專利名稱：通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法和裝置。
純環(huán)氧乙烷是全世界以每年幾百萬(wàn)噸的產(chǎn)量生產(chǎn)的產(chǎn)品，在純環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)過(guò)程最后的步驟是通過(guò)蒸餾提純，由含水溶液中分離環(huán)氧乙烷。
在通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷中的關(guān)鍵因素是，醛，尤其是甲醛和乙醛，它們存在于原料中，不能進(jìn)入純產(chǎn)物中。在通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷中必須分離出甲醛的最重要的原因是高產(chǎn)物純度要求(通常低于10ppm總?cè)?和加入新的催化劑，它導(dǎo)致的原料中較高的甲醛濃度。
GB-B 1180822公開了一種從含有環(huán)氧乙烷的含水混合物中分離甲醛的方法，在該方法中在蒸餾中得到的純環(huán)氧乙烷的純度主要取決于在用作洗滌水的新鮮水的數(shù)量。為獲得在純氧化物中的低甲醛含量，必須使用高洗滌水流速，這導(dǎo)致了廢水負(fù)荷的增加，因此該方法是不適當(dāng)?shù)摹?br> EP-B 0322323公開了通過(guò)蒸餾由粗環(huán)氧乙烷中分離醛雜質(zhì)的方法，其中將粗環(huán)氧乙烷在自頂部第30塊板的高度處輸入有50塊理論塔板的塔中。作為頂部產(chǎn)物得到的環(huán)氧乙烷含有按重量計(jì)約0.0015-0.0020％的醛雜質(zhì)，在塔底排出的液體物流含有在粗環(huán)氧乙烷中存在的水和水重量0.15-3倍的環(huán)氧乙烷，塔底相不是無(wú)環(huán)氧乙烷的，這在加工方面是不利的，因?yàn)樵谶@種情況下通過(guò)蒸餾提純只有在與乙二醇裝置聯(lián)合時(shí)才能經(jīng)濟(jì)地操作。此外，在塔底相中高的環(huán)氧乙烷含量導(dǎo)致在用于已知方法中通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的塔中在塔頂和塔底之間僅存在小的溫差。
由于在上述通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法中的缺點(diǎn)，目前通常采用的方法是純環(huán)氧乙烷作為側(cè)流得到例如US4134797公開了通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法，其中被醛例如甲醛和乙醛污染的粗環(huán)氧乙烷在通過(guò)分餾或許多氣液接觸級(jí)操作的塔中純化，粗環(huán)氧乙烷優(yōu)選在1-20理論氣液接觸級(jí)的高度輸入塔中，甲醛含量通常低于20ppm的純氧化物作為側(cè)線物流得到，得到的塔頂產(chǎn)物是含有環(huán)氧乙烷的富甲醛物流。該方法的缺點(diǎn)是設(shè)備的高費(fèi)用，在塔中純環(huán)氧乙烷數(shù)量的增加導(dǎo)致安全問(wèn)題，和粗氧化物僅部分轉(zhuǎn)化為純氧化物(污染的塔頂產(chǎn)物)。
因此，本發(fā)明的目的是提供簡(jiǎn)單進(jìn)行的，同時(shí)保證所產(chǎn)生的產(chǎn)物基本上沒有甲醛的通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法。在本發(fā)明中，基本上沒有是指例如由在原料中約50ppm或更多的含量開始，得到僅含有約4ppm或以下甲醛的提純的環(huán)氧乙烷。此外，該方法應(yīng)滿足安全要求，還有，環(huán)氧乙烷沒有甲醛應(yīng)達(dá)到高程度，無(wú)需涉及大量廢水的洗滌步驟。
我們發(fā)現(xiàn)該目的通過(guò)本發(fā)明的通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法實(shí)現(xiàn)，其包括如下步驟，其中將含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％水的含水混合物作為進(jìn)料輸入包含至少一個(gè)蒸餾塔的蒸餾裝置，混合物在塔底之上至少8，優(yōu)選12-56理論級(jí)的高度輸入，環(huán)氧乙烷在塔頂?shù)玫?，塔底得到混合物，它含有按重量?jì)少于5％，優(yōu)選按重量計(jì)少于0.05％的環(huán)氧乙烷。
此外，為進(jìn)行本發(fā)明的方法，提供了一種裝置，它包含蒸餾塔，它在塔底(4)之上的至少8理論級(jí)的高度，或在板式塔的情況下塔底(4)之上的至少12塊板的高度具有進(jìn)料(1)，塔頂取出物(3)、任選地側(cè)線取出物(5)，和滅火填料和任選地在進(jìn)料(1)和塔底(4)之間的中間再沸器。
