DE2359498A1 - Verfahren zur herstellung von aethylenoxid durch direktoxidation von aethylen - Google Patents

Description

SOCIETA¹ ITALIANA RESINE S.I.R. S.p.A. Mailand, Italien

" Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch Direktoxi- -dation von Äthylen "

Priorität: 30. 11.1972, Italien, Nr.. 32 274-A/72

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung, von Äthylenoxid durch Direktoxidation von Äthylen in Gegenwart von Silberkatalysatoren.

Bei der Direktoxidation von Äthylen zu Äthylenoxid wird ein Gasgemisch, das relativ geringe Mengen an Äthylen und Sauerstoff enthält, über einen Silberkatalysator geleitet. Die katälytische Oxidation wird im allgemeinen bei Temperaturen von etwa 150 bis 400°C und bei Drücken von Atmosphärendruck bis etwa 30 at durchgeführt. Die Katalysatoren enthalten Silber, das im allgemeinen auf einen granulierten Träger, wie Mullit, SiIiciumdioxid, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid und Magnesiumoxid, aufgebracht ist. Außerdem können die Katalysatoren geringere Mengen von anderen Metallen, wie Platin, Gold, Palladium, Barium und Calcium, enthalten. Die letztgenannten Metalle werden als Aktivatoren der Äthylenoxidation bezeichnet.

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Bekanntlich wird bei den vorgenannten Verfahren nur ein Teil des Äthylens zu Äthylenoxid umgesetzt. Daneben entstehen mehr oder weniger große Mengen an vollständig oxidierten Produkten, wie Wasser und Kohlendioxid. Deshalb werden aus dem gasförmigen Reaktionsprodukt die neben Äthylenoxid anfallenden Nebenprodukte abgetrennt, und der restliche Gasstrom wird in den Oxidationsreaktor'zurückgeleitet.

Bisher wurden verschiedene Verfahren angewandt, um Reaktionsgase mit einem hohen Äthylenoxidgehalt zu erhalten und die Mengen an Nebenprodukten möglichst gering zu halten. Ein hoher Gehalt an Äthylenoxid im Reaktionsgas ist sowohl aus Gründen der Produktivität als auch zur Erleichterung der Gewinnung der Gase wünschenswert. Geringe Mengen an Nebenprodukten bedeuten einen geringen Verbrauch an wertvollen Verbindungen und erlauben· eine Vereinfachung der Vorrichtungen, durch die die Nebenprodukte beseitigt werden. Um diese Ergebnisse zu erreichen, -_ wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, beispielsweise die Verwendung von verbesserten Katalysatoren oder die Zufuhr von speziellen Verbindungen zusammen mit den reagierenden Gasen, wobei diese Verbindungen die Oxidationsreaktion hemmen oder sie anderweitig beeinflussen. Beispielsweise wurde versucht, die Katalysatoreigenschaften durch sorgfältige Wahl des Trägers und/oder durch ein verändertes Verfahren zum Aufbringen des Silbers auf den Träger zu beeinflussen. Es ist bekannt, daß die Eigenschaften des Trägers und des aufgebrachten Silbers eine entscheidende Wirkung auf die Aktivität und Selektivität der Katalysatoren zur Direktoxidation von Äthylen haben. Als Oxidationsinhibitoren werden im allgemeinen halogen- oder· stickstoffhaltige organische Verbindungen ver-

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wendet. Diese Verbindungen, die in sehr geringen Mengen eingesetzt werden, verhindern eine vollständige Oxidation der organischen Verbindungen im Reaktionsgemisch.

Bei anderen Verfahren wird die Produktivität der Oxidation von Äthylen zu Äthylenoxid dadurch gesteigert, daß man das Inertgas im zugeführten Gasgemisch teilweise durch niedrige Alkane, im allgemeinen Methan, ersetzt. Der Zusatz von Methan, das die Explosionsgefahr vermindert, ermöglicht die Zufuhr eines Gasgemisches mit höheren Konzentrationen der reagierenden Gase.

