CN113248460A - 高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备 - Google Patents

高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113248460A
CN113248460A CN202110515409.7A CN202110515409A CN113248460A CN 113248460 A CN113248460 A CN 113248460A CN 202110515409 A CN202110515409 A CN 202110515409A CN 113248460 A CN113248460 A CN 113248460A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tower
ethylene oxide
condenser
chloroethanol
rectifying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110515409.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113248460B (zh
Inventor
吕建华
刘继东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN202110515409.7A priority Critical patent/CN113248460B/zh
Publication of CN113248460A publication Critical patent/CN113248460A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113248460B publication Critical patent/CN113248460B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/24—Synthesis of the oxirane ring by splitting off HAL—Y from compounds containing the radical HAL—C—C—OY
    • C07D301/26—Y being hydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)

Abstract

本发明为一种高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备。该方法包括以下步骤：将含量为50‑70％(wt)的氯乙醇水溶液与石灰乳溶液通入预反应器进行混合；停留混合0.05‑3秒的物料进入皂化反应精馏塔，同时于塔底通入水蒸汽直接加热，塔顶蒸汽先进入部分冷凝器，将冷凝物料冷全部作为回流经回流罐流回精馏塔内，从部分冷凝器出来的尚未冷凝的蒸汽进入全凝器，使其全部冷凝，为产品环氧乙烷；所述的皂化反应精馏塔为筛板塔，塔内从上到下依次设置为精馏段、反应段、提馏段。本发明产品收率高于98％；同时降低了塔釜废水量及废水中有机物的含量。

Description

高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备
技术领域：
本发明属于化合物制备技术领域，具体涉及一种高浓度氯乙醇皂化制备环氧乙烷方法和过程设备。
背景技术
环氧乙烷是石油化工生产的重要原料，环氧乙烷被用于制造其它化学品，主要是乙二醇。乙二醇主要的最终用途是生产聚酯聚合物，也被用作汽车冷却剂及防冻剂。其次用于生产乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、亚乙基胺、二甘醇、三甘醇、多甘醇、羟乙基纤维素、氯化胆碱、乙二醛、乙烯碳酸酯等下游产品。
目前，环氧乙烷的生产方法主要有两种，即氯乙醇法和乙烯直接氧化法。氯乙醇法氯乙醇皂化法是经典的生产环氧乙烷的方法。
主反应：
Figure BDA0003061748930000011
副反应：
Figure BDA0003061748930000012
Figure BDA0003061748930000013
