CN85107970A - 环氧乙烷烯水溶液的浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种环氧乙烷烯水溶液的浓缩方法，该环氧乙烷烯水溶液用水吸收乙烯和氧气的汽相催化氧化而产生的气体混合物中的环氧乙烷而得到的，环氧乙烷与蒸汽在塔中解吸，塔在平均压力为1.2和6巴之间操作，在本方法中，当待浓缩溶液通入塔时，其温度低于100℃并在70℃和100℃之间，水物流在塔底排出，并减压到绝对压力在0.4和1.5巴之间，形成的气体物流通入塔中，作为环氧乙烷的解吸溶液。

Description

本发明是关于环氧乙烷稀水溶液的浓缩方法、在工业上，用水吸收气态混合物中的环氧乙烷而得到环氧乙烷的稀的水溶液，气态混合物是乙烯与氧气的汽相催化氧化反应产生的。

实际上，该溶液含有约7%（重量）的环氧乙烷，通常是少于5%，多数情况下含有2到3%。

为了得到浓的环氧乙烷，这些溶液在普通蒸馏塔中经过蒸汽作用，在塔中气体与液体进行接触，通常该塔的理论塔板数是5到15块，多数情况是7到12块;该塔往往装备有增浓部分，其操作条件为平均绝对压力是1.2到6巴，多数情况为1.5到4巴。

将环氧乙烷的水溶液通入塔的上部，如果合适的话最好通入塔的最高塔板。

环氧乙烷解吸所需要的热能或者由塔底注入的蒸汽提供，如果合适该蒸汽由塔底最下一层塔板下注入，或者由备有热源的再沸器提供。

在塔顶产生的气体混合物主要由环氧乙烷和水组成，在适当的地方还含有最初存在的并溶解在待浓缩的溶液中气体，如二氧化碳和乙烯。在塔底得到的水物流几乎不含有环氧乙烷在下文中称为“二醇化水”（glycolated    Water）

冷却后，该二醇化水在环氧乙烷的制备过程中，可直接地用作环氧乙烷的吸收液流，形成待浓缩的溶液。

从吸收一解吸系统中除去一部分物流，使二醇化水中的乙二醇含量通常保持在不超过10%（重量）的数值。

根据现有技术，待浓缩溶液在通入解吸塔之前要加热到约100℃或更高的温度，实际上，是通过与二醇化水进行间接热交换而得到加热。

例如，美国专利3904656号，法国说明书2305436号和法国专利1343492号中所提到的温度分别为100°，98℃到104℃和90℃到150℃。

工业上所采用的是在解吸效率和方法的经济效益之间最好的折衷方法，例如，温度和特定塔的操作条件都是与该折衷方法有关的，可是该折衷方法不能避免环氧乙烷转化成其衍生物，所以该衍生物含量仍然太高，并且在其解吸系统中和在排出的二醇化水流的去污系统中都要过多的消耗热能。

使环氧乙烷的转化为最小显然是有利的，正如法国说明书2305436号中所证实的那样，遗憾的是，实际上，只有当乙烯氧化反应所产生的气体混合物中的二氧化碳的含量被自身限制时，该说明书中所提到的过程才能使环氧乙烷的水合作用被限制。当不是这种情况时，环氧乙烷的转化与普通过程是相同的，正如比利时专利781107号中所介绍的。在法国说明书中所设想的任何一个前提下，与通常方法比较，其中所描述的方法不能节省热能，甚至能量的消耗会增加。

根据本发明关于环氧乙烷稀水溶液的浓缩方法，该溶液是因用水吸收气体混合物中的环氧乙烷而得到的，其中的气体混合物来自于乙烯和氧的汽相催化氧化反应区。该方法是通过在一蒸馏塔中环氧乙烷与蒸汽的解吸作用，塔内操作条件是平均绝对压力为1.2和6巴之间，其特征在于待浓缩溶液通入塔时，其温度低于100℃并在70℃和100℃之间，并且乙二醇水减压到绝对压力为0.4和1.5巴之间形成气体物流，该气体物流通入塔中，作为环氧乙烷的解吸液体。

本发明方法能避免当要在已知方法的温度范围内降低待浓缩溶液的温度时通常所要考虑的不利因素，尤其是避免环氧乙烷衍生物量的增加，环氧乙烷衍生物是在塔内高温条件下，水和环氧乙烷之间的接触时间延长一些时形成的，还避免了热能消耗的增加，该能耗是为使环氧乙烷中的二醇化水消耗量保持不变。