Schließlich sind auch die Bedingungen, unter denen das Äthylen oxidiert wird, insbesondere die Reaktionstemperatur, von Bedeutung. Bekanntlich-werden bei der Äthylenoxidation relativ große Wärmemengen gebildet, wodurch die Temperatur der Gase und des Katalysators erhöht wird. Wenn die Reaktionswärme nicht rasch abgeführt wird, entstehen am Katalysator heiße Stellen, die einen weiteren Anstieg.der gebildeten Wärme auf Grund der gesteigerten Reaktionsgeschwindigkeit bewirken. Daraus ergibt sich schließlich eine Verminderung der Äthylenoxidausbeute auf Grund von vollständiger Verbrennung zu Kohlendioxid und Wasser. Das übliche Verfahren zur Vermeidung der heißen Stellen besteht in einer Beschränkung der Maximaltemperatür der Oxida-. tionsreaktion, wodurch die Geschwindigkeit der Hitzeentwicklung im Reaktor kontrolliert werden kann. Die Temperatur läßt sich auch durch Verwendung von Reaktoren kontrollieren, die aus einer Anzahl von mit Katalysator gefüllten Rohren, die von einer Kühlflüssigkeit umgeben sind, bestehen.

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Die vorgenannten Maßnahmen können zwar zu einer Verbesserung der Verfahren zur Oxidation von Äthylen führen, aber die Ergebnisse sind nicht voll zufriedenstellend, da es nicht möglich ist, die Produktivität, d.h. die Konzentration von Äthylenoxid in den umgesetzten Gasen, über einen verhältnismäiSig geringen Grenzv/ert zu steigern, ohne die Bildung von Nebenprodukten in unerwünschtem Umfang zu steigern, oder, mit anderen Worten, eine Verringerung der Selektivität der Reaktion hervorzurufen. Zumindest teilweise ist dies darauf zurückzuführen, daß es nicht gelang, den Temperaturverlauf in der Reaktionszone, insbesondere bei Verfahren mit einem einzigen Oxidationsreaktor, entscheidend zu beeinflussen, und ferner auf die Tatsache, daß es nicht möglich war, die Eigenschaften der vorgenannten Oxidationsinhibitoren vollständig auszunützen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch Direktoxidation von Äthylen in Gegenwart von oilberkatalysatoren zu schaffen, bei dem im umgesetzten Gas hohe Äthylenoxidkonzentrationen und geringe Mengen an Nebenprodukten vorhanden sind.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß man die Oxidation von Äthylen zu Äthylenoxid in Gegenwart eines Silberkatalysators in zwei getrennten, in Reihe angeordneten Reaktionszonen durchführt, und in den Gasströmen, die diesen Zonen zugeführt werden, jeweils die Temperatur und die Konzentration der Reaktionsteilnehmer und des Oxidationsinhibitors kontrolliert.

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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch Direktoxidation von Äthylen in Gegenwart eines Silberkatalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

a) in eine erste, den Silberkatalysator enthaltende Reaktionszone einen Gasstrom mit einem Gehalt von 5 "bis 25 Volumprozent Äthylen, 2 bis 10 Volumprozent Sauerstoff und 0,1 bis 20 ppm eines Oxidationsinhibitors einleitet, wobei Temperaturen von 220 bis 350°C_s Drücke von Atmosphärendruck bis 30 kg/cm und Kontaktzeiten von 1 bis 6 Sekunden eingehalten v/erden,

b) den aus der ersten Reaktionszone kommenden Gasstrom auf Temperaturen von 220 bis 270⁰C kühlt und mit Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und dem Oxidationsinhibitor in solchen Mengen versetzt, daß die Sauerstoffkonzentration 2 bis 10 Volumprozent und die Konzentration des Oxidati.onsinhibitors 0,1 bis 20 ppm beträgt,

c) den erhaltenen Gasstrom in eine zweite_s den Silberkatalysator enthaltende Reaktionszone einspeist, wobei Kontaktzeiten von 1 bis 6 Sekunden, Drücke von Atmosphärendruck bis 30 kg/cm und Temperaturen von 200 bis 300 C eingehalten . werden, mit der Maßgabe, daß die Reaktionstemperatüren in der zweiten Zone mindestens um 5°C niedriger liegen als in der ersten Zone, und

d) am Auslaß der zweiten Zone das Äthylenoxid gewinnt und die restlichen Gase nach Abtrennung von Kohlendioxid in die erste Zone zurückführt*

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Die Temperaturangaben beziehen sich auf die Durchschnittstemperatur des Reaktor-Kühlbads.

