DE2534944B2 - Process for the production of ethylene oxide - Google Patents
Process for the production of ethylene oxideInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch direkte Oxydation von Äthylen mit Luft-Sauerstoff, wobei das Äthylen-Luftgemisch einen aufsteigenden Strom bildet, der mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 12 m/s fließt, in Anwesenheit eines gegebenenfalls modifizierten Silber-Trägerkatalysators, der sich ebenfalls im Zustand des aufsteigenden Stroms befindet und mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 6 m/s fließt, bei einer Temperatur zwischen 290 und 300° C und anschließendem Isolieren des Endprodukts aus dem Reaktionsgemisch, und bei dem gegebenenfalls nicht umgesetztes Äthylen und nicht umgesetzter Sauerstoff aus dem Reaktionsgemisch isoliert und an dem Silber-Trägerkatalysator bei einer Temperatur von 260 bis 280° C nachoxydiert werden, wobei diese Ausgangsverbindungen in einem aufsteigenden Strom mit einer Geschwindigkeit von m/s im Gegenstrom zu dem Katalysator bewegt werden.The invention relates to a method of manufacture of ethylene oxide by direct oxidation of ethylene with air-oxygen, the ethylene-air mixture forms an ascending stream that flows at a speed of 10 to 12 m / s, in the presence of an optionally modified supported silver catalyst, which is also in the state of rising current and flowing at a speed of 4 to 6 m / s, at a temperature between 290 and 300 ° C and then isolating the end product from the reaction mixture, and at the optionally unconverted ethylene and unconverted oxygen isolated from the reaction mixture and added to the silver-supported catalyst a temperature of 260 to 280 ° C are post-oxidized, these starting compounds in one moving upstream at a speed of m / s in countercurrent to the catalyst will.
Äthylenoxid wird weitgehend für organische Synthesen angewendet. Es dient als wertvolle Ausgangsverbindung zur Herstellung von Frostschutzmitteln, Polyme-Ethylene oxide is widely used for organic synthesis. It serves as a valuable starting compound for the production of antifreeze, polymers
cn η Kin) nrv<r>r*l* »ti»· ^l nUi>(<if\lr\<vicnU oUiiimn C ti-» ff «a *t cn η Kin) nrv <r> r * l * »ti» · ^ l nUi>(<if \ lr \ <vicnU oUiiimn C ti- » ff « a * t
ι WIi1 LJitsiugΐανιι uiivi l-"1 yoivIVg1IOVIi urvvi vvii L-Ttisi ivii, verschiedenen Zusatzmitteln, oberflächenaktiven Substanzen usw. ι WIi 1 LJitsiugΐανιι uiivi l- " 1 yoivIVg 1 IOVIi urvvi vvii L-Ttisi ivii, various additives, surface-active substances, etc.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch direkte Oxydation von Äthylen mit Luftsauerstoff in Anwesenheit eines Silber-Trägerkatalysators (DE-OS 22 37 188). Das Verfahren besteht darin, daß das Äthylen mit der auf eine Temperatur von 300° C erhitzten Luft vermischt wird, wobei eine Äthylenkonzentration in dem erhaltenen Äthylen-Luft-A process for the production of ethylene oxide by direct oxidation of ethylene with is known Atmospheric oxygen in the presence of a supported silver catalyst (DE-OS 22 37 188). The procedure persists in that the ethylene is mixed with the heated to a temperature of 300 ° C air, with a Ethylene concentration in the obtained ethylene-air Gemisch von 3,15 bis 330 VoL-%, die die Explosionssi cherheit dieses Gemisches gewährleistet, erreicht wird. Das erhaltene Äthylen-Luft-Gemisch wird dann mit dem Silber-Trägerkatalysator vermischt und im aufsteigenden Strom zur Oxydation geleitet Die Geschwindig-Mixture from 3.15 to 330 Vol-%, which the Explosionssi the safety of this mixture is achieved. The ethylene-air mixture obtained is then mixed with the silver-supported catalyst and passed in an ascending stream to the oxidation. keit des Äthylen-Luft-Gemisches beträgt 10 bis 12 m/s und die des Katalysators 4 bis 6 m/s. Die Oxydationsreaktion verläuft bei einer Temperatur von 290 bis 300° C. Als Reaktionsprodukt erhält man ein Reaktionsgemisch, das Äthylenoxid, nicht umgesetztes Äthylen, nichtThe speed of the ethylene-air mixture is 10 to 12 m / s and that of the catalyst 4 to 6 m / s. The oxidation reaction takes place at a temperature of 290 to 300 ° C. A reaction mixture, the ethylene oxide, unconverted ethylene, is not obtained as the reaction product umgesetzten Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser enthält Dieses wird dann zusammen mit dem Katalysator einem Abscheider zugeführt, in dem das Reaktionsprodukt von dem Katalysator abgetrennt wird, wonach das Endprodukt aus dem ReaktionsgutThis is then combined with the converted oxygen, carbon dioxide, nitrogen and water Catalyst fed to a separator in which the reaction product is separated from the catalyst is, after which the end product from the reaction mixture isoliert wird. Dabei wird aus dem System überschüssiger Stickstoff und das während des Verfahrens entstehende Kohlendioxid kontinuierlich entnommen. Das gebildete Wasser wird ebenfalls aus dem System vollständig entferntis isolated. In doing so, the system becomes excess Nitrogen and the carbon dioxide formed during the process are continuously withdrawn. The educated Water is also completely removed from the system
Das nicht umgesetzte Äthylen kann der Nachoxydation unterworfen werden. Man isoliert dazu das nicht umgesetzte Äthylen aus dem Reaktionsgut und vermischt es wieder mit der auf eine Temperatur von 300° C erhitzten Luft, bis die Äthylenkonzentration inThe unreacted ethylene can be subjected to post-oxidation. You don't isolate that reacted ethylene from the reaction mixture and mixed it again with the to a temperature of 300 ° C heated air until the ethylene concentration in