本发明特征中所给出的温度和压力范围不仅从经济的观点而且从解吸效率本身的观点来看都是最佳范围，避免了以前的方法中的许多不利因素。

待浓缩溶液可通过与二醇化水的间接热交换便利地加热到所需温度。

加热待浓缩溶液，在最短时间内达到选择的温度显然是可行的。

二醇化水的减压可在常规的控制压力设备中进行，其级数为1或更多级，通常至多为3级，设备的有些地方还会发生生成蒸汽的降温。

二醇化水降压所产生的气体物流通过喷射器或蒸汽压缩机通入塔，最好是通入塔底板下的适当地方，当二醇化水被降到的绝对压力小于塔底板对压力约一半时，实际上蒸汽压缩机的选择是主要的。

在现有技术的方法中，解吸塔通常的理论塔板数是5到15块，多数情况是7到12块。

附图显示了完成本发明的图示装置，在附图中为了清楚起见，一些附置设备如泵，阀，辅助管线以及类似的设备都没有画出。

该装置主要含有解吸塔1，间接热交换系统2和3，每个热交换系统有1个或更多个换热器，减压系统4和一个使蒸汽由4排出再循环到塔1的系统5。

待浓缩溶液在管道6中循环，在2加热到所需温度，通入塔1。

塔顶排出的气体物流经管线7通过3得到冷凝，然后经管线8循环，经过管线7排出的气体物流可用已知的方法处理，使环氧乙烷从这里离析。

蒸汽经管线9通入塔1，同时二醇化水在4中减压之前，经管道10排出塔底。

4中产生的气体物流在通过喷射器或蒸汽压缩机5之后经管线11循环到塔1。

经管线12排出4的气体物流显然可有利地用于2中去加热待浓缩溶液，管线12的不连续性说明在这一点可提供选择。

冷却后，减压的二醇化水显然可作为一种液体从含有环氧乙烷的气体中吸收环氧乙烷，形成待浓缩的溶液。

实施例1，2和4进一步说明了本发明的方法。

实施例3和5使本发明的方法与现有技术进行了比较。

在这些用的“乙二醇”术语是包括含有其它化合物的乙二醇，类似于乙二醇并与所说的其它化合物有关的少部分化合物是从开始就存在于待浓缩溶液中的环氧乙烷衍生出来的。

用于实验的解吸塔含有的实际塔板数相当于11块理论塔板。

出现在实施例中的数字是指附图中的那些数字。

二醇化水减压后所形成的液流被称为“减压的二醇化水”。

二醇化水减压而得到的气体物流经过蒸汽压缩机后在塔底压力下被注入解吸塔。

实施例1

环氧乙烷溶液在2中从50℃加热到90℃，然后以371，584公斤/小时流速流入塔1的最高层塔板上。环氧乙烷溶液是用水吸收气体混合物中的环氧乙烷而得到的。这种气体混合物是在反应器中，由乙烯与氧气进行汽相催化氧化反应而得到的，其组成如下（按重量百分比计）

环氧乙烷    2.535%

乙二醇    5.31%

水    91.93%

被溶解气体    0.22%

然后，水蒸汽在136℃，1.5巴绝对压力条件下，以12，703公斤/小时的流速经过9流入1。通过蒸汽压缩机5后，经过11的气体物流流量为8，204公斤/小时，主要由二醇化水减压到绝对压力为1巴时产生的蒸汽组成，二醇化水是在111.2℃和绝对压力为1.5巴条件下从解吸塔蒸馏出来的。

减压后的二醇化水以372，731公斤/小时的流速，在99.5℃和二醇化水的减压压力下从4排出。其含有约百万分之10重量的环氧乙烷。

出口3的气体物流流量为11.554公斤/小时，温度为70℃，绝对压力为1.2巴，其重量组成如下：

环氧乙烷    80.15%

水    12.66%

开始溶于待浓缩溶液中的气体    7.18%

实施例2

与实施例1中的装置一样，不同的是操作条件：待浓缩溶液加热到80℃，蒸汽以11，245公斤/小时的流速经9通入塔1，二醇化水从塔1中蒸馏出来，流量为385，911公斤/小时，减压致绝对压力为0.71巴，形成流量为14，692公斤/小时的气体物流，其温度为90℃，压力为减压器的压力。然后，在5中压缩后，再经11引入1形成流量为371.218公斤/小时的减压二醇化水，其温度和压力不变，环氧乙烷含量稍低于百万分之10。