Wie bereits erwähnt, wird der aus der ersten Zone kommende Gasstrom zuerst gekühlt und anschließend mit Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und dem Oxidationsinhibitor angereichert und in die zweite Reaktionszone, die ebenfalls den Silberkatalysator enthält, eingespeist. Das im aus der zweiten Zone austretenden Gasgemisch enthaltene Äthylenoxid wird abgetrennt, und die restlichen Gase werden mit frischen -Ausgangsgasen versetzt und in die erste Zone zurückgeleitet.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Umsatz in der ersten Oxidationszone so begrenzt wird, daß" der Äthylenoxidgehalt im austretenden Gas-, strom höchstens 1,5 Volumprozent beträgt. Ein weiteres wichtiges Merkmal besteht darin, daß in den zwei Reaktionsζonen verschiedene Oxidationstemperaturen eingehalten werden, wobei, wie bereits erwähnt, die Temperatur in der zweiten Zone mindestens 5°C - niedriger als in der ersten Zone ist. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die Kontaktzeiten im erfindungsgemäßen Verfahren relativ lang sind und in beiden Reaktionszonen jeweils mindestens 1 Sekunde betragen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter den nachstehend beschriebenen Reaktionsbedingungen enthalten die aus der zweiten Reaktionszone kommenden Gase bis zu 2,-2 Volumprozent Äthylenoxid. Die Selektivität der Gesamtreak- _j

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tion ist größer als 70 Prozente Die Selektivität ist dabei folgendermaßen definiert:

Zu Äthylenoxid umgesetztes Äthylen (Mole) y 100 Insgesamt umgesetztes Äthylen (Mole)

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Katalysatoren eingesetzt, die durch Zersetzen eines zersetzbaren Silbersalzes auf einem körnchenförmigen Träger erhalten werden. Die Katalysatoren enthalten 7 bis 30 Gewichtsprozent Silber, bezogen auf den Träger. Vorzugsweise v/erden Katalysatoren verwendet, die durch Zerset-' zen von Silberlactat an bei Temperaturen über 1000⁰C aktiviertem α-Aluminiumoxid mit einer Oberfläche von 0,01 bis 1,0 m /g, einer Porosität von 10 bis 40 Prozent und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 30 bis 15Ou. hergestellt worden sind. Der Träger besteht im allgemeinen aus Kügelchen mit einem Durchmesser von 4 bis 9 mm.

-In Fig. 1 bedeuten die Bezugszeichen 1 und 2 Reaktoren zur Oxidation von Äthylen. Die Reaktoren bestehen aus Bündeln von Rohren, die den Katalysator enthalten, sowie einer die Rohre umgebenden KUhIflüssigkeitc Der Reaktor 1 wird durch die Leitung 20 mit einem Äthylen, Sauerstoff und den Oxidationsinhibitor enthaltenden Gasgemisch beschickt. Dabei beträgt der Äthylengehalt im Gasgemisch 5 bis 25 Volumprozent und der Sauerstoffgehalt 2 bis 10 Volumprozent«, Bevorzugt ist ein Äthylengehalt von 8 bis 20 Volumprozent und ein Sauerstoffgehalt von 5 bis 8 Volumprozent. Der in den ersten Reaktor eingespeiste Gasstrom enthält auch den Oxidationsinhibitor in Mengen von 0,1 bis 20 ppm. Bevorzugte Oxidationsinhibitoren sind haloge-

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nierte organische Verbindungen, insbesondere Dichloräthan. Außerdem enthält der Gasstrom ein Inertgas, wie Stickstoff, und gegebenenfalls wechselnde Mengen von Methan. Die Anwesenheit von Ä'than im erfindungsgemäßen Verfahren ist unerwünscht. Der Äthangehalt soll deshalb möglichst gering gehalten werden. In der Praxis besteht der in den ersten Reaktor eingespeiste Gasstrom aus einem durch die Leitung 19 rückgeführten Gasstrom, der

und

durch die Leitungen 5, S und 7 mit frischem Sauerstoff/ Äthylen sowie dem

/ Oxidationsinhibitor versetzt wird. Das zu diesem Zweck verwendete Äthylen v/eist einen Reinheitsgrad von etwa 99,5 Prozent auf iind kann beispielsweise aus Anlagen zur Pyrrolyse von Naphtha mit Wasserdampf erhalten v/erden. Es kann Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von über 99 Prozent verwendet v/erden. Vorzugsweise wird handelsüblicher Sauerstoff mit einer Reinheit von 90 bis 99 Prozent verwendet.

