DE102012214064A1 - Process for the purification of carbon dioxide-containing process gases from the production of vinyl acetate - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen aus der Herstellung von Vinylacetat nach Umsetzung von Ethylen mit Essigsäure und Sauerstoff in heterogen katalysierten, kontinuierlichen Gasphasenprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kohlendioxid enthaltendes Prozessgas durch einen oder mehrere CO2-Absorber geführt wird, die mit Füllkörpern ausgestattet sind.The invention relates to processes for the purification of carbon dioxide-containing process gases from the production of vinyl acetate after reaction of ethylene with acetic acid and oxygen in heterogeneously catalyzed, continuous gas phase processes, characterized in that a carbon dioxide-containing process gas is passed through one or more CO2 absorbers which are equipped with packing.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen aus der Herstellung von Vinylacetat nach Umsetzung von Ethylen mit Essigsäure und Sauerstoff in heterogen katalysierten, kontinuierlichen Gasphasenprozessen.The invention relates to processes for the purification of carbon dioxide-containing process gases from the production of vinyl acetate after reaction of ethylene with acetic acid and oxygen in heterogeneously catalyzed continuous gas phase processes.

Vinylacetat ist ein wichtiger Monomerbaustein für die Herstellung von Polymeren, wie beispielsweise Vinylacetat-Homopolymeren oder Vinylacetat-Mischpolymeren mit Ethylen, Vinylchlorid, Acrylaten, Maleinaten, Fumaraten oder Vinyllaurat. Die Herstellung von Vinylacetat erfolgt herkömmlicher Weise in einem Festbett-Röhrenreaktor (oder auch Wirbelschichtreaktor) in einer exothermen Umsetzung von Ethylen mit Essigsäure und Sauerstoff in heterogen katalysierten, kontinuierlichen Gasphasenprozessen. Hierbei werden üblicherweise Festbett-Katalysatoren eingesetzt, die im Allgemeinen Palladium- und Alkalimetallsalze auf einem Trägermaterial enthalten und zusätzlich noch mit Gold, Rhodium oder Cadmium dotiert sein können. Die Umsetzung wird üblicherweise bei einem Druck von 1 bis 30 bar und einer Temperatur von 130°C bis 200°C durchgeführt: C2H4 + CH3COOH + ½O2 → CH3COOCH=CH2 + H2O. Vinyl acetate is an important monomer building block for the preparation of polymers such as vinyl acetate homopolymers or vinyl acetate copolymers with ethylene, vinyl chloride, acrylates, maleates, fumarates or vinyl laurate. The preparation of vinyl acetate is conventionally carried out in a fixed bed tubular reactor (or fluidized bed reactor) in an exothermic reaction of ethylene with acetic acid and oxygen in heterogeneously catalyzed continuous gas phase processes. In this case, usually fixed-bed catalysts are used, which generally contain palladium and alkali metal salts on a support material and may additionally be doped with gold, rhodium or cadmium. The reaction is usually carried out at a pressure of 1 to 30 bar and a temperature of 130 ° C to 200 ° C: C 2 H 4 + CH 3 COOH + ½O 2 → CH 3 COOCH = CH 2 + H 2 O.

In einer Nebenreaktion wird Ethylen zu CO2 (Kohlendioxid) oxidiert: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O. In a secondary reaction, ethylene is oxidized to CO 2 (carbon dioxide): C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O.

Je größer der Anteil an Ethylen ist, der zu Nebenprodukten umgesetzt wird, desto geringer ist zwangsläufig die Selektivität der Umsetzung von Ethylen zu Vinylacetat. Erwünscht sind also möglichst hohe Ethylenselektivitäten.The greater the proportion of ethylene that is converted to by-products, the lower the inevitable selectivity of the reaction of ethylene to vinyl acetate. Desirable are thus the highest possible ethylene selectivities.

Das dem Reaktor zugeführte Gasgemisch enthält im Allgemeinen einen mehrfach molaren Überschuss an Ethylen. Die Umsetzung von Ethylen und der weiteren Edukte im Reaktor verläuft unvollständig. Das dem Reaktor entnommene Prozessgas (Produktgasstrom) enthält im Wesentlichen Vinylacetat, Ethylen, Essigsäure, Wasser, Sauerstoff sowie Nebenprodukte, vorwiegend Kohlendioxid, und die Inerten Stickstoff, Argon, Methan und Ethan. Aus dem Produktgasstrom werden nach Verlassen des Reaktors das Reaktionsprodukt Vinylacetat, nicht umgesetzte Essigsäure, Wasser und weitere kondensierbare Anteile möglichst weitgehend auskondensiert und der weiteren Aufarbeitung und destillativen Reinigung zugeführt bis hin zur Isolierung des reinen Vinylacetats. Der nach Abtrennung von Vinylacetat und kondensierbaren Anteilen aus dem Produktgasstrom verbleibende Gasstrom wird als Kreisgas nach weiteren Reinigungsschritten schließlich wieder dem Reaktor zurückgeführt.The gas mixture supplied to the reactor generally contains a molar excess of ethylene. The reaction of ethylene and the other reactants in the reactor is incomplete. The process gas (product gas stream) taken from the reactor essentially contains vinyl acetate, ethylene, acetic acid, water, oxygen and by-products, predominantly carbon dioxide, and the inert nitrogen, argon, methane and ethane. After leaving the reactor, the reaction product vinyl acetate, unreacted acetic acid, water and other condensable fractions are condensed out as far as possible from the product gas stream and fed to the further work-up and purification by distillation up to the isolation of the pure vinyl acetate. The gas stream remaining after separation of vinyl acetate and condensable fractions from the product gas stream is finally returned to the reactor as recycle gas after further purification steps.

Besonderes Augenmerk bei der Reinigung des Kreisgases gilt der hinreichenden Ausschleusung des Nebenprodukts Kohlendioxid. Denn andernfalls kommt es während des kontinuierlichen Betriebs des Verfahrens zu einer Anreicherung von Kohlendioxid im Kreisgas, wodurch die Vinylacetatbildung im Reaktor binnen Kürze inhibiert werden würde. Deswegen wird in gängigen Verfahren ein Teil des Kreisgases vor der Rückführung in den Reaktor abgezweigt und zur Abtrennung von CO2 der CO2-Wäsche (CO2-Absorption/Desorption) zugeführt und anschließend wieder mit dem weiteren Kreisgas vereint. Vor der CO2-Entfernung wird dieser Teil des Kreisgases üblicherweise in einer Kolonne (Wasserwäscher) mittels Zugabe von Essigsäure und Wasser von weiterem Vinylacetat befreit.Special attention in the purification of the cycle gas is the sufficient discharge of the by-product carbon dioxide. Otherwise, during continuous operation of the process, carbon dioxide accumulates in the recycle gas, which would soon inhibit vinyl acetate formation in the reactor. Therefore, in conventional processes, a part of the circulating gas is branched off prior to recycling in the reactor and fed to the separation of CO 2 of CO 2 scrubbing (CO 2 absorption / desorption) and then reunited with the other cycle gas. Before CO 2 removal, this part of the circulating gas is usually freed from further vinyl acetate in a column (water scrubber) by adding acetic acid and water.

