DE2364149A1 - Verfahren zur gleichzeitigen abtrennung von aethylenoxid und kohlendioxid aus bei der direktoxidation von aethylen mit sauerstoff anfallenden gasgemischen - Google Patents
Verfahren zur gleichzeitigen abtrennung von aethylenoxid und kohlendioxid aus bei der direktoxidation von aethylen mit sauerstoff anfallenden gasgemischenInfo
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Description
SOCIEl1A' ITALIANA RESINE S.I.R. S.p.A.
Mailand, Italien
" Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung von Äthylenoxid und
Kohlendioxid aus bei der Direktoxidation von Äthylen mit Sauerstoff anfallenden Gasgemischen "
Priorität: 22. Dezember 1972, Italien, Nr. i
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung
von Äthylenoxid und Kohlendioxid aus Gasgemischen, die bei der Direktoxidation von Äthylen mit Sauerstoff anfallen.
Bei der Direktoxidation von Äthylen zu Äthylenoxid haben sich zwei Verfahrensweisen durchgesetzt, von denen die eine Luft und
die andere reinen Sauerstoff als Oxidationsmittel benutzt. Die Oxidation wird an einem Silberkatalysator bei kurzen Verweilzei-·
ten, Temperaturen von 150 bis 4000C und bei Drücken von Atmosphärendruck
bis etwa 30 Atmosphären durchgeführt. Wegen der Explosionsgefahr setzt man ein Gasgemisch ein, das relativ geringe
Mengen an Äthylen enthält. Der Umsatz soll nicht zu hoch sein, damit man genügend selektiv arbeiten kann. Das aus dem Reaktionsofen
austretende Gasgemisch enthält im allgemeinen 1 bis _j
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3 Volumprozent Ethylenoxid. Das Gemisch wird in einem Wärmeaustauscher
abgekühlt, sodann komprimiert und in einem Wäscher (Absorber) mit Wasser gewaschen, um das Äthylenoxid abzutrennen.
Restliches Äthylen wird wieder in das Verfahren zurückgeführt.
Als Nebenprodukte bei der Direktoxidation bilden sich Kohlendioxid und V/asser; vgl. Kirk-Othrner, Encyclopedia of Chemical
Technology, 2. Auflage, Bd. 8 (1965), Seiten 534 bis 542.
Es tritt daher das Problem auf, diese Nebenprodukte, insbesondere das Kohlendioxid, abzutrennen oder .sie auf einer gewünschten Konzentration zu halten und ihre Anreicherung zu vermeiden.
Bei der Verwendung von Luft als Oxidationsmittel wird ein Teil des aus dem Reaktionsofen austretenden Gasgemisches nach der
Abtrennung des Äthylenoxids kontinuierlich über Dach abgeblasen, um eine allmähliche Anreicherung mit Inertgasen, wie Stickstoff,
zu vermeiden. Auf diese V/eise wird ein Teil des Kohlendioxids, der der kontinuierlich gebildeten 'Kohlendioxidmenge entspricht,
aus den Reaktionsgasen entfernt, wodurch eine Anreicherung dieses Nebenprodukts vermieden wird.
Die Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel hat den Vorteil,
daß das Abblasen der ausgewaschenen Reaktionsgase, die noch geringe Mengen Äthylen enthalten, entfällt oder zumindest
wesentlich eingeschränkt wird. In diesem Fall ist aber eine Behandlung
der Reaktionsgase zur Abtrennung des Kohlendioxids erforderlich. Das aus dem Reaktionsofen kommende Gasgemisch wird
nach dem Abkühlen zuerst mit Wasser ausgewaschen, um das Äthylenoxid in Form einer wäßrigen Lösung abzutrennen. Anschließend
werden die nicht absorbierten Gase mit einer Lösung eines Alka- _j
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Γ - 3 - . 2364U9 π
limetallcarbonats oder Alkanolamins behandelt, um das Kohlendioxid
abzutrennen. Die restlichen Gase, die noch nicht umgesetztes Äthylen enthalten, werden anschließend nach Zugabe von frischem
Äthylen und Sauerstoff in den Reaktionsofen zurückgeleitet.