Der erste Reaktor wird bei Temperaturen von 220 bis 350 c und "bei Drücken von Atmosphärendruck bis 30 kg/cm betrieben. Bevorzugt sind Temperaturen von 270 bis 290⁰C und Drücke von 15 bis 20 kg/cm . Die Reaktionszeit im Reaktor 1 beträgt 1 bis 6 Sekunden.

Unter den vorgenannten Bedingungen wird aus dem Reaktor 1 durch Leitung 8 ein Gasstrom mit einer Äthylenoxidkonzentration von höchstens 1,5 Volumprozent und im allgemeinen 0,9 bis 1,3 Volumprozent abgelassen. Dieser Gasstrom wird zuerst im Wärmeaustauscher 9 auf Temperaturen von 220 bis 270°C abgekühlt und anschließend mit Sauerstoff und Oxidat'ionsinhibitor angereichert. Sauerstoff oder ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas _j

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wird durch die Leitung 10 eingespeist. Es kann Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von 99 Prozent oder vorzugsweise ein handelsübliches Produkt mit einem Reinheitsgrad von 90 bis 99 Prozent verwendet werden. Beispielsweise kann auch ein Gasgemisch, wie ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff eingespeist v/erden. Durch die Leitung 11 wird der Oxidationsinhibitor zügeführt. Die Einspeisungsgeschwindigkeit dieser zusätzlichen Gase wird so eingestellt, daß der Reaktor 2 durch die Leitung 12 mit einem Gasstrom aus 2 bis 10, vorzugsweise 5 bis 8, Volumprozent Sauerstoff und 0,1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 5.ppm Oxidationsinhibitor beschickt wird. Wie bereits erwähnt, ist die Temperatur im Reaktor 2 mindestens 5°c niedriger als im Reaktor 1. Die Temperatur im Reaktor 2 beträgt 200 bis 300⁰C, vorzugsweise 260 bis 280⁰C, während der Druck etwa dem Druck im Reaktor 1 entspricht. Die Kontaktzeit in der zweiten- Stufe beträgt 1 bis 6 Sekunden.

Unter den vorgenannten Bedingungen wird aus dem Reaktor 2 durch die Leitung 13 ein Gasstrom mit 2,2, im allgemeinen 1,5 •bis 2,0 Volumprozent Äthylenoxid abgelassen, der im Bezug auf den durch die Leitung 20 zugeführten Strom einen Kohlendioxidanstieg von weniger als 2 Prozent zeigt.

Der durch die Leitung 13 entnommene Gasstrom wird zuerst abgekühlt und anschließend dem Fuß der Kolonne 3 zugeführt. In diese Kolonne 3 wird durch die Leitung 14 ein wäßriges Lösungsmittel eingespeist. Durch die Leitung 16 wird eine mit Äthy-

lenoxid angereicherte wäßrige Lösung entnommen, die auf Athylenoxid aufgearbeitet wird. Der aus der Kolonne 3 stammende

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Gasstrom wird durch die Leitung 15 in die Kolonne 4 eingespeist, wo das während der Reaktion gebildete Kohlendioxid entfernt v/ird. Dazu wird durch die Leitung 17 eine zur Absorption des Kohlendioxids geeignete Lösung eingespeist. Die Restgase werden am Kopf der Kolonne 4 durch die Leitung 19 ent-

und dem Oxidationsinhibitor

fernt und nach Vereinigung mit frischen Reaktanten/in den Reaktor 1 zurückgeleitet. Vor der Rückleitung des Gasstromes ist eine, wenn auch nur geringfügige Reinigung vorgesehen, um einen Konzentrationsanstieg von Gasen, wie Stickstoff und Argon, die anderweitig nicht entfernt v/erden können, zu verhindern.

