DE1668666C3 - Verfahren zur Ausnutzung der Energie der aus einem Xthylenoxidsynthesereaktor kommenden Abgase - Google Patents

Description

nicht dargestellten Reaktor, in dem die katalytische Oxydation des Äthylens zu Äthylenoxid in an sich bekannter Weise durchgeführt wird. Vor Eintritt in einen Wärmeaustauscher 2 werden die Gase in der Leitung 1 durch eine Absorptionskolonne geführt, in der das Äthylenoxid völlig oder im wesentlichen in an sich bekannter Weise abgezogen wird. Die Abgase besitzen gewöhnlich eine Temperatur von 10 bis 50 C und einen Druck von 15 bis 25 Atmosphären, werden jedoch im Wärmeaustauscher 2 durch die heißen, eine Expansionsturbine 7 verlassenden Gase erwärmt. Die Abgase werden vom Wärmeaustauscher 2 zu einer Verbrennungskammer 4, die mit einer Brennstoffspeisung versehen ist, geführt, wobei der Brennstoff durch einen Aufgabeschieber 5 geregelt wird, der durch einen Temperaturregler 6 regelbar ist, der zwischen der Einlaßöffnung der Expansionsturbine und der Auslaßöffnung der Verbrennungskammer angeschlossen ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Brennstoffspeisung durch die ao gewünschte Auslaßtemperatur gesteuert wird, die gewöhnlich im Bereich zwischen 600 und 750° C liegt. Die die Verbrennungskammer 4 verlassenden Gase besitzen ausreichenden Druck und ausreichende Temperatur, um durch die Turbine 7 zu expandieren, die as den Kompressor 8 treibt, der zum Verdichten der Verfahrensluft verwendet wird. Im Idealfall ist die durch die Expansion der Gase in der Turbine erzeugte Energie im wesentlichen gleich der zum Betreiben des Verfahrensluftkompressors notwendigen.

Die aus der Turbine 7 ausströmenden Gase werden in die Atmosphäre ausgetragen, die darin enthaltene Energie wurde vorher im Wärmeaustauscher 2 rückgewonnen.

Ein Kompromiß zwischen den thermischen, durch die Verbrennung auferlegten Anforderungen und den durch die Turbine auferlegten kann erreicht werden, indem man mit einem thermischen Anfeuchter oder Dämpfer 3 arbeitet, der aus einem Kessel besteht, in dem Dampf erzeugt wird. Dieser kann der Expansionsturbine zusammen mit den aus der Verbrennungskammer strömenden Gasen zugeführt werden.

Der Vorteil der Anordnung nach der Erfindung ist die wesentliche Unabhängigkeit der Verbrennung vom Äthylengehalt in den Abgasen, da sämtliches Äthylen durch Verbrennung entfernt wird, und Explosionsprobleme vor der Expansion in der Turbine werden also nicht hervorgerufen.

Die Toleranz höherer Äthylmengen als üblich in den Abgasen macht das Syntheseverfahien weniger kritisch und besser ausnutzbar, selbst wenn ein Aktivitätsverlust im Synthesekatalysator aufgetreten ist.

Darüber hinaus kann durch das Verfahren nach der Erfindung der Verdichtungszyklus bei der Synthese von Äthylenoxid ohne Verwendung von Servomotoren erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 daß ein beachtlicher Teil dieser im Abgas enthaltenen Patentansprüche: Energie verlorenging. Die Kompression der Luft zum Oxydieren von Äthylen wurde nach dem Stand der

1. Verfahren zur Ausnutzung der Energie der Technik unter Benutzung äußerer Kraftquellen und aus einem Äthylenoxidsynthesereaktor kommen- 5 nicht durch Ausnutzung der Energie vorgenommen, den Abgase mit einer Äthylengehaltsschwankung die im Äthylenoxydationsverfahren erzeugt wurde,
von 0,1 bis 3 Volumprozent, dadurch ge- A'»ch eine Abtrennung des Äthylens zu seiner kennzeichnet, daß man das Äthylen in Ge- Rückgewinnung aus den übrigen Komponenten des genwart von Brennstoff verbrennt, wobei die Gemisches ist nicht möglich, da es in so kleiner und Menge des zugesetzten Brennstoffs in Abhängig- io noch dazu variabler Menge vorhanden ist.

keit von der Temperatur der Abgase geregelt Das Verfahren zum Rückgewinnen der Energie des

wird. gasförmigen Gemisches basierend auf einer kataly-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- tischen Verbrennung des Äthylens bietet wieder ankennzeichnet, daß die Temperatur dieser Abgase dere Nachteile auf Grund der variablen Menge des vor Eintritt in die Turbine auf einen Wert zwi- 15 Äthylens und auf Grund der Tatsache, daß es unmögschen 600 und 750° C geregelt wird. Hch ist, Größe oder Frequenz der Äthylengehalts-

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Schwankungen vorherzusagen. Oft passiert es, daß der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d^e Zu- Äthylengehalt zu hoch für die Stabilität des Katalyführung des Brennstoffs über einen Aufgabeschie- sators ist. Der Katalysator wird also zerstört.