Das Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid unter Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel hat also im wesentlichen den
Nachteil, daß eine doppelte Behandlung der Reaktionsgase notwendig ist. Außerdem sind bei diesem Verfahren große Mengen Wasser
zum Auswaschen der Reaktionsgase im Äthylenoxidwäscher notwendig. Dies führt dazu, daß das aus dem Äthylenoxid-Abstreifer
austretende verarmte wäßrige Lösungsmittel wieder in den Äthylenoxidwäscher zurückgeleitet werden muß. Es ist auch bekannt, daß
dieses verarmte wäßrige Lösungsmittel noch Äthylenoxid in Mengen von etwa 0,05 Gewichtsprozent enthält, was auf die Bedin- '
gungen zurückzuführen ist, unter denen das Abstreifen im großtechnischen Maßstab durchgeführt wird.
Da das Äthylenoxid in den bei der Direktoxidation von Äthylen gebildeten Reaktionsgasen nur in geringen Konzentrationen vorhanden
ist und da noch restliche Äthylenoxidmengen im verarmten wäßrigen Lösungsmittel verbleiben, läßt sich diese Verbindung
unter den Temperatur- und Druckbedingungen, unter denen in der Praxis das Auswaschen der Reaktionsgase durchgeführt wird, nicht
auf' wirtschaftliche Weise gewinnen. Es sind große Wassermengen
erförderlich, wobei die große Wärmekapazität und die große Verdampfungswärme von Wasser zu einem hohen Energieverbrauch beim
Abstreifen führen. . _j
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese vorgenannten Nachteile bei der Herstellung von Äthylenoxid durch Direktoxidation von Äthylen
mit Sauerstoff als Oxidationsmittel zu vermeiden und ein Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung von Äthylenoxid und Kohlendioxid
aus den Reaktionsgasen zur Verfügung zu stellen.
Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß sich Äthylenoxid und Kohlendioxid durch eine Behandlung der bei der Direktoxidation
von Äthylen mit Sauerstoff.anfallenden Gasgemische mit Methanol
unter bestimmten Bedingungen gleichzeitig abtrennen lassen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur gleichzeitigen
Abtrennung von Äthylenoxid und Kohlendioxid aus bei*der Direktoxidation von Äthylen mit Sauerstoff anfallenden' Gasgemischen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
(a) das Äthylenoxid, nicht umgesetztes*Äthylen9 Wasserdampf,
Kohlendioxid und Inertgase enthaltende Gasgemisch nach Zusatz von Methanol auf Temperaturen abkühlt,, bei denen sich
der Wasserdampf in Form einer wäßrigen Methanollösung abscheidet, ^
(b) das erhaltene Gasgemisch in ©iner Absorptionssone mit Methanol
wäscht, wobei das Methanol in den mittleren T@i! der Absorptionszone in Form eines- Methanol=Hauptstr®ms. und in den
oberen Teil in Form eines. M©than©l-N©benstroras einspeist
und djLe Temperatur des■Methanol~M©b@nstroms Mindestens 300C
- niedriger hält0 als die des Methanol-Hauptstroais und ©in
praktisch Sthylenoxidfreies« Kohlendioxid wad Äthylen enthaltendes
Gasgemisch am oberen Teil imd eine Lösimg von
Äthylenoxid in Methanol am unteren Teil der Absorptlonszone
&0.982.S-/1122 .
abnimmt und
(c) das Äthylenoxid aus der Methanollösung gewinnt.