在3的排出端，在实施例1的温度压力条件下，得到流量11.639公斤/小时的主要含有水80.21%（重量）的环氧乙烷和7.12%（重量）的开始就存在并溶解于原始溶液中的气体的气体物流。

实施例3（用于比较）

采用实施例1和2中的同样的操作条件，不同条件如下：待浓缩溶液加热到100℃，经过9注入塔1的蒸汽流速为16.948公斤/小时，二醇化水的流量为377.093公斤/小时，且仍含约百万分之40重量环氧乙烷的二醇化水，不经过减压过程。

从3排出的气体物流，其温度和压力与实施例1中一样为70℃和1.2巴绝对压力，流量11.348公斤/小时，含80.08%（重量）的环氧乙烷。

根据现有技术，将实施例3与实施例1，2进行比较，实施例1，2是说明本发明的，后者显著的优点是：环氧乙烷解吸效果非常好，产品向不需要的产物转化很少，而且常能观察到衍生物消耗的热能显著减少了。

通过对比可以发现，实施本发明，可以使环氧乙烷的转化减少3倍，其解吸效率增加约2个计量单位（two    points），同时可以降低能耗1/3。

实施例4

按实施例1和2的操作条件进行，但环氧乙烷稀水溶液经2之后加热到80℃，在140℃，2.9巴绝对压力下，流速为9，923公斤/小时的蒸汽经9流入1，在132.2℃，2.9巴绝对压力条件下，流速为401，593公斤/小时的二醇化水从塔1排出，被减压到0.7巴绝对压力，形成流速为30.8公斤/小时的气体物流，其温度为90.2℃，压力为减压器压力。然后再压缩到塔底压力，循环到塔中，形成流速为370，788公斤/小时的减压二醇化水，其中含有低于百万分之5重量的环氧乙烷。在70℃，2.6巴绝对压力下，流速为10.717公斤/小时的气体物流从解吸系统中经过7而排出，其中除了含有87.13%（重量）的环氧乙烷外，还含有5.13%（重量）的水和7.73%（重量）的开始就溶解在原始溶液中的气体。

实施例5（用于比较）

与实施例4的操作不同之处是：待浓缩溶液加热到115℃，蒸汽以20，682公斤/小时的流速经过9流入塔1，供给流速为382公斤/小时的二醇化水中，约含百万分之44重量的环氧乙烷，二醇化水不经减压处理，流速为10.257公斤/小时的蒸汽从3中排放出来，其中含有86.77%（重量）的环氧乙烷及水和含量同实施例4的开始就溶解在待浓缩溶液中的气体。

对照实施例4和5，可知，实施本发明与现有技术比较起来，环氧乙烷的转化可减少6倍多，热能的消耗量可降低近二分之一，环氧乙烷的解吸效率约提高4.5计量单位（4.5points）。

Claims (6)

1、一种浓缩用水吸收乙烯和氧气的汽相催化氧化而产生的混合气体中的环氧乙烷而形成的环氧乙烷的稀水溶液的方法，其特征在于在蒸汽存在下，将该溶液在低于100℃但至少为70℃的温度下通入蒸馏塔，塔在平均压力为1.2到6巴的条件下操作，从塔底排出水物流，将其减压到绝对压力为0.4到1.5巴，以形成气体物流，该气体物流通入到用于乙烯氧化物解吸液体的塔中并从塔顶回收该气体物流。

2、根据权利要求1的方法其特征在于引入的水溶液含有7%（重量）的环氧乙烷。

3、根据权利要求1或2的方法，其特征在于引入的水溶液含有2到3%（重量）的环氧乙烷。

4、根据权利要求1到3的任一方法，其特征在于塔含有5到15块理论塔板。

5、根据权利要求1到4的任一方法，其特征在于通过减压提供的气体经过喷射器或蒸汽压缩机通入塔。

6、根据权利要求1到5的任一方法，其特征在于使用减压后得到的水溶液通过间接热交换去加热初始的环氧乙烷水溶液。

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