EA040909B1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE - Google Patents

METHOD FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE Download PDF

Info

Publication number
EA040909B1
EA040909B1 EA202092429 EA040909B1 EA 040909 B1 EA040909 B1 EA 040909B1 EA 202092429 EA202092429 EA 202092429 EA 040909 B1 EA040909 B1 EA 040909B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
ethane
ethylene
stream
carbon dioxide
stream containing
Prior art date
Application number
EA202092429
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Россум Гус Ван
Кассибба Ивана Даниела Эспосито
Рональд Ян Схонебек
Алоэйсиус Николас Рене Бос
Петер Александер Схют
Лаура Мариел Калво
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of EA040909B1 publication Critical patent/EA040909B1/en

Links

Description

Область изобретенияField of invention

Изобретение относится к способу производства этиленоксида.The invention relates to a method for the production of ethylene oxide.

Уровень техникиState of the art

Этиленоксид используется в качестве промежуточного химического вещества, главным образом для производства этиленгликолей, но также и для производства этоксилатов, этаноламинов, растворителей и гликолевых эфиров. Его можно получить прямым окислением этилена. Известно несколько способов получения исходного этиленового материала. Например, известен метод получения этилена путем окислительного дегидрирования (оксидегидрирования; ODH) этана. Общее в упомянутых процессах ODH этана и производства этиленоксида заключается в том, что в обоих используется кислород.Ethylene oxide is used as a chemical intermediate, mainly in the production of ethylene glycols, but also in the production of ethoxylates, ethanolamines, solvents and glycol ethers. It can be obtained by direct oxidation of ethylene. There are several ways to obtain the original ethylene material. For example, a method for producing ethylene by oxidative dehydrogenation (oxydehydrogenation; ODH) of ethane is known. The ethane ODH process and the ethylene oxide production process mentioned above have in common that both use oxygen.

В WO 2012101069 раскрыт способ, в котором вышеупомянутые процессы ODH этана и производства этиленоксида объединены. В WO 2012101069 раскрыт способ получения этиленоксида, включающий следующие этапы: получение этилена путем создания условий для оксидегидрирования потока, содержащего этан, в результате чего формируется поток, содержащий этилен и непрореагировавший этан; получение этиленоксида путем создания условий для окисления этилена и непрореагировавшего этана из потока, содержащего этилен и непрореагировавший этан, в результате чего формируется поток, содержащий этиленоксид, непрореагировавший этилен и непрореагировавший этан; и извлечение этиленоксида из потока, содержащего этиленоксид, непрореагировавший этилен и непрореагировавший этан.WO 2012101069 discloses a process in which the aforementioned ethane ODH and ethylene oxide production processes are combined. WO 2012101069 discloses a process for producing ethylene oxide, comprising the following steps: producing ethylene by creating conditions for oxydehydrogenation of a stream containing ethane, resulting in a stream containing ethylene and unreacted ethane; obtaining ethylene oxide by creating conditions for the oxidation of ethylene and unreacted ethane from a stream containing ethylene and unreacted ethane, resulting in a stream containing ethylene oxide, unreacted ethylene and unreacted ethane; and recovering ethylene oxide from the stream containing ethylene oxide, unreacted ethylene and unreacted ethane.

Кроме того, в конкретном варианте реализации WO 2012101069, поток, содержащий непрореагировавший этилен и непрореагировавший этан, отделяют от вышеупомянутого потока, содержащего этиленоксид, непрореагировавший этилен и непрореагировавший этан, затем поток, содержащий непрореагировавший этилен и непрореагировавший этан, разделяют на поток, содержащий непрореагировавший этилен, который возвращают на этап получения этиленоксида, и поток, содержащий непрореагировавший этан, который возвращают на этап получения этилена. Таким образом, в указанном варианте реализации WO 2012101069, непрореагировавший этилен возвращают на этап получения этиленоксида, а непрореагировавший этан возвращают на этап ODH этана.In addition, in a particular embodiment of WO 2012101069, the stream containing unreacted ethylene and unreacted ethane is separated from the aforementioned stream containing ethylene oxide, unreacted ethylene and unreacted ethane, then the stream containing unreacted ethylene and unreacted ethane is separated into a stream containing unreacted ethylene , which is returned to the ethylene oxide production stage, and a stream containing unreacted ethane, which is returned to the ethylene production stage. Thus, in this embodiment of WO 2012101069, unreacted ethylene is returned to the ethylene oxide production stage and unreacted ethane is returned to the ethane ODH stage.