Das Kreisgas ist ein zu überwiegenden Anteilen aus Ethylen, Kohlendioxid, Ethan, Stickstoff und Sauerstoff bestehendes Gasgemisch. Das Kreisgas wird vor Rückführung in den Festbettröhrenreaktor mit den Reaktanden Essigsäure, Ethylen und Sauerstoff versetzt und mit Heizdampf betriebenen Wärmetauschern auf Reaktionstemperatur gebracht. Zur Kompensation von Druckverlusten wird das Kreisgas in der Regel vor Rückführung in den Reaktor mittels eines Kreisgasverdichters verdichtet.The circulating gas is a predominant proportion of ethylene, carbon dioxide, ethane, nitrogen and oxygen existing gas mixture. The recycle gas is added before being returned to the fixed bed tube reactor with the reactants acetic acid, ethylene and oxygen and brought to heating temperature with heat steam operated heat exchangers. To compensate for pressure losses, the recycle gas is usually compressed before being returned to the reactor by means of a cycle gas compressor.

Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der DE-A1 10 2009 002 666 bekannt. Die DE-A 10 2006 038 689 beschreibt Verfahren zur Isolierung von Vinylacetat aus dem vorgenannten Produktgasstrom, wobei der im CO2-Desorber ausgetriebene Wasserdampf energetisch verwertet wird. Auch die EP-A1 1760065 beschreibt Verfahren zur Isolierung von Vinylacetat aus dem Produktgasstrom, wobei die im Kreisgaswäscher anfallende essigsaure Lösung in einer bestimmten Weise im Verfahren zur Vinylacetat-Herstellung recycelt wird.Such methods are for example from DE-A1 10 2009 002 666 known. The DE-A 10 2006 038 689 describes processes for the isolation of vinyl acetate from the aforementioned product gas stream, wherein the expelled steam in the CO 2 desorber is energetically utilized. Also the EP-A1 1760065 describes processes for the isolation of vinyl acetate from the product gas stream, wherein the acetic acid solution obtained in the recycle gas scrubber is recycled in a certain way in the process for vinyl acetate production.

Ein Nachteil der bisherigen Ausgestaltung zur CO2-Wäsche besteht in den hierbei auftretenden Druckverlusten, so dass das Kreisgas vor Rückführung in den Reaktor in signifikantem Umfang verdichtet werden muss, wobei nachteiliger Weise ein erheblicher energetischer und auch apparativer Aufwand erforderlich ist. Weiterhin besteht Bedarf, die Ethylenselektivität bei der Umsetzung der Edukte im Reaktor zu steigern. Die Ethylenselektivität gibt den Anteil von gebildetem Vinylacetat an, bezogen auf die Gesamtmenge der im Reaktor aus Ethylen gebildeten Produkte. A disadvantage of the previous embodiment for CO 2 scrubbing is the pressure losses that occur in this case, so that the recycle gas must be compressed to a significant extent before returning to the reactor, disadvantageously, a considerable energy and equipment expense is required. Furthermore, there is a need to increase the ethylene selectivity in the reaction of the reactants in the reactor. The ethylene selectivity indicates the proportion of vinyl acetate formed, based on the total amount of products formed in the reactor from ethylene.

Vor diesem Hintergrund bestand insgesamt die Aufgabe, die Abtrennung von CO2 aus den Prozessgasen der Vinylacetat-Herstellung effizienter zu gestalten sowie die Ethylenselektivität zu steigern.Against this background, the overall task was to make the separation of CO 2 from the process gases of the vinyl acetate preparation more efficient and to increase the ethylene selectivity.

Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass mindestens ein CO2-Absorber sowie gegebenenfalls ein CO2-Desorber und gegebenenfalls ein Wasserwäscher mit Füllkörpern ausgestattet wurden, d. h. nicht wie bisher üblich mit Siebböden versehen waren. Hierbei war besonders überraschend, dass bei dieser Vorgehensweise Verunreinigungen oder Verschmutzungen, beispielsweise in Folge von Polymerisationen, in keiner signifikanten Weise auftraten und jedenfalls in der Praxis keinerlei Problem verursachten. Dieser Befund steht im Gegensatz zu bisherigen Erfahrungen beim Einsatz von Füllkörpern für die Aufreinigung von ethylenisch ungesättigten Monomeren. Verschmutzungen der Anlagen sind in der Praxis tunlichst zu vermeiden, da es ansonsten Einbußen bei der Effizienz der Anlagen, beispielsweise beim Energie- oder Stoffaustausch an den Füllkörpern, gibt und die Anlagen bei fälligen Reinigungen sogar stillgelegt werden müssen.The object was achieved in that at least one CO 2 absorber and optionally a CO 2 desorber and optionally a water scrubber were equipped with packing, ie not provided with sieve plates as usual. It was particularly surprising that impurities or contamination, for example as a result of polymerizations, did not occur in any significant way in this procedure and in any case did not cause any problem in practice. This finding is in contrast to previous experience in the use of packing for the purification of ethylenically unsaturated monomers. Contamination of the systems must be avoided as far as possible in practice, since otherwise there will be losses in the efficiency of the systems, for example in the energy or mass transfer to the packings, and the systems will even have to be shut down when cleaning is due.

Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen aus der Herstellung von Vinylacetat nach Umsetzung von Ethylen mit Essigsäure und Sauerstoff in heterogen katalysierten, kontinuierlichen Gasphasenprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Kohlendioxid enthaltendes Prozessgas durch einen oder mehrere, vorzugsweise durch einen CO2-Absorber geführt wird, der mit Füllkörpern ausgestattet ist.
The invention relates to processes for the purification of carbon dioxide-containing process gases from the production of vinyl acetate after the reaction of ethylene with acetic acid and oxygen in heterogeneously catalyzed continuous gas phase processes, characterized in that
a carbon dioxide-containing process gas is passed through one or more, preferably through a CO 2 absorber, which is equipped with packing.

Als Prozessgas kann jegliche Gaszusammensetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezeichnet werden. Die konkrete Zusammensetzung und die weiteren Eigenschaften eines Prozessgases an einer bestimmten Stelle des Verfahrens werden durch die Verfahrensbedingungen festgelegt, gemäß denen das jeweilige Prozessgas generiert und behandelt wurde. Entsprechende Angaben sind im Folgenden mit weiteren Details beschrieben.The process gas may be any gas composition of the process according to the invention. The concrete composition and the further properties of a process gas at a certain point of the method are determined by the process conditions according to which the respective process gas was generated and treated. Corresponding details are described below with further details.

Als Füllkörper können die in der chemischen Verfahrenstechnik gängigen Füllkörper eingesetzt werden. So basieren die Füllköper beispielsweise auf metallischen oder keramischen Materialien oder auf Kunststoff. Beispiele für metallische Materialien sind Eisen, wie Stahl, insbesondere Edelstahl, Kupfer, Messing, Aluminium, Nickel, Monel-Metalle oder Titan. Beispiele für keramische Materialien sind Oxide der Hauptgruppen-Metalle oder -Halbmetalle, beispielsweise von Bor, Aluminium oder Silicium, insbesondere Borsilikatgläser oder Aluminiumsilikatgläser. Beispiele für Kunststoffe sind Polyolefine, Halogen substituierte Polyolefine, Polyethersulfone, Polyphenylensulfide oder Polyaryletherketone.As filler, the usual in chemical process technology filler can be used. For example, the filler bodies are based on metallic or ceramic materials or on plastic. Examples of metallic materials are iron, such as steel, in particular stainless steel, copper, brass, aluminum, nickel, monel metals or titanium. Examples of ceramic materials are oxides of the main group metals or semimetals, for example boron, aluminum or silicon, in particular borosilicate glasses or aluminum silicate glasses. Examples of plastics are polyolefins, halogen-substituted polyolefins, polyethersulfones, polyphenylene sulfides or polyaryletherketones.

