Способ концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида

 

Изобретение касается производства эпоксидных веществ, в частности концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида,, что может быть использовано в химической промышленности Этиленоксид получают окислением этилена в паровой фазе кислородом. Полученную парогазовую смесь адсорбируют водой с последующей десорбцией этиленоксида водяным паром в дистилляционной колонне, работающей при абсолютном среднем давлении 1,5-2,9 атм. При этом исходный раствор нагревают до 80-90°С и подают в дистилляционную колонну. Выходящий из низа колонны водный поток дросселируют при абсолютном давлении 0,7-1 атм с получением жидкого и газообразного потока. Последний вводят в колонну в качестве десорбционной среды для этиленоксида. Жидкий поток нагревают с помощью косвенного теплообмена до температуры его ввода в колонну, т.е. до 80-90°С. Эти условия снижают потери этиленоксида с 0,52 до 0,08 кг/ч и уменьшают общие энергозатраты до 45%. 1 ил. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ю»

РЕСПУБЛИН сю 4 С 07 D 303/04 301/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н IlATKHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (21) 3964101/23-04 (22) 16. 10. 85 (31) 8416827 (32) 31. 10. 84 (33) РК (46) 23 ° 11 ° 88. Бюл. Я 43

k (71) Атошем (РВ) (72) Анри Неель и Франсис Деланнуа (РК) (53), 547. 707,03 (088 ° 8) (56) Патент Франции У 2305436, кл, С 07 Э 301/32, 1983, (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАЗБАВЛЕННОГО ВОДНОГО РАСТВОРА ЭТИЛЕНОКСИДА (57) Изобретение касается производства эпоксидных веществ, в частности концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида, что может быть использовано в химической промьппленности. Этиленоксид получают

„,SU „„1440344 А Ъ окислением этилена в паровой фазе кис- лородом. Полученную парогазовую смесь адсорбируют водой с последующей десорбцией этиленоксида водяным паром в дистилляционной колонне, работающей при абсолютном среднем давлении

1,5-2,9 атм. При этом исходный раствор нагревают до 80-90 С и подают в дистилляционную колонну, Выходящий из низа колонны водный поток дросселируют при абсолютном давлении

0,7-1. атм с получением жидкого и ra» зообразного потока, Последний вводят в колонну в качестве десорбционной среды для этиленоксида. Жидкий поток нагревают с помощью косвенного тепло- щ

Я обмена до температуры его ввода в о колонну, т.е. до 80-90 С. Эти условия снижают потери этиленокснда с

0,52 до 0,08 кг/ч и уменьшают общие энергозатраты до 457. 1 ил.

1440344

Изобретение относится к области синтеза этиленоксида, в частности к усовершенствованному способу концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида, полученного окислением этилена в паровой фазе кислородом.

Такие растворы содержат практически примерно 7 вес.% этиленоксида, à 10 в основном менее 5% но более часто 2-3%.

Целью изобретения является снижение потерь этиленоксида и энергозатрат, 15

На чертеже представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит десорбционную колонну 1, системы 2 и 3 косвенного 20 теплообмена, каждая из которых образована одним или несколькими теплообменниками, систему 4 дросселирования и систему 5, обеспечивающую возвращение в колонну 1 паров, поступаю-25 щих из системы 4.

Концентрируемый раствор циркулирует в трубопроводе 6 и находится в системе 2 до приобретения температуры, желаемой для введения раствора 30 в колонну 1, Газообразный поток, поступающий из верхней части колонны, по трубе 7 проходит через систему 3 с образованием конденсата, текущего обратно по трубе 8 в колонну 1, при этом газовый поток, выведенный по трубе 7, может быть обработан известным способом для выделения из него окиси этилена.

Водяные пары инжектируют по трубе 40

9 в колонну 1, тогда как из нижней части колонны 1 гликольсодержащая вода экстрагируется по трубопроводу

10 перед дросселированием в системе 4.

Газообразный поток, получаемый в системе 4, возвращается в колонну 1 по трубе 11 после того, как пройдет через инжектор или паровой компрессор 5.

Водный поток, поступающий из системы 4 по трубе 12, целесообразно использовать в теплообменнике 2 для нагревания концентрируемого раствора. Прерывистые линии на чертеже показывают возможность выбора уровня °

После охлаждения дросселированная гликольсодержащая вода служит жидко- стью, абсорбирующей окиси этилена, имеющейся в газе, образуя концентрированный раствор.

Десорбционная колонна, используемая в опытах, содержит реальные тарелки в количестве, соответствующем

11. теоретическим тарелкам.

Текущий поток, полученный после дросселирования гликольсодержащей воды, называется дросселированной гликольсодержащей водой.

Газообразный поток, получаемый при дросселировании гликольсодержащей воды, инжектируют в десорбционную колонну при .давлении, соответствующем давлению в нижней части этой колонны, после прохождения через паровой компрессор.