dem Äthyler.-Luft-Gemisch 2,00 bis 3,5 Vol.-% erreicht Das erhaltene Gemisch wird zur Nachoxydation von Äthylen im Gegenstrom zum fallenden Katalysator geleitet Dabei läßt sich der Katalysator nach der Oxydationsstufe wieder anwenden. Die Geschwindig-the ether-air mixture reaches 2.00 to 3.5 vol .-% The mixture obtained is used for post-oxidation of ethylene in countercurrent to the falling catalyst The catalyst can be used again after the oxidation stage. The speed
keit des Äthylen-Luft-Gemisches beträgt 5 m/s. Die Nachoxydation des nicht umgesetzten Äthylens erfolgt bei einer zwischen 260 und 280° C liegenden Temperatur. Bei diesem Verfahren hat die Anwendung von Luftspeed of the ethylene-air mixture is 5 m / s. The post-oxidation of the unreacted ethylene takes place at a temperature between 260 and 280 ° C. In this process, air is used zur Folge, daß sich Stickstoff im Reaktionssystem anreichert und dessen Überschuß aus dem System abzuziehen ist, was eine Sondertechnologie erfordert. Dabei sind Verluste an Äthylen und Äthylenoxid unvermeidbar. Die Anreicherung von Stickstoff verurresult in nitrogen in the reaction system enriches and the excess is to be deducted from the system, which requires a special technology. Losses of ethylene and ethylene oxide are unavoidable. The enrichment of nitrogen causes sacht außerdem eine Verminderung dei Geschwindig keit der Oxydationsreaktion des Äthylens und eine ungenügend hohe Konzentration von Äthylenoxid in den Reaktionsprodukten, die etwa 1,3 bis 1,45 Vol.-% beträgt. Die Anreicherung von Stickstoff bewirkt auchThere is also a slight decrease in speed speed of the oxidation reaction of ethylene and an insufficiently high concentration of ethylene oxide in the reaction products, which is about 1.3 to 1.45% by volume. The enrichment of nitrogen also causes eine ungenügend hohe Leistungsfähigkeit des Katalysators, die zwischen 350 und 400 kp/m3 liegt.an insufficiently high efficiency of the catalyst, which is between 350 and 400 kp / m 3 .
Der andere Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem geringen Rohstoffumsatz (Luftsauerstoff, Äthylen) wegen der Beschränkung der Äthylenkonzentration imThe other disadvantage of this process is the low turnover of raw materials (atmospheric oxygen, ethylene) due to the limitation of the ethylene concentration in the Gas-Luft-Gemisch. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Oxydation von Äthylen unter den gewählten Bedingungen in Anwesenheit eines Katalysators erfolgt, der eine erniedrigte Aktivität (Fehlen des adsorbierten Sauerstoffes auf der KatalysaGas-air mixture. Another disadvantage of this process is that the oxidation of ethylene under takes place under the chosen conditions in the presence of a catalyst which has a reduced activity (Absence of the adsorbed oxygen on the catalyst toroberfläche) aufweist. Dies führt dazu, daß die Geschwindigkeit der Oxydation von Äthylen ungleichmäßig ist. In Zusammenhang damit wird der Reaktions-gate surface). This leads to the fact that the Rate of oxidation of ethylene is uneven. In connection with this, the reaction
exotherm verläuft, bedingt dies die Störung des isothermen Charakters des Prozesses. Die Störung des isothermen Charakters des Prozesses führt ihrerseits wieder zur Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit und der Konzentration des Endprodukts.runs exothermic, this causes the disruption of the isothermal character of the process. The disorder of the The isothermal character of the process in turn leads to a reduction in the reaction rate and the concentration of the end product.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid zur Verfügung zu stellen, welches ermöglicht die Reaktion zwischen Sauerstoff und Äthylen mit einem höheren Umsatz durchzuführen und zu einer erhöhten Konzentration an Äthylenoxid im Reaktionsprodukt führt und welches gleichzeitig die Leistungsfähigkeit des verwendeten Katalysators steigertIn contrast, the invention is based on the object of providing a process for the production of ethylene oxide which enables the Reaction between oxygen and ethylene to carry out with a higher conversion and to an increased Concentration of ethylene oxide in the reaction product and which at the same time increases the performance of the used catalyst increases
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art dadurch gelöst, daß die π Oxydation von Äthylen mit Sauerstoff in Anwesenheit von Kohlendioxid bei einem Volumenverhältnis von Äthylen zu Sauerstoff zu Kohlendioxid von 5 bis 15 :10 bis 15 :75 bis 85 unter einem Druck von 35 bis 50 atm erfolgt, und eine gegebenenfalls durchzuführende Nachoxydation des nicht umgesetzten Äthylens und des nicht umgesetzten Sauerstoffs in Anwesenheit von Kohlendioxid bei einem Volumenverhältnis Äthylen zu Sauerstoff zu Kohlendioxid von 7,0 bis 7,4:12,5 bis 12,9 :79,7 bis 80,5 unter einem Druck von 35 bis 50 atm vorgenommen wird.In a method of the type defined at the outset, this object is achieved in that the π Oxidation of ethylene with oxygen in the presence of carbon dioxide at a volume ratio of Ethylene to oxygen to carbon dioxide from 5 to 15:10 to 15:75 to 85 under a pressure of 35 to 50 atm takes place, and an optionally to be carried out post-oxidation of the unreacted ethylene and the unreacted oxygen in the presence of carbon dioxide at a volume ratio of ethylene Oxygen to carbon dioxide from 7.0 to 7.4: 12.5 to 12.9: 79.7 to 80.5 under a pressure of 35 to 50 atm is made.
