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環(huán)氧烷回收系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:3566557閱讀:128來源:國知局
專利名稱:環(huán)氧烷回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本公開內(nèi)容涉及用于從含有環(huán)氧烷的水溶液回收環(huán)氧烷的改進(jìn)方法和系統(tǒng)。更具 體地,本公開內(nèi)容涉及用于從進(jìn)料流通過在單個(gè)環(huán)氧烷回收塔(“A0RC”)中汽提和再吸收 環(huán)氧烷而回收環(huán)氧烷的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)
環(huán)氧烷在商業(yè)上是重要的,并且通過下列方法大量生產(chǎn)在高溫和壓力(例如,2 至25個(gè)大氣壓)下,在合適的催化劑上,用含氧氣體部分地氧化烯烴。環(huán)氧烷被從氣態(tài)反 應(yīng)流出物分離,所述氣態(tài)反應(yīng)流出物含有未反應(yīng)的烯烴、氧,和反應(yīng)混合物的其它氣態(tài)組分 (例如,二氧化碳,惰性氣體)。分離典型地通過經(jīng)由水從氣態(tài)反應(yīng)混合物洗滌環(huán)氧烷而實(shí) 現(xiàn),這導(dǎo)致氣相反應(yīng)流出物和環(huán)氧烷水溶液。環(huán)氧乙烷從氣態(tài)反應(yīng)流出物中的回收可以包括開始的水吸收步驟、之后的汽提 步驟,所述汽提步驟之后是再吸收步驟。在一些情況下,所述步驟的每一個(gè)均在單獨(dú)的蒸餾 塔中進(jìn)行,這可能導(dǎo)致高的設(shè)備成本和對于存在濃的氣相或液相環(huán)氧乙烷的區(qū)域的安全性 擔(dān)心。一個(gè)示例性的可能存在濃的液相環(huán)氧乙烷的區(qū)域是當(dāng)從環(huán)氧乙烷汽提器的頂部出來 的氣相環(huán)氧乙烷被冷凝時(shí),產(chǎn)生了液體環(huán)氧乙烷。在汽提器中產(chǎn)生的液體環(huán)氧乙烷可以被 輸送至另一件設(shè)備以被進(jìn)一步精制。然而,處理和/或輸送濃環(huán)氧乙烷如液體環(huán)氧乙烷可 能是由于受污染的風(fēng)險(xiǎn)而是危險(xiǎn)的,原因在于被污染的液體環(huán)氧乙烷可能導(dǎo)致失控聚合, 這種失控聚合可能產(chǎn)生熱并且可能是爆炸性猛烈的。同樣,避免和/或減少濃和/或受污 染的液體環(huán)氧乙烷的區(qū)域可以增加環(huán)氧乙烷回收的安全性。發(fā)明概述本公開內(nèi)容的實(shí)施方案提供用于從進(jìn)料流中回收環(huán)氧烷的方法和系統(tǒng)。實(shí)施方案 可以包括在單個(gè)塔中的汽提部、具有以串聯(lián)方式的至少兩個(gè)冷凝器的冷凝區(qū),和再吸收區(qū) 域,其中所述塔包括一個(gè)或多個(gè)側(cè)取出部(take-off),從而制備可以直接對二醇反應(yīng)器進(jìn) 料的環(huán)氧烷流。在一些實(shí)施方案中,本公開內(nèi)容提供一種用于制備純化的環(huán)氧烷的方法。與例如如在美國專利3,964,980中所述制備的純化的環(huán)氧烷中的醛雜質(zhì)的含量相比,所制備的純 化的環(huán)氧烷可以含有非常低含量的醛雜質(zhì)如乙醛。與沒有本公開內(nèi)容的改進(jìn)的相同方法相 比,本公開內(nèi)容的方法實(shí)施方案還使得能夠回收增加收率的純化的環(huán)氧烷。雜質(zhì)減少可以 將隨后的二醇反應(yīng)工藝中的不期望的化學(xué)反應(yīng)最小化,并且可以導(dǎo)致純化的二醇產(chǎn)物中改 進(jìn)的紫外吸光度和顏色。根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案,再吸收環(huán)氧烷和汽提二氧化碳、氧和 其它輕質(zhì)氣體的步驟在同時(shí)包括氣體和再吸收區(qū)域的單個(gè)塔中進(jìn)行。該設(shè)備還可以用于要 求再吸收和汽提的其它化學(xué)處理系統(tǒng)。如本文中討論的,提供用于回收環(huán)氧烷的方法實(shí)施方案。該方法包括將含有環(huán)氧 烷的進(jìn)料流引入到環(huán)氧烷回收塔的汽提部。