Die Füllkörper können in unterschiedlichsten Formen vorliegen, wie beispielsweise in Hohlzylinder-Form, auch Ringe genannt, Sattel- oder Kugel-Form. Bevorzugt sind Pall-Ringe, Berl-Sattel, Hiflow-Ringe, Intalox-Sattel, Igel oder insbesondere Raschig-Ringe.The packing can be in a variety of forms, such as in hollow cylinder shape, also called rings, saddle or ball shape. Preference is given to Pall rings, Berl saddles, Hiflow rings, Intalox saddles, hedgehogs or in particular Raschig rings.

Der größte Durchmesser eines Füllkörpers beträgt vorzugsweise 25 bis 40 mm.The largest diameter of a filling body is preferably 25 to 40 mm.

Die Füllkörper können als Schüttung oder Packung eingesetzt werden. In einer Schüttung liegt bekanntermaßen eine Vielzahl von Füllkörpern in loser und ungeordneter Schichtung auf Trageelementen, wie perforierte Trageroste oder sonstige Auflageböden oder Roste. Bei Einsatz von mehreren Trageelementen können mehrere Schichten von Füllkörpern eingebaut werden (Schichtungen). Packungen weisen eine regelmäßig geformte Struktur auf, wie beispielsweise Gewebe- oder Blechpackungen, insbesondere dünne, gewellte oder gelochte Platten bzw. Netze, beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Glas oder Keramik. Das jeweilige Prozessgas strömt wie üblich durch die Schüttung bzw. Packung hindurch.The packing can be used as a packing or packing. In a bed is known to be a variety of random packing in loose and disorderly stratification on support elements, such as perforated Trageroste or other support floors or grates. If several support elements are used, several layers of packing can be installed (laminations). Packings have a regularly shaped structure, such as tissue or sheet metal packings, in particular thin, corrugated or perforated plates or nets, for example, metal, plastic, glass or ceramic. The respective process gas flows through the bed or packing as usual.

Der CO2-Absorber kann ein oder vorzugsweise mehrere Packungen oder ein oder vorzugsweise mehrere Schichtungen enthalten. Vorzugsweise beträgt die Gesamtzahl an Schichtungen und Packungen in einem CO2-Absorber 1 bis 4 und besonders bevorzugt 2 bis 3. Der CO2-Absorber enthält die Füllkörper vorzugsweise in Form von Schüttungen, d. h. vorzugsweise nicht in Form von Packungen.The CO 2 absorber may contain one or preferably several packs or one or preferably several laminations. The total number of stratifications and packs in a CO 2 absorber is preferably from 1 to 4 and more preferably from 2 to 3. The CO 2 absorber preferably contains the fillers in the form of beds, ie preferably not in the form of packs.

Der CO2-Absorber hat vorzugsweise die Form einer Kolonne. Unter Kolonnen versteht der Fachmann üblicherweise zylindrische Rohre, welche meist aus Stahl oder legierten Edelstählen, seltener aus Glas oder Kunststoff bestehen, und durch die das Prozessgas geleitet wird. Die Füllkörper befinden sich also vorzugsweise in einer Kolonne. Die Kolonnen können gängige Einbauten enthalten. Eine Kolonne hat eine Höhe von vorzugsweise 15 bis 30 m, insbesondere 20 bis 25 m. Der Füllgrad einer Kolonne mit Füllkörpern beträgt vorzugsweise 75% bis 85%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Kolonne. Eine Schichtung bzw. eine Packung hat hierbei üblicherweise eine Höhe 4 bis 7 m. The CO 2 absorber is preferably in the form of a column. Columns are usually understood by the person skilled in the art to mean cylindrical tubes, which usually consist of steel or alloyed stainless steels, more rarely of glass or plastic, and through which the process gas is passed. The fillers are therefore preferably in a column. The columns can contain common installations. A column has a height of preferably 15 to 30 m, in particular 20 to 25 m. The degree of filling of a column with random packings is preferably 75% to 85%, based on the total volume of the column. A stratification or a pack usually has a height of 4 to 7 m.

Der CO2-Absorber ist im Allgemeinen mit einem alkalischen Medium, insbesondere einer alkalischen Lösung beschickt, enthaltend beispielsweise (Erd)Alkalihydroxide oder vorzugsweise (Erd)Alkalicarbonate, insbesondere Kaliumcarbonat. Die alkalische Lösung enthält üblicherweise 20 bis 30 Gew.-% (Erd)Alkalihydroxide, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Lösung.The CO 2 absorber is generally charged with an alkaline medium, in particular an alkaline solution, containing, for example, (alkaline) alkali metal hydroxides or preferably (alkaline earth) alkali metal carbonates, in particular potassium carbonate. The alkaline solution usually contains from 20 to 30% by weight of (alkaline earth) alkali hydroxides, based on the total weight of the alkaline solution.

Das von Kohlendioxid zu befreiende Prozessgas wird dem CO2-Absorber gängigerweise im Bereich von dessen Sumpf zugeführt. Dem Kohlendioxid enthaltenden Prozessgas wird im Zuge des Passierens des CO2-Absorbers Kohlendioxid entzogen. Kohlendioxid wird im CO2-Absorber gebunden. Auf diese Weise wird das Prozessgas zumindest teilweise von Kohlendioxid befreit. Das so aufgereinigte Prozessgas wird üblicherweise am Kopf des CO2-Absorbers entnommen und schließlich wieder dem Reaktor zugeführt zur weiteren Umsetzung zu Vinylacetat. Üblicherweise wird das Kreisgas vor Einbringen in den Reaktor mit Ethylen, Essigsäure und/oder Sauerstoff beaufschlagt sowie erforderlichenfalls verdichtet und/oder auf die gewünschte Temperatur gebracht.The process gas to be liberated from carbon dioxide is commonly supplied to the CO 2 absorber in the region of its bottom. The carbon dioxide-containing process gas is removed in the course of passing the CO 2 absorber carbon dioxide. Carbon dioxide is bound in the CO 2 absorber. In this way, the process gas is at least partially freed from carbon dioxide. The thus purified process gas is usually removed at the top of the CO 2 absorber and finally fed back to the reactor for further conversion to vinyl acetate. Usually, the recycle gas prior to introduction into the reactor with ethylene, acetic acid and / or oxygen is applied and, if necessary, compressed and / or brought to the desired temperature.