Unter den erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen wird neben Äthylenoxid eine geringe Menge an Kohlendioxid und Wasser gebildet. Das eingesetzte Kohlendioxid dient als Verdünnungsmittel. Die Anwendung des Sauerstoff-Kohlendioxid-Systems ermöglicht es, das Verhältnis der Ausgangsverbindungen innerhalb weiter Grenzen einzustellen, was eine hohe Selektivität und eine hohe Geschwindigkeit der Oxydationsreaktion zur Bildung von Äthylenoxid gewährleistet Erfindungsgemäß wird ferner ermöglicht in dem Ausgangsgemisch eine hohe Volumenkonzentration an Äthylen von maximal 15 Vol.-% aufrechtzuerhalten, während die obere Konzentrationsgrenze bei dem bekannten Verfahren maximal 3,5% beträgt. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß die Reaktion beschleunigt und die Produktivität des Verfahrens erhöht werden.Under the reaction conditions according to the invention, in addition to ethylene oxide, a small amount of Carbon dioxide and water are formed. The carbon dioxide used serves as a diluent. The use of the oxygen-carbon dioxide system makes it possible it is possible to adjust the ratio of the starting compounds within wide limits, resulting in a high selectivity and a high rate of the oxidation reaction for the formation of ethylene oxide is ensured. According to the invention, it is also made possible in the starting mixture to maintain a high volume concentration of ethylene of a maximum of 15 vol .-%, while the upper concentration limit in the known method is a maximum of 3.5%. That way you can according to the invention, the reaction can be accelerated and the productivity of the process increased.
Bei den gewählten Temperaturen gewährleistet die definierte Geschwindigkeit des aufsteigenden Stroms aus Äthylen, Sauerstoff und Kohlendioxid, seine Stabilität bei beliebiger Reaktorhöhe, und bei den gewählten Katalysatorgeschwindigkeiten wird die erforderliche Dauer der Berührung zwischen diesem Strom und Katalysator erreicht. Als Katalysator läßt sich beispielsweise ein Silber-Trägerkatalysator anwenden, der mit Chlor, Cadmium, Calcium und Selen gleichzeitig modifiziert ist. Durch gleichzeitige Anwendung dieser Zusatzrnittel wird die Katalysatorselektivität und -wärmebeständigkeit erhöht.The defined speed of the ascending current is guaranteed at the selected temperatures of ethylene, oxygen and carbon dioxide, its stability at any reactor height, and at the chosen catalyst speeds will be the required duration of contact between them Stream and catalyst achieved. A supported silver catalyst, for example, that contains chlorine, cadmium, calcium and selenium can be used as the catalyst is modified at the same time. By using these additives at the same time, the catalyst selectivity and heat resistance are increased.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Ausbeute des Endprodukts dadurch erhöht werden, daß nicht umgesetztes Äthylen und nicht umgesetzter Sauerstoff aus dem Reaktionsgemisch isoliert und unter den vorstehend angegebenen Bedingungen einer Nachoxydation an dem Silber-Trägerkatalysator unterworfen werden.According to a special embodiment of the invention, the yield of the end product can thereby be increased that unreacted ethylene and unreacted oxygen from the reaction mixture isolated and subjected to post-oxidation on the supported silver catalyst under the conditions given above.
Zur Steigerung der Katalysatoraktivität ist der Silber-Trägerkatalysator vor Beginn der Oxydation von Äthylen zweckmäßigerweise mit Sauerstoff so zu sättigen, daß man den Sauerstoff durch den genannten Katalysator in einer Menge von 1 bis 5 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches von Ausgangsbestandteüen (Äthylen, Sauerstoff, Kohlendioxid^, leitet,To increase the catalyst activity, the supported silver catalyst is removed before the start of the oxidation To saturate ethylene expediently with oxygen so that the oxygen through the said Catalyst in an amount of 1 to 5% by volume, based on the total amount of the mixture of starting ingredients (ethylene, oxygen, carbon dioxide ^, conducts,
Die im genannten Bereich genommene Sauerstoffmenge reicht zur Bildung der adsorbierten Sauerstoffschicht auf der Katalysatoroberfiäche aus, die zum Ablauf der Oxydationsreaktion von Äthylen erfordert wird. Der Katalysator befindet sich dadurch immer im aktiven Zustand, und der Reaktionsraum wird vollständig ausgenutztThe amount of oxygen taken in the range mentioned is sufficient for the formation of the adsorbed oxygen layer on the catalyst surface, which The course of the oxidation reaction of ethylene is required. The catalytic converter is always in the active state, and the reaction space is fully utilized
Die Durchführung der Äthylenoxydation in Anwesenheit von Kohlendioxid, welches ein höheres Wärmeaufnahmevermögen als Stickstoff besitzt sichert die intensive gleichmäßige Wärmeabfuhr. Dies ermöglicht es, den Oxydationsprozeß unter isothermen Bedingungen zu verwirklichen.Carrying out the ethylene oxidation in the presence of carbon dioxide, which has a higher heat absorption capacity than nitrogen, ensures the intensive even heat dissipation. This makes it possible to carry out the oxidation process under isothermal conditions.
Dadurch, daß Kohlendioxid anstelle von Stickstoff als Verdünnungsmittel verwendet wird, werden Verluste an Ausgangsäthylen und Äthylenoxid durch Entnahme von durch die Reaktion gebildetem Kohlendioxid aus dem System ausgeschlossen, weil dessen Menge gering ist Da kein Stickstoff im Verfahren verwendet wird, sind außerdem energieaufwendige Sonderausrüstungen für das Isolieren von Stickstoff aus dem erhaltenen Reaktionsgut nicht erforderlich.By using carbon dioxide instead of nitrogen as a diluent, losses are incurred Starting ethylene and ethylene oxide by removing carbon dioxide formed by the reaction from the System excluded because its amount is small Since no nitrogen is used in the process, there are also energy-consuming special equipment for isolating nitrogen from the received Reaction product not required.