該環(huán)氧烷回收塔包括汽提部、冷凝區(qū)和再吸收 區(qū)域。該冷凝區(qū)還至少包括在汽提部上方以串聯(lián)方式配置的第一冷凝器和第二冷凝器。該 方法還包括從進(jìn)料流汽提環(huán)氧烷的至少一部分,以形成第一氣相部分,所述第一氣相部分 從汽提部通過冷凝區(qū)流到再吸收區(qū)域。該方法還包括在第一冷凝器中將第一氣相部分部分 地和漸增地(progressively)冷凝成液體回流流和第二氣相部分。將第二氣相部分在第二 冷凝器中冷凝成富環(huán)氧烷蒸氣流和第一水溶液。第二冷凝器還包括用于從冷凝區(qū)移去第一 水溶液的第一取出部。該方法還包括在再吸收區(qū)域中將富環(huán)氧烷蒸氣流的至少一些再吸收 到含水流中,以形成第二水溶液。該再吸收區(qū)域還包括用于從再吸收區(qū)域移去第二水溶液 的第二取出部。在又另一個(gè)實(shí)施方案中,提供一種用于回收環(huán)氧烷的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括汽提部,所 述汽提部位于環(huán)氧烷回收塔中,用于將進(jìn)料流轉(zhuǎn)化成包括環(huán)氧烷的第一氣相部分。該系統(tǒng) 還包括冷凝區(qū),所述冷凝區(qū)至少具有以串聯(lián)方式配置的第一冷凝器和第二冷凝器,用于部 分地和漸增地冷凝進(jìn)料流的第一氣相部分。第一冷凝器部分地冷凝第一氣相部分,以制備 液體回流流和包括環(huán)氧烷、水和輕質(zhì)氣體的第二氣相部分。第二冷凝器部分冷凝第二氣相 部分,以制備富環(huán)氧烷蒸氣流和包含環(huán)氧烷、水和輕質(zhì)氣體的第一水溶液。該系統(tǒng)還包括再 吸收區(qū)域,所述再吸收區(qū)域處于環(huán)氧烷回收塔中,在所述至少兩個(gè)冷凝器中的最后一個(gè)的 上方,用于從富環(huán)氧烷蒸氣流再吸收環(huán)氧烷,以形成包含環(huán)氧烷、水和輕質(zhì)氣體的第二水溶 液。再吸收區(qū)域包括用于引入水流的入口。該系統(tǒng)還包括至少一個(gè)氣體入口,所述至少一 個(gè)氣體入口用于對第二冷凝器和再吸收區(qū)域中的至少一種引入氣態(tài)流,以從第一水溶液和 第二水溶液中的至少一種汽提輕質(zhì)氣體,從而形成第一氣相輕質(zhì)雜質(zhì)餾分和第二氣相輕質(zhì) 雜質(zhì)餾分中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施方案中,用于回收環(huán)氧烷的系統(tǒng)包括在環(huán)氧烷回收塔上的上取出 部,所述上取出部用于回收一種或多種氣相輕質(zhì)雜質(zhì)餾分。在又另一個(gè)方面中,回收的環(huán)氧烷選自環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷。^X術(shù)語“環(huán)氧烷回收塔”或“塔”是指例如通常豎式圓柱形的塔(column)或塔 (tower),其包括分離級,其中所述分離級提供用于液體和氣體進(jìn)行接觸的表面區(qū)域,從而 以促進(jìn)液體和氣體之間的質(zhì)量傳遞。所述塔還可以具有其它形狀和通常的方位,包括但不 限于位于水平方向上的多邊形塔。環(huán)氧烷回收塔包括汽提部、冷凝區(qū)和再吸收區(qū)域。如本文中使用的,“分離級”被定義為在蒸餾設(shè)備中的體積、裝置或裝置組合在這 種蒸餾設(shè)備內(nèi)或在蒸餾設(shè)備處使相進(jìn)行密切接觸,在此所述相之間發(fā)生質(zhì)量傳遞,從而趨向于將它們處于平衡,并且隨后所述相可以在此機(jī)械分離。對于各種實(shí)施方案,具有理論塔 板高度(“HETP”)的板式塔的每一個(gè)塔板和/或填料塔的填料是一個(gè)分離級,因?yàn)檫@些是 流體進(jìn)行緊密接觸、發(fā)生相間擴(kuò)散以及流體分離的位置。同樣,在蒸餾設(shè)備中的塔板的數(shù)量 也被歸因于使用填料獲得的分離級的等價(jià)數(shù)量。對于各種實(shí)施方案,術(shù)語具有HETP的分離 級、塔板和/或填料可以交換使用,除非另外有相反的說明。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的,確定在蒸餾設(shè)備中使用的平衡級(理論塔板)的 數(shù)量可以基于物料平衡以及在物質(zhì)(例如,本公開內(nèi)容的水性混合物)中的待分離化合物 (例如環(huán)氧乙烷,水和處于液體形式的其它化合物)的平衡考慮因素計(jì)算。