在另一實(shí)施方案中，提供了一種通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法，其包括如下步驟，其中將含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％水的含水混合物作為進(jìn)料輸入包含至少一個(gè)填料塔的蒸餾裝置，填料塔包含結(jié)構(gòu)或疏松填料，具有比質(zhì)量傳遞面積A，混合物在塔底之上至少xmin(m)的高度輸入，對(duì)于特定的比質(zhì)量傳遞面積A(m2/m3)，xmin由如下方程式得到xmin＝5.5m-A·0.006m2環(huán)氧乙烷在塔頂?shù)玫?，在塔底相中得到混合物，它含有按重量?jì)少于5％，優(yōu)選按重量計(jì)少于0.05％的環(huán)氧乙烷。
在另一實(shí)施方案中，提供了一種通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法，其包括如下步驟，其中將含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％水的含水混合物作為進(jìn)料輸入包含至少一個(gè)板式塔的蒸餾裝置，混合物在塔底之上至少12，優(yōu)選16-84塊板的高度輸入，環(huán)氧乙烷在塔頂?shù)玫剑谒紫嘀械玫交旌衔铮邪粗亓坑?jì)少于5％，優(yōu)選按重量計(jì)少于0.05％的環(huán)氧乙烷。
粗環(huán)氧乙烷進(jìn)料含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％，優(yōu)選按重量計(jì)20-60％的水。
在所有上述實(shí)施方案中，尤其優(yōu)選方法以這樣的方式進(jìn)行使得塔底混合物含有少于100ppm環(huán)氧乙烷(此處或別處均為按重量計(jì))。在塔底相中如此低的環(huán)氧乙烷濃度-更主要的是含水塔底產(chǎn)物-塔底溫度遠(yuǎn)高于存在純環(huán)氧乙烷的塔頂溫度。在該塔中因而在塔底之上，存在其中溫度劇烈變化的空間窄區(qū)域。
本發(fā)明方法的一個(gè)特征是輸入到蒸餾提純過(guò)程的進(jìn)料明顯在塔底上方的溫度跳躍的上方，在本發(fā)明中粗環(huán)氧乙烷在塔底上方至少8，優(yōu)選12-56理論級(jí)或至少12，優(yōu)選18-84塊塔板的高度輸入。
如果包含結(jié)構(gòu)或疏松填料的填料塔用于分離過(guò)程，粗環(huán)氧乙烷在通過(guò)作為比質(zhì)量傳遞面積的函數(shù)以上述方程式得到的最小高度xmin處輸入；含水混合物優(yōu)選以1.5xmin-7xmin的高度輸入。例如對(duì)于250m2/m3的比質(zhì)量傳遞面積，方程式得到4m的最小高度，優(yōu)選6-28m的輸入高度。在500m2/m3的比質(zhì)量傳遞面積時(shí)，得到2.5m的最小輸入高度，優(yōu)選3.75m-17.5m的輸入高度。
在本發(fā)明的方法中，粗環(huán)氧乙烷也可經(jīng)許多個(gè)進(jìn)料管線輸入，在這種情況下許多進(jìn)料管線的最低點(diǎn)優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明設(shè)置在從塔底算的上述距離處。本方法還可以這樣的方式進(jìn)行以使用一個(gè)以上的塔。這樣的話，本發(fā)明的最小距離優(yōu)選保持在粗環(huán)氧乙烷進(jìn)料點(diǎn)和塔底之間。
在流體含水混合物中，甲醛主要以亞甲基二醇的形式存在，它在與水的平衡反應(yīng)中形成。在本發(fā)明中通過(guò)在如上定義的某一距塔底的(最小)距離將含水混合物輸入蒸餾裝置，進(jìn)料和塔底之間的區(qū)域變長(zhǎng)，使得在塔底相中由于在高溫下平衡移至單體甲醛一側(cè)釋放的單體甲醛被逆流的進(jìn)料物流重新吸收。
此外，在本發(fā)明的方法的尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，其提供了，雖然有上述措施但仍然還是進(jìn)入了塔的富集部分的甲醛殘余物通過(guò)在塔的富集部分輸入小的水流洗滌出來(lái)，即在含有環(huán)氧乙烷、甲醛和所述最小量的水的含水混合物的進(jìn)料上方的至少1理論級(jí)或板，優(yōu)選3-20理論級(jí)或板的高度，經(jīng)進(jìn)料管線另外輸入附加的主要含有水或單獨(dú)地水的另一混合物。對(duì)于水的質(zhì)量/上升氣流質(zhì)量比，約0.02的進(jìn)料值是足夠的，在塔底相中釋放的單體甲醛優(yōu)選被吸收，同時(shí)由上述另外的含水進(jìn)料物流保持在通過(guò)蒸餾的提純過(guò)程的汽提部分。因此，進(jìn)入所述富集部分的單體甲醛殘余物通過(guò)加入的水被洗滌出來(lái)。
在附圖中，附

圖1顯示了用于進(jìn)行本發(fā)明的方法的裝置的優(yōu)選實(shí)施方案。
附圖顯示了一個(gè)實(shí)施方案，其中方法在單一的塔中完成。在含有水、乙醛和甲醛的粗環(huán)氧乙烷的進(jìn)料(1)點(diǎn)和水、乙醛和甲醛的塔底相(4)之間保持如上所述的本發(fā)明的最小距離。在附圖1的優(yōu)選實(shí)施方案中，用于吸收單體甲醛的另外的含水混合物，優(yōu)選水，在(2)的位置輸入，產(chǎn)物-純環(huán)氧乙烷-在塔頂(3)取出。