Das gewählte Äthylen-Sauerstoff-Kohlendioxid-Volumenverhältnis, das in einem genügend weiten Bereich liegt ermöglicht das ideale Vermischen von Bestandteilen und einen intensiveren Stoffaustausch zwischen den Phasen (zwischen Gas- und Feststoffphasen). Dadurch wird die Geschwindigkeit der Oxydationsreaktion von Äthylen gesteigert wodurch die Konzentration von Äthylenoxid in den Reaktionsprodukten um das l,5fache vergrößert wird, die Katalysatorleistung um das 1,5- bis 2fache und die Rohstoffleistung der Anlage um 80% gegenüber dem Verfahren, in dem die Luft zum Einsatz kommt erhöht wird. Die Selektivität des Verfahrens nimmt um 3 bis 3,5 Vol.-% zu. Die praktische Durchführung des Verfahrens wird nachstehend beschrieben.The selected ethylene-oxygen-carbon dioxide volume ratio within a sufficiently wide range lies enables the ideal mixing of components and a more intensive exchange of substances between the Phases (between gas and solid phases). This increases the speed of the oxidation reaction Ethylene increases the concentration of ethylene oxide in the reaction products 1.5 times, the catalyst output by 1.5 to 2 times and the raw material output of the plant by 80% compared to the process in which the air is used. The selectivity of the Process increases by 3 to 3.5 vol .-%. The practice of the method is described below.
Das Kohlendioxid wird mit Sauerstoff vermischt Das erhaltene Gemisch wird auf eine Temperatur von 200 bis 2500C erhitzt und der Mischvorrichtung eines Reaktors zugeführt wohin man Äthylen und Katalysator im Einzeistrom leitetThe carbon dioxide is mixed with oxygen and the resulting mixture is heated to a temperature of 200 to 250 0 C supplied to the mixing device of a reactor where ethylene and one catalyst passes in Einzeistrom
Das Äthylen-Sauerstoff-Kohlendioxid-Volumenverhältnis wird im Bereich von 5 bis 15 :10 bis 15 :75 bis 85 gewählt. Die genannten Bestandteile werden zusammen mit dem Katalysator im aufsteigenden Strom zur Oxydation geleitet. Die Geschwindigkeit des Stroms, bestehend aus Äthylen, Sauerstoff und Kohlendioxid und die Katalysatorgeschwindigkeit genügen den vorstehend definierten Bedingungen.The ethylene-oxygen-carbon dioxide volume ratio will be in the range of 5 to 15:10 to 15:75 to 85 chosen. The components mentioned are used together with the catalyst in an ascending stream Oxidation directed. The speed of the stream, made up of ethylene, oxygen, and carbon dioxide and the catalyst rate satisfy the conditions defined above.
Die Oxydation von Äthylen erfolgt bei einer Temperatur von 290 bis 3000C unter einem Druck von 35 bis 50 atm. Es wird ein Reaktionsgemisch gebildet, das Äthylenoxid, Kohlendioxid (bestehend aus Ausgangs-Kohlendioxid und durch die Reaktion gebildetem Kohlendioxid), nicht umgesetztes Äthylen und nicht umgesetzten Sauerstoff enthält. Das erhaltene Reaktionsgut wird zusammen mit dem Katalysator in einen Abscheider zur Abtrennung des Katalysators geleitet. Nach der Abtrennung des Katalysators wird das Reaktionsgut einer Absorptionsbehandlung mit Glykolen unterwerfen. Dabei wird das Äthylenoxid absorbiert. Dann isoliert man das Äthylenoxid aus dem Absorptionsmittel durch Rektifizierung. Aus dem verbliebenen Gemisch wird eine geringe Menge von durch die Reaktion gebildetem Kohlendioxid isoliert. Das Isolieren erfolgt durch Behandlung dieses Gemisches mit heißer wäßriger Pottaschelösung. Dabei trennt manThe oxidation of ethylene takes place at a temperature of 290 to 300 0 C under a pressure of 35 to 50 atm. A reaction mixture is formed which contains ethylene oxide, carbon dioxide (consisting of starting carbon dioxide and carbon dioxide formed by the reaction), unconverted ethylene and unconverted oxygen. The reaction mixture obtained is passed together with the catalyst into a separator for separating off the catalyst. After the catalyst has been separated off, the reaction mixture is subjected to an absorption treatment with glycols. The ethylene oxide is absorbed in the process. The ethylene oxide is then isolated from the absorbent by rectification. A small amount of carbon dioxide formed by the reaction is isolated from the remaining mixture. Isolation is carried out by treating this mixture with hot aqueous potash solution. One separates
durch Absetzen gleichzeitig auch das gebildete Wasser ab. Das übrige Kohlendioxid läßt sich isolieren und zur Herstellung des Ausgangsgemisches von Bestandteilen verwerten.the water that has formed is also removed by settling. The remaining carbon dioxide can be isolated and used Recycle the production of the initial mixture of ingredients.