Zur Gewinnung des Äthylenoxids werden aus der Methanollösung die
absorbierten Verbindungen, nämlich Äthylenoxid und Kohlendioxid sowie geringe Mengen Äthylen und Inertgase, durch Desorption abgetrennt,
und das Äthylenoxid wird aus diesem Gasgemisch gewonnen. Bei Einhaltung dieser Arbeitsweise und bei Einhaltung der
nachstehend aufgeführten übrigen Bedingungen erfolgt in erster
Linie eine praktisch vollständige Abtrennung des Äthylenoxids und gleichzeitige Abtrennung des Kohlendioxids aus dem von der
Direktoxidation des Äthylens stammenden Gasgemisches. Dies stellt einen Vorteil gegenüber solchen Verfahren dar, bei denen
zwei getrennte Stufen zur Behandlung des Gasgemisches erforderlich
sind, von denen die erste zur Abtrennung des Äthylenoxids und die zweite zur Abtrennung des Kohlendioxids dient. Im Gegensatz
zu den bekannten Verfahren erlaubt das erfindungsgemäße
Verfahren in der Absorptionszone auch eine praktisch vollständige
Abtrennung des Äthylenoxids. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht schließlich in der leichten Abtrennung von Äthylenoxid von den anderen nach der Desorption
aus der Methanollösung erhaltenen Gasen.
Im nachstehenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung wiedergegebenen Fließschemas näher erläutert.
Aus einem Reaktionsofen (nicht gezeigt) gelangt durch eine Leitung
7 ein bei der Direktoxidation von Äthylen erhaltenes Gas-
i. .
gemisch in einem Wärmeaustauscher 9. Dieses Gasgemisch enthält j.
gemisch in einem Wärmeaustauscher 9. Dieses Gasgemisch enthält j.
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Γ ■· - 6 - 2364U9
Äthylenoxid im allgemeinen in Mengen von 1 bis 3 Volumprozent.
Der Rest "besteht aus Inertgasen (hauptsächlich Stickstoff), nicht umgesetztem Äthylen, Sauerstoff sov/ie Kohlendioxid und
Wasserdampf. Das Gasgemisch wird nach seinem Austritt aus dem Reaktionsofen zuerst auf Temperaturen von etwa 30®C gekühlt.
Anschließend wird durch die Leitung 8 Methanol eingespeist« Die
Methanolmenge beträgt das 2- bis 6-fache des mite dem Gasgemisch
durch die Leitung 7 eingespeisten Wasserdampfs. Der Methanolzusatz
dient dazu, ein Erstarren des Wassers während der anschließenden Kühlung zu verhindern. Das mit Methanol angereicherte
Gasgemisch wird sodann in einem Wärmeaustauscher 9 auf Temperaturen von etwa -200C gekühlt, um eine praktisch vollständige
Abtrennung des Wassers in Form einer wäßrigen Methanollösung im Abscheider 10 zu erreichen. Diese Lösung wird aus dem
Abscheider" 10 durch die Leitung 35 abgeleitet und in eine in der Figur nicht abgebildete Rektifizierkolonne zur Gewinnung des
Methanols eingespeist.
Das Äthylenoxid, nicht umgesetztes Äthylen, Wasserdampf, Kohlendioxid
und Inertgase enthaltende Gasgemisch wird sodann durch die Leitung 34 in den Bodenteil einer Absorptionskolonne 1 eingespeist.
In diese bei Drucken von 10 bis 30 kg/cm betriebene Absorptionskolonne 1 wird durch die Leitung 15 ein Methanol-Hauptstrom
und durch die Leitung 16 ein Methanol-Nebenstrom eingeleitet. Der Methanol-Nebenstrom wird in den oberen Teil der
Absorptionskolonne 1 eingeleitet, während der Methanol-Hauptstrom in den mittleren Teil der Absorptionskolonne 1 an einer
Stelle zwischen den Einspeisungsstellen des Gasgemisches und dem ^Nebenstrom eingeleitet wird. Im erfindungsgemäßen Ferfahren _j
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kommt der Tatsache eine wesentliche Bedeutung zu, daß die Temperatur
des Methanol-Nebenstroms um mindestens 300C niedriger als die des Hauptstroms ist. Vorzugsweise betragen die Temperaturen
des Nebenstroms -20 bis -600C und die des Hauptstroms +10 bis -300C.
