RS50034B - Postupak za rekuperaciju etilena - Google Patents

Abstract

Postupak za rekuperaciju etilena iz prve struje za prečišćavanje inertnog gasa koja sadrži etilen i najmanje jedan od azota i argona iz kola reaktora u parofaznom procesu koji uključuje rekuperaciono kolo za proizvodnju vinil acetata, pri čemu je postupak za rekuperaciju etilena naz nač e n tim e što obuhvata: dovođenje u dodir prve struje za prečišćavanje inertnog gasa koja sadrži etilen sa sirćetnom kiselinom u apsorpcionom sudu da bi se selektivno apsorbovao etilen u sirćetnoj kiselini; ispuštanje druge tečne struje koja sadrži sirćetnu kiselinu i etilen iz jednog dela apsopcionog suda; ispuštanje treće struje koja sadrži najmanje jedan od azota i argona iz drugog dela apsopcionog suda; odvajanje etilena od sirćetne kiseline u drugoj struji dovođenjem u dodir druge struje sa četvrtom strujom recirkulisanog gasa koja sadrži etilen u koloni za prečišćavanje; i rekuperaciju etilena iz kolone za prečišćavanje.Prijava sadži još 6 zahteva.

Description

Oblast pronalaska

Ovaj pronalazak je usmeren na sistem za rekuperaciju etilena iz struje za prečišćavanje inertnog gasa u parofaznom proizvodnom postupku, posebno, parofaznom proizvodnom postupku za vinil acetat.

Stanje tehnike

Iako je pronalazak objašnjen uzimajući u obzir parofazni proizvodni postupak za vinil acetat, pri čemu postupak pronalaska može da se primeni kadgod postoji kolo za rekuperaciju etilena. Na primer, proizvodnja etilen oksid/etilen glikola ili proizvodnja akrilata.

Etilen je prikladna hemikalija koja se koristi u raznim hemijskim postupcima za pravljenje brojnih drugih hemikalija. Etilen je posebno važan reaktant u parofaznoj proizvodnji vinil acetata. Pošto je etilen skup, proizvođači vinil acetata parofaznim postupkom smatraju da su rekuperacija i recirkulacija etilena važna mera smanjivanja troškova.

U parofaznom postupku za vinil acetat, inertni gasovi, posebno azot i argon, se otpuštaju iz kola reaktora vinil acetata. Ovi gasovi se uvode sa napojnim kiseonikom i zajedno šrečiđćavaju kroz jedinicu. Pošto se etilen nalazi u struji za prečišćavanje, ovo prečišćavanje inertnih gasova može da rezultira u gubitku efikasnosti, kontrolisano nečistoćama u gasovima, sirovim materijama, itd. od oko 1% do oko 4% ukupnog etilena koji se koristi u postupku. U nekim postrojenjima, ova struja za prečišćavanje inertnih gasova se jednostavno sagori bilo na gorioniku ili nekom drugom uređaju da bi se povratila energija. U ovim slučajevima, proizvođač prosto prihvata gubitak pre nego da pokuša da rekuperiše etilen.

U drugim postrojenjima, proizvođač može da pokuša da rekuperiše etilen. Poznati način rekuperacije etilena je apsorpcijom etilena u vinil acetat na pritisku sistema praćeno dehermetizacijom ostatka absorbera radi rekuperacije apsorbovanog etilena. Tipično, ovo zahteva uparivač u kome se pritisak može brzo i dramatično smanjiti, time omogućavajući etilenu da bude razdvojen od vinil acetata. Jednom odvojen od vinil acetata, ipak, etilen mora ponovo da se hermetizuje primenom kompresora koji rekuperiše etilen i vraća ga nazad u reakciono kolo.

Ovaj postupak zahteva primenu određene opreme, tj. uparivača i kompresora koji, zauzvrat, zahteva dodatnu opremu i troškove energije. Stoga, postupak rekuperacije etilena koji zahteva manje opreme i troškova energije ostaje interesantan.