Das nicht umgesetzte Äthylen kann wieder einer Oxydation zwecks Erhöhung der Konzentration des Endprodukts unterzogen werden. Das Reaktionsgemisch, enthaltend nicht umgesetztes Äthylen und nicht umgesetzten Sauerstoff, wird zu diesem Zweck in Anwesenheit von Kohlendioxid mit dem Silber-Träger- i< > katalysator in Kontakt gebracht, wobei das Volumenverhältnis von nicht umgesetzten Äthylen zu nicht umgesetztem Sauerstoff und zu Kohlendioxid 7,0 bis 7,4 :123 bis 12£ : 79,7 bis 80,5 beträgt Dabei kann man das frische Kohlendioxid oder das aus dem Reaktionsgut, erhalten durch Oxydation von Äthylen, isolierte Kohlendioxid benutzen. Die Oxydation von nicht umgesetztem Äthylen wird unter den vorstehend genannten Bedingungen von Druck und Temperatur durchgeführt, wobei die genannten Bestandteile im Gegenstrom zum fallenden Katalysator fließen. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Stroms von Bestandteilen beträgt 5 m/s. In dieser Nachoxydationsstufe läßt sich der in der Stufe der Oxydation von Ausgangsäthylen verwendete Katalysator benutzen. - >The unreacted ethylene can be subjected to an oxidation again in order to increase the concentration of the end product. For this purpose, the reaction mixture, containing unconverted ethylene and unconverted oxygen, is brought into contact with the silver carrier catalyst in the presence of carbon dioxide, the volume ratio of unconverted ethylene to unconverted oxygen and carbon dioxide being 7, From 0 to 7.4: 123 to £ 12: from 79.7 to 80.5 You can use the fresh carbon dioxide or the carbon dioxide isolated from the reaction mixture obtained by the oxidation of ethylene. The oxidation of unreacted ethylene is carried out under the abovementioned conditions of pressure and temperature, the constituents mentioned flowing in countercurrent to the falling catalyst. The speed of movement of the flow of components is 5 m / s. The catalyst used in the oxidation stage of the starting ethylene can be used in this post-oxidation stage. ->
Das durch Nachoxydation erhaltene Reaktionsgut, enthaltend Athylenoxid, trennt man vom K atalysator ab und leitet es zum Isolieren des Endprodukts. Zwecks Einsparung kann man nötigenfalls aus diesem Reaktionsgut das Kohlendioxid isolieren, das zur Herstellung w eines Rohstoffgemisches verwendet wird.The reaction mixture obtained by post-oxidation and containing ethylene oxide is separated off from the catalyst and directs it to isolate the final product. In order to save you can, if necessary, isolate the carbon dioxide from this reaction material, which w for the production a raw material mixture is used.
Man vermischt Kohlendioxid mit Sauerstoff. Das erhaltene Gemisch wird auf eine Temperatur von 230° C '· > erhitzt und der Mischvorrichtung eines Reaktors zugeführt, wobei man Äthylen und Katalysator im Einzelstrorn leitet. Das Äthylen-Sauerstoff-Kohlendioxid-Volumenverhältnis beträgt 5:10 bzw. 85. Die genannten Bestandteile zusammen mit dem Katalysator ·»» werden im aufsteigenden Strom zur Oxydation geführt. Die Geschwindigkeit des Stroms, enthaltend Äthylen, Sauerstoff und Kohlendioxid, beträgt 11 m/s und die des Katalysators 5 m/s. Die Oxydation von Äthylen erfolgt bei 2900C unter einem Druck von 50 atm. Durch -·' Oxydation von Äthylen entsteht ein Reaktionsgemisch, das zu 1,45 Vol.-% aus Athylenoxid, zu 86,35 Vol.-% aus Kohlendk»;id, zu 135Vol.-% aus Wasser, zu 2,88 Vol.-% aus nicht umgesetztem Äthylen und zu 7,97 Vol.-% aus nicht umgesetztem Sauerstoff besteht, Das erwähnte Reaktionsgemisch leitet man in den Abscheider zur Abtrennung des Katalysators. Nach der Abtrennung des Katalysators wird das Reaktionsgut dem System entnommen und einer Absorption mit Hilfe von Glykolen unterworfen, wobei das Athylenoxid absorbiert wird. Dann unterwirft man das Absorptionsmittel der Rektifizierung, um Äthylenoxid zu isolieren. Während der Rektifizierung wird Wasser aus dem System entnommen. Man isoliert das bei der Oxydation entstandene Kohlendioxid mit heißer Pottaschelösung, fuMix carbon dioxide with oxygen. The resulting mixture is heated to a temperature of 230 ° C '*> and delivered to the mixing device of a reactor, wherein ethylene and one catalyst passes in Einzelstrorn. The ethylene-oxygen-carbon dioxide volume ratio is 5:10 or 85. The above-mentioned components together with the catalyst · »» are carried in an ascending stream to the oxidation. The velocity of the stream containing ethylene, oxygen and carbon dioxide is 11 m / s and that of the catalyst is 5 m / s. The oxidation of ethylene takes place at 290 ° C. under a pressure of 50 atm. Oxidation of ethylene produces a reaction mixture consisting of 1.45% by volume of ethylene oxide, 86.35% by volume of carbon dioxide, 135% by volume of water, and 2.88% by volume .-% consists of unconverted ethylene and 7.97% by volume of unconverted oxygen. The reaction mixture mentioned is passed into the separator for separating off the catalyst. After the catalyst has been separated off, the reaction mixture is removed from the system and subjected to absorption with the aid of glycols, the ethylene oxide being absorbed. The absorbent is then subjected to rectification to isolate ethylene oxide. During the rectification, water is taken from the system. The carbon dioxide formed during the oxidation is isolated with hot potash solution, fu
Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt im Ergebnis 42,5 Vol.-°/o.The total conversion of ethylene amounts to 42.5% by volume.
Die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, beträgt 68,2 Vol.-%.The ethylene oxide yield, based on the ethylene converted, is 68.2% by volume.