Das Kohlendioxid enthaltende Prozessgas, das in den CO2-Absorber eingebracht wird, enthält vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 13 bis 19 Gew.-% Kohlendioxid, 55 bis 70 Gew.-%, insbesondere 60 bis 70 Gew.-% Ethylen sowie weitere, übliche Mengen an den Inerten, wie Ethan, Methan, Stickstoff oder Argon, sowie gegebenenfalls weitere Bestandteile, wobei sich die Angaben in Gew.-% auf das Gesamtgewicht dieses Prozessgases beziehen. Das aufgereinigte Prozessgas, das den CO2-Absorber verlässt, enthält vorzugsweise ≤ 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt ≤ 2 Gew.-% und am meisten bevorzugt ≤ 1,6 Gew.-%, in der Regel jedoch ≥ 0,5 Gew.-% Kohlendioxid sowie vorzugsweise 70 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt 75 bis 85 Gew.-% Ethylen und weitere, übliche Mengen an den Inerten, wie Ethan, Methan, Stickstoff oder Argon, sowie gegebenenfalls weitere übliche Bestandteile, wobei sich die Angaben in Gew.-% auf das Gesamtgewicht des aufgereinigten, den CO2-Absorber verlassenden Prozessgases beziehen, Bei der erfindungsgemäßen Aufreinigung wird also insbesondere Kohlendioxid aus dem Prozessgas entfernt.The carbon dioxide-containing process gas, which is introduced into the CO 2 absorber, preferably contains 10 to 20 wt .-%, in particular 13 to 19 wt .-% carbon dioxide, 55 to 70 wt .-%, in particular 60 to 70 wt. % Of ethylene and other conventional amounts of the inert, such as ethane, methane, nitrogen or argon, and optionally other constituents, wherein the data in wt .-% on the total weight of this process gas. The purified process gas leaving the CO 2 absorber preferably contains ≦ 2.5% by weight, more preferably ≦ 2% by weight, and most preferably ≦ 1.6% by weight, but generally ≥ 0 , 5 wt .-% carbon dioxide and preferably 70 to 95 wt .-% and particularly preferably 75 to 85 wt .-% of ethylene and other conventional amounts of the inert, such as ethane, methane, nitrogen or argon, and optionally other conventional ingredients , Wherein the data in wt .-% on the total weight of the purified, the CO 2 absorber leaving the process gas relate, In the purification according to the invention therefore in particular carbon dioxide is removed from the process gas.

Der Druck des Prozessgases beim Eintreten in den CO2-Absorber beträgt üblicherweise 9 bis 10 bar. Im CO2-Absorber herrschen in der Regel Temperaturen von 95 bis 100°C.The pressure of the process gas when entering the CO 2 absorber is usually 9 to 10 bar. Temperatures of 95 to 100 ° C usually prevail in the CO 2 absorber.

Der Druckverlust des Prozessgases im Zuge des Passierens des CO2-Absorbers beträgt vorzugsweise ≤ 700 mbar, insbesondere ≤ 500 mbar, mehr bevorzugt ≤ 300 mbar, noch mehr bevorzugt ≤ 150 mbar und am meisten bevorzugt ≤ 70 mbar.The pressure loss of the process gas in the course of passing the CO 2 absorber is preferably ≦ 700 mbar, in particular ≦ 500 mbar, more preferably ≦ 300 mbar, even more preferably ≦ 150 mbar and most preferably ≦ 70 mbar.

Der Sumpf des CO2-Absorbers, d. h. ein alkalisches Medium, wird üblicherweise einem CO2-Desorber zugeführt. Das in den CO2-Desorber eingeführte alkalische Medium wird im CO2-Desorber auf 100 bis 120°C erhitzt und von Kohlendioxid befreit. Freigesetztes Kohlendioxid wird aus dem Prozess ausgeschleust. Am Sumpf des CO2-Desorbers wird das von Kohlendioxid befreite alkalische Medium entnommen und im Bereich des Kopfes in den CO2-Absorber zurückgeführt.The bottom of the CO 2 absorber, ie an alkaline medium, is usually fed to a CO 2 desorber. The introduced into the CO 2 desorber alkaline medium is heated in CO 2 desorber to 100 to 120 ° C and freed of carbon dioxide. Released carbon dioxide is discharged from the process. At the bottom of the CO 2 desorber freed from carbon dioxide alkaline medium is removed and returned in the head in the CO 2 absorber.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält auch der CO2-Desorber Füllkörper. Es können die oben genannten Füllkörper in den oben genannten Formen und Mengen Einsatz finden. Der CO2-Desorber enthält die Füllkörper vorzugsweise in Form von Schüttungen, d. h. vorzugsweise nicht in Form von Packungen. Ansonsten ist der CO2-Desorber nach Stand der Technik aufgebaut und betrieben. Alternativ, wenngleich weniger bevorzugt, kann der CO2-Desorber auch in herkömmlicher Weise mit Siebböden ausgestattet sein.In a preferred embodiment, the CO 2 desorber contains packing. It can find the above-mentioned filler in the above forms and quantities use. The CO 2 desorber contains the filler preferably in the form of beds, ie preferably not in the form of packages. Otherwise, the CO 2 desorber is constructed and operated according to the prior art. Alternatively, although less preferred, the CO 2 desorber may also be conventionally screened.

Der Druckverlust des alkalischen Mediums zwischen dem Einführen in den CO2-Desorber und dem Entnehmen aus dem CO2-Desorber beträgt vorzugsweise ≤ 150 mbar, mehr bevorzugt ≤ 100 mbar, noch mehr bevorzugt ≤ 50 mbar und am meisten bevorzugt ≤ 25 mbar.The pressure loss of the alkaline medium between introduction into the CO 2 desorber and removal from the CO 2 desorber is preferably ≦ 150 mbar, more preferably ≦ 100 mbar, even more preferably ≦ 50 mbar, and most preferably ≦ 25 mbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält auch der Wasserwäscher Füllkörper. Auch hier können die oben genannten Füllkörper in den oben genannten Formen und Mengen Einsatz finden. Der Wasserwäscher enthält die Füllkörper vorzugsweise in Form von Packungen, d. h. vorzugsweise nicht in Form von Schüttungen. Ansonsten ist der Wasserwäscher nach Stand der Technik aufgebaut. Alternativ, wenngleich weniger bevorzugt ist der Wasserwäscher in herkömmlicher Weise mit Siebböden ausgestattet.In a further preferred embodiment, the water scrubber also contains packing. Again, the above-mentioned filler can be found in the above forms and quantities use. The water scrubber contains the packing preferably in the form of packages, ie preferably not in shape of fillings. Otherwise, the water scrubber is constructed according to the prior art. Alternatively, though less preferably, the water scrubber is conventionally equipped with sieve trays.

Der Wasserwäscher ist bekanntermaßen vor dem CO2-Absorber in den Kreisprozess integriert. Das Prozessgas wird üblicherweise im Bereich des Sumpfes in den Wasserwäscher eingeführt. Der Wasserwäscher wird im Allgemeinen mit Essigsäure und Wasser beschickt. Dadurch wird beispielsweise Vinylacetat aus dem Prozessgas gewaschen. Das so gereinigte Prozessgas wird am Kopf des Wasserwäschers entnommen und in den CO2-Absorber eingebracht.The water scrubber is known to be integrated in the cycle before the CO 2 absorber. The process gas is usually introduced in the area of the sump in the water scrubber. The water scrubber is generally charged with acetic acid and water. As a result, for example, vinyl acetate is washed from the process gas. The thus purified process gas is removed from the head of the water scrubber and introduced into the CO 2 absorber.

Im Folgenden ist das Verfahren zur Herstellung von Vinylacetat und die erfindungsgemäße Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Prozessgas bzw. dem Kreisgas mit weiteren Details beschrieben.In the following, the process for the preparation of vinyl acetate and the inventive separation of carbon dioxide from a process gas or the cycle gas with further details is described.