Die besonders guten Ergebnisse, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen lassen, sind zumindest teilweise auf die besondere Verwendungsart des Oxidationsinhibitors und die Möglichkeit der unabhängigen Temperaturkontrolle in den beiden Reaktionsstufen zurückzuführen. Die Oxidationsinhibitoren, die die unerwünschte Totaloxidation der organischen Verbindungen verhindern (insbesondere chlorierte organische Verbindungen), werden im Katalysatorbett abgebaut und modifiziert. Beispielsweise v/ird Dichloräthan teilweise zu Vinylchlorid und entsprechenden Polymerisaten umgesetzt, die auf dem Katalysator und an den inneren Oberflächen der Reaktorrohre abgelagert werden. Die Abbauprodukte weisen nur eine geringe Hemmwirkung auf die Total oxidati on auf. Infolgedessen v/ird der von der .Gas eintrittssteile entfernt liegende Teil des Katalysators nur unzureichend vom Oxidationsinhibitor beeinflußt. Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es deshalb unerläßlich, den Oxidationsinhibitor an einer zwischen den beiden Oxidationsreaktoren liegenden Stelle zu ergänzen. Die Thermostatisierung der beiden j

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in Bezug auf die Temperaturkontrolle voneinander unabhängigen Reaktoren kann auf beliebige Weise vorgenommen v/erden. Vorzugsweise wird.sie mit Hilfe einer zirkulierenden Kühlflüssigkeit oder einer im Kühlmantel verdampfenden Flüssigkeit durchge-' führt. Aus Fig. 2 geht hervor, daß" der reagierende Gasstrom zunächst bis zu einer Temperatur vorerwärmt wird, bei der die Geschwindi-gkeit der Oxidationsreaktion des Äthylens ausreicht, um merkliche Wärmemengen freizusetzen. Anschließend tritt ein rascher Temperaturanstieg auf Grund der hohen Anfangskonzentrationen der Reaktanten ein, was zu einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit führt. Es ist festzustellen, daß die Reaktionsgeschwindkgiekt innerhalb bestimmter Grenzen proportional zur Konzentration der Reaktanten (Äthylen und Sauerstoff) ist. Während die Reaktanten, insbesondere der Sauerstoff, verbraucht wird, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit und parallel dazu die Wärmeentwicklung ab. Infolgedessen vermindert sich auch das Wärmegefälle zwischen dem Gas und der thermostatisierenden Flüssigkeit. Am Auslaß des ersten Reaktors wird die Sauerstoffkonzentration durch Einspeisung eines Stromes aus Sauerstoff oder eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases auf den ursprünglichen Wert gebracht. Wie bereits erwähnt, wird an dieser Stelle auch frischer Oxidationsinhibitor zugesetzt. Das so angereicherte Gemisch wird in die zweite Reaktionsstufe geleitet.

Vor dem Eintritt in die zweite Reaktionsstufe wird das Gemisch gekühlt, was dazu dient, das Gas abzukühlen und zu vermeiden, daß in den ersten Katalysatorschichten"in der zweiten Reaktionszone Temperaturspitzen eintreten, die zu einer totalen Oxidation des"Äthylens und des enthaltenen Äthylenoxids füh-

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ren. Die zweite Reaktionszone wird anschließend auf einer Temperatur gehalten, die unter der Temperatur der ersten Reaktionszone liegt. Auf diese Weise wird die Epoxidation des Äthylens unter milderen Bedingungen fortgesetzt. Dadurch wird verhindert, daß merkliche Mengen des vorhandenen Äthylenoxids v.^reiter oxidiert werden. ,

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen.

Der aus der Leitung 19 kommende rückgeführte Gasstrom wird durch die Leitung 5 mit Sauerstoff (Reinheit 90 Prozent) und durch die Leitung 6 mit Äthylen (Reinheit 99,3 Prozent) angereichert. Durch die Leitung 7 wird der Oxidationsinhibitor in Form eines mit Dichloräthan gesättigten Stickstoffstromes eingespeist. Der durch die Leitung 20 in den Reaktor 1 eingespeiste Gasstrom enthält folgende Bestandteile:

Sauerstoff 6 Volumprozent,

Äthylen 15 Volumprozent,

Dichloräthan 3 ppm,

Rest hauptsächlich Stickstoff und geringere Mengen anderer Gase, wie Argon und Kohlendioxid.