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Die Oxydation von Äthylen zu Athylenoxid wird analog zu dem im Beispiel 1 beschriebenen VerfahrenThe oxidation of ethylene to ethylene oxide is carried out analogously to the process described in Example 1 — abgesehen von den Verfahrensparameiern — durchgeführt Das Äthylen-Sauerstoff-Kohlendioxid-Volumenverhältnis beträgt 10:15 bzw. 75. Das erhaltene Gemisch wird auf eine Temperatur von 2000C erhitzt Die Geschwindigkeit des Stroms der Bestandteile beträgt 10 m/s und die des Katalysators 4 m/s. Die Oxydation von Äthylen erfolgt bei 3000C unter 35 atm. Durch Oxydation von Äthylen wird ein Reaktionsgui gebildet das zu 2,15VoI.-% aus Athylenoxid, zu 77,06Vol.% aus Kohlendioxid, zu 2,06VoL-% aus Wasser, zu 6,82 Vol.-% aus nicht umgesetztem Äthylen und zu 1131 Vol.-% aus nicht umgesetztem Sauerstoff besteht. Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 31,8 Vol.-%. Die Ausbeute an Athylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, beträgt 67,7 Vol.-%.- apart from the process parameters - carried out The ethylene-oxygen-carbon dioxide volume ratio is 10:15 or 75. The mixture obtained is heated to a temperature of 200 ° C. The flow rate of the constituents is 10 m / s and that of the catalyst 4 m / s. The oxidation of ethylene takes place at 300 0 C under 35 atm. By oxidation of ethylene, a reaction mixture is formed which is 2.15% by volume from ethylene oxide, 77.06% by volume from carbon dioxide, 2.06% by volume from water, and 6.82% by volume from unreacted ethylene and consists of 1131 vol .-% of unconverted oxygen. The total conversion of ethylene is 31.8% by volume. The yield of ethylene oxide, based on the converted ethylene, is 67.7% by volume.
Die Oxydation von Äthylen zu Athylenoxid wird analog Beispiel 1 durchgeführt mit Ausnahme der Verfahrensparameter und des Katalysators. Der Silberkatalysator ist mit Chlor, Kadmium, Calcium und Selen gleichzeitig modifiziert. Das Äthylen-Sauerstoff-Kohlendioxid-Volumenverhältnis beträgt 15:10 bzw. 75. Das erhaltene Gemisch wird auf eine Temperatur von 2500C erhitzt. Die Geschwindigkeit des Stroms von Bestandteilen beträgt 12 m/s und die des Katalysators 6 m/s. Die Oxydation von Äthylen erfolgt bei 300c C unter 45 atm.The oxidation of ethylene to ethylene oxide is carried out analogously to Example 1 with the exception of the process parameters and the catalyst. The silver catalyst is modified with chlorine, cadmium, calcium and selenium at the same time. The ethylene-oxygen-carbon dioxide volume ratio is 15:10 or 75. The resulting mixture is heated to a temperature of 250 0 C. The speed of the flow of components is 12 m / s and that of the catalyst 6 m / s. The oxidation of ethylene takes place at 300 c C under 45 atm.
Nach der Oxydation besteht das Reaktionsgut zu 2,2Vo.-% aus Athylenoxid, zu 77,04 Vol.-% aus Kohlendioxid, zu 2,04 Vol.-% aus Wasser, zu ll,78Vol.-% aus nicht umgesetztem Äthylen und zu 6,94 Vol.-% aus nicht umgesetztem Sauerstoff. Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 32,2 Vo!.-°/o.After the oxidation, the reaction mixture consists of 2.2% by volume of ethylene oxide and of 77.04% by volume Carbon dioxide, to 2.04 vol .-% from water, to ll.78 vol .-% from unreacted ethylene and to 6.94% by volume of unreacted oxygen. The total conversion of ethylene is 32.2% by volume.
Die Ausbeute an Athylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, beträgt 68 Vol.-%.The yield of ethylene oxide, based on the converted ethylene, is 68% by volume.
Die Oxydation von Äthylen zu Athylenoxid erfolgt analog Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß man nach dem Isolieren von Athylenoxid Wasser und entstandenem Kohlendioxid aus dem Reaktionsgut das nicht umgesetzte Äthylen und den nicht umgesetzten Sauerstoff in Anwesenheit von Kohlendioxid einer Nachoxydation unterwirft. Man leitet zur Nachoxydation 7,27 Vol.-°/o nicht umgesetztes Äthylen. 12,73 Vol.-°/o nicht umgesetzten Sauerstoff und 80,0 Vol.-% Kohlendioxid über den Silber-Trägerkatalysator. Das Gemisch der erwähnten Bestandteile bewegt sich dabei im Gegenstrom zu der fallenden Katalysatorschicht. Die Bewegungsgeschwindigkeit dieser Bestandteile beträgt 5 m/s. Die Nachoxydation des nicht umgesetzten Äthylens führt man bei 2800C unter 35 atm durch.The oxidation of ethylene to ethylene oxide is carried out as in Example 2, with the exception that after the ethylene oxide, water and carbon dioxide formed have been isolated from the reaction mixture, the unreacted ethylene and the unconverted oxygen are subjected to post-oxidation in the presence of carbon dioxide. For post-oxidation, 7.27% by volume of unreacted ethylene is passed. 12.73% by volume of unconverted oxygen and 80.0% by volume of carbon dioxide over the supported silver catalyst. The mixture of the mentioned constituents moves in countercurrent to the falling catalyst layer. The speed of movement of these components is 5 m / s. The post oxidation of the unreacted ethylene is carried atm at 280 0 C under 35th
Durch die Nachoxydation von nicht umgesetztem Äthylen bildet sich das Reaktionsgut, bestehend aus l,25Vol.-% Äthylenoxid, 8U Vol.-% Kohlendioxid, j,2Vo'i.-°/o Wasser, 5,42Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 10,93 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff. Die Gesamtumwandlung von nicht umgesetztem Äthylen beträgt 25,4 Vol.-%, die Ausbeute an Athylenoxid, bezogen auf das umgesetzte nachoxydierbare Äthylen, beträgt 67,7 Vol.-°/o.Due to the post-oxidation of unreacted ethylene, the reaction material is formed, consisting of l, 25 vol .-% ethylene oxide, 8U vol .-% carbon dioxide, j.2% by volume of water, 5.42% by volume of unreacted Ethylene, 10.93% by volume of unreacted oxygen. The total conversion of unreacted Ethylene is 25.4 vol .-%, the yield of ethylene oxide, based on the converted post-oxidizable Ethylene, is 67.7% by volume.