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Vinylacetat wird vorzugsweise in Röhrenreaktoren gearbeitet, welche mit einem Festbettkatalysator beschickt sind. Diese Katalysatoren sind im Allgemeinen mit Edelmetall(salz)en und Promotoren dotierte Trägerkatalysatoren, beispielsweise mit Palladium und mit Gold und Kalium-Salzen dotierte Bentonit-Kugeln. Der Reaktor wird mit Ethylen, Sauerstoff und Essigsäure beschickt und die Reaktion bei einem Druck von vorzugsweise 8 bis 12 bar abs. und einer Temperatur von vorzugsweise 130°C bis 200°C durchgeführt.In the continuous production of vinyl acetate is preferably carried out in tubular reactors which are charged with a fixed bed catalyst. These catalysts are generally supported catalysts doped with noble metals (salts) and promoters, for example palladium and bentonite spheres doped with gold and potassium salts. The reactor is charged with ethylene, oxygen and acetic acid and the reaction at a pressure of preferably 8 to 12 bar abs. and a temperature of preferably 130 ° C to 200 ° C performed.

Die Reaktionstemperatur im Festbettröhrenreaktor von vorzugsweise 130°C bis 200°C wird mittels Siedewasserkühlung bei einem Druck von 1 bis 30 bar abs. eingestellt. Dabei wird Wasserdampf, der sogenannte Eigendampf, mit einer Temperatur von 120°C bis 185°C bei einem Druck von 1 bis 10 bar abs., vorzugsweise 2,5 bis 5 bar abs., gebildet. Das aus dem Reaktor austretende Produktgas enthält im Wesentlichen Vinylacetat, Ethylen, Essigsäure, Wasser, Sauerstoff, CO2 sowie die Inerten Stickstoff, Argon, Methan und Ethan.The reaction temperature in a fixed bed tubular reactor of preferably 130 ° C to 200 ° C is abs by means of boiling water at a pressure of 1 to 30 bar. set. In this case, steam, the so-called self-steam, with a temperature of 120 ° C to 185 ° C at a pressure of 1 to 10 bar abs., Preferably 2.5 to 5 bar abs. Formed. The product gas leaving the reactor contains essentially vinyl acetate, ethylene, acetic acid, water, oxygen, CO 2 and the inert nitrogen, argon, methane and ethane.

Im Allgemeinen wird das den Festbettröhrenreaktor verlassende Gasgemisch in eine Vorentwässerungskolonne geleitet und die am Sumpf der Kolonne anfallende flüssige Phase, hauptsächlich Vinylacetat, Essigsäure, Ethylacetat und Wasser, dem Rohvinylacetat-Sammelbehälter zugeführt. In der nachgeschalteten Azeotropkolonne wird in Vinylacetatmonomer (VAM) und Wasser als Kopfprodukt und Essigsäure als Sumpfprodukt aufgetrennt. Die Essigsäure wird in den Essigsäuresättiger geleitet und so in den Prozess zurückgeführt. Das als Kopfprodukt entnommene VAM wird über die Entwässerungskolonne zur Reinvinylacetatkolonne geleitet und dort in VAM und Essigsäure getrennt.In general, the gaseous mixture leaving the fixed-bed tubular reactor is passed into a pre-dewatering column and the liquid phase obtained at the bottom of the column, mainly vinyl acetate, acetic acid, ethyl acetate and water, is fed to the crude vinyl acetate collecting vessel. In the downstream azeotropic column is separated into vinyl acetate monomer (VAM) and water as the top product and acetic acid as the bottom product. The acetic acid is passed into the acetic acid saturator and returned to the process. The top product removed VAM is passed through the dewatering column to the pure vinyl acetate and separated there into VAM and acetic acid.

Das am Kopf der Vorentwässerungskolonne entnommene gasförmige Gemisch, bestehend im Wesentlichen aus Ethylen und CO2, wird im Kreisgaswäscher von weiteren, nach Möglichkeit von allen kondensierbaren Anteilen befreit. Das am Kopf des Kreisgaswäschers entnommene Kreisgas wird im Kreisgasverdichter, zum Ausgleich der im Reaktionskreislauf auftretenden Druckverluste, verdichtet und wieder als Kreisgas in den Reaktor zurückgeführt. Das Druckniveau des Kreisgases beträgt vorzugsweise 8 bis 12 bar abs.The gaseous mixture taken off at the top of the pre-dewatering column, consisting essentially of ethylene and CO 2 , is freed from further condensable fractions in the recycle gas scrubber, if possible from all. The circulating gas withdrawn at the head of the cycle gas scrubber is compressed in the recycle gas compressor, to compensate for the pressure losses occurring in the reaction circuit, and recirculated back into the reactor as recycle gas. The pressure level of the circulating gas is preferably 8 to 12 bar abs.

Ein Teilstrom des Kreisgases (Kreisgasteilstrom) wird auf der Saugseite oder Druckseite, vorzugsweise der Druckseite, des Kreisgasverdichters abgezweigt und zur erfindungswesentlichen CO2-Entfernung der CO2-Wäsche zugeführt und geht nach der CO2-Entfernung wieder druckseitig zurück zum Verdichter. Der am Kreisgasverdichter entnommene Teilstrom macht etwa 8 bis 12 Vol.-% des gesamten Kreisgases aus. Üblicherweise wird nach der Abzweigung und vor der CO2-Wäsche der entnommene Teilstrom in einer Kolonne (Wasserwäscher) unter Zuführung von Wasser und Essigsäure gewaschen. Das flüssige Sumpfprodukt kann im Rohvinylacetatbehälter gesammelt werden und in der nachgeschalteten Azeotropkolonne aufgetrennt werden. Das gasförmige Kopfprodukt des Wasserwäschers, im Wesentlichen Ethylen und CO2, wird der CO2-Wäsche zugeführt.A partial stream of the recycle gas (circulating gas partial stream) is branched off on the suction side or pressure side, preferably the pressure side of the cycle gas compressor and supplied 2 scrubbing to the invention essentially CO 2 removal of CO and goes to the CO 2 removal again on the pressure side back to the compressor. The substream removed from the cycle gas compressor makes up about 8 to 12% by volume of the total cycle gas. Usually, after the branching off and before the CO 2 scrubbing, the withdrawn partial stream is washed in a column (water scrubber) while supplying water and acetic acid. The liquid bottom product can be collected in the crude vinyl acetate container and separated in the downstream azeotropic column. The gaseous top product of the water scrubber, essentially ethylene and CO 2 , is fed to the CO 2 scrubber.

Der Kreisgasteilstrom (Kopfprodukt des Wasserwäschers) wird nun in einen CO2-Absorber, auch CO2-Wäscher genannt, geführt.The circulating gas partial flow (head product of the water scrubber) is now in a CO 2 absorber, also called CO 2 scrubber out.