IZVOD PRONALASKA

Postupak ovog pronalaska eliminiše neophodnost faze dehermetizacije praćene fazom ponovne hermetizacije radi rekuperacije apsorbovanog etilena u procesu vinil acetata. U postupku ovog pronalaska, etilen u struji za prečišćavanje inertnog gasa se apsorbuje u struju sirčetne kiseline na pritisku sistema sa ostatkom absorbera koji se napaja nazad u kolo reaktora vinil acetata, bilo u isparivaču ili u prečišćivaču recirkulisanog gasa. Na taj način, nisu potrebni ni uparivač ni kompresor.

U skladu sa jednim aspektom pronalaska, predviđen je postupak za rekuperaciju etilena iz struje za prečišćavanje inertnog gasa iz kola reaktora u parofaznom postupku za pravljenje vinil acetata. Postupak ovog pronalaska uključuje faze dodira struje za prečišćavanje inertnog gasa koja sadrži etilen sa sirćetnom kiselinom u apsorpcionom sudu; pražnjenje struje koja sadrži sirćetnu kiselinu i etilen iz apsorpcionog suda; odvajanje etilena od sirćetne kiseline u struji dodirivanjem struje etilenskim gasom u koloni za prečišćavanje gasova; i rekuperacija etilena iz gornjeg dela kolone za prečišćavanje gasova. Postupak takođe uključuje fazu recirkulacije rekuperovanog etilena u reakciono kolo za dalju primenu.

Izmenjeni postupak ovog pronalaska uključuje faze: dodirivanja struje za prečišćavanje inertnog gasa sa sirćetnom kiselinom u apsorpcionom sudu; pražnjenje struje koja sadrži sirćetnu kiselinu i etilen iz apsorpcionog suda; i prenošenje struje u isparivač u reakcionom kolu za dalju primenu.

KRATAK OPIS CRTEŽA

SI. 1 je dijagramski prikaz poznatog postupka za rekuperaciju etilena iz struje za prečišćavanje inertnog gasa.

SI. 2 je dijagramski prikaz ostvarenja postupka ovog pronalaska za rekuperaciju etilena iz struje za prečišćavanje inertnog gasa.

OPIS ODREĐENIH OSTVARENJA

Prema SI. 1, prethodni tehnički postupak rekuperacije etilena, kolo reaktora vinil acetata 2, obuhvata aspekte procesa vinil acetata u kojima se vinil acetat u stvari pravi, uključujući isparivač i reaktor (nije prikazan). Tipično, parofazni procesi za proizvodnju vinil acetata deluju na pritisku sistema koji ide od 6.89xl0<5->12.06xl0<5>Pa mereno (100-175 psig). Struja za prečišćavanje inertnog gasa 4 se otpušta iz kola reaktora vinil acetata 2. Struja za prečišćavanje inertnog gasa sadrži razne gasove najpre, etilen, metan, kiseonik, azot i argon. Struja za prečišćavanje inertnog gasa 4 je na pritisku sistema.

Struja za prečišćavanje inertnog gasa 4 se uvodi u apsorpcionu kolonu 6 gde se etilen prečišćava iz struje za prečišćavanje inertnog gasa 4 sa vinil acetatom iz struje 8 koja ulazi u apsorpcionu kolonu 6 blizu njenog vrha. Apsorpciona kolona 6 može da ima platoe ili punjenje. Apsorpciona kolona 6 radi na pritisku sistema. Iako se o njoj govori kao o apsorpcionoj koloni, kolona 6 može takođe da bude običan sud, sa ili bez unutrašnjih mehanizama.

Struja 10, koja sadrži ostatak iz apsorpcione kolone 6, se prazni od dna apsorpcione kolone 6 i sadrži najpre vinil acetat sa etilenom selektivno apsorbovanim u njemu. Otpadna struja 12 se ispušta sa vrha apsorpcione kolone 6 i sadrži najpre otpadne gasove, tj. metan, azot, kiseonik, argon ali može takođe da sadrži i nešto etilena. Otpadna struja 12 se može sagoreti ili dalje obrađivati.

