepla 41, w którym ogrzewa sie go para zewnetrzna i nastepnie podaje sie przewodem 42 przez zawór rozprezajacy 43 do kolumny odgazowujaoej 44.Pary odbierane z góry absorbera warstewkowego 17, zawierajace niewielka ilosc etylenu, który musi byc odzyskany, podaje sie przewodami 26, 28, 34 do kolumny dekarbonizaoyjnej 35 kompresorem 27, po uprzednim zmieszaniu w wezle 33 ze strumieniem 32, odbieranym z góry absorbera warstewkowego 7* Przyklad. W celu wykazania zalet sposobu wedlug niniejszego wynalazku w porów¬ naniu ze znanym sposobem przeprowadzono próbe wg schematu znanego typu (rysunek fig. 1)4 136 300 i schematu, stosowanego w sposobie wynalazku (rysunek fig. 2) przy uzyciu takich samych ilosci gazu i o takim samym skladzie. Otrzymano nastepujace wyniki, zebrane w tabeli.Tabela Parametry Natezenie przeplywu gazu do absorbera (w warunkaoh nor¬ malnyoh) Zawartosc tlenku etylenu Cisnienie Temperatura Wydajnosc tlenku etylenu Zuzycie pary nasyconej o cisnieniu 196,1 kPa Zuzycie energii elektrycznej | Zuzycie wody chlodniczej Znany sposób; schemat technologiczny rysu¬ nek fig. 1. 175566 m3/h 1,4736 objetosciowego 1,92 MPa 107°C 5072 kg/h 15073 kg/n 1694,5 MJ/h 1500 m3/h Sposób wedlug wynalazku z uzyciem absorberów war- stewkowych schemat techno¬ logiczny rysunek fig. 2 175566 m3/h 1,47% objetosoiowego 1,92 MPa 107°C 5072 kg/h 8533 kg/h 1125,3 MJ/h 836 m3/h Oszozednosci pary i elektrycznosci w sposobie wedlug wynalazku w stosunku do sposobu znanego byly nastepujace: 100x (15073 - 8533)/15073 = 43,4* dla pary 100 x (1694,5 - 1125,3)/1694,5 ¦ 33,6% dla energii elektrycznej. PL PL PL

Claims (2)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wyodrebniania stezonego, wodnego roztworu tlenku etylenu ze strumienia ga¬ zów , wytwarzanych przez katalltyozne utlenienie etylenu, na drodze absorpcji w wodzie cyrkulujacej w przeciwpradzie w stosunku do strumienia gazów, znamienny tym, ze gazy oohladza sie do temperatury okolo 35°0 i poddaje sie zraszaniu strumieniem rozpy¬ lonej wody w dwóoh warstwowych absorberach z plaszczem, w których termostatycznie utrzymu¬ je sie temperature wnetrza w granicaoh 5 - 60°C, a cisnienie 0,98 - 2,94 MPa, przy czym w pierwszym absorberze utrzymuje cisnienie wyzsze niz w nastepnym, po czym roztwór wodny tlenku etylenu wyprowadza sie z absorbera, a opuszczajacy absorber strumien gazów poddaje cie oo najmniej czesciowej dekarbonizacji i odgazowaniu i zawraoa sie do katalitycznego utleniania pozostalosci etylenu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyodrebnianiu poddaje sie gaz, zawierajacy tlenek etylenu w ilosci do 90% objetosciowych.136 300136 300 cr CD LO -»AJ*J o vi L -^IKD CO LO 00 CsJ T r-\c CO 3^ 5 co co co TT PT CD CD CM 7 m co co co | co CM CO 00 co C7) co 00 C\J CM O co 00 4} __L_ V CSJ en CNI CD LO M co n LO i i CO LO¬ CO CM LO | ^ o Csl CM CM l o IT) co i r CD CNI 00 IT) c- co co CM & U. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 130 zl PL PL PL