ber geregelt wird, der seinerseits von einem Tem- ao Die bisher mit den bekannten Maßnahmen nicht zu peraturregler gesteuert wird, welcher zwischen meisternden Probleme werden nun erfindungsgemäß Einlaß Expansionsturbine und Auslaß Brennkam- bei einem Verfahren der eingangs genannten Art damer angeschlossen wird, derart, daß die Brenn- durch gelöst, daß man das Äthylen in Gegenwart von stoffzufuhr über die gewünschte Auslaßtempera- Brennstoff verbrennt, wobei die Menge des zugesetztur gesteuert wird. 25 ten Brennstoffs in Abhängigkeit von der Temperatur

der Abgase geregelt wird.

Vorzugsweise wird die Temperatur dieser Abgase vor Eintritt in die Turbine auf einen Wert zwischen 600 und 750" C geregelt. Die Regelung erfolgt hier-30 mit auf einen optimalen thermischen Wirkungsgrad; es ergibt sich eine besonders gleichförmige Verbrennung.

Zweckmäßig wird die Zuführung des Brennstoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnut- über einen Aufgabeschieber geregelt, der seinerseits zung der Energie der aus einem Äthylenoxidsynthese- 35 von einem Temperaturregler gesteuert wird, welcher reaktor kommenden Abgase mit einer Äthylenge- zwischen Einlaß Expansionsturbine und Auslaß haltsschwankung von 0,1 bis 3 Volumprozent. Brennkammer angeschlossen wird, derart, daß die

In der britischen Patentschrift 709 035 ist ein Brennstoffzufuhr über die gewünschte Auslaßtempe-Verfahren zur Durchführung pvrogener, d.h. bei ratur gesteuert wird. Da je Prozent Äthylengehalt in hoher Temperatur ablaufender chemischer Reaktio- 40 den Abgasen sich eine Temperaturerhöhung von nen durch kontinuierliches Verbrennen eines Ge- 300° C ergibt, spricht die Regelung über die Tempemisches aus Brennstoff und Oxydationsmittel unter ratur besonders gut an und ist schnell im Vergleich zu Druck in einer länglichen Kammer zur Erzeugung einer Messung etwa des Äthylengehalts in den Abeines fließenden Stroms gasförmiger Verbrennungs- gasen.

produkte bei hoher Temperatur bekanntgeworden. 45 Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird Ein wesentlicher Teil eines fließenden Stroms der also einmal der Katalysator vermieden, zum anderen gasförmigen Verbrennungsprodukte strömt hierbei eine völlige Ausnutzung der im Äthylen enthaltenen wenigstens mit Schallgeschwindigkeit, wenn er mit Energie ohne Explosionsgefahr ermöglicht,
dem Reaktionsmittel reagiert, wobei eine rasche Küh- Die rückgewonnene Energie reicht aus, die Luft

lung vorgenommen wird, während ein wesentlicher 50 zur Oxydation ohne die Verwendung äußerer Energie Teil des Stroms einschließlich der Reaktionsprodukte zu komprimieren.

noch wenigstens mit Schallgeschwindigkeit strömt. Vorteilhaft ist auch, daß das Gemisch in einer geAnregungen im Hinblick auf die Ausnutzung ehe- wohnlichen Brennkammer erwärmt wird und nicht mischer und mechanischer Energie in den Abgasen etwa mit Schallgeschwindigkeit strömen muß.
aus der Äthylenoxidherstellung sind hierdurch nicht 55 Rückgewonnen wird also ein erheblicher Anteil der gegeben. Dies um so weniger, als nach der britischen mechanischen in den Abgasen enthaltenen Energie, Patentschrift ein Brennstoff kontinuierlich, d. h. mit die zum Antrieb des Kompressors für die Verfahrensgleichem Anteil, mit einem Oxydationsmittel ver- luft herangezogen wird; andererseits wird die im Abbrannt wird. gas enthaltene Verbrennungswärme des Äthylens aus-

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist 60 genutzt, um die gleichen Gase vor ihrer Expansion in darin zu sehen, daß die Abgase Äthylen und Sauer- der Turbine vorzuwärmen.

stoff, und zwar Äthylen in kleinen und variablen Die Erfindung soll nun weiter an Hand der BeMengen, enthalten. Die Rückgewinnung der Energie Schreibung einer Ausfiihrungsform erläutert werden, des Restäthylens im Abgas kann nicht dadurch eifol- Hierbei zeigt die Zeichnung das Fließbild einer Angen, daß die Abgase etwa durch indirekten Wärme- 65 lage zur Verbrennung nicht umgesetzten Äthylens souustausch erwärmt werden, da Äthylen-Sauerstoff- wie die nachfolgenden Stufen des Verfahrens nach gemische oberhalb einer gewissen Temperatur hoch der Erfindung,
explosiv sind. Bisher mußte es hingenommen werden, Eine mit 1 bezeichnete Leitung kommt aus einem