Bei der Einspeisung in die Absorptionskolonne 1 beträgt das Gewichtsverhältnis
der Gesamtmenge an Methanol zu Äthylenoxid, das in dem durch die Leitung J>k eingespeisten Gasgemisch enthalten
ist, 5 : 1 bis 50 : 1. Unter diesen Bedingungen und bei
einem Gewichtsverhältnis von Methanol-Hauptstrom zu Methanol-Nebenstrom
von 1 : 1 bis 6 : 1 wird durch die Leitung 11, ein
Gasgemisch abgeleitet, das neben Kohlendioxid, Äthylen und Inertgasen weniger als 0,01 Volumprozent Äthylenoxid enthält.
Die in der Absorptionskolonne 1 durch den Methanol-Hauptstrom und insbesondere den Methanol-Nebenstrom aufrechterhaltenen
niedrigen Temperaturen erhöhen die Absorptionskapazität des Methanols.
Insbesondere ist im Kopf der Absorptionskolonne mit Rücksicht auf,die geringen Partialdrücke der zu entfernenden
Verbindungen eine niedrigere Temperatur erforderlich. Außerdem bewirken die im Kopf der Absorptionskolonne 1 herrschenden niedrigen
Temperaturen eine erhebliche Verminderung des Methanolgehalts in dem durch die Leitung 11 austretenden äthylenoxidfreien
Gasgemisch. Dieses Gasgemisch wird nach'vorherigem Zusatz von frischem Sauerstoff und Äthylen in den Reaktionsofen zurückgeleitet.
Aus der Absorptionskolonne 1 wird durch die Leitung 12 eine Äthylenoxid, Kohlendioxid und geringere Mengen Äthylen
Inertgase enthaltende Methanollösung abgeleitet. Diese Me- j
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thanollösung wird nach Wärmeaustausch in einem Wärmeaustauscher 13 in.den Kopf einer Desorptionskolonne 2 eingespeist, in der
die Desorption des Äthylenoxids und der anderen normalerweise . gasförmigen Verbindungen erfolgt. Zu diesem Zweck wird die Methanollösung
durch Heizschlangen 37 erhitzt. Die Desorptionskolonne 2 wird vorzugsweise bei Temperaturen von 65 bis 85°C und
bei Drücken von 1 bis 2 kg/cm betrieben. Durch die Leitung 39 v/ird eine Lösung eines Kaliumalkoholats in Methanol, vorzugsweise
eine Lösung von Kaliummethylat in Methanol, in die Leitung 12 eingespeist, um gegebenenfalls.in der Methanollösung vorhandene
saure Verbindungen zu neutralisieren. Die erhaltene Methanollösung wird anschließend durch die Leitung 40 in die Desorptionskolonne
2 eingespeist.
Am Boden der Desorptionskolonne 2 wird durch die Leitung 14 das
abgenommen und/ von gasförmigen Verbindungen befreite Methanol/zunächst in dem
Wärmeaustauscher 13 einem Wärmeaustausch unterzogen und anschließend zum Teil durch die Leitung 15 als Methanol-Hauptstrom
in die Absorptionskolonne 1 eingespeist. Das restliche Methanol wird nach vorheriger Kühlung-in einem Wärmeaustauscher 17 durch
die Leitung 16 als Methanol-Nebenstrom in die Absorptionskolonne 1 eingespeist.
Um die Anreicherung von größeren Mengen an Produkten der Umsetzung
von Methanol mit Äthylenoxid, die sich unter den Reaktionsbedingungen - wenn auch nur in geringen Mengen - bilden, zu vermeiden,
ist eine Entleerung durch die Leitung 36 vorgesehen.