分離級的效率, 以及因此的實(shí)際使用的分離級的數(shù)量,可以由所使用的機(jī)械設(shè)計(jì)以及蒸餾設(shè)備的操作條件 確定。對于本文中提供的各種不同的實(shí)施方案,通過利用蒸餾設(shè)備的分離級的效率,可以使 用平衡級(或理論塔板)的數(shù)量來代替在本公開內(nèi)容中提供的分離級的數(shù)量。如本文中使用的,術(shù)語“汽提部”是指塔中的這樣的部分,在該部分中,進(jìn)料流的一 種或多種組分通過被放置與不溶于水溶液的氣流接觸,或通過加熱該水溶液以引起必須移 除的一種或多種組分的相變而被移除。在本文論述的實(shí)施方案中,可以對水溶液或進(jìn)料流 進(jìn)行汽提以純化、回收和/或分離環(huán)氧烷?!斑M(jìn)料流”可以包括環(huán)氧烷和水的混合物。進(jìn)料 流還可以包含未反應(yīng)的烯烴、甲烷、二氧化碳、氧和痕量雜質(zhì)。在某些實(shí)施方案中,進(jìn)料流具 有兩相,液體相和蒸氣相。如在本文中使用的,“冷凝區(qū)”是指塔中在汽提部上方的這樣的部分,在該部分中, 以串聯(lián)方式配置至少兩個(gè)冷凝器?!袄淠鳌笔菍⒄魵廪D(zhuǎn)化成液體的裝置。在本文中討論的 實(shí)施方案中,進(jìn)料流的氣相部分可以進(jìn)入冷凝器。進(jìn)料流的氣相部分的至少一些部分冷凝 成液體,同時(shí)氣相部分的剩余部分通過冷凝器并且保留在氣相中。“回流冷凝器”是這樣的 冷凝器,其中在沸騰液體上方的蒸氣冷凝并流回到含有該沸騰液體的容器中,以防止容器 的內(nèi)容物蒸干。如本文中所使用的,“再吸收區(qū)域”是塔的這樣的部分,在該部分中,通過將氣體與 吸收氣體中一些組分而不吸收其它組分的溶劑接觸而移除氣體的一些組分。在本公開內(nèi)容的一些實(shí)施方案中,環(huán)氧烷回收塔包括在汽提部的上部與塔成為一 體的冷凝區(qū)。如在本文中使用的,“與塔成為一體”冷凝器是指位于塔的外壁內(nèi)部的冷凝器。 在一些實(shí)施方案中,冷凝器可以在塔的外部,具有合適的與塔的連接,以用于將材料交換至 冷凝器和從冷凝器中交換出。如本文中使用的,“一個(gè)”、“一種”、“所述”、“至少一個(gè)”和“一種以上”交換使用。術(shù)
語"包含"及其變體在出現(xiàn)在說明書和權(quán)利要求書的情況下,這些術(shù)語不具有限制意義。 例如,位于環(huán)氧乙烷回收塔中以將"一種"進(jìn)料流的一部分轉(zhuǎn)化成氣相部分的汽提部可以 被解釋為意思是指環(huán)氧乙烷回收塔包括“一種以上”的進(jìn)料流。術(shù)語“和/或”是指所列出要素中的一種、多于一種或全部。如本文中使用的,術(shù)語“約”可以不限于所規(guī)定的精確值。在至少一種情況下,由 術(shù)語"約"所表示的變化可以參考測量儀器的精確度來確定。如本文中使用的,術(shù)語“大約 (approximately),,與術(shù)語“約(about),,同義地使用。此外,在本文中,所提及的由端點(diǎn)限定的數(shù)值范圍包括在該范圍內(nèi)所包含的所有 的數(shù)字(例如,1 至 5 包括 1,1. 5、2、2· 75,3,3. 80、4、5、等)。
附圖簡述在附圖中,貫穿全部附圖,類似的字符表示類似的部分,在附圖中

圖1示例用于回收環(huán)氧烷的系統(tǒng)的示意圖。圖2示例根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案的用于回收環(huán)氧烷的示意性系統(tǒng)。發(fā)明詳述本公開內(nèi)容提供用于從進(jìn)料流中回收環(huán)氧烷的改進(jìn)方法和系統(tǒng)。雖然本文中的實(shí) 施方案提供用于從含有環(huán)氧烷的進(jìn)料流中回收環(huán)氧烷的方法和系統(tǒng),將在本文中討論環(huán)氧 乙烷的代表性實(shí)施例。然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,本公開內(nèi)容的實(shí)施方案還可以適用 于其它環(huán)氧烷,包括環(huán)氧丙烷,環(huán)氧丁烷,甲醛等。在環(huán)氧乙烷回收塔中可以回收環(huán)氧乙烷之前,可以進(jìn)行若干步驟以獲得用作進(jìn)料 流的含水流。