Struja 10, još uvek na pritisku sistema, se vodi u uparivač 14 gde je pritisak značajno niži od pritiska sistema. Na primer, pritisak u uparivaču 14 može da bude oko 34.473xl0<3>Pa mereno (5 psig) ili niži. Kada je pritisak snižen u struji 10 dok ulazi u uparivač 14, vinil acetat i etilen se odvajaju.

Struja 8 koja sadrži vinil acetat se ispušta sa jednog dela uparivača 13 i sprovodi kroz recirkulamu pumpu 16 nazad do apsorpcione kolone 6. Struja 18 se otpušta sa drugog dela uparivača 14 na otprilike atmosferskom pritisku uli nižem i sadrži najpre etilen. Struja 18 se sprovodi do kompresora 20 gde se etilen u struji ponovo hermetizuje na pritisak sistema i onda vraća u kolo reaktora vinil acetata 2.

Kolo prečišeivača recirkuliranog gasa 22 je deo procesa vinil acetata koji se koristi da ukloni male količine vinil acetata i sirćetne kiseline iz otičuće gasne struje reaktora 24. Struja 24, kada stigne do kolone za prečišćavanje recirkuliranog gasa 26, sadrži gasove, tj. etilen, kiseonik, azot i argon i neke povučene tečnosti, tj. sirćetnu kiselinu i vinil acetat. Struja 24 se uvodi u kolonu za prečišćavanje 26 gde se dovodi u vezu sa strujom sirćetne kiseline 28 da bi se rekuperisale uvučene tečnosti, sirćetna kiselina i vinil acetat. Kolona za prečišćavanje 26 može da ima platoe ili punjenje. Gasovi iz struje 24 se ispuste sa vrha kolone za prečišćavanje recirkuliranog gasa 26 i vraćaju u kolo reaktora vinil acetata 2 kroz Uniju 30 koristeći recirkulacioni kompresor 31a. Struja ostatka 27 iz prečišćivača 26 se nauiva sirovi vinil acetat i sadrži uglavnom sirćetnu kiselinu, vinil acetat, vodu i druge komponente u tragovima. Ovaj sirovi vinil acetat se šalje u sistem za prečišćavanje (nije prikazan) radi dobijanja vinil acetat pripisanog stepena za prodaju. Kolo 2 kao što je prikazano na slici 1 sadrži reaktor, sistem za uklanjanje ugljen-dioksida i uključuje liniju 24.

Postupak rekuperacije etilena ilustrovan na SI. 1 zahteva primenu određene opreme, tj. uparivača 14 i kompresora 20 koji, sa svoje strane, zahtevaju dodatnu opremu i troškove energije povezane sa ovim postupkom rekuperacije. To jest, kada se struja etilen/vinilacetata 10 dehermetizuje u uparivaču 14, tako odvajajući etilen od vinil acetata, pre nego što etilen može da se vrati u kolo reaktora vinil acetata, mora se ponovo hermetizovati pomoću kompresora 20. Zaista, etil mora da se ponovo hermetizuje sa približno atmosferskog ili blago iznad pritiska sistema.

Primenom postupka ovog pronalaska, ni uparivač ni kompresor nisu neophodni za delovanje postupka. U skladu sa tim, postupak ovog pronalaska stvara očigledne uštede u opremi i troškovima energije.

Prema SI. 2, ostvarenje postupka ovog pronalaska, kolo reaktora vinil acetata 32 obuhvata aspekte procesa vinil acetata u kojima se vinil acerat proizvodi, uključujući isparivač i reaktor (nije prikazan). Struja za prečišćavanje inertnog gasa 34 se otpušta iz kola reaktora vinil acetata 32. Struja za prečišćavanje inertnog gasa 34 sadrži razne gasove, ali najpre, etilen, metan, kiseonik, azot i argon. Struja za prečišćavanje inertnog gasa je na pritisku sistema.