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Am Kopf der Desorptionskolonne 2 wird durch die Leitung 18 ein
Äthylenoxid und Kohlendioxid enthaltendes Gasgemisch abgezogen, das noch geringe Mengen Methanol enthält. Dieses Gasgemisch
wird in einem Wärmeaustauscher 19 auf eine Temperatur von etwa O0C gekühlt, um eine praktisch vollständige Kondensation des
Methanols zu erreichen. Dieses Methanol wird durch die Leitung 20 in die Desorptionskolonne 2 zurückgeleitet. Das Gasi-iC-Kii^ch
wird durch einen Verdichter 34 komprimiert und durch die Leitung
21 in den oberen Teil einer Rektifizierkolonne 3 eingespeist. Die Rektifizierkolonne 3 , die auch als Wiedergewinnungskolonne bezeichnet werden kann, wird bei Temperaturen von 30
bis 60°C, gemessen am Kolonnenfuß, und bei Drücken von 2 bis
5 kg/cm betrieben. In dieser Rektifizierkolonne 3 erfolgt eine Desorption des Äthylenoxids. Zu diesem Zweck wird in der Roktifizierkolonne
3 das Äthylenoxid durch Heizschlangen 38 erwärmt. Am Fuß der Rektifizierkolonne 3 wird flüssiges Äthylenoxid durch
die Leitung 26 entnommen und sodann in an sich bekannter Weise weiter gereinigt, -beispielsweise durch Rektifikation unter
Druck, wobei restliches Methanol, das im durch die Leitung 21 eingespeisten Gasgemisch noch vorhanden ist, sowie Produkte der
Umsetzung von Methanol mit Äthylenoxid als Bodenprodukte abgetrennt
werden.
■ Die am Kopf der Rektifizierkolonne 3 durch die Leitung 22 abgenommenen
Gase werden .in einem Wärmeaustauscher 23 auf eine Temperatur von..etwa -500C gekühlt, um mitgerissenes Ethylenoxid zu
kondensieren. Dieses flüssige Äthylenoxid wird durch die Leitung 24 in den Kopf der Rektifizierkolonne 3 zurückgeführt und
als Waschflüssigkeit für das eingespeiste Gasgemisch verwendet. _j
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Die durch die Leitung 25 abgeleiteten restlichen Gase werden auf Äthylen aufgearbeitet. Dazu wird das Gasgemisch in den Fuß
einer Extraktionskolonne 4 eingespeist, während ein Lösungsmittel für Äthylen durch die Leitung 29 in den Kopf der Extraktionskolonne
4 eingeleitet wird. Geeignete Lösungsmittel für diesen Zweck sind hochsiedende Kohlenwasserstoffgemische, wie
Dieselöle mit einem Siedebeginn von 140 bis 18D°C und ein^r
Dichte von 0,82 bis 0,8.5 g/ml. Die Extraktionskolonne 4 wird bei Temperaturen von 0 bis 20 C und bei Drücken von 3 bis 5 kg/cm
betrieben. Durch die Leitung 27 wird ein Gasgemisch aus Kohlendioxid und Stickstoff entfernt.
Das Äthylen enthaltende Dieselöl wird durch die Leitung 28 abgenommen
und in den Kopf-des Abstreifers 5 eingespeist, 'in den
Abstreifer 5 wird durch die Leitung 33 Stickstoff eingeleitet. Der Abstreifer 5 wird bei. Temperaturen von o'bis 200C und bei
Drücken von 1 bis 2 kg/cm betrieben. Das Äthylen wird am Abstreiferkopf
durch die Leitung 30 abgenommen, zur .Entfernung von Dieselölspuren in ein Filter 31 eingeleitet, das z.B. mit Aktivkohle
gefüllt ist, anschließend durch den Verdichter 32 komprimiert und wieder in den Reaktionsofen zurückgeführt.