Beim Eintritt in den Reaktor 1 weist der Gasstrom eine Temperatur von 240°C und einen Druck von 20 kg/cm auf. Der Reaktor 1 besteht aus einem 6 m hohen Bündel von Rohren. Im Inneren der Rohre befindet sich der im folgenden näher beschriebene Katalysator. Die Rohre werden von außen mit einer diathermischen Flüssigkeit auf eine Temperatur von 28O⁰C thermostatisiert. Im j

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ersten und zweiten Reaktor befindet sich der gleiche Silberkatalysator. Dieser Katalysator wird durch Imprägnieren von a-Aluminiumoxidkügelchen, die durch Erhitzen auf 1100⁰C aktiviert worden sind und eine Oberfläche von v/eniger als 1 m /g auf v/eisen, mit einer Lösung von Silberlactat in Milchsäure, Trocknen des imprägnierten Materials und thermisches Behandeln unter bis zu 280 C steigenden Temperaturen hergestellt. Der einsatzfähige Katalysator weist einen Silbergehalt von 12,8 Gewichtsprozent auf. Die Raumgeschwindigkeit im Reaktor beträgt 10-000 Std. und das Temperaturprofil entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Profil. Die Maximaltemperatur beträgt etwa 300°C. Dieser relativ niedrige Wert ist auf die beachtenswerte lineare Geschwindigkeit des Gasstromes zurückzuführen, wodurch sich hohe Wärmeaustauschkoeffizienten ergeben. Das durch die Leitung 8 am Ausgang des Reaktors 1 abgeleitete Gasgemisch weist eine Äthylenoxidkonzentration von 1,2 Volumprozent auf. Die Selektivität der Reaktion beträgt 70 Prozent. Die Äthylenkonzentration dieses Gasstroms beträgt 13,3 Volumprozent.

Dieser Gasstrom wird im Wärmeregenerator 9 auf 285 bis 25O⁰C gekühlt. In diesem Wärmijgenerator 9 tritt dabei eine entsprechende Dampfentwicklung auf. Durch die Leitung 10 wird ein so bemessener Sauerstoffstrom (Reinheit 90 Prozent) eingespeist, daß das Gasgemisch eine Sauerstoffkonzentration von 6 Volumprozent erreicht. Auf analoge Weise wird durch die Leitung 11 Dichloräthan bis zu einer Konzentration von 4 ppm im Gasgemisch eingeleitet. Der entstandene Gasstrom wird durch die Leitung 12 in den Reaktor 2 eingespeist. Der zweite Reaktor ist mit dem ersten Reaktor identisch, jedoch \rird das Temperatur- _j

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niveau im zweiten Reaktor niedriger als im ersten gehalten. Die Temperatur der Wärmeaustauscherflüssigkeit beträgt nämlich 27O⁰C. Im Reaktor 2 stellt sich das in Fig. 2 abgebildete Temperaturprofil ein. Der durch die Leitung 13 aus dem Reaktor 2 abgeleitete Gasstrom enthält 2 Volumprozent Äthylenoxid. Die Gesamtselektivität der Oxidationsreaktion beträgt 72 Prozent.

Aus dem Gasstrom werden schließlich die Produkte und Nebenprodukte der Reaktion gewonnen. Im Turm 3 wird das Äthylenoxid von einer wäßrigen Lösung absorbiert. Diese wäßrige Lösung wird durch die Leitung 14 eingespeist. Im Turm 4 wird der Gasstrom durch Waschen mit Alkalien von Kohlendioxid gereinigt. Der restliche Gasstrom wird durch die Leitung 19 zurückgeleitet. Schließlich ist eine geringfügige Reinigung vorgesehen, um die Anreicherung von auf andere Weise nicht entfernbaren Gasen, wie Argon und Stickstoff, zu verhindern.