Пример 1. 371,584 кг/ч раствора этиленоксида, образующегося путем абсорбции водой этого соединения, полученного путем каталитического окисления этилена кислородом в паровой фазе, содержащего, мас,%: этиленоксид (ОЭ) 2,535; этиленгликоль (ЭГ)

5 3 1; вода 91,93; растворенный газ

0,22, нагревают от 50 до 90 С в теплообменнике 2 перед введением er o на последнюю верхнюю тарелку колонны 1 °

В процессе этого нагревания до достижения заданной температуры 1,5% этиленоксида.находятся в превращенной форме в .растворе, поступающем в колонну. 1.

В колонну 1.по трубе 9 подают

12,703 кг/ч водяного пара при 136 С и абсолютном давлении 1,5 атм, а по трубе 11 после прбхождения через паровой компрессор 5 подают 8,204 кг/ч газообразного потока, в основном образованного водяным паром, получающимся при дросселировании под давлением в i абс.атм гликольсодержащей воды, экстрагируемой,из десорбционной коР лонны при температуре, равной 111, 2 С, и абсолютном давлении в 1,5 атм.

Дросселированная гликольсодержащая вода поступает иэ системы 4 с расходом 372, 731 кг/ч при температуре, о равной 99,5 С, и при давлении дросселирования гликольсодержащей воды, Она содержит примерно 10 ч./мпн. по массе этиленоксида.

Газообразный поток на выходе из системы 3 имеет температуру, равную

70 С, давление 1,2 абс.атм, расход

11,554 кг/ч и следующий состав, мас.%: ОЭ 80, 15; вода 12,66; газ, 3

1 ) 1 первбначально растворенный н концентрируемом растворе 7,18.

Количество этиленок=ида, превращенного в колонне 1, незначительно и дастигает лишь 0,1Х.

Пример 2. Повторяют пример

1, используя аналогичную указанной аппаратуру, при следующих функциональных отличиях: концентрируемый »О раствор нагревают при температуре, равной 80 С, 11, 245 кг/ч водяного пара вводят в колонну 1 по трубе 9, 385,911 кг/ч гликольсодержащей воды экстрагируют из колонны 1 для дросселирования при давлении 0,71 абс.атм с образованием 14,692 кг/ч газообразного потока при давлении дросселирования и температуре, равной 90 С, инжектируемого по трубе 11 в колонну 1 после сжатия в системе 5, а

371,218 кг/ч потока гликольсодержащей воды, дросселируемой при тех же температуре и давлении, что и газообразный поток, содержит менее 10 ч/мпн, 2б по массе этиленоксида, На выходе из системы 3 получают в условиях давления и температуры, аналогичных указанным в примере 1, 11,639 кг/ч газообразного потока, содержащего в основном воду, 80,2.1 мас. этиленоксида и 7,12 мас,X газа, первоначально растворенного в исходном растворителе.

Пример 3 (известный), Используют аналогичные условия выполнения способа, что указаны в примерах

1 и 2, однако концентрируемый раствор нагревают до .температуры, равной

100 С, расход инжектируемого водяного 0 пара в колонну 1 по трубе 9 составляет 16,948 кг/ч, расход гликольсодер жащей воды составляет 377,093 кг/ч, а гликольсодержащую воду, которая содержит еще примерно 40 ч, мпн. по мас-- 4>

I ме этиленоксида, не подвергают дросселированию.

При нагревании раствора этиленоксида до входной температуры в колонну 1, осуществляемом согласно примерам 1 и 2, происходит преобразование

2,5 этиленоксида.

Газообразный поток, выходящий из о системы 3 при 70 С и давлении

1,2 абс.атм, как в примерах 1 и 2; имеет расход 11,348 кг/ч и содержит

80,08 мас,X этиленоксида.

Потери этиленоксида при его преоб разовании в колонне 1 достигает в 4

4 эт и счу lëå 1Х от этиленоксида, входящего в vолонну 1. ч1ействительно, выигрыш -.епловой энергии на уровне предварительного нагрева разведенного водного раствора этиленоксида до температуры, при которой он вводится в колонну 1, дос» тигает по сравнению с примером 3 20Х

I в случае примера 1и40 в случае примера 2; снижение расхода (в кг) водяного пара, подаваемого извне в колонну 1, на 1 кг этиленоксида, выходящего из системы 3, по отношению к данным сравнительного примера 3 составляет 26 в случае примера 1, 35Х в случае примера 2; превращение этиленоксида в этиленгликоль достигает

0,33 кг/ч в сравнительном примере 3 вместо О, 16 кг/ч в примере 1 и только 0,08 кг/ч в примере 2, т.е. повышение коэффициента экстрации этиленоксида происходит от 96, 5 в сравнительном примере 3 до 98,3 . в примере 1 и до 99,2 в примере 2.