Um.die in den Wärmeaustauschern 17f 19 und 23 notwendigen, niedrigen Temperaturen zu erreichen, ist im erfindungsgemäßen Verfahren
ein üblicher , mit Ammoniak oder niedrig siedenden perfluorierten Kohlenwasserstoffen betriebener Kühlkreislauf vorgesehen.
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Gemäß einem wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Wasser aus den Äthylenoxid enthaltenden Reaktionsgasen entfernt, bevor die Wäsche mit Methanol in der Absorptionszone durchgeführt wird. Auf diese V/eise sind die in den
Reaktionsofen zur Direktoxidation zurückgeleiteten Gase praktisch frei von Wasserdampf. Dies stellt einen Vorteil dar, da
Viasserdampf die Direktoxidation von Äthylen zu Äthyl enoxid "beeinträchtigt.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.
Die Bezugszeichen beziehen sich auf das Fließschema. Ein aus einem Reaktionsofen zur Oxidation von Äthylen mit 99»5prozentxg
reinem Sauerstoff erhaltenes Gasgemisch wird durch die Leitung in einen Wärmeaustauscher 9 eingeleitet. Dieses Gasgemisch, das
vorher in einem mit Kältesole gekühlten Wärmeaustauscher abgeschreckt wurde, hat folgende Zusammensetzung:
Äthylenoxid 1,5 Volumprozent, Kohlendioxid 10 Volumprozent, Wasser 0,2 Volumprozent, Äthylen 5 Volumprozent, Sauerstoff
4 Volumprozent, Methan und Äthan 1 Volumprozent, Rest Stickstoff und geringere Mengen Argon (Durch die Kreislaufführung
wird'das Gasgemisch fortschreitend an Stickstoff angereichert;
deshalb ist im Verfahren ein begrenztes Abblasen erforderlich, um überschüssigen Stickstoff abzutrennen).
Durch die Leitung 8 wird Methanol in solchen Mengen eingespeist, daß das Gewichtsverhältnis von Methanol zu dem im Gasgemisch enthaltenen
Wasserdampf 5 i 1 beträgt. Das erhaltene Gasgemisch _j
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wird im l/ärmeaustauseher 9 auf -15°C gekühlt, wobei zur Kühlung
das aus der Leitung 11 stammende, äthylenoxidfreie Gasgemisch verwendet wird. Stromabwärts vom Wärmeaustauscher 9 ist
ein Fliehkraftabscheider vom Zyklontyp vorgesehen, in dem eine wäßrige Methanollösung abgetrennt wird. Diese Methanollösung
wird durch die Leitung 35 abgeleitet und zur Rückgewinnung des Methanols rektifiziert.
Das dehydratisierte Gasgemisch (Gehalt an Wasserdampf 2,5 Prozent
des ursprünglichen Gehalts) wird in den unteren Teil einer 20 id hohen Absorptionskolonne 1 eingespeist. Diese Absorptionskolonne
1 ist eine Füllkörperkolonne, die bei einem Druck von 20 kg/cm betrieben wird. In die Absorptionskolonne wird durch
die Leitungen 15 und 16 Methanol eingespeist. Das Gewichtsverhältnis von Gesamtmenge an Methanol zu dem im Gasgemisch enthaltenen
Äthylenoxid beträgt 25 : 1. Das Methanol wird als Nebenstrom (Leitung 16) mit einer Temperatur von -5O0C in den
Kopf der Kolonne 1 und als Hauptstrom (Leitung 15). mit einer Temperatur von -1O0C in die Kolonne 1 an einer Stelle eingeleitet,
die 5 m unter der Einspeisungsstelle des Methanol-Nebenstroms liegt. Das Gewichtsverhältnis von Methanol-Nebenstrom zu
Methanol-Hauptstrom beträgt 1:3.