Вышеупомянутый вариант реализации проиллюстрирован на фиг. 3 в WO 2012101069. На указанной фиг. 3, поток 11, содержащий непрореагировавшие этилен и этан, разделен на два подпотока 11a и 11b. Подпоток 11a возвращают в установку 5 производства этиленоксида. Подпоток 11b подают в установку 12 разделения этилен/этан. Поток 13, содержащий непрореагировавший этилен, и поток 14, содержащий непрореагировавший этан, возвращают в установку 5 производства этиленоксида и установку 2 производства этилена соответственно. Кроме того, как описано в WO 2012101069, в установке 12 разделения этилен/этан может быть отделен третий поток, а именно поток отвода (продувки) из верхней части, содержащий неконденсирующиеся компоненты, такие как кислород и/или аргон.The above embodiment is illustrated in FIG. 3 in WO 2012101069. In said FIG. 3, stream 11 containing unreacted ethylene and ethane is divided into two substreams 11a and 11b. Substream 11a is returned to ethylene oxide production unit 5. Substream 11b is fed to ethylene/ethane separation unit 12. Stream 13 containing unreacted ethylene and stream 14 containing unreacted ethane are returned to ethylene oxide plant 5 and ethylene plant 2, respectively. In addition, as described in WO 2012101069, a third stream can be separated in the ethylene/ethane separation unit 12, namely an overhead purge stream containing non-condensable components such as oxygen and/or argon.

Целью настоящего изобретения является создание упрощенного интегрированного способа производства этиленоксида из этана, включающего ODH этана с последующим окислением этилена, причем этот способ может быть технически целесообразным, эффективным и недорогим процессом. Такой технически целесообразный процесс предпочтительно обеспечит более низкое потребление энергии и/или меньшие капитальные затраты.It is an object of the present invention to provide a simplified integrated process for the production of ethylene oxide from ethane, comprising ODH of ethane followed by oxidation of ethylene, which process can be technically feasible, efficient and inexpensive. Such a technically feasible process will preferably result in lower energy consumption and/or lower capital costs.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Неожиданно было обнаружено, что вышеупомянутая цель может быть достигнута с помощью интегрированного процесса, объединяющего этап ODH этана и последующий этап производства этиленоксида, при этом как этилен, так и этан из потока, содержащего этиленоксид, этилен, этан и воду, полученного на этапе получения этиленоксида, возвращают на этап ODH этана. Например, было обнаружено, что с помощью настоящего полностью интегрированного процесса могут быть уменьшены риски, связанные с использованием окислителя (например, кислорода), который требуется как на этапе ODH этана, так и на этапе получения этиленоксида. Для дальнейшего объяснения и обсуждения других преимуществ следует обратиться к приведенному ниже разделу Преимущества настоящего изобретения.Surprisingly, it has been found that the above objective can be achieved with an integrated process combining an ethane ODH step and a subsequent ethylene oxide production step, with both ethylene and ethane from the stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane and water obtained from the ethylene oxide production step. , return to the ODH stage of ethane. For example, it has been found that with the present fully integrated process, the risks associated with the use of an oxidizing agent (eg, oxygen) required in both the ethane ODH step and the ethylene oxide step can be reduced. For further explanation and discussion of other advantages, see the Benefits of the Present Invention section below.