如本文中所述的,產(chǎn)生環(huán)氧烷以及將環(huán)氧烷在另外的反應(yīng)中使用的步驟可以 在一個(gè)地方發(fā)生,例如,在環(huán)氧烷加工裝置中發(fā)生。然而,不同的步驟也可以在分開的設(shè)施 中發(fā)生。此外,在環(huán)氧烷制備裝置(unit)中,環(huán)氧烷生產(chǎn)工藝可以與環(huán)氧烷回收工藝互 連。在環(huán)氧烷制備裝置與下游的產(chǎn)品制備裝置比如例如環(huán)氧烷制備裝置一起操作的某些情 況下,環(huán)氧烷工藝還可以與乙二醇制備工藝互連以使能量利用最大化,這進(jìn)而可以降低生 產(chǎn)成本。在本公開的方法中使用的烯(alkylenes)(烯烴(olefins))可以由下面的結(jié)構(gòu)式
⑴表征
權(quán)利要求
1.一種用于回收環(huán)氧烷的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括汽提部,所述汽提部位于環(huán)氧烷回收塔中,用于將包括環(huán)氧烷和水的進(jìn)料流轉(zhuǎn)化成包 括環(huán)氧烷的第一氣相部分;冷凝區(qū),所述冷凝區(qū)至少包括以串聯(lián)方式配置的第一冷凝器和第二冷凝器,使得所述第一冷凝器部分地冷凝所述第一氣相部分,以制備液體回流流和包括環(huán)氧烷、水和輕質(zhì)氣體的第二氣相部分;所述第二冷凝器部分地冷凝所述第二氣相部分,以制備富環(huán)氧烷蒸氣流和包括環(huán)氧烷、水和輕質(zhì)氣體的第一水溶液;和再吸收區(qū)域,所述再吸收區(qū)域位于在所述至少兩個(gè)冷凝器中的最后一個(gè)的上方的所述 環(huán)氧烷回收塔中,其中含水流從所述富環(huán)氧烷蒸氣流再吸收環(huán)氧烷,以制備包括環(huán)氧烷、水 和輕質(zhì)氣體的第二水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),所述系統(tǒng)還包括取出部,所述取出部位于所述第二冷 凝器和所述再吸收區(qū)域中的至少一個(gè)的下部。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)氣態(tài)流入口, 所述氣態(tài)流入口用于將氣態(tài)流引入到所述第二冷凝器和所述再吸收區(qū)域中的至少一個(gè)中, 以從所述第一水溶液和所述第二水溶液中的至少一個(gè)汽提輕質(zhì)氣體,從而形成第一和第二 氣相輕質(zhì)雜質(zhì)餾分中的至少一個(gè);和上取出部,所述上取出部位于所述環(huán)氧烷回收塔上,用于從所述環(huán)氧烷回收塔移去一 種或多種氣相輕質(zhì)雜質(zhì)餾分。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述汽提部包括來自二氧化碳吸收器 的與所述輕質(zhì)雜質(zhì)餾分一起收集的二氧化碳流。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述至少兩個(gè)冷凝器與所述環(huán)氧烷回 收塔成為一體并且位于所述汽提部的上方。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述富環(huán)氧烷蒸氣流包括至少約70 摩爾%的環(huán)氧烷。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述進(jìn)料流基于總進(jìn)料流重量包括 約0重量%至約10重量%的環(huán)氧烷,約0重量%至約0. 1重量%的乙醛,約0重量%至約1 重量%的甲烷,約0重量%至約1重量%的二氧化碳,約0重量%至約1重量%的氧,和約 0重量%至約1重量%的烯烴。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述第一水溶液包括約50重量%至 約99重量%的環(huán)氧烷,并且所述第二水溶液包括約0重量%至約10重量%的環(huán)氧烷。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),所述系統(tǒng)還包括煙@式塔板,所述煙囪式 塔板位于所述第二冷凝器的下部,其中在所述第二氣相部分通過所述煙 式塔板的煙囪的 同時(shí),所述第一水溶液收集在所述煙@式塔板上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),所述系統(tǒng)還包括煙@式塔板,所述煙囪式 塔板位于所述再吸收區(qū)域的下部,其中在所述富環(huán)氧烷蒸氣流通過所述煙 式塔板的煙囪 的同 時(shí),所述第二水溶液收集在所述煙@式塔板上。