乙烯氧化法的前期投资较大，设备较多，工艺流程长；目前氯乙醇法通过釜式或塔式反应器中进行皂化过程，具有工艺流程简单，投资少，，产品质量可以满足下游产品生产要求等优点，但其缺点主要是工艺中氯气先溶于水中，生成次氯酸再与乙烯反应，为了保证氯气充分溶解，需要大量的水，最后为4％-6％的稀氯乙醇溶液进行皂化反应，，产品收率低，能耗高，污水量大，不符合绿色化工发展的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备。该方法中采用50％-70％的高浓氯乙醇溶液生产环氧乙烷，所述的设备采用筛板塔为皂化反应精馏塔，塔中分为精馏段、反应段、提馏段，并且全塔各段根据反应及分离需要，具有不同的孔径和开孔率。本发明使环氧乙烷(EO)的生产具有设备简单，收率高，能耗低、污染小的有点。
本发明的技术方案为：
一种高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法，包括以下步骤：
将含量为50-70％(wt)的氯乙醇水溶液与含量为7-10％(wt)的石灰乳溶液预热至75-85℃，通入预反应器进行混合；停留混合0.05-3秒的物料进入皂化反应精馏塔，同时于塔底通入水蒸汽直接加热，塔顶蒸汽先进入部分冷凝器，将冷凝物料冷至30-45℃，并全部作为回流经回流罐流回精馏塔内，从部分冷凝器出来的尚未冷凝的蒸汽进入全凝器，使其全部冷凝，此冷凝液即为产品环氧乙烷，废液由塔底排出；
其中，氯乙醇与石灰乳溶液中氢氧化钙的摩尔比为0.5-1；
塔顶压强为常压；塔底压强为表压10-50kPa；
塔顶温度为40-60℃；塔底温度为100-105℃；
全凝器出口温度为5℃，
塔底废液酸度为pH≈11。
所述的高浓度氯乙醇制环氧乙烷的设备如图1所述，包括预反应器1、皂化反应精馏塔2、部分冷凝器3、全凝器4和回流罐5；其中，预反应器1与皂化反应精馏塔2的上部相连，皂化反应精馏塔2的塔顶和部分冷凝器3相连，部分冷凝器3分别和全凝器4、回流罐5相连；回流罐5还和皂化反应精馏塔2的上部相连；
所述的皂化反应精馏塔2为筛板塔，塔内从上到下依次设置为精馏段21、反应段22、提馏段23；
所述的皂化反应精馏塔的塔板总数为13-23，进料板位置为第3-6块板；
皂化反应精馏塔：塔板为筛板.全塔各段具有不同的孔径和开孔率，见下表：
Figure BDA0003061748930000021
塔顶冷凝系统由分凝器和全凝器组成，分凝器凝液为液相用作回流，而全凝器凝液为产品，为一个液相，其环氧乙烷含量可达75-85％(wt)。
应用本发明提供的生产环氧乙烷的过程和设备，所制得的环氧乙烷其技术指标如下：
项目 指标1 指标2 指标3
氯乙醇含量wt％ 0.5 0.6 0.55
粗环氧乙烷含量wt％ 75.2 80.6 85.0
环氧乙烷收率％ 98.1 99.2 98.6
水蒸汽单耗t/tEO 3.6 3.8 3.9
废液中氯乙醇含量ppm 1 1 1.5
废液中乙二醇含量ppm 215 185 192
本发明的有益效果为：
本发明采用50％-70％的高浓氯乙醇溶液进行皂化反应，与石灰乳溶液先通过预反应器进行初步反应，再进入皂化反应精馏塔，塔顶设置分凝器和全凝器，塔顶得到浓度为75-85％(wt)的环氧乙烷产品，且产品收率高于98％；同时降低了塔釜废水量及废水中有机物的含量，废液中氯乙醇含量降至1-1.5ppm、乙二醇含量降至220ppm以下，污染小。
附图说明
图1为高浓度氯乙醇制环氧乙烷的流程图。
其中，1-预反应器；2-皂化反应精馏塔；3-部分冷凝器；4-全凝器；5-回流罐；6-环氧乙烷；7-水蒸气；8-废液；21-精馏段；22-反应段；23-提馏段；
具体实施方式
本发明提供了新的氯乙醇皂化制环氧乙烷的过程和设备，
所述的高浓度氯乙醇制环氧乙烷的设备如图1所述，包括预反应器1、皂化反应精馏塔2、部分冷凝器3、全凝器4和回流罐5；其中，预反应器1与皂化反应精馏塔2的上部相连，皂化反应精馏塔2的塔顶和部分冷凝器3相连，部分冷凝器3分别和全凝器4、回流罐5相连；回流罐5还和皂化反应精馏塔2的上部相连；
所述的皂化反应精馏塔2为筛板塔，塔内从上到下依次设置为精馏段21、反应段22、提馏段23；
所述的皂化反应精馏塔2的塔板总数为13-23，各段的板数和孔径、开孔率如下，
使用板数 孔径(mm) 开孔率％
精馏段 2-5 5-8 3-8
反应段 3-6 12-20 5-10