Соответственно, настоящее изобретение относится к способу производства этиленоксида, включающему следующие этапы:Accordingly, the present invention relates to a process for the production of ethylene oxide, comprising the following steps:

(a) получение этилена путем создания условий для оксидегидрирования потока, содержащего этан, в результате чего формируется поток, содержащий этилен, этан, воду и уксусную кислоту;(a) obtaining ethylene by creating conditions for oxydehydrogenation of the stream containing ethane, resulting in the formation of a stream containing ethylene, ethane, water and acetic acid;

(b) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (а), на поток, содержащий этилен и этан, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту;(b) separating at least a portion of the stream obtained in step (a) into a stream containing ethylene and ethane and a stream containing water and acetic acid;

(c) получение этиленоксида путем создания условий для окисления этилена и этана из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (b), в результате чего получают поток, содержащий этиленоксид, этилен, этан и воду;(c) obtaining ethylene oxide by causing the oxidation of ethylene and ethane from the stream containing ethylene and ethane obtained in step (b), resulting in a stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane and water;

(d) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (с), на поток, содержащий этилен и этан, и поток, содержащий этиленоксид и воду;(d) separating at least a portion of the stream obtained in step (c) into a stream containing ethylene and ethane and a stream containing ethylene oxide and water;

(e) возвращение на этап (а) этилена и этана из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d), причем на этапах (а) и (с) образуется диоксид углерода, который удаляют на дополнительном этапе между этапами (b) и (с) и/или между этапами (d) и (е).(e) returning to step (a) ethylene and ethane from the stream containing ethylene and ethane obtained in step (d), wherein steps (a) and (c) produce carbon dioxide, which is removed in an additional step between steps (b ) and (c) and/or between steps (d) and (e).

- 1 040909- 1 040909

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу производства моноэтиленгликоля, в котором по меньшей мере часть этиленоксида, полученного в вышеупомянутом процессе, превращается в моноэтиленгликоль.In addition, the present invention relates to a method for the production of monoethylene glycol, in which at least part of the ethylene oxide obtained in the above process is converted into monoethylene glycol.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фигуре проиллюстрирован вариант реализации изобретения.The figure illustrates an embodiment of the invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Способ по изобретению включает этапы (а)-(е). Указанный способ может включать один или несколько промежуточных этапов между этапами (а) и (b), между этапами (b) и (с), между этапами (с) и (d) и между этапами (d) и (е). Кроме того, указанный способ может включать один или несколько дополнительных этапов, предшествующих этапу (а) и/или следующих за этапом (е).The method according to the invention includes steps (a)-(e). Said method may include one or more intermediate steps between steps (a) and (b), between steps (b) and (c), between steps (c) and (d), and between steps (d) and (e). In addition, said method may include one or more additional steps preceding step (a) and/or following step (e).

Хотя способ по настоящему изобретению и композиция или поток, используемые в указанном способе, описаны в терминах содержащий, имеющий в своем составе или включающий один или несколько различных описанных этапов и компонентов, соответственно, они также могут состоять по существу из или состоять из указанных одного или нескольких различных описанных этапов и компонентов, соответственно.While the process of the present invention and the composition or stream used in said process are described in terms of comprising, comprising, or comprising one or more of the various steps and components described, respectively, they may also consist essentially of or consist of said one or several different steps and components described, respectively.

В контексте настоящего изобретения, в случае, когда композиция или поток содержит два или более компонентов, эти компоненты должны выбираться так, чтобы их общее количество не превышало 100 об.% или 100 мас.%.In the context of the present invention, when a composition or stream contains two or more components, these components should be chosen so that their total amount does not exceed 100 vol.% or 100 wt.%.

В настоящем описании принято, что выражение по существу отсутствует означает, что в композиции или потоке отсутствует поддающееся обнаружению количество рассматриваемого компонента.In the present description, it is assumed that the expression is essentially absent means that there is no detectable amount of the component in question in the composition or stream.

Кроме того, в настоящем описании принято, что термин свежий этан относится к этану, который не содержит непрореагировавший этан. В настоящем описании принято, что термин непрореагировавший этан относится к этану, который находился в условиях окислительного дегидрирования на этапе (а) способа по настоящему изобретению, но не был преобразован. Кроме того, в настоящем описании принято, что термин непрореагировавший этилен относится к этилену, который находился в условиях окисления на этапе (с) способа по настоящему изобретению, но не был преобразован.In addition, in the present description, it is assumed that the term fresh ethane refers to ethane that does not contain unreacted ethane. In the present description, it is assumed that the term unreacted ethane refers to ethane that was under the conditions of oxidative dehydrogenation in step (a) of the method of the present invention, but was not converted. In addition, in the present description, it is assumed that the term unreacted ethylene refers to ethylene that was under oxidizing conditions in step (c) of the method of the present invention, but was not converted.