Пример 4. Осуществляют способ аналогично примерам 1.и 2, однако разбавленный раствор этиленоксида выдерживают после системы 2 при темпе о ратуре, равной 80 С, инжектируя в колонну 1 по трубе 9 9,923 кг/ч водяного пара, имеющего температуру, равную 140 С, при давлении 2,9 абс.атм,,получают иэ колонны 1 401,593 кг/ч гликольсодержащей воды, имеющей температуру 132, 2 С, давление 2,9 абс.атм, которую дросселируют при давлении

0,71 абс.атм, получают 30,8 кг/ч газообразного потока, имеющего температуру, равную 90,2 С, и находящегося под давлением дросселирования, который возвращают в колонну после сжатия и приводят к давлению, значение которого соответствует давлению в низу колонны, и 370,788 кг/ч дросселированной гликольсодержащей воды, которая содержит менее 5 ч./млн. по массе этиленоксида, при этом газообразный поток экстрагируют по трубе 7 из десорбционного устройства при температуре, равной 70 С, давлении

2,6 абс.атм и расходе, составляющем

10,717 кг/ч, и содержит по массе около 5, 13 воды, 7,73Х газа, первоначально присутствующего в растворенном состоянии в первоначальном растворе, и 87, 13 этиленоксида.

Пример 5, (известный). Осуществляют аналогично примеру 4,однако !

5 14403 концентрируемый раствор выдерживают при температуре, равной 115 С, инжекцию 20,682 кг/ч водяного пара осуществляют по трубе 9 в колонну 1 с получением 382 кг/ч гликольсодержащей воды, включающей примерно 40 ч./млн. по массе этиленоксида и дросселированной гликольсодержащей воды и

10, 257 кг/ч паров, поступающих из сис-10 темы 3, которые содержат 86,77 мас. этиленоксида, наряду практически с тем же процентным содержанием, что было указано в примере 4, воды и газа, первоначально растворенного в концентрируемом растворе.

44 6 о темы 3; пример 1 — аналогичный расчет приводит в 1,37 кг водяного пара на

1 кг этиленоксида, выходящего иэ системь1 3.

Выигрыш примера 1 по сравнению с примером 3: — — — — -- < 100 = 26

1.85 — 1 37

1,85

Пример расчета коэффициента экстрации: пример 3

11 348 "0 8008 х 100 = 96,5 .;

371,584 х 0,02535

Сравнение примеров 2 и 5 показывает, что согласно предлагаемому спо-„. собу можно по сравнению с известным спо- 20 собом снизить более,чем в 6 раз превращение окиси этилена, уменьшить почти наполовину расход тепловой энергии, улучшить примерно на 4,5 ед выход десорбции окиси этилена, 25

Действительно, выигрыш .тепловой энергии на уровне предварительного нагрева разведенного водного раствора этиленоксида до температуры, при которой он вводится в колонну 1, дос- д0 тигает 54 в примере 4 по отношению к сравнительному примеру 5; снижение расхода (в кг) водного пара, подаваемого извне в колонну 1, на 1 кг этиленоксида, выходящего из системы 3, достигает по отношению к сравнительному примеру 5 54,3 в случае примера 4; превращение этиленоксида а этиленгликоль достигает 0,52 кг/ч в сравнительном примере 5 против 0,08 кг/ч 0 в примере 4, т,е, улучшение коэффициента экстрации этиленоксида составляет от 94,5% в сравнительном примере 5 до 99,2 в случае примера 4.

Пример расчета выигрыша aogaHoI o 45 пара, (примеры 3, 1): пример 3

16,948 кг/ч водяного пара, введенного в колонну 1, на 11,348 0,8008

9, 17 KI /ч этиленоксида, выходящего из системы 3, т.е. потребление 50 16,948/9,17=1,85 кг водяного пара на

1 кг этиленоксида, выходящего из сиспример 1

11 554 0 8015

-> — — — «100 = 98,3 .

371,584 0,02535

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить потери этиленоксида до 0,08 по сравнению с 0,52 кг/ч в известном способе, а также энергозатраты до 45 .

Фор мула из обретения

Способ концентрирования разбавленного водного раствора этиленоксида, полученного окислением этилена в паровой фазе кислородом, и адсорбцией полученной газообразной смеси в воде, путем десорбции этиленоксида водяным паром в дистилляционной колонне, работающей при абсолютном среднем давлении 1,5-2,9 атм, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения потерь этиленоксида и энергозатрат, исходный раствор нагревают при

80-90 С и подают в дистиляционную колонку, затем водный поток, выходящий из нижней части колонны, дросселируют при абсолютном давлении 0,7-1 атм с получением газообразного потока, который вводят в колонну в качестве десорбционной среды для этиленоксида, и жидкостного потока, который направляют для нагревания, путем косвенного теплообмена концентрируемого раствора до температуры его ввода в колонну.

144ОЗ44

Составитель Н.Куликова

ТехРед М.Дидьк Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Пекарь

Заказ б092/58

Тираж 370 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь.тий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4