提馏段 7-12 12-26 5-15
其流程如图1所示，所述的反应塔2为筛板塔，氯乙醇与石灰乳混合液由塔中上部进料，水蒸气由塔底进入，回流液进入塔顶，废液由塔釜采出；
含量为50-70％(wt)的氯乙醇水溶液预热至75-85℃，与含量为7-10％(wt)的石灰乳(氢氧化钙)通入予预反应器1进行混合并部分反应后进入皂化反应精馏塔2，并于塔底通入水蒸汽7直接加热，塔顶蒸汽先进入部分冷凝器3，将冷凝物料冷至30-45℃，并全部作为回流经回流罐5流回精馏塔2内，从部分冷凝器3出来的尚未冷凝的蒸汽进入全凝器4，使其全部冷凝，此冷凝液即为产品环氧乙烷6，废液8由塔底排出。
除流程中涉及的操作条件外，其它操作条件为：
石灰乳(氢氧化钙)进料量与理论需要量之比为1-2；
预反应器中物料停留时间为0.05-3秒；
进料板位置为第3-6块板；
塔顶压强为常压；塔底压强为表压10-50kPa,即比大气压高10-50kPa；
塔顶温度为40-60℃；塔底温度为100-105℃，塔釜的压强以及蒸汽输入量，确保塔釜和塔顶的温度。
全凝器出口温度为5℃，
塔底废液酸度为pH≈11。
本发明中，精馏段气液中主要组分为环氧乙烷与水，气液负荷小同时需要保证精馏效果，故设置小的开孔率与孔径；反应段中，物料石灰乳中含有固体颗粒且气液负荷大同时需要保证反应效果，故设置较大的开孔率及孔径；提馏段为防止塔板堵塞，故开孔率及孔径较反应段大。
实施例1用1.7m3/h质量浓度为50％的氯乙醇溶液与15m3/h质量浓度为9.48％的石灰乳溶液预热至80℃后，进入预反应器(换算得氯乙醇与石灰乳溶液中氢氧化钙的摩尔比为0.6)。物料在预反应器中的停留时间约为2-3秒，进入直径为800毫米，共有17块板的皂化反应精馏塔，进料板位置为第6块，塔顶部分冷凝温度为40℃，回流液量为2m3/h(塔顶部分冷凝后冷凝液是全回流，未冷凝部分为产品环氧乙烷)，塔顶产品量为0.6m3/h，其中环氧乙烷含量为77.47％(wt)，氯乙醇含量为0.55％(wt)，塔底温度为101-102℃,塔顶温度为50℃。，塔底压强为表压12kPa，塔顶为常压，废液量为15.33t/h，其中氯乙醇含量为1ppm，乙二醇为205ppm，环氧乙烷收率为98.5％，水蒸汽消耗量为3.61t/tEO。
皂化反应精馏塔
使用板数 孔径(mm) 开孔率％
精馏段 5 6 5
反应段 5 15 8
提馏段 7 15 10
实施例2用1.7m3/h质量浓度为60％的氯乙醇溶液与18m3/h质量浓度为9.48％的石灰乳预热至75℃进入预反应器(换算得氯乙醇与石灰乳溶液中氢氧化钙的摩尔比为0.6)。物料在预反应器中的停留时间约为2-3秒，进入直径为1000毫米，共有17块板的皂化反应精馏塔，进料板位置为第6块，塔顶部分冷凝温度为30℃，回流液量为2.4m3/h，塔顶产品量为0.72m3/h，其中环氧乙烷含量为77.75％(wt)，氯乙醇含量为0.45％(wt)，塔底温度为101-102℃，塔顶温度为49℃。塔底压强为表压15kPa，塔顶为常压。废液量为18.53t/h，其中氯乙醇含量为1ppm，乙二醇为195ppm，环氧乙烷收率为98.7％，水蒸汽消耗量为3.81t/tEO。
皂化反应精馏塔
使用板数 孔径(mm) 开孔率％
精馏段 5 6 5
反应段 5 15 8
提馏段 7 15 10
实施例3用1.7m3/h质量浓度为70％的氯乙醇溶液与22.5m3/h质量浓度为9.48％的石灰乳预热至85℃进入预反应器(换算得氯乙醇与石灰乳溶液中氢氧化钙的摩尔比为0.6)。物料在预反应器中的停留时间约为2-3秒，进入直径为1000毫米，共有17块板的皂化反应精馏塔，进料板位置为第6块，塔顶部分冷凝温度为45℃，回流液量为2.4m3/h，塔顶产品量为0.84m3/h，其中环氧乙烷含量为84.97％(wt)，氯乙醇含量为0.5％(wt)，塔底温度为101-102℃，塔顶温度为49℃。塔底压强为表压12kPa，塔顶为常压。废液量为21.45t/h，其中氯乙醇含量为1ppm，乙二醇为185ppm，环氧乙烷收率为99.2％，水蒸汽消耗量为3.86t/tEO。
皂化反应精馏塔
使用板数 孔径(mm) 开孔率％
精馏段 5 6 5
反应段 5 15 8
提馏段 7 15 10
本发明实施后的效益为：
(1)环氧乙烷收率可高达98％以上，可使原料消耗量大大降低。
(2)可以减少水蒸汽消耗量，节约能源。