Durch aufeinanderfolgende Durchführung der Oxydation von Ausgangsäthylen und nicht umgesetztem Äthylen erhält man das Gemisch, bestehend aus 3,4Vol.-% Athylenoxid, 78,26 Vol.-°/o Kohlendioxid, 3,26 Vol.-% Wasser, 4,93 Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 10,15 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.By successively carrying out the oxidation of starting ethylene and unreacted Ethylene is obtained as a mixture consisting of 3.4% by volume of ethylene oxide, 78.26% by volume of carbon dioxide, 3.26% by volume of water, 4.93% by volume of unconverted ethylene, 10.15% by volume of unconverted oxygen.
Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 50,7 Vol.-0/o.The total conversion of ethylene is 50.7% by volume.
Die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, macht 67,5 Vol.-% aus.The yield of ethylene oxide, based on the converted ethylene, is 67.5% by volume.
Die Oxydation von Äthylen wird analog zu Beispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Oxydation von Äthylen bei 2900C unter einem Druck von 50 atm erfolgt. Durch Oxydation von Äthylen erhalt man ein Reaktionsgut, bestehend aus 2,05 Vol.-% Äthylenoxid, 76,90 Vol.-% Kohlendioxid, 1,90 Vo!.-% Wasser, 7,00Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen 12,15 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.The oxidation of ethylene is carried out analogously to Example 4, except that the oxidation of ethylene at 290 0 C under a pressure of 50 atm is carried out. Oxidation of ethylene gives a reaction material consisting of 2.05% by volume of ethylene oxide, 76.90% by volume of carbon dioxide, 1.90% by volume of water, 7.00% by volume of unreacted ethylene 12, 15% by volume of unconverted oxygen.
Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 30 Vol.-% und die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen 68,5 Vol.-%. Man leitet zur Nachoxydation 7,4 Vol.-% nicht umgesetztes Äthylen, 12,9Vol.-% nicht umgesetzten Sauerstoff und 79,7 Vol.-% Kohlendioxid und erhält ein Reaktionsgemisch, bestehend aus 1,05 Vol.-% Äthylenoxid, 80,66 Vol.-°/o Kohlendioxid, 0,96 Vol.-% Wasser, 5,87Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 11,46 Vol.-°/o nicht umgesetztem Sauerstoff.The total conversion of ethylene is 30% by volume and the yield of ethylene oxide, based on on the converted ethylene 68.5 vol .-%. 7.4% by volume of unreacted ethylene is passed for post-oxidation, 12.9% by volume of unconverted oxygen and 79.7% by volume of carbon dioxide and receives a reaction mixture consisting of 1.05% by volume of ethylene oxide, 80.66% by volume of carbon dioxide, 0.96% by volume of water, 5.87% by volume unreacted ethylene, 11.46% by volume unreacted oxygen.
Die Gesamtumwandlung an nicht umgesetztem Äthylen beträgt 20,6 Vol.-%. Die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte nachoxydierbare Äthylen, beträgt 68,5 Vol.-%.The total conversion of unreacted ethylene is 20.6% by volume. The yield of ethylene oxide, based on the converted post-oxidizable ethylene, is 68.5% by volume.
Durch aufeinanderfolgende Durchführung der Oxydation von Ausgangsäthylen und nicht umgesetztem Äthylen erhält man das Gemisch, bestehend aus 3,10Vol.-% Äthylenoxid, 78,02 Vol.-% Kohlendioxid, 3,02 Vol.-% Wasser, 5,39 Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 10,47 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.By successively carrying out the oxidation of starting ethylene and unreacted Ethylene is obtained as a mixture consisting of 3.10% by volume of ethylene oxide, 78.02% by volume of carbon dioxide, 3.02% by volume of water, 5.39% by volume of unconverted ethylene, 10.47% by volume of unconverted oxygen.
Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 46,1 Vol.-%, die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, beträgt 67,7 Vol.-%.The total conversion of ethylene is 46.1 vol .-%, the yield of ethylene oxide, based on the ethylene converted is 67.7% by volume.
Die Oxydation von Äthylen und die Nachoxydation von nicht umgesetztem Äthylen wird unter Bedingungen, die denen im Beispie! 4 ähneln, durchgeführt mit der Ausnahme, daß man den Silberkatalysator mit Sauerstoff in einer Menge von 1 Vol.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches von Ausgangsbestandtei- « len, vor Beginn der Oxydation von Äthylen sättigtThe oxidation of ethylene and the post-oxidation of unreacted ethylene is carried out under conditions those in the example! 4, except that one uses the silver catalyst Oxygen in an amount of 1% by volume based on the total amount of the mixture of starting ingredients len, saturates before the start of the oxidation of ethylene
Durch Oxydation von Ausgangsäthylen erhält man das Reaktionsgut bestehend aus 235 VoL-% Äthylenoxid, 77,20 Vol.-% Kohlendioxid, 2,20 Vol.-% Wasser, 6,55Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, ll,70VoL-% nicht umgesetztem Sauerstoff.Oxidation of the starting ethylene gives the reaction product consisting of 235% by volume of ethylene oxide, 77.20% by volume carbon dioxide, 2.20% by volume water, 6.55Vol .-% unreacted ethylene, ll.70VoL-% unreacted oxygen.
Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 34,5 VoL-%, die Ausbeute an Äthylendioxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen beträgt 68,0 VoL-%.The total conversion of ethylene is 34.5% by volume, based on the yield of ethylene dioxide on the converted ethylene is 68.0% by volume.
Man leitet zur Nachoxydation 7,0VoL-% nicht umgesetztes Äthylen, 12^VoL-% nicht umgesetzten Sauerstoff, 80,5 VoL-% Kohlendioxid. Der NachoxydationsprozeB erfolgt in Gegenwart des nach der Oxydation von Äthylen isolierten Silberkatalysators.7.0% by volume is not used for post-oxidation converted ethylene, 12 ^ Vol-% unconverted Oxygen, 80.5% by volume carbon dioxide. The Post-Oxidation Process B. takes place in the presence of the silver catalyst isolated after the oxidation of ethylene.