Der Kreisgasteilstrom wird im Allgemeinen nach der CO2-Wäsche, auf der Druckseite des Kreisgasverdichters, und stromabwärts von der Entnahmestelle des Teilstroms zur CO2-Wäsche, mit dem weiteren Kreisgas vereint. Im Allgemeinen wird zum Ausgleich des Druckverlustes der Kreisgasteilstrom mittels Ethylen, welches aus der Raffinerie mit einem Druck von 15 bis 25 bar abs. anfällt, auf ein Druckniveau von vorzugsweise 0,5 bis 2 bar über dem Druck des Kreisgases gebracht, und dem Kreisgas zugeführt. Vorzugsweise wird der Kreisgasteilstrom mit der erforderlichen Menge Ethylen über einen Strahlverdichter (Ejektoren, Injektoren), vorzugsweise eine Saugdüse, zugeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann auch so vorgegangen werden, dass der gesamte Ethylenfeed, welcher vor dem Reaktor dem Kreisgas zugeführt wird, über den Strahlverdichter zugeführt wird.The circulating gas partial stream is generally combined after the CO 2 scrubbing, on the pressure side of the cycle gas compressor, and downstream of the removal point of the partial flow for CO 2 scrubbing, with the further circulating gas. In general, to compensate for the pressure loss of the circulating gas partial stream by means of ethylene, which from the refinery at a pressure of 15 to 25 bar abs. obtained, brought to a pressure level of preferably 0.5 to 2 bar above the pressure of the circulating gas, and fed to the cycle gas. Preferably, the circulating gas partial stream is supplied with the required amount of ethylene via a jet compressor (ejectors, injectors), preferably a suction nozzle. In a preferred embodiment may also be so be proceeded that the entire ethylene feed, which is supplied to the cycle gas before the reactor, is supplied via the jet compressor.

Überraschenderweise konnte durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Füllkörpern an Stelle der im Stand der Technik eingesetzten Siebböden eine erhebliche Produktionssteigerung und Energieeinsparung bei der Gewinnung und Reinigung von Vinylacetat erzielt werden. Die Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Prozessgas erfolgt in effizienterer Weise. Zudem konnte die Ethylenselektivität gesteigert werden, d. h. die Selektivität der gewünschten Umsetzung von Ethylen zu Vinylacetat.Surprisingly, a considerable increase in production and energy savings in the recovery and purification of vinyl acetate could be achieved by the inventive use of random packings in place of the sieve trays used in the prior art. The separation of carbon dioxide from the process gas takes place in a more efficient manner. In addition, the ethylene selectivity could be increased, d. H. the selectivity of the desired conversion of ethylene to vinyl acetate.

Vorteilhafter Weise kann bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise auch auf den Zusatz von Entschäumern, wie Polyalkylenglykole, verzichtet werden. Dagegen tritt bei entsprechendem Einsatz von Siebböden im CO2-Absorber oder auch im CO2-Desorber bzw. im Wasserwäscher eine starke Schaumbildung auf, die zu einem Druckanstieg in den Kolonnen führt, dem üblicherweise durch Zusatz von Entschäumern begegnet wird, um den Ethylendruck und damit die Ethylenselektivität aufrecht halten zu können. Der Einsatz von Entschäumern ist mit Aufwand und Kosten verbunden.Advantageously, in the procedure according to the invention, it is also possible to dispense with the addition of defoamers, such as polyalkylene glycols. In contrast, occurs with appropriate use of sieve trays in the CO 2 absorber or in the CO 2 desorber or in the water scrubber on a strong foam formation, which leads to an increase in pressure in the columns, which is usually countered by the addition of defoamers to the ethylene pressure and to be able to maintain ethylene selectivity. The use of defoamers is associated with effort and costs.

Überraschenderweise trat bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise keine signifikante Verschmutzung der mit Füllkörpern beschickten Anlagenteile auf – und dies obwohl derartige Probleme ansonsten bei der Verarbeitung von ethylenisch ungesättigten Monomeren in mit Füllkörpern beschickten Anlagen üblicherweise auftreten, weswegen ein Fachmann vor dem Einsatz von Füllkörper enthaltenden Anlagenteilen im erfindungsgemäßen Verfahren Abstand nehmen würde. Stattdessen trat beim erfindungsgemäßen Verfahren keine nennenswerte Beeinträchtigung des Stoff- und Energieaustauschs der Füllkörper-Anlagen während ihres Betriebes auf.Surprisingly, in the procedure according to the invention, no significant contamination of the parts of the system charged with packing material occurred - even though such problems usually occur in the processing of ethylenically unsaturated monomers in installations charged with packing materials, which is why a person skilled in the art prior to the use of filling unit-containing system components in the process according to the invention Would refrain. Instead, in the process according to the invention, no appreciable impairment of the mass and energy exchange of the random pack systems occurred during their operation.

Das nachfolgende Beispiel sowie das Vergleichsbeispiel dienen der weiteren Illustration der Erfindung, ohne die Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken:
In einer Anlage gemäß 1 wurde ethylenhaltiges Kreisgas im Essigsäuresättiger 1 (AcOH-Sättiger) mit Essigsäure (AcOH) beschickt, danach Sauerstoff (O2) hinzugefügt und über eine mit Dampf beheizte Leitung 2 dem Röhrenreaktor 3 zugeführt. Das den Reaktor verlassende Kreisgas-Gemisch, welches im Wesentlichen Ethylen, Vinylacetat, Essigsäure, Kohlendioxid, Sauerstoff sowie Inerte enthielt, wurde über Leitung 4 der Vorentwässerungskolonne 5 zugeführt. In der Vorentwässerungskolonne 5 wurde das Gemisch aufgetrennt, wobei das Sumpfprodukt mit im Wesentlichen VAM, Essigsäure und Wasser (H2O) über Leitung 19 dem Rohvinylacetat-Behälter 21 zugeführt wurde, und nach Transfer über Leitung 22 in die Azeotropkolonne 23 in eine VAM-Fraktion und eine Essigsäure-Fraktion aufgetrennt wurde, welche jeweils, in hier nicht dargestellten Prozessschritten weiter aufgearbeitet wurden.
The following example and the comparative example serve to further illustrate the invention without restricting the invention in any way:
In a plant according to 1 was ethylene-containing cycle gas in Essigsäuresättiger 1 (AcOH saturator) is charged with acetic acid (AcOH), then oxygen (O 2 ) is added and passed through a steam heated line 2 the tube reactor 3 fed. The recycle gas leaving the reactor, which contained essentially ethylene, vinyl acetate, acetic acid, carbon dioxide, oxygen and inert, was passed over line 4 the pre-dewatering column 5 fed. In the pre-dewatering column 5 The mixture was separated, the bottom product with essentially VAM, acetic acid and water (H 2 O) via line 19 the crude vinyl acetate container 21 was fed, and after transfer via line 22 in the azeotrope column 23 was separated into a VAM fraction and an acetic acid fraction, which were further worked up, respectively, in process steps not shown here.

Das Kopfprodukt der Vorentwässerungskolonne 5 wurde entnommen und im nachgeschalteten Kreisgaswäscher 6 mittels Waschen mit Essigsäure von gasförmigem VAM befreit. Das Gasgemisch (Kreisgas) wurde mit dem Kreisgas-Verdichter 7 um etwa 3 bar höherverdichtet. Der Großteil des Kreisgases wurde über Leitung 18 in den Essigsäuresättiger 1 zurückgeführt.The top product of the pre-dewatering column 5 was removed and in the downstream recycle gas scrubber 6 freed from gaseous VAM by washing with acetic acid. The gas mixture (circulating gas) was with the cycle gas compressor 7 increased by about 3 bar. The majority of the cycle gas was via line 18 in the Essigsäuresättiger 1 recycled.