(3)由于废液中乙二醇含量小于300ppm，氯丙醇含量小于2ppm，故可使污水生化处理负荷降低。
(4)由于塔顶产品仅为单相，环氧乙烷度高达75-85％(wt)，故可犬大降低精制的负荷。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (3)

1.一种高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法，其特征为该方法包括以下步骤：
将含量为50-70％(wt)的氯乙醇水溶液与含量为7-10％(wt)的石灰乳溶液预热至75-85℃，通入预反应器进行混合；停留混合0.05-3秒的物料进入皂化反应精馏塔，同时于塔底通入水蒸汽直接加热，塔顶蒸汽先进入部分冷凝器，将冷凝物料冷至30-45℃，并全部作为回流经回流罐流回精馏塔内，从部分冷凝器出来的尚未冷凝的蒸汽进入全凝器，使其全部冷凝，此冷凝液即为产品环氧乙烷，废液由塔底排出；
其中，氯乙醇与石灰乳中氢氧化钙的摩尔比为0.5-1；
塔顶压强为常压；塔底压强为表压10-50kPa；
塔顶温度为40-60℃；塔底温度为100-105℃；
全凝器出口温度为5℃。
2.如权利要求1所属的高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法，其特征为塔底废液酸度为pH≈11。
3.如权利要求1方法中所述的高浓度氯乙醇制环氧乙烷的设备，其特征为包括预反应器、皂化反应精馏塔、部分冷凝器、全凝器和回流罐；其中，预反应器与皂化反应精馏塔的上部相连，皂化反应精馏塔的塔顶和部分冷凝器相连，部分冷凝器分别和全凝器、回流罐相连；回流罐还和皂化反应精馏塔的上部相连；
所述的皂化反应精馏塔为筛板塔，塔内从上到下依次设置为精馏段、反应段、提馏段；
所述的皂化反应精馏塔的塔板总数为13-23，进料板位置为第3-6块板；各段的板数和孔径、开孔率如下：
Figure FDA0003061748920000011
CN202110515409.7A 2021-05-12 2021-05-12 高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备 Active CN113248460B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110515409.7A CN113248460B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110515409.7A CN113248460B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113248460A true CN113248460A (zh) 2021-08-13
CN113248460B CN113248460B (zh) 2022-03-22

Family

ID=77222911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110515409.7A Active CN113248460B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113248460B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115253341A (zh) * 2022-08-15 2022-11-01 惠州市红墙化学有限公司 一种环氧烷烃脱除转化的方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86103964A (zh) * 1986-06-12 1987-03-25 天津大学 氯丙醇皂化制环氧丙烷的过程和设备
CN102241647A (zh) * 2011-05-24 2011-11-16 淄博永大化工有限公司 一种环氧丙烷的制备工艺
CN103896882A (zh) * 2012-12-31 2014-07-02 天津市泰源工业气体有限公司 一种采用氯醇法制备环氧乙烷的方法
CN106518611A (zh) * 2016-03-14 2017-03-22 江西苏克尔新材料有限公司 一种制备卤乙醇和环氧乙烷的方法