11.一種用于回收環(huán)氧烷的方法,所述方法包括將包括環(huán)氧烷的進(jìn)料流引入到包括汽提部、冷凝區(qū)和再吸收區(qū)域的環(huán)氧烷回收塔中,其中所述冷凝區(qū)至少包括以串聯(lián)方式配置的第一冷凝器和第二冷凝器;從所述進(jìn)料流汽提環(huán)氧烷的至少一部分以制備第一氣相部分,其中所述第一氣相部分 從所述汽提部通過所述冷凝區(qū)流到所述再吸收區(qū)域;將所述冷凝區(qū)的所述第一冷凝器中的所述第一氣相部分部分地和漸增地冷凝成液體 回流流和第二氣相部分;將所述冷凝區(qū)的所述第二冷凝器中的所述第二氣相部分冷凝成富環(huán)氧烷蒸氣流和第 一水溶液;和在所述再吸收區(qū)域中將來自所述富環(huán)氧烷蒸氣流的環(huán)氧烷的至少一些再吸收到含水 流中,以制備第二水溶液。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,所述方法還包括通過引入氣態(tài)流,從所述 第二水溶液和所述第二水溶液的至少一個(gè)中汽提輕質(zhì)氣體,以形成氣相輕質(zhì)雜質(zhì)餾分。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,所述方法還包括將氣相輕質(zhì)雜質(zhì)餾分 作為位于所述環(huán)氧烷回收塔上的頂部取出部的頂部離開流,從所述環(huán)氧烷回收塔移去。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中將來自所述第一冷凝器的所述氣態(tài) 流通過所述第二冷凝器冷凝以制備所述第一水溶液,并且將其發(fā)送到環(huán)氧烷純化塔。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中將來自最后一個(gè)冷凝器的氣態(tài)流由 含水流在所述再吸收區(qū)域中吸收以制備第二水溶液,并且將其發(fā)送到二醇反應(yīng)器。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中來自所述第二冷凝器的所述水溶液 包括約50重量%至約99重量%的環(huán)氧烷。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中來自再吸收區(qū)域的下部的所述水溶 液包括約0重量%至約10重量%的環(huán)氧烷。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述環(huán)氧烷為環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其中所述方法包括將環(huán)氧乙烷在二醇反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化 成乙二醇。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其中所述乙二醇為一乙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一種。
全文摘要
本公開內(nèi)容的實(shí)施方案包括用于回收環(huán)氧烷的方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)施方案包括汽提部,其位于環(huán)氧烷回收塔中,用于將進(jìn)料流轉(zhuǎn)化成包含環(huán)氧烷的第一氣相部分;冷凝區(qū),其至少包括以串聯(lián)方式配置的第一冷凝器和第二冷凝器;和再吸收區(qū)域,其位于在所述至少兩個(gè)冷凝器的最后一個(gè)的上方的所述環(huán)氧烷回收塔中。
文檔編號C07D301/32GK102112187SQ200980129833
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者哈維·E·安德烈森, 弗洛伊德·L·普費(fèi)弗, 約翰·F·蘇爾, 肯特·E·紐曼, 菲利普·R·費(fèi)爾柴爾德, 詹姆斯·H·麥凱恩 申請人:陶氏技術(shù)投資有限公司
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