Struja za prečišćavanje inertnog gasa 34 se vodi u apsorpcioni sud 36 gde se dovodi u vezu sa sirćetnom kiselinom iz struje 40. Apsorpcioni sud 36 radi na pritisku sistema. Apsorpcioni sud 36 može biti kolona i ima platoe ili punjenja. Alternativno, apsorpcioni sud 36 može biti kontaktor, centrifugalni kontaktor, mešan reaktor, mešan kolektor sa punjenjem ili slično. Isto tako, apsorpcioni sud 36 može biti pr^azan sud, tj. bez unutrašnje strukture ali sa gasom koji se raspršuje kroz dno suda.

U apsorpcionom sudu 36, etilen se selektivno apsorbuje u sirćetnu kiselinu struje 40 i struja koja sadrži prvenstveno sirćetnu kiselinu i etilen se otpušta sa jednog položaja apsorpcionog suda u struju 44, Otpadna struja 38 se otpušta sa drugog položaja apsorpcionog suda 36 i sadrži prvenstveno otpadne gasove, tj. metan, azot, kiseonik i argon, ali može da sadrži i nešto etilena. Otpadna struja 38 se može sagoreti ili prevesti za dalju obradu u procesima koji če biti poznati onima koji su vični nauci. U određenim primerima sadržaj kiseonka može biti dovoljno visok da stvori zapaljivu smešu. Pod tim okolnostima, metan i drugi razređivači se mogu dodati u koloni 36 ili struji 34 da bi se smanjila koncetracija kiseonikau struji 38 na nezapaljivi nivo.

Struja sirćetna kiselina/etilen 44 se onda uvodi u kolonu za prečišćavanje recirkulisanog gasa 46 blizu njenog vrha. Kolona za prečišćavanje 46 može da ima platoe ili punjenje. Prečišćivač recirkuliranog gasa 46 je deo procesa vinil acetata koji se koristi da ukloni male količine vinil acetata i sirćetne kiseline iz struje recirkulisanog gasa 48.

Struja 48, kada stigne do kolone za prečišćavanje 46 sadrži gasove, tj. etilen, metan, kiseonik, azot, i argon, i neke uvučene tečnosti, tj. sirćetna kiselina i vinil acetat. Struja 48 se uvodi u dno kolone za prečišćavanje 46 gde se dovodi u vezu sa sirćetnom kiselinom i etilenom iz struje 44. Etilen se desorbira iz struje 44 i otpusti sa vrha kolone za prečišćavanje recirkisanog gasa 46 i vrati u kolo reaktora vinil acetata 32 strujom 50 pomoću kompresora 51. Izlazna struja 47 je sirovi vinil acetat.

U drugom ostvarenju postupka ovog pronalaska, struja 44 bi bi la vraćena u isparivač

(nije prikazan) u kolu reaktora 32 sa kog bi etilen rekuperisan u apsorpcionom sudu 36 bio uveden u reaktor (takođe nije prikazan).

Ostvarenje može da zahteva određena posebna razmatranja s obzirom na sirćetnu kiselinu korišćenu u struji 40. Sirćetna kiselina može biti sveža kiselina ili recirkulisana kiselina. U mnogim vinil acetat procesima, kiselina uvedena u kolonu za prečišćavanje recirkulisanog gasa je recirkulisana sirćetna kiselina. Radi povećanja efikasnosti kiseline za apsorpcione potrebe, recirkulisana kiselina se tipično hladi pre nego što se uvede u kolonu za prečišćavanje recirkulisanog gasa 46.

Ako se ova ohlađena kiselina koristi za ovo ostvarenje postupka ovog pronalaska i uvede u apsorpcioni sud 36, dobijenaStruja ostatka 44, će takođe biti ohlađena. Napajanje ohlađene struje kiseline u isparivač može da poveća potrošnju energije neophodne za delovanje isparivača. Alternativno, kiselina u struji 44 se može ponovo zagrejati pre uvođenja u isparivač.