CN108658898A (zh) * 2018-06-05 2018-10-16 吴剑华 一种改进的氯醇法环氧氯丙烷生产方法
CN108773834A (zh) * 2018-07-24 2018-11-09 航锦科技股份有限公司 一种用于环氧丙烷的高浓度次氯酸的合成方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86103964A (zh) * 1986-06-12 1987-03-25 天津大学 氯丙醇皂化制环氧丙烷的过程和设备
CN102241647A (zh) * 2011-05-24 2011-11-16 淄博永大化工有限公司 一种环氧丙烷的制备工艺
CN103896882A (zh) * 2012-12-31 2014-07-02 天津市泰源工业气体有限公司 一种采用氯醇法制备环氧乙烷的方法
CN106518611A (zh) * 2016-03-14 2017-03-22 江西苏克尔新材料有限公司 一种制备卤乙醇和环氧乙烷的方法
CN108658898A (zh) * 2018-06-05 2018-10-16 吴剑华 一种改进的氯醇法环氧氯丙烷生产方法
CN108773834A (zh) * 2018-07-24 2018-11-09 航锦科技股份有限公司 一种用于环氧丙烷的高浓度次氯酸的合成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李定或: "氯乙醇皂化反应动力学分析及其反应器设计的数学模型", 《石油化工》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115253341A (zh) * 2022-08-15 2022-11-01 惠州市红墙化学有限公司 一种环氧烷烃脱除转化的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113248460B (zh) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022036839A1 (zh) 一种丙烯羰基化制备丁辛醇的外置微界面强化系统及方法
WO2021078239A1 (zh) 气液鼓泡床反应器、反应系统以及合成碳酸酯的方法
WO2022155779A1 (zh) 环氧氯丙烷的制备工艺
CN105503530B (zh) 碱法甲醇钠制备的多效热耦合精馏生产装置和工艺方法
CN112390445B (zh) 一种处理酚氨废水的方法和系统
CN106631684A (zh) 一种用乙酸仲丁酯水解制备仲丁醇的方法
WO2022057004A1 (zh) 一种对甲基苯酚的微界面制备系统及方法
CN109134231A (zh) 一种微分环流连续生产氯乙酸的装置与工艺
CN102153449A (zh) 煤气化粗酚的连续精制分离装置及方法
CN113248460B (zh) 高浓度氯乙醇制环氧乙烷的方法和设备
CN110467595A (zh) 一种无硫酸法三聚甲醛合成装置及其合成工艺路线
CN106831315A (zh) 一种氯乙烷的连续化生产方法
CN110255773A (zh) 一种在环氧树脂生产过程中产生的高盐有机废水的处理方法
CN101898930B (zh) 苯加氢生产环己烷的装置及合成工艺
CN111056903B (zh) 一种苯部分加氢催化剂的回收工艺及装置
CN106608832B (zh) 液氨法与氨水法联产乙醇胺的工艺方法
CN219050812U (zh) 一种尾气处理系统
CN104829029B (zh) 一种合成尿囊素的工业废水的处理方法
CN111892525A (zh) 一种液晶面板用n-甲基吡咯烷酮及其生产工艺
CN217163255U (zh) 一种用于n-甲基苯胺生产中甲醇回收的精馏设备
CN113842852B (zh) 一种年产20万吨甲胺的工艺及系统
CN113667700B (zh) 混合原料发酵生产乙醇的方法和系统
CN115433158A (zh) 四氟乙烷-β-磺内酯的生产方法
CN115196598A (zh) 一种溴素生产过程中氧化蒸馏尾气处理工艺和系统
CN108128829A (zh) 牛磺酸废水零排放处理工艺及牛磺酸废水零排放处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant