采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法，其特征在于通過一個(gè)特殊的混合器—氧氣混合器與原料氧氣混合，重量分?jǐn)?shù)比為1:1-2，,氮?dú)庵路€(wěn)時(shí)：摩爾分?jǐn)?shù)乙烯20%，摩爾分?jǐn)?shù)氧＜8%；甲烷致穩(wěn)時(shí)：乙烯摩爾分?jǐn)?shù)25%，摩爾分?jǐn)?shù)氧＜8%；通過氣-氣熱交換器與反應(yīng)生成氣換熱后，進(jìn)入充填銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在溫度235-273℃、壓力約2.1MPa和銀催化劑的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)；乙烯被氧化成環(huán)氧乙烷。
【專利說明】采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及環(huán)氧乙烷的制備方法，更具體地說本發(fā)明是采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷。
【背景技術(shù)】
[0002]采用乙烯直接氧化法也可生產(chǎn)環(huán)氧乙烷。乙烯直接氧化法又分為空氣氧化法和氧氣氧化法。由于氧氣氧化法具有環(huán)氧乙烷收率高、成本低、裝置投資少等優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代了空氣法而成為占絕對(duì)優(yōu)勢的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法。氧化法因催化劑及工藝不同而有不同技術(shù)，但采用shell、halcon-sd及UCC三家公司技術(shù)的裝置生產(chǎn)的環(huán)氧乙燒占世界環(huán)氧乙烷產(chǎn)量的85%。
[0003]乙烯直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，無論以空氣作為氧化劑或純氧氣作為氧化劑，Shell、halCOn-sd及UCC等不同公司的技術(shù)大同小異。主要由以下幾部分構(gòu)成。即補(bǔ)充的新鮮氧化劑及乙烯與循環(huán)氣的混合、乙烯在催化劑存在下進(jìn)行氧化反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷的吸收外資與解吸，環(huán)氧乙烷的提濃與精餾，循環(huán)氣中二氧化碳的吸收與分離等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法，其特征在于通過一個(gè)特殊的混合器一氧氣混合器與原料氧氣混合，重量分?jǐn)?shù)比為1:1-2，，氮?dú)庵路€(wěn)時(shí):摩爾分?jǐn)?shù)乙烯20%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ;甲烷致穩(wěn)時(shí):乙烯摩爾分?jǐn)?shù)25%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ;通過氣-氣熱交換器與反應(yīng)生成氣換熱后，進(jìn)入充填銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在溫度235-273?、壓力約2.1MPa和銀催化劑的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)；乙烯被氧化成環(huán)氧乙烷。
[0005]原料乙烯、氧氣和致穩(wěn)氮?dú)?或甲烷)來自界區(qū)。乙烯和含二氯乙烷的氮?dú)?或甲烷)在循環(huán)壓縮機(jī)的出口側(cè)與貧循環(huán)氣混合。通過一個(gè)特殊的混合器一氧氣混合器與原料氧氣混合。混合器中乙烯和氧控制一定的濃度。氮?dú)庵路€(wěn)時(shí):乙烯20%(摩爾分?jǐn)?shù))，氧<8%(摩爾分?jǐn)?shù));甲烷致穩(wěn)時(shí):乙烯25% (摩爾分?jǐn)?shù))，氧< 8% (摩爾分?jǐn)?shù))。通過氣-氣熱交換器與反應(yīng)生成氣換熱后，進(jìn)入充填銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在溫度235~273°C、壓力約2.1MPa和銀催化劑的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)。乙烯被氧化成環(huán)氧乙烷，同時(shí)少部分被氧化成二氧化碳、水及其他微量副產(chǎn)物，如醛等。此反應(yīng)的乙烯單程轉(zhuǎn)化率為12.3%。乙烯氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱用在環(huán)氧乙烷反應(yīng)器殼程循環(huán)的熱煤油移出。載熱的煤油在熱油冷卻器中冷卻，同時(shí)副產(chǎn)2.2MPa的高壓蒸汽。循環(huán)熱油經(jīng)兩臺(tái)熱油泵輸送。