Этап (а).Stage (a).

Этап (а) способа по настоящему изобретению включает производство этилена путем создания условий для окислительного дегидрирования потока, содержащего этан, в результате чего получается поток, содержащий этилен, этан, воду и уксусную кислоту. Этот этап также называется этапом ODH этана. Поскольку на этапе (е) настоящего способа этилен и этан возвращают на этап (а), то на этапе (а) поток, содержащий этилен и этан, подвергается условиям окислительного дегидрирования, в результате чего получается поток, содержащий этилен, этан, воду и уксусную кислоту. Этап (а) может включать приведение в контакт потока, содержащего этилен и этан, с кислородом (O2). Кроме того, указанное приведение в контакт можно проводить в присутствии катализатора, содержащего смешанный оксид металла. Такой катализатор дополнительно описан ниже.Step (a) of the process of the present invention includes the production of ethylene by allowing the oxidative dehydrogenation of a stream containing ethane, resulting in a stream containing ethylene, ethane, water and acetic acid. This step is also called the ethane ODH step. Since in step (e) of the present process ethylene and ethane are recycled to step (a), in step (a) the stream containing ethylene and ethane is subjected to oxidative dehydrogenation conditions, resulting in a stream containing ethylene, ethane, water and acetic acid. acid. Step (a) may include contacting the stream containing ethylene and ethane with oxygen (O2). Furthermore, said contacting can be carried out in the presence of a catalyst containing a mixed metal oxide. Such a catalyst is further described below.

На этапе (a) ODH этана, этилен получают окислительным дегидрированием этана. На этапе (а) часть этилена, образующегося на этапе (а), и этилена, возвращаемого на этапе (е) на этап (а), окисляется до уксусной кислоты. На этапе (а) этилен также можно дегидрировать до ацетилена (этина). Этан можно также напрямую превращать в уксусную кислоту или ацетилен. На этапе (а) образуются диоксид углерода (CO2) и окись углерода (СО), например, в результате сгорания этана и/или этилена, и/или уксусной кислоты, и/или ацетилена.In step (a) ODH of ethane, ethylene is produced by oxidative dehydrogenation of ethane. In step (a), part of the ethylene generated in step (a) and the ethylene recycled in step (e) to step (a) is oxidized to acetic acid. In step (a), ethylene can also be dehydrogenated to acetylene (ethyne). Ethane can also be directly converted to acetic acid or acetylene. In step (a), carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) are formed, for example from the combustion of ethane and/or ethylene and/or acetic acid and/or acetylene.

На этапе (a) ODH этана, в реактор могут подаваться этан, этилен и кислород (O2). Указанные компоненты можно подавать в реактор вместе или по отдельности. Другими словами, в реактор можно подавать один или несколько потоков исходного материала, предпочтительно газовых потоков, содержащих один или несколько из указанных компонентов. Например, в реактор можно подавать один сырьевой поток, содержащий кислород, этан и этилен. Альтернативно, в реактор можно подавать два или более сырьевых потоков, предпочтительно газовых потоков, при этом потоки исходного материала могут формировать объединенный поток внутри реактора. Например, один сырьевой поток, содержащий кислород, другой сырьевой поток, содержащий свежий этан, и еще один сырьевой поток, содержащий непрореагировавший этан и непрореагировавший этилен, причем последний из них на этапе (е) возвращен на этап (а) настоящего способа, можно подавать в реактор отдельно. На этапе (a) ODH этана, этан, этилен и кислород обычно подают в реактор в газовой фазе.In step (a) ODH of ethane, ethane, ethylene and oxygen (O2) may be fed to the reactor. These components can be fed into the reactor together or separately. In other words, the reactor may be fed with one or more feed streams, preferably gas streams, containing one or more of these components. For example, a single feed stream containing oxygen, ethane and ethylene can be fed to the reactor. Alternatively, two or more feed streams, preferably gas streams, may be fed into the reactor, wherein the feed streams may form a combined stream within the reactor. For example, one feed stream containing oxygen, another feed stream containing fresh ethane, and another feed stream containing unreacted ethane and unreacted ethylene, the latter of which in step (e) is returned to step (a) of the present process, can be fed into the reactor separately. In step (a) ODH of ethane, ethane, ethylene and oxygen are typically fed into the reactor in the gas phase.