在本發(fā)明的方法中，基本上不含甲醛的產(chǎn)物在塔頂取出。在進(jìn)料(1)和塔底取出物(4)之間，在尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，有一個(gè)側(cè)取出物(5)，由此取出與進(jìn)料相比富集甲醛的環(huán)氧乙烷、水、乙醛和甲醛的物流。為降低操作成本，在另一本發(fā)明方法的尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，在進(jìn)料(1)和塔底取出物(4)之間有一個(gè)中間再沸器，其中以與塔底再沸器相比較低的溫度輸入熱量。此外，在本發(fā)明方法的非常尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，為安全原因，在塔中或在進(jìn)料處和/或取出處使用如WO97/19069中描述的滅火填料。在產(chǎn)物中甲醛的濃度值通常低于1-2ppm。實(shí)施例本發(fā)明的方法在環(huán)氧乙烷裝置[地點(diǎn)路德維西港]中的工作試驗(yàn)研究，在該試驗(yàn)中，進(jìn)料中的甲醛濃度為約170ppm，塔頂產(chǎn)物中甲醛的濃度為2ppm。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法，其包括如下步驟，其中-將含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％水的含水混合物作為進(jìn)料輸入包含至少一個(gè)蒸餾塔的蒸餾裝置，混合物在塔底之上至少8理論級(jí)高度輸入，-環(huán)氧乙烷在塔頂?shù)玫?，?在塔底相中得到混合物，它含有按重量計(jì)少于5％的環(huán)氧乙烷。
2.一種通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法，其包括如下步驟，其中-將含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％水的含水混合物作為進(jìn)料輸入包含至少一個(gè)填料塔的蒸餾裝置，填料塔包含結(jié)構(gòu)或疏松填料，具有比質(zhì)量傳遞面積A，混合物在塔底之上至少xmin(m)的高度輸入，對(duì)于特定的比質(zhì)量傳遞面積A(m2/m3)，xmin由如下方程式得到xmin＝5.5m-A·0.006m2-環(huán)氧乙烷在塔頂?shù)玫?，?在塔底相中得到混合物，它含有按重量計(jì)少于5％的環(huán)氧乙烷。
3.權(quán)利要求2的方法，其中含水混合物在1.5xmin-7xmin高度作為進(jìn)料輸入。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其中比質(zhì)量傳遞面積A為100m2/m3-500m2/m3。
5.權(quán)利要求1的方法，其中含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5％水的含水混合物作為進(jìn)料輸入含有至少一個(gè)板式塔的蒸餾裝置，混合物在塔底上方至少12塊板的高度輸入。
6.權(quán)利要求1-5之一的方法，其包含另一步驟，其中主要含有水的另一混合物在含水混合物進(jìn)料上方的至少1理論級(jí)或板的高度處經(jīng)進(jìn)料管線輸入。
7.權(quán)利要求1-6之一的方法，其中在蒸餾裝置中使用滅火填料。
8.權(quán)利要求1-7之一的方法，其中使用蒸餾裝置，在蒸餾裝置中，在進(jìn)料和塔底之間，安裝一個(gè)側(cè)取出物口，由此取出與輸入含水混合物相比富集甲醛的混合物。
9.權(quán)利要求1-8之一的方法，其中使用蒸餾裝置，在蒸餾裝置中，在進(jìn)料和塔底之間安裝中間再沸器。
10.進(jìn)行權(quán)利要求7或9之一的方法的裝置，它包含蒸餾塔，它在塔底(4)之上的至少8理論級(jí)，或在板式塔的情況下塔底(4)之上的至少12塊板的高度具有進(jìn)料(1)，塔頂取出物(3)、任選地側(cè)線取出物(5)，和滅火填料和任選地在進(jìn)料(1)和塔底(4)之間有中間再沸器。
全文摘要
一種通過(guò)蒸餾提純環(huán)氧乙烷的方法,其中將含有環(huán)氧乙烷、甲醛和按重量計(jì)至少5%水的含水混合物在高于塔底至少8個(gè)理論級(jí)的高度通過(guò)入口輸入包含至少一個(gè)蒸餾塔的蒸餾裝置,環(huán)氧乙烷在塔頂?shù)玫胶驮谒椎玫交旌衔?它含有少于按重量計(jì)5%的環(huán)氧乙烷。
文檔編號(hào)C07D303/04GK1251583SQ98803873
公開日2000年4月26日 申請(qǐng)日期1998年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月31日
發(fā)明者B·貝斯林, H·哈瑟, J·普呂克漢, T·馬耶爾, H·奧爾 申請(qǐng)人:Basf公司