Vrela recirkulisana kiselina se može takođe koristiti u apsorpcionoj koloni 36, međutim, efikasnost kolone u apsorbovanju etilena može da trpi. Štaviše, vrela kiselina može da bude previše korozivna za ovu primenu bez specijalne metalurgije u koloni 36.

Postupak ovog pronalaska ima prednosti jer koristi opremu koja već postoji u mnogim procesima vinil acetata za rekuperaciju etilena nađenog u struji za prečišćavanje inertnog gasa 34. Takođe on to radi bez dodavanja uparivača ili drugih uređaja za dehermetizaciju i bez dodavanja kompresora ili drugih uređaja za ponovnu hermetizaciju između apsorpcionog suda 36 i kola reaktora vinil acetata 32. Isto tako, recirkulisana struja sirćetne kiseline 40 je takođe prisutna u postupku vinil acetata, i primena ove struje sirćetne kiseline radi prečišćavanja struje za prečišćavanje inertnog gasa 34 ne smanjuje njenu efikasnost za primenu u prečišćavanju struje gasa 48 u koloni za prečišćavanje recirkulisanog gasa 46. Prema tome, trošak sredstava i energije kod primene postupka ovog pronalaska treba da bude značajno manji od onog u postupku rekuperacije etilena opisanom u prethodnom tehniškom postupku prikazanom na SI. 1.

Dodatna prednost postupka ovog pronalaska je da je sirćetna kiselina selektivnija za etilen nego vinil acetat. Stoga upoređeno sa poznatim postupcima za rekuperaciju etilena, ovaj postupak treba da bude selektivniji, i stoga efikasniji. Tabela 1 opisuje rastvorljivost etilena, azota, i etilan/azota u vinil acetatu a Tabela 2 opisuje rastvorljivost etilena, azota i etilen/azota u sirćetnoj ksielini. Podaci prikazuju rastvorljivost merenu na 30°C i razne pritiske izažene kao funte po kvadratnom inču apsolutno (psia) (u zagradi su pritisci u Pa). Podaci su zapisani u gramima po litru.

EKSPERIMENTALNI USLOVI

Za sirćetnu kiselinu:

Približno 200 ml sirćetne kiseline se sipa u 300 ml mešani autoklav sa izvorom toplote i kontrolerom. Autoklav je imao 161.6 ml bombu izduvanog omotača prikačenu za reaktor za dodavanje gasa. Rezervoar od 1 1 je prikačen na izduvni omotač; gas se reguliše od rezervoara do izduvnog omotača, i onda u reaktoru pomoću regulatora gasa. Tečnost se degasira mešanjem na oko 1000 rpms, zaustavljajući mešač i ispuštajući u atmosferu. Izduvni omotač se onda hermetizuje na inicijalni pritisak od oko 27.56xl0<5>Pa i ventil sa izvornog cilindra se zatvara. Sa isključenim mešačem, reaktor se hermetizuje do željenog test pritiska i gas se dodaje dok više nije potrebno da se održi željeni pritisak. Jednom kada je pritisak stabilan u reaktoru, test gas se ispušta prateći postupak degasifikacije opisan ovde.

Za vinil acetat:

Postupak gore diskutovan za sirćetnu kiselinu se ponavlja za studiju rastvorljivosti u vinil acetatu, izuzev što vinil acetat, zahvaljujući svojoj isparivoj prirodi u poređenju sa sirćetnom kiselinom, mora da se doda zahvaljujući gubitku tečnosti.

Stalno čišćenje u eksperimentu je izazvalo gubitak tečnosti i zahtevalo dopunjavanje tečnosti u reaktor. Za sirćetnu kiselinu, reaktor treba da se napuni ponovo dva puta. Za vinil acetat, reaktor se ponovo punio pet puta tokom eksperimenta. Na višim pritiscima, bilo je neophodno da se ponovo napuni bomba radi zasićenja tečnosti. Zahvaljujući kompresabilnosti etilena, inicijalni pritisak je bio približno u redu da seporede podaci.