В настоящем изобретении массовое отношение этилена к этану при подаче на этап (a) ODH этана может находиться в диапазоне от 0,1:1 до 2:1, предпочтительно от 0,2:1 до 1,5:1, более предпочтительно от 0,3:1 до 1,3:1. При определении указанного массового соотношения предполагается следующее: а) указанный этилен включает непрореагировавший этилен, который на этапе (е) возвращают на этап (а); и b) указанный этан включает свежий этан, который подают на этап (а), и непрореагировавший этан, который на этапе (е) возвращают на этап (а). Указанный свежий этан и указанные непрореагировавший этан и непрореагировавший этилен (т.е. рециркулируемые этан и этилен) можно подавать в реактор, используемый на этапе (а), через один и тот же вход или через два разных входа. Указанное массовое соотношение может составлять по меньшей мере 0,1:1, предпочтительно по меньшей мере 0,2:1, более предпоч- 2 040909 тительно по меньшей мере 0,3:1, более предпочтительно по меньшей мере 0,4:1, более предпочтительно по меньшей мере 0,5:1, более предпочтительно по меньшей мере 0,6:1. Кроме того, указанное массовое соотношение может составлять не более 2:1, предпочтительно не более 1,8:1, более предпочтительно не более 1,6:1, более предпочтительно не более 1,5:1, более предпочтительно не более 1,3:1, более предпочтительно не более 1,1:1, более предпочтительно не более 1:1, более предпочтительно не более 0,9:1.In the present invention, the weight ratio of ethylene to ethane when fed to step (a) ODH of ethane may be in the range of 0.1:1 to 2:1, preferably 0.2:1 to 1.5:1, more preferably 0 .3:1 to 1.3:1. When determining said mass ratio, the following is assumed: a) said ethylene includes unreacted ethylene, which in step (e) is returned to step (a); and b) said ethane includes fresh ethane which is fed to step (a) and unreacted ethane which is returned to step (a) in step (e). Said fresh ethane and said unreacted ethane and unreacted ethylene (ie recycled ethane and ethylene) may be fed into the reactor used in step (a) through the same inlet or through two different inlets. Said weight ratio may be at least 0.1:1, preferably at least 0.2:1, more preferably at least 0.3:1, more preferably at least 0.4:1, more preferably at least 0.5:1, more preferably at least 0.6:1. Further, said weight ratio may be at most 2:1, preferably at most 1.8:1, more preferably at most 1.6:1, more preferably at most 1.5:1, more preferably at most 1.3 :1, more preferably not more than 1.1:1, more preferably not more than 1:1, more preferably not more than 0.9:1.

Конверсия этана на этапе (а) может варьироваться в широких пределах и может находиться в диапазоне от 10 до 70%, обычно от 15 до 60%.The ethane conversion in step (a) can vary widely and can range from 10% to 70%, typically 15% to 60%.

Предпочтительно, на этапе (a) ODH этана, т.е. в течение контакта этилена и этана с кислородом в присутствии катализатора, температура составляет от 300 до 500°C. Более предпочтительно, указанная температура составляет от 310 до 450°C, более предпочтительно от 320 до 420°C, наиболее предпочтительно от 330 до 420°C.Preferably, in step (a) the ODH of ethane, i. e. during the contact of ethylene and ethane with oxygen in the presence of a catalyst, the temperature is from 300 to 500°C. More preferably, said temperature is 310 to 450°C, more preferably 320 to 420°C, most preferably 330 to 420°C.