[0006]反應(yīng)生成氣通過氣-氣熱交換器殼程，被原料氣冷卻到約102°C后，進(jìn)入環(huán)氧乙烷水吸收塔。由于環(huán)氧乙烷易溶于水，二氧化碳微溶于水(前者溶解度約為后者的200倍)，氧、氮、乙烯等幾乎不溶于水，利用其溶解度的差異與貧循環(huán)水逆流接觸，將環(huán)氧乙烷全部吸收，同時(shí)吸收少量C2H4、CO2, N2和O2等。通過氣液分離罐返回到循環(huán)壓縮機(jī)的進(jìn)口，增壓到大約2.3MPa，經(jīng) 補(bǔ)充原料C2H4和O2后，進(jìn)入環(huán)氧乙烷反應(yīng)器。[0007]為抑制副反應(yīng)，氧化反應(yīng)過程中有抑制劑二氯乙烷加入，用中壓氮?dú)庾鱿♂寶?。?shí)現(xiàn)甲烷致穩(wěn)以后，二氯乙烷的稀釋氣改為乙烯。
[0008]循環(huán)壓縮機(jī)由背壓式蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，正常驅(qū)動(dòng)透平所用過熱蒸汽是以熱油冷卻器的副產(chǎn)飽和蒸汽，經(jīng)蒸汽過熱爐過熱后得到的。
[0009]經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)增壓后的循環(huán)氣，含二氧化碳約12%(體積分?jǐn)?shù))，分流一股約1/10進(jìn)入接觸塔，該氣體在此與來自再生塔的熱碳酸鉀溶液接觸，在反應(yīng)系統(tǒng)壓力約2.1MPa下，相當(dāng)于25%左右的碳酸鉀溶液，吸收其中的二氧化碳而生成碳酸氫鉀吸收液。接觸塔塔頂出來的循環(huán)氣中二氧化碳含量可降到3%，經(jīng)氣體冷卻器冷卻至45°C后，再經(jīng)分離罐，分離出夾帶的液體后，返回到循環(huán)壓縮機(jī)出口系統(tǒng)。
[0010]來自二氧化碳接觸塔塔釜的富碳酸氫鉀溶液送至再生塔，經(jīng)蒸汽加熱機(jī)減壓閥減壓，將二氧化碳解吸出來，碳酸氫鉀再生為碳酸鉀。再生后的碳酸鉀溶液，通過釜液泵送至二氧化碳接觸塔，循環(huán)使用。解吸氣體冷凝掉大部分的水、乙二醇后，約含二氧化碳90%(體積分?jǐn)?shù))的不凝氣體送至界區(qū)外。冷凝液送至環(huán)氧乙烷解吸和再生吸收系統(tǒng)的解吸塔塔釜中回收乙二醇。
[0011]為防止接觸塔和再生塔內(nèi)的堿液起泡，可根據(jù)需要在堿液中注入消泡劑。再生塔用直接和間接蒸汽加熱，加入直接蒸汽量取決于帶走的水量。要防止碳酸鹽過濃而結(jié)晶析出，碳酸鉀含量應(yīng)維持在25%左右，溶液變稀后要補(bǔ)充碳酸鉀。
[0012]來自環(huán)氧乙烷吸收塔塔釜的富循環(huán)水，經(jīng)循環(huán)水熱交換器與解吸塔的貧循環(huán)水進(jìn)行熱交換，再經(jīng)減壓閃蒸后，進(jìn)入解吸塔頂部，在此環(huán)氧乙烷全部解吸，其他氣體組分同時(shí)被解吸。
[0013]解吸塔釜的貧循環(huán)水用釜液泵送到循環(huán)水熱交換器，被循環(huán)水冷卻后，大部分去循環(huán)水冷卻器，進(jìn)一步冷卻到約30°C，送回到水吸收塔頂部，用來再次吸收環(huán)氧乙烷。小部分(約3t/h)送到循環(huán)水處理裝置，以脫除其中的堿、醇類等物質(zhì)。
[0014]被解吸出來的環(huán)氧乙烷和水蒸氣通過解吸塔頂部冷凝器，大部分水和重組分冷凝，返回到解吸塔頂部塔盤。不凝氣體與來自乙二醇原料解吸塔的塔頂蒸氣混合后進(jìn)入再吸收塔，蒸氣中所含的環(huán)氧乙烷在再吸收塔中被水吸收，C2H4、C02、02和N2等其他不凝氣體從塔頂逸出，經(jīng)調(diào)壓后送到蒸氣過熱爐作為燃料。