Kada se porede apsorpcije obe tečnosti, vinil acetat je rastvarao približno dva i po puta više etilena od sirćetne kiseline na testiranim temperaturama. Gasna rastvorljivost je nađena da je bolja na nižim temperaturama za obe testirane tečnosti. lako je rastvorljivost proučavanih gasova bila manja u sirćetnoj kiseliniji nego u vinil acetatu, odnos rastvorljivosti etilena prema metanovoj ili azotovoj rastvorljivosti je nađeno da je viša za sirćetnu kiselinu nego za vinil acetat.

Iako pronalazak može biti prijemčiv za razne modifikacije i alternativne oblike, određena ostvarenja su prikazana pomoću primera u crtežima i ovde su detaljno opisana. Ipak, treba razumeti da pronalazak ne namerava da bude ograničen na određene objavljene forme. Pre, pronalazak treba da pokrije sve modifikacije, ekvivalencije i alternative koje se nalaze u dugu i opsegu pronalaska kako je đefinisan sledećim patentnim zahtevima.

Claims (7)

1. Postupak za rekuperaciju etilena iz prve struje za prečišćavanje inertnog gasa koja sadrži etilen i najmanje jedan od azota i argona iz kola reaktora u parofaznom procesu koji uključuje rekuperaciono kolo za proizvodnju vinil acetata, pri čemu je postupak za rekuperaciju etilena naznačen time što obuhvata: dovođenje u dodir prve struje za prečišćavanje inertnog gasa koja sadrži etilen sa sirćetnom kiselinom u apsorpcionom sudu da bi se selektivno apsorbovao etilen u sirćetnoj kiselini; ispuštanje druge tečne struje koja sadrži sirćetnu kiselinu i etilen iz jednog dela apsopcionog suda; ispuštanje treće struje koja sadrži najmanje jedan od azota i argona iz drugog dela apsopcionog suda; odvajanje etilena od sirćetne kiseline u drugoj struji dovođenjem u dodir druge struje sa četvrtom strujom recirkulisanog gasa koja sadrži etilen u koloni za prečišćavanje; i rekuperaciju etilena iz kolone za prečišćavanje.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što dalje obuhvata recirkulaciju rekuperisanog etilena iz kolone za prečišćavanje u kolo reaktora.

3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što treća struja dalje sadrži kiseonik i što se najmanje jedan razblaživač dodaje u količini dovoljnoj da smanji koncentraciju kiseonika u trećoj struji, tako da treća struja postaje nezapaljiva kompozicija.

4. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što dalje obuhvata ispuštanje izlazne struje koja sadrži etilen iz kola reaktora, i što četvrta struja recirkulisanog gasa obuhvata etilen recirkulisan iz izlazne struje iz kola reaktora.

5. Postupak za rekuperaciju etilena iz prve struje za prečišćavanje inertnog gasa koja sadrži etilen i najmanje jedan od azota i argona iz kola reaktora koje uključuje fazu isparavanja u parofaznom procesu koji uključuje rekuperaciono kolo za proizvodnju vinil acetata, pri čemu je postupak za rekuperaciju etilena naznačen time što obuhvata: dovodjenje u dodir prve struje za prečišćavanje inertnog gasa sa sirćetnom kiselinom u apsorpcionom sudu da bi se selektivno apsorbovao etilen u sirćetnoj kiselini; ispuštanje druge tečne struje koja sadrži sirćetnu kiselinu i etilen iz jednog dela apsopcionog suda; prevođenje druge struje u fazu isparavanja u kolu reaktora; i ispuštanje treće struje otpadnog gasa koja sadrži najmanje jedan od azota i argona iz drugog dela apsorpcionog suda.

6. Postupak prema zahtevu 5, naznačen time što treća struja otpadnog gasa dalje sadrži kiseonik i što se najmanje jedan razblaživač dodaje u količini dovoljnoj da se smanji koncentracija kiseonika u trećoj struji otpadnog gasa, tako da treća struja otpadnog gasa postaje nezapaljiva kompozicija.

7. Postupak prema zahtevu 3 ili 6, naznačen time što razblaživač obuhvata metan.