Кроме того, на этапе (a) ODH этана, т.е. в течение контакта этилена и этана с кислородом в присутствии катализатора, типичные давления составляют 1,1-30, или 1,1-20, или 1,1-15 бар абс. (т.е. бар абсолютного давления). В настоящем изобретении указанное давление, предпочтительно, выше 10 бар абс, более предпочтительно составляет от 10 до 20 бар абс, наиболее предпочтительно составляет от 11 до 18 бар абс. Указанное давление относится к общему давлению.In addition, in step (a) the ODH of ethane, i.e. during contact of ethylene and ethane with oxygen in the presence of a catalyst, typical pressures are 1.1-30, or 1.1-20, or 1.1-15 bar abs. (i.e. bar absolute pressure). In the present invention, said pressure is preferably above 10 bar abs, more preferably 10 to 20 bar abs, most preferably 11 to 18 bar abs. The indicated pressure refers to the total pressure.

На этап (a) ODH этана могут подаваться один или несколько разбавителей, выбранных из группы, состоящей из инертных газов, азота (N2), пара (H2O) и метана, предпочтительно пара и/или метана, наиболее предпочтительно метана. Некоторое количество азота и/или инертных газов можно подавать на этап (а) в качестве примеси в кислороде, подаваемом на этап (а). В таком случае они действуют как (дополнительные) разбавители. В случае подачи водяного пара в качестве разбавителя, его можно подавать способом, раскрытым в WO 2017198762, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки. Использование метана в качестве разбавителя (в описании также называемого балластным газом) как на этапе (а), так и на этапе (b) настоящего способа, дополнительно описано ниже.The ethane ODH step (a) may be fed with one or more diluents selected from the group consisting of inert gases, nitrogen (N2), steam (H2O) and methane, preferably steam and/or methane, most preferably methane. Some nitrogen and/or inert gases can be supplied to stage (a) as an impurity in the oxygen supplied to stage (a). In such a case, they act as (additional) diluents. In the case of supplying water vapor as a diluent, it can be supplied in the manner disclosed in WO 2017198762, the content of which is incorporated herein by reference. The use of methane as a diluent (also referred to as ballast gas in the description) in both step (a) and step (b) of the present process is further described below.

Кислород, подаваемый на этап (a) ODH этана, является окислителем. Указанный кислород может происходить из любого источника, такого как, например, воздух. Молярное отношение кислорода к этилену и этану обычно составляет от 0,01 до 1,1, более предпочтительно от 0,01 до 1, более предпочтительно от 0,05 до 0,8, более предпочтительно от 0,05 до 0,7, более предпочтительно от 0,1 до 0,6, более предпочтительно от 0,2 до 0,55, наиболее предпочтительно от 0,25 до 0,5. Указанное отношение кислорода к этилену и этану представляет собой соотношение до того, как кислород, этилен и этан вступят в контакт с катализатором. Другими словами, указанное отношение кислорода к этилену и этану представляет собой отношение кислорода при подаче к этилену и этану при подаче. Очевидно, что после контакта с катализатором расходуется по меньшей мере часть кислорода, этилена и этана. Кроме того, указанный этан в указанном молярном отношении кислорода к этилену и этану включает как свежий этан, так и рециркулированный (непрореагировавший) этан.The oxygen supplied to step (a) ODH of ethane is the oxidizing agent. Said oxygen may be from any source such as, for example, air. The molar ratio of oxygen to ethylene and ethane is usually 0.01 to 1.1, more preferably 0.01 to 1, more preferably 0.05 to 0.8, more preferably 0.05 to 0.7, more preferably 0.1 to 0.6, more preferably 0.2 to 0.55, most preferably 0.25 to 0.5. The specified ratio of oxygen to ethylene and ethane is the ratio before oxygen, ethylene and ethane come into contact with the catalyst. In other words, the specified ratio of oxygen to ethylene and ethane is the ratio of oxygen in the feed to ethylene and ethane in the feed. Obviously, after contact with the catalyst, at least part of the oxygen, ethylene and ethane is consumed. In addition, the specified ethane in the specified molar ratio of oxygen to ethylene and ethane includes both fresh ethane and recycled (unreacted) ethane.