[0015]加入再吸收塔頂?shù)奈账枪に囇h(huán)水，經(jīng)再吸收塔水冷卻器冷卻至35°C，并按水合反應(yīng)要求的環(huán)氧乙烷與水的比例(摩爾分?jǐn)?shù))調(diào)整其流量，在再吸收塔再吸收環(huán)氧乙烷，塔釜得到約為10% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的環(huán)氧乙烷水溶液。用再吸收塔釜液泵將釜液送到乙二醇原料解吸塔。
[0016]來自乙二醇原料解吸塔約8%的塔釜液，經(jīng)釜液泵在進(jìn)入環(huán)氧乙烷精餾塔之前，先與塔釜不含環(huán)氧乙烷的貧循環(huán)水換熱，預(yù)熱到95°C進(jìn)塔。用高回流比操作，直接用1.3MPa蒸汽做熱源，其中70%從塔釜進(jìn)入，其余部分從精餾段加入，以降低精餾段中的甲醛含量。
[0017]塔釜液與進(jìn)料換熱后，被冷卻到116°C，用釜液泵送到再吸收塔冷卻器，冷卻后再用來吸收環(huán)氧乙烷。塔頂餾出氣的大部分經(jīng)冷凝后作回流，剩余小部分作為排出甲醛的餾分返回到乙二醇原料解吸塔中。塔頂蒸汽的不凝氣送到再吸收塔，回收其中的環(huán)氧乙烷。產(chǎn)品環(huán)氧乙烷在精餾塔側(cè)線采出，送入產(chǎn)品貯罐?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中的原料可以在市場買到。
[0019]實(shí)施例1
采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法，其特征在于通過一個(gè)特殊的混合器一氧氣混合器與原料氧氣混合，重量分?jǐn)?shù)比為1:1，氮?dú)庵路€(wěn)時(shí):摩爾分?jǐn)?shù)乙烯20%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ；甲烷致穩(wěn)時(shí):乙烯摩爾分?jǐn)?shù)25%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ;通過氣-氣熱交換器與反應(yīng)生成氣換熱后，進(jìn)入充填銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在溫度235-273?、壓力約2.1MPa和銀催化劑的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)；乙烯被氧化成環(huán)氧乙烷。
[0020]實(shí)施例2
采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法，其特征在于通過一個(gè)特殊的混合器一氧氣混合器與原料氧氣混合，重量分?jǐn)?shù)比為1: 2，氮?dú)庵路€(wěn)時(shí):摩爾分?jǐn)?shù)乙烯20%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ；甲烷致穩(wěn)時(shí):乙烯摩爾分?jǐn)?shù)25%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ;通過氣-氣熱交換器與反應(yīng)生成氣換熱后，進(jìn)入充填銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在溫度235-273?、壓力約2.1MPa和銀催化劑的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)；乙烯被氧化成環(huán)氧乙烷。
【權(quán)利要求】
1.采用氧氣氧化法制備環(huán)氧乙烷的方法，其特征在于通過一個(gè)特殊的混合器一氧氣混合器與原料氧氣混合，重量分?jǐn)?shù)比為1:1-2，，氮?dú)庵路€(wěn)時(shí):摩爾分?jǐn)?shù)乙烯20%，摩爾分?jǐn)?shù)氧<8% ；甲烷致穩(wěn)時(shí):乙烯摩爾分?jǐn)?shù)25%，摩爾分?jǐn)?shù)氧< 8% ;通過氣-氣熱交換器與反應(yīng)生成氣換熱后，進(jìn)入充填銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在溫度235-273°C、壓力約2.1MPa和銀催化劑的 作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)；乙烯被氧化成環(huán)氧乙烷。
【文檔編號(hào)】C07D301/10GK103896884SQ201210588973
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】原東風(fēng) 申請人:天津市泰源工業(yè)氣體有限公司