Beispiel 2

Es werden die Bedingungen von Beispiel 1 eingehalten. Durch die Leitung 5 wird Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von 99 ₅ 5 Volumprozent und durch die Leitung 6 Äthylen mit einem Reinheitsgrad von 99 Volumprozent eingespeist. Der Äthylenstrom enthält 0,6 Volumprozent Äthan und 0,3 Volumprozent Hethan. Um den Äthangehalt im Reaktionsgas auf etwa 1,5 Prozent zu halten, ist eine Reinigung von 40 Prozent, bezogen auf das Volumen des zugeführten Äthylens, vorgesehen. Da auf diese Weise auch ein Teil des Stickstoffs entfernt wird, wird durch, die Leitung 10 ein aus 60 Volumprozent Sauerstoff (Reinheitsgrad 99,5 Prol_ ze'nt) und 40 Volumprozent Stickstoff (Reinheitsgrad 99 Prozent) |

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bestehendes Gasgemisch eingeleitet. Im übrigen werden die Bedingungen von Beispiel 1 eingehalten. Am Ausgang des zvreiten Reaktors erhält man ein Gasgemisch mit einem Äthylenoxidgehalt von 2,05 Volumprozent. Die Gesamtselektivität der Reaktion beträgt 70 Prozent.

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Claims (9)

-16- _ 2359438 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch Direktoxidation von Äthylen in Gegenwart eines Silberkatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in eine erste, den Sirberkatalysator enthaltende Reaktionszone einen Gasstrom mit einem Gehalt von5 bis 25 Volumprozent Äthylen, 2 bis 10 Volumprozent Sauerstoff und 0,1 bis 20 ppm eines OxidationsinhiMtors einleitet, wobei Temperaturen von 220 bis 350 C, Drücke von Atmosphärendruck bis 30 kg/cm und Kontaktzeiten von 1 bis 6 Sekunden eingehalten v/erden,

b) den aus der ersten Reaktionszone kommenden Gasstrom auf

Temperaturen von 220 bis 270⁰C kühlt und mit Sauerstoff

molekularen

oder einem / Sauerstoff enthaltenden Gas und dem Oxidationsinhibitor in solchen Mengen versetzt, daß die Sauerstoffkonzentration 2 bis 10 Volumprozent und die Konzentration des Oxidationsinhibitors 0,1 bis 20 ppm beträgt,

c) den erhaltenen Gasstrom in eine zweite, den Silberkatalysator enthaltende Reaktionszone einspeist, wobei Kontaktzeiten von 1 bis 6 Sekunden, Drücke von Atmosphärendruck bis 30 kg/cm und Teraperaturen von 200 "bis 300 C eingehalten werden, mit der Haßgabe, daß die Reaktionstemperatüren in der zweiten Zone mindestens um 5°C niedriger liegen als in der ersten Zone, und

d) am Auslaß der zweiten Zone das Äthylenoxid gewinnt und die restlichen Gase nach Abtrennung von Kohlendioxid in die erste Zone zurückführt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die erste Reaktionszone einen Gasstrom nit einem Äthylengehalt von β "bis 20 Volumprozent einspeist.

3. " Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß man in die erste Reaktionszoiie einen Gasstrom mit einem Sauerstoffgehalt von 5 "bis 8 Volumprozent einspeist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Reaktionszone bei Temperaturen von 270 bis 290⁰C arbeitet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Reaktionszone bei Drücken von 15 bis

20 kg/cm arbeitet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der ersten R.eaktionszone austretenden Gasstrom
mit Sauerstoff bis zu einem Gehalt von 5 bis 8 Volumprozent anreichert. .

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der ersten Reaktionszone austretenden Gasstrom
mit dem Oxidationsinhibitor bis zu einem Gehalt von 1 bis

5 ppm anreichert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der zweiten Reaktionszone bei Temperaturen von 260

bis 280⁰C arbeitet.

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9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der zweiten Reaktionszone "bei Drücken von 15 Ms

20 kg/cm arbeitet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Äthylen mit einem Reinheitsgrad von 99,5 Prozent einspeist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", daß man Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99 Prozent oder handelsüblichen Sauerstoff mit einem Reinheitsgrad, von 90 bis 99 Prozent einspeist.

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