Durch die Leitung 11 wird am Kopf der Absorptionskolonne 1 ein
8,5 Volumprozent Kohlendioxid und 0,005 Volumprozent Äthylenoxid enthaltendes Gasgemisch abgetrennt. Dieses etwa -40°C kalte Gasgemisch
wird in den Wärmeaustauscher 9 eingeleitet, wo es mittels des durch die Leitung 7 eingespeisten Gasgemisches erwärmt
wird.
L
L
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Am Fuß der Absorptionskolonne 1 v;ird durch die Leitung 12
eine mit Äthylenoxid und Kohlendioxid angereicherte Methanollösung abgeleitet. Diese Lösung wird in einem Wärmeaustauscher 13
erwärmt und anschließend in eine Desorptionskolonne 2 geleitet. Vor dem Einspeisen in die Desorptionskolonne 2 wird durch die
Leitung 39 eine 5prozentige Lösung von Kaliummethylat in Methanol
zugegeben. Das Gewichtsverhältnis der durch die Leitungen
.12 und 39 eingespeisten Lösungen beträgt 100 : 1. Auf diese Weise
wird der pH-Wert der durch die Leitung 40 eingespeisten Lösung auf etwa 7 gehalten.
Die Desorptionskolonne 2 wird bei einem Druck von 1,1 kg/cm und einer Temperatur am Kolonnenfuß von 700C betrieben. Das am. Kopf
der Desorptionskolonne 2 abgenommene Gasgemisch wird zuerst in einem Wärmeaustauscher 19 abgekühlt, um die mitgerissenen Methanoldämpfe
praktisch vollständig auszukondensieren. Das Methanol wird durch die Leitung 20 in die Desorptionskolonne 2 zurückgeführt.
Durch die Leitung 21 wird ein 0°C kaltes Gasgemisch der folgenden Zusammensetzung aus dem Wärmeaustauseher 19
entnommen: Kohlendioxid 42 Volumprozent, Ethylenoxid 42 Volumprozent,
Äthylen 4 Volumprozents Methanol 3,5 Volumprozent, Rest
hauptsächlich Stickstoff.
Dieses Gasgemisch wird in einem Verdichter 34 komprimiert und anschließend in eine Rektifizierkolonne 3 in der Höhe des zweiten
oder dritten Bodens eingespeistf die bei einem Druck von
5 kg/cm und einer Bodentemperatur von 60°C betrieben wird. Das aus der Rektifizierkolonne 3 durch die Leitung 22 austretende
Gasgemisch wird in einem Wärmeaustauscher 23 auf -5Q°C abge- _j
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kühltj wobei das in diesera Gasgemisch enthaltene Äthylenoxid
auskondensiert und durch die Leitung 24 als Flüssigkeit wieder in den Kopf der Rektifizierkolonne in Höhe des ersten Bodens
zurückgeführt wird. Durch die Leitung 25 wird ein Gasgemisch abgeleitet,
das Kohlendioxid, Äthylen und nicht-kondensierbare Gase, hauptsächlich Stickstoff, enthält. Der Äthylenoxidgehalt
in diesera Gasgemisch liegt unter 1 Volumprozent.
Vom Boden der Rektifizierkolonne 3 wird durch die Leitung 26
Äthylenoxid, das geringe Mengen Methanol enthält, abgenommen \
und in üblicher Weise weiter gereinigt.