Ein Anteil von etwa 12 Vol.-% des Kreisgases wurde druckseitig vom Kreisgasverdichter 7 abgezweigt und über Leitung 8 in den Wasserwäscher 9 überführt und dort, zur Entfernung von weiterem Vinylacetat, mit Essigsäure und anschließend Wasser behandelt. Der Wasserwäscher 9 war entsprechend der Angabe für das Beispiel 1 bzw. das Vergleichsbeispiel 2 weiter unten mit Füllkörpern bzw. mit Siebböden ausgestattet. Das Essigsäure, Wasser und Vinylacetat umfassende Sumpfprodukt wurde über Leitung 20 direkt in die Vorentwässerungskolonne 5 eingeleitet. Das Kopfprodukt des Wasserwäschers 9 wurde über Leitung 10 im Bereich des Sumpfes mit einer Rate von 10 Tonnen pro Stunde in die CO2-Absorptionskolonne 11 geleitet. Die CO2-Absorptionskolonne 11 enthielt in herkömmlicher Weise eine 25 Gew.-%ige wässrige Kaliumcarbonat-Lösung und war wie weiter unten angegeben mit Füllkörpern bzw. mit Siebböden ausgestattet. Ansonsten wurde die CO2-Absorptionskolonne 11 in herkömmlicher Weise betrieben.A proportion of about 12 vol .-% of the cycle gas was the pressure side of the cycle gas compressor 7 branched off and over line 8th in the water scrubber 9 transferred there and, to remove more vinyl acetate, treated with acetic acid and then water. The water scrubber 9 was equipped according to the specification for Example 1 and Comparative Example 2 below with packing or with sieve plates. The bottom product comprising acetic acid, water and vinyl acetate was passed over line 20 directly into the pre-dewatering column 5 initiated. The top product of the water scrubber 9 was over line 10 in the area of the sump at a rate of 10 tons per hour in the CO 2 absorption column 11 directed. The CO 2 absorption column 11 In a conventional manner, it contained a 25% by weight aqueous potassium carbonate solution and was equipped with fillers or with sieve trays, as indicated below. Otherwise, the CO 2 absorption column 11 operated in a conventional manner.

Der Sumpf der CO2-Absorptionskolonne 11 enthielt wie üblich Kaliumhydrogencarbonat und wurde über Leitung 12 in den Kopf der CO2-Desorptionskolonne 13 geleitet. Die CO2-Desorptionskolonne 13 war entsprechend der Angabe für das Beispiel 1 bzw. das Vergleichsbeispiel 2 weiter unten mit Füllkörpern bzw. mit Siebböden ausgestattet. Ansonsten wurde die CO2-Desorptionskolonne 13 in herkömmlicher Weise betrieben. Der Sumpf der CO2-Desorptionskolonne 13 enthielt Kaliumcarbonat und wurde über Leitung 14 im Bereich des Kopfes in die CO2-Absorptionskolonne 11 eingeführt.The bottom of the CO 2 absorption column 11 contained potassium hydrogen carbonate as usual and was passed over 12 in the head of the CO 2 desorption column 13 directed. The CO 2 desorption column 13 was equipped according to the specification for Example 1 and Comparative Example 2 below with packing or with sieve plates. Otherwise, the CO 2 desorption column 13 operated in a conventional manner. The bottom of the CO 2 desorption column 13 contained potassium carbonate and was passed over line 14 in the region of the head in the CO 2 absorption column 11 introduced.

Das Kopfprodukt der CO2-Absorptionskolonne 11 wurde über die Leitung 16 in den Strahlsauger 17 geleitet, dort mit Ethylenfeed versetzt und schließlich über den Essigsäuresättiger 1 und wieder in den Reaktor 3 eingeleitet. The top product of the CO 2 absorption column 11 was over the line 16 in the jet cleaner 17 passed there, mixed with ethylene feeder and finally on the Essigsäuresättiger 1 and back to the reactor 3 initiated.

Über Leitung 15 wurde CO2 aus der Desorptionskolonne 13 entfernt.Via wire 15 was CO 2 from the desorption column 13 away.

Die Bestimmung von Ethylen bzw. Kohlendioxid im jeweiligen Prozessgas erfolgte mittels eines Siemens-Ultramats (IR-Messung). Die Bestimmung von Sauerstoff wurde mit einem Siemens-Oximat durchgeführt. Die weiteren Bestandteile wurden gaschromatographisch bestimmt.The determination of ethylene or carbon dioxide in the respective process gas was carried out by means of a Siemens Ultramats (IR measurement). The determination of oxygen was carried out with a Siemens oximat. The other ingredients were determined by gas chromatography.

Beispiel 1:Example 1:

In den Wasserwäscher 9 waren Füllkörper des Typs B1-350 (Handelsname der Firma Montz; Werkstoff Stahl 1.4539 gemäß „Stahlschlüssel”) in Form von Packungen eingebaut.In the water scrubber 9 were packing of the type B1-350 (trade name of the company Montz, material steel 1.4539 according to "steel key") in the form of packages installed.

Die CO2-Absorptionskolonne 11 wie auch die CO2-Desorptionskolonne 13 waren jeweils mit Füllkörpern des Typs Raschig-Superringe 0,7-DC01 (Handelsname der Firma Raschig; Werkstoff Stahl 1.0330 gemäß „Stahlschlüssel”) in Form von Schüttungen ausgerüstet. Tabelle 1: Beschreibung von Prozessgasströmen des Beispiels 1: Bestandteile* Wasserwäscher 9 CO2-Absorptionskolonne 11 Zulauf 8 [Vol.-Teile] Zulauf 10 [Vol.-Teile] Abzug 16 [Vol.-Teile] CO2 16 15,9 1,5 C2H4 65 64,9 80 C2H6 9 8,9 9,8 AcOH 1,0 0,005 0,004 VAM 0,005 0,001 0,0005 AcH 0,04 0,001 0,0005 N2 3 3 3 Ar 6 6 5,5 *: CO2: Kohlendioxid; C2H4: Ethylen; C2H6: Ethan; AcOH: Essigsäure; VAM: Vinylacetat-Monomer; AcH: Acetaldehyd; N2: Stickstoff; Ar: Argon.The CO 2 absorption column 11 as well as the CO 2 -Desorptionskolonne 13 were in each case with packings of the type Raschig-Superringe 0.7-DC01 (trade name of Raschig, material steel 1.0330 according to "steel key") equipped in the form of beds. Table 1: Description of process gas streams of Example 1: ingredients * water scrubber 9 CO 2 absorption column 11 Inlet 8 [parts by volume] Inlet 10 [parts by volume] Deduction 16 [parts by volume] CO 2 16 15.9 1.5 C 2 H 4 65 64.9 80 C 2 H 6 9 8.9 9.8 AcOH 1.0 0.005 0,004 VAM 0.005 0.001 0.0005 Oh 0.04 0.001 0.0005 N 2 3 3 3 Ar 6 6 5.5 *: CO 2 : carbon dioxide; C 2 H 4 : ethylene; C 2 H 6 : ethane; AcOH: acetic acid; VAM: vinyl acetate monomer; AcH: acetaldehyde; N 2 : nitrogen; Ar: Argon.