Durch Nachoxydation von nicht umgesetztem Äthylen erhält man ein Reaktionsgut bestehend aus l,2Vol.-% Äthylenoxid, 81,6Vol.-% Kohlendioxid, 1,1 VoI.-% Wasser, 5,25 Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 10,85 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.By post-oxidation of unreacted ethylene, a reaction mixture consisting of is obtained 1.2% by volume ethylene oxide, 81.6% by volume carbon dioxide, 1.1% by volume of water, 5.25% by volume of unconverted ethylene, 10.85% by volume of unconverted oxygen.
Die Gesamtumwandlung von nicht umgesetztem Äthylen beträgt 25 Vol.-%, die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte nachoxydierbare Äthylen macht 68,7 Vol.-% aus.The total conversion of unreacted ethylene is 25% by volume, the yield of ethylene oxide, based on the converted post-oxidizable ethylene accounts for 68.7% by volume.
Durch aufeinanderfolgende Operationen der Oxydation von Ausgangsäthylen und nicht umgesetztem Äthylen erhält man ein Gemisch, bestehend aus 3,55Vol.-% Äthylenoxid, 78,30 Vol.-°/o Kohlendioxid, 3,3 Vol.-% Wasser, 4,8 Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 10,05 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.By successive operations of the oxidation of starting ethylene and unreacted Ethylene is a mixture consisting of 3.55% by volume of ethylene oxide, 78.30% by volume of carbon dioxide, 3.3% by volume of water, 4.8% by volume of unconverted ethylene, 10.05% by volume of unconverted oxygen.
Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgt 52,0 Vol.-%, die Ausbeute von Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, beträgt 683 Vol.-°/o.The total conversion of ethylene is 52.0% by volume, the yield of ethylene oxide based on the ethylene converted is 683% by volume.
Die Oxydation von Äthylen und die Nachoxydation von nicht umgesetztem Äthylen wird unter Bedingungen durchgeführt, die denen des Beispiels 5 ähneln. Vor Beginn der Oxydation von Äthylen sättigt man den Silberkatalysator mit Sauerstoff in einer Menge von 5 VoL-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches von Ausgangsbestandteilen. Durch Oxydation von Ausgangsäthylen erhält man ein Reaktionsgut bestehend aus 2,2 VoL-% Äthylenoxid, 77,0 Vol.-% Kohlendioxid, 2,00 Vol.-% Wasser, 6,8 Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 12,0 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.The oxidation of ethylene and the post-oxidation of unreacted ethylene is carried out under conditions carried out, which are similar to those of Example 5. Before the start of the oxidation of ethylene one saturates the Silver catalyst with oxygen in an amount of 5% by volume, based on the total amount of the mixture of starting ingredients. By oxidizing the starting ethylene, a reaction product is obtained from 2.2% by volume of ethylene oxide, 77.0% by volume of carbon dioxide, 2.00% by volume of water, 6.8% by volume of unreacted Ethylene, 12.0% by volume of unreacted oxygen.
Die Gesamlumwandlung von Äthylen beträgt 32,0 Vol.-%, die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, macht 68,7 Vol.-°/o aus.The total conversion of ethylene is 32.0% by volume, the yield of ethylene oxide, based on the converted ethylene amounts to 68.7% by volume.
Man leitet zur Nachoxydation 7,25Vol.-% nicht umgesetztes Äthylen, 12,75 Vol.-% nicht umgesetzten Sauerstoff, 80Vol.-% Kohlendioxid. Der Nachoxydationsprozeß geht in Gegenwart von Silberkatalysator, vor sich, der nach der Oxydation von Äthylen isoliert wurde.7.25% by volume are not passed to the post-oxidation converted ethylene, 12.75% by volume of unconverted oxygen, 80% by volume of carbon dioxide. The post-oxidation process takes place in the presence of a silver catalyst, which isolates after the oxidation of ethylene became.
Durch Nachoxydation von nicht umgesetzten Äthylen erhält man ein Reaktionsgut bestehend aus 1,0 Vol.-% Äthylenoxid, 80,9 Vol.-% Kohlendioxid, 0,9Vol.-% Wasser, 5,8Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen,Post-oxidation of unreacted ethylene gives a reaction product consisting of 1.0% by volume Ethylene oxide, 80.9% by volume carbon dioxide, 0.9% by volume water, 5.8% by volume unreacted ethylene,
11,4 Vol.-% nicht umgesetztem Sauerstoff.11.4% by volume of unreacted oxygen.
Die Gesamtumwandlung an nicht umgesetztem Äthylen beträgt 203 Vol.-%, die Ausbeute an Äthylenoxid, macht 69,0 Vol.-% aus.The total conversion of unreacted ethylene is 203% by volume, the yield of ethylene oxide, makes up 69.0% by volume.
Durch aufeinanderfolgende Operationen der Oxydation von Ausgangsäthylen und nicht umgesetztem Äthylen erhält man ein Gemisch, bestehend aus 3,2Vol.-% Äthylenoxid, 77,9 Vol.-% Kohlendioxid, 2^9Vol.-°/o Wasser, 535Vol.-% nicht umgesetztem Äthylen, 10,65 VoL-% nicht umgesetztem Sauerstoff. Die Gesamtumwandlung von Äthylen beträgtBy successive operations of the oxidation of starting ethylene and unreacted Ethylene is a mixture consisting of 3.2 vol .-% ethylene oxide, 77.9 vol .-% carbon dioxide, 2 ^ 9% by volume of water, 535% by volume of unreacted Ethylene, 10.65% by volume of unconverted oxygen. The total conversion of ethylene is
46.5 Vol.-%, die Ausbeute an Äthylenoxid, bezogen auf das umgesetzte Äthylen, beträgt 68,7 Vol.-%.46.5% by volume, based on the yield of ethylene oxide the ethylene converted is 68.7% by volume.
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