In einer Extraktionskolonne 4 wird das Äthylen enthaltende Gasgemisch
weiter aufgearbeitet. In der Extraktionskolonrfe 4 wird
Äthylen mit Dieselöl (Siedebeginn 170 G) ausgewaschen, und in einem Abstreifer 5 wird das Äthylen aus dem mit Äthylen beladenen
Dieselöl mit Stickstoff abgestreift., Die Extraktionskolonne
4 ist eine Füllkörperkolonne„ Sie v/ird bei einer Temperatur von
10 C und einem Druck von 4 kg/cm betrieben. Mehr als 90 Prozent
des durch die Leitung 25 zugeführten Äthylens werden in der Extraktionskolonne 4 absorbierte Am Kopf der Extraktionskolonne 4
wird durch die Leitung 27 ein Gasgemisch abgeleitet» das aus mehr als 80 Volumprozent Kohlendioxid und geringeren Mengen
Stickstoff und Sauerstoff besteht und einen Äthylengehalt von weniger als 1 Volumprozent aufweist. Das mit Äthylen beladene
Dieselöl wird durch die Leitung 28 in den Kopf des mit Platten ausgerüsteten Abstreifers 5 eingespeist» Der Abstreifer wird
bei einem Druck von 1 kg/cm betrieben» Zur Desorption des Äthylens wird durch die Leitung 23 in den unteren Teil des Ab= _j
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streifers 5 Stickstoff eingespeist. Auf diese Weise wird durch
die Leitung 30 ein etwa 10 Volumprozent Äthylen sowie Stickstoff enthaltendes Gasgemisch entnommen und im Filter 31 von
Dieselölspuren befreit. ·
Anschließend wird das Gasgemisch in einem Verdichter 32 auf
23 kg/cm komprimiert und in den Reaktionsofen zur Direktoxida
tion zurückgeleitet. Das vom Äthylen befreite Dieselöl wird durch die Leitung 29 entnommen und mittels einer Pumpe 41 wieder
in den Kopf der JExtraktionskolonne 4 eingeleitet.
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Claims (7)
1. Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung von Äthylenoxid
und Kohlendioxid aus bei der Direktoxidation von Äthylen mit Sauerstoff anfallenden Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet,
daß man
(a) das Äthylenoxid, nicht umgesetztes Äthylen, Wasserdampf, Kohlendioxid und Inertgase enthaltende Gasgemisch nach Zusatz
von Methanol auf Temperaturen abkühlt, bei denen sich der Wasserdampf in Form einer wäßrigen Methanollösung abscheidet,
(b) das erhaltene Gasgemisch in einer Absorptionszone mit Methanol
wäscht, wobei das Methanol in den mittleren Teil der
t Absorptionszone in Form eines Methanol-Hauptstroms und in
den oberen Teil in Form eines Methanol-Nebenstroms einspeist und die Temperatur des Methanol-Nebenstroms mindestens
30°C niedriger hält als die des Methanol-Hauptstroms
und ein praktisch äthylenoxidfreies, Kohlendioxid
und Äthylen enthaltendes Gasgemisch am oberen Teil und eine Lösung von Äthylenoxid in Methanol am unteren Teil der Absorptionszone abnimmt und
(c) das Äthylenoxid aus der Methanollösung gewinnt.
2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Direktoxidation von Äthylen erhaltene Gasgemisch mit
einer Methanolmenge versetzt, die der 2- bis 6-fachen Gewichtsmenge des im Gasgemisch enthaltenen Wasserdampfs entspricht.
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Γ"
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Methanollösung durch Abkühlen auf Temperaturen von
etwa -200C abtrennt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Methanolwäsche in der Absorptionszone bei Drücken von
10 bis 30 kg/cm2 durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Methanol-Nebenstrom mit einer Temperatur von -20 bis
-600C in die Absorptionszone einspeist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Methanol-Hauptstrom mit einer Temperatur Von +10 bis
-30°C in die Absorptionszone einspeist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
in der Absorptionszone das Gewichtsverhältnis der Gesamtmenge an Methanol zu dem im eingespeisten Gasgemisch enthaltenen Äthylenoxid
auf einen Wert von 5 ι 1 bis 50 ; 1 einstellt.
8ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
in der Absorptionszone ein Gewichtsverhältnis von Methanol-Hauptstrom zu Methanol-Webenstrora von 1 % 1 bis 6 ι 1 einstellt.
Leerseite
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