Vergleichsbeispiel 2:Comparative Example 2:

Der Wasserwäscher 9 wie auch die CO2-Absorptionskolonne 11 und die CO2-Desorptionskolonne 13 waren je in herkömmlicher Weise mit Siebböden ausgestattet. Tabelle 2: Beschreibung von Prozessgasströmen des Vergleichsbeispiels 2: Bestandteile* Wasserwäscher 9 CO2-Absorptionskolonne 11 Zulauf 8 [Vol.-Teile] Zulauf 10 [Vol.-Teile] Abzug 16 [Vol.-Teile] CO2 16 15,9 4 C2H4 65 64,9 75 C2H6 9 9,5 9,8 AcOH 1,0 0,005 0,004 VAM 0,005 0,001 0,0005 AcH 0,04 0,001 0,0005 N2 3 3 4 Ar 6 6 7 *: CO2: Kohlendioxid; C2H4: Ethylen; C2H6: Ethan; AcOH: Essigsäure; VAM: Vinylacetat-Monomer; AcH: Acetaldehyd; N2: Stickstoff; Ar: Argon. Tabelle 3: Einfluss der Kolonneneinbauten auf die CO2-Abtrennung in der CO2-Absorptionskolonne 11: Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 CO2-Gehalt im Abzug 16 [Vol.-%] 1,5 4 Tabelle 4: Einfluss der Kolonneneinbauten auf die Umsetzung von Ethylen im Reaktor 3 und den Ethylengehalt im Kreisgas: Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 C2H4 [Vol.-%] 75 62 SE[%]a) 93 92,5 C2H4-Verbrauchszahlb) 0,377 0,379 STYc) [g/l × h] 950 920 a) SE: C2H4-Selektivität im Reaktor 3:
SE = Vinylacetat [Mol-%]/(Vinylacetat [Mol-%] + 0,5 × CO2 [Mol-%]) × 100;
b) C2H4-Verbrauchszahl = Masse von im Reaktor 3 umgesetztem Ethylen/Masse von im Reaktor 3 gebildetem Vinylacetat;
c) STY = Raumzeitausbeute = Vinylacetat [g]/(Katalysator [1] × Zeit [h]).
The water scrubber 9 as well as the CO 2 absorption column 11 and the CO 2 desorption column 13 were each equipped in a conventional manner with sieve plates. Table 2: Description of process gas streams of Comparative Example 2: ingredients * water scrubber 9 CO 2 absorption column 11 Inlet 8 [parts by volume] Inlet 10 [parts by volume] Deduction 16 [parts by volume] CO 2 16 15.9 4 C 2 H 4 65 64.9 75 C 2 H 6 9 9.5 9.8 AcOH 1.0 0.005 0,004 VAM 0.005 0.001 0.0005 Oh 0.04 0.001 0.0005 N 2 3 3 4 Ar 6 6 7 *: CO 2 : carbon dioxide; C 2 H 4 : ethylene; C 2 H 6 : ethane; AcOH: acetic acid; VAM: vinyl acetate monomer; AcH: acetaldehyde; N 2 : nitrogen; Ar: Argon. Table 3: Influence of the column internals on the CO 2 separation in the CO 2 absorption column 11: example 1 Comparative Example 2 CO 2 content in the flue 16 [% by volume] 1.5 4 Table 4: Influence of the column internals on the conversion of ethylene in the reactor 3 and the ethylene content in the recycle gas: example 1 Comparative Example 2 C 2 H 4 [vol.%] 75 62 S E [%] a) 93 92.5 C 2 H 4 consumption number b) 0.377 0.379 STY c) [g / l × h] 950 920 a) S E : C 2 H 4 selectivity in the reactor 3:
S E = vinyl acetate [mol%] / (vinyl acetate [mol%] + 0.5 × CO 2 [mol%]) × 100;
b) C 2 H 4 consumption number = mass of ethylene reacted in the reactor 3 / mass of vinyl acetate formed in the reactor 3;
c) STY = space-time yield = vinyl acetate [g] / (catalyst [1] × time [h]).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009002666 A1 [0008] DE 102009002666 A1 [0008]
  • DE 102006038689 A [0008] DE 102006038689 A [0008]
  • EP 1760065 A1 [0008] EP 1760065 A1 [0008]

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Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen aus der Herstellung von Vinylacetat nach Umsetzung von Ethylen mit Essigsäure und Sauerstoff in heterogen katalysierten, kontinuierlichen Gasphasenprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kohlendioxid enthaltendes Prozessgas durch einen oder mehrere CO2-Absorber geführt wird, die mit Füllkörpern ausgestattet sind.A process for the purification of carbon dioxide-containing process gases from the production of vinyl acetate after reaction of ethylene with acetic acid and oxygen in heterogeneously catalyzed continuous gas phase processes, characterized in that a carbon dioxide-containing process gas is passed through one or more CO 2 absorber equipped with packing are. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper in Hohlzylinder-Form, Sattel- oder Kugel-Form vorliegen.Process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to Claim 1, characterized in that the fillers are in the form of hollow cylinders, saddles or spheres. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Füllkörper ausgewählt werden aus der Gruppe umfassend Pall-Ringe, Berl-Sattel, Hiflow-Ringe, Intalox-Sattel, Igel und Raschig-Ringe.A process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 or 2, characterized in that one or more fillers are selected from the group comprising Pall rings, Berl saddle, Hiflow rings, Intalox saddle, hedgehogs and Raschig rings. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein CO2-Absorber die Füllkörper in Form von Schüttungen enthält.Process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 to 3, characterized in that a CO 2 absorber contains the packing in the form of beds. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein CO2-Absorber die Form einer Kolonne hat und die Kolonne zu 75% bis 85% mit Füllkörpern befüllt ist, bezogen auf das Gesamtvolumen der Kolonne.A process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 to 4, characterized in that a CO 2 absorber has the shape of a column and the column is filled to 75% to 85% with packing, based on the total volume of the column. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas, das einen CO2-Absorber verlässt, ≤ 2,5 Gew.-% Kohlendioxid enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des den CO2-Absorber verlassenden Prozessgases.A process for purifying carbon dioxide-containing process gases according to claim 1 to 5, characterized in that the process gas leaving a CO 2 absorber contains ≤ 2.5 wt .-% carbon dioxide, based on the total weight of the CO 2 absorber leaving process gas. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpf eines CO2-Absorbers einem oder mehreren CO2-Desorbern zugeführt wird und ein oder mehrere CO2-Desorber Füllkörper enthalten.A process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 to 6, characterized in that the bottom of a CO 2 absorber is supplied to one or more CO 2 desorbers and contain one or more CO 2 desorber filler. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere CO2-Desorber die Füllkörper in Form von Schüttungen enthalten.Process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 to 7, characterized in that one or more CO 2 desorber contain the packing in the form of beds. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem CO2-Absorber ein oder mehrere Wasserwäscher in den Kreisprozess integriert sind und ein oder mehrere Wasserwäscher Füllkörper enthalten.Process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 to 8, characterized in that one or more water scrubbers are integrated in the cycle before a CO 2 absorber and one or more water scrubbers contain packing. Verfahren zur Aufreinigung von Kohlendioxid enthaltenden Prozessgasen nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Wasserwäscher die Füllkörper in Form von Packungen enthalten.Process for the purification of process gases containing carbon dioxide according to claim 1 to 9, characterized in that one or more water scrubbers contain the packing in the form of packages.
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