Предпочтительно, в качестве окислителя на этапе (а) способа по настоящему изобретению используется чистый или по существу чистый кислород (O2). В настоящем описании под чистым или по существу чистым кислородом подразумевается кислород, который может содержать относительно небольшое количество одного или нескольких загрязнителей, включая, например, азот (N2) и/или аргон, причем это количество может составлять максимум 1 об.%, предпочтительно максимум 7000 частей на миллион по объему (ppmv), более предпочтительно максимум 5000 ppmv, более предпочтительно максимум 3000 ppmv, более предпочтительно максимум 1000 ppmv, более предпочтительно максимум 500 ppmv, более предпочтительно максимум 300 ppmv, более предпочтительно максимум 200 ppmv, более предпочтительно максимум 100 ppmv, более предпочтительно максимум 50 ppmv, более предпочтительно максимум 30 ppmv, наиболее предпочтительно максимум 10 ppmv.Preferably, pure or substantially pure oxygen (O2) is used as the oxidizing agent in step (a) of the process of the present invention. As used herein, pure or substantially pure oxygen refers to oxygen which may contain a relatively small amount of one or more contaminants, including, for example, nitrogen (N2) and/or argon, which may be at most 1% by volume, preferably at most 7000 parts per million by volume (ppmv), more preferably 5000 ppmv maximum, more preferably 3000 ppmv maximum, more preferably 1000 ppmv maximum, more preferably 500 ppmv maximum, more preferably 300 ppmv maximum, more preferably 200 ppmv maximum, more preferably 100 maximum ppmv, more preferably a maximum of 50 ppmv, more preferably a maximum of 30 ppmv, most preferably a maximum of 10 ppmv.

Этап (а) может осуществляться в присутствии катализатора ODH этана, предпочтительно в присутствии катализатора, содержащего смешанный оксид металла. Предпочтительно, катализатор ODH представляет собой гетерогенный катализатор. Кроме того, предпочтительно, катализатор ODH представляет собой катализатор из смешанных оксидов металлов, содержащий в качестве металлов молибден, ванадий, ниобий и, необязательно, теллур, причем катализатор может иметь следующую формулу:Step (a) can be carried out in the presence of an ethane ODH catalyst, preferably in the presence of a mixed metal oxide catalyst. Preferably, the ODH catalyst is a heterogeneous catalyst. Further preferably, the ODH catalyst is a mixed metal oxide catalyst containing molybdenum, vanadium, niobium and optionally tellurium as metals, the catalyst having the following formula:

MoiVaTebNbcOn где a, b, с и n представляют собой отношение молярного количества рассматриваемого элемента к молярному количеству молибдена (Мо);MoiVaTebNbcOn where a, b, c and n are the ratio of the molar amount of the element in question to the molar amount of molybdenum (Mo);

а (для V) составляет от 0,01 до 1, предпочтительно от 0,05 до 0,60, более предпочтительно от 0,10 до 0,40, более предпочтительно от 0,20 до 0,35, наиболее предпочтительно от 0,25 до 0,30;a (for V) is 0.01 to 1, preferably 0.05 to 0.60, more preferably 0.10 to 0.40, more preferably 0.20 to 0.35, most preferably 0, 25 to 0.30;

b (для Те) равно 0 или составляет от >0 до 1, предпочтительно от 0,01 до 0,40, более предпочтительно от 0,05 до 0,30, более предпочтительно от 0,05 до 0,20, наиболее предпочтительно от 0,09 до 0,15;b (for Te) is 0 or >0 to 1, preferably 0.01 to 0.40, more preferably 0.05 to 0.30, more preferably 0.05 to 0.20, most preferably 0.05 to 0.20 0.09 to 0.15;

с (для Nb) составляет от >0 до 1, предпочтительно от 0,01 до 0,40, более предпочтительно от 0,05 до 0,30, более предпочтительно от 0,10 до 0,25, наиболее предпочтительно от 0,14 до 0,20; и n (для О) представляет собой число, которое определяется валентностью и частотой появления других элементов, отличных от кислорода.c (for Nb) is >0 to 1, preferably 0.01 to 0.40, more preferably 0.05 to 0.30, more preferably 0.10 to 0.25, most preferably 0.14 up to 0.20; and n (for O) is a number that is determined by the valency and frequency of occurrence of elements other than oxygen.

Количество катализатора на этапе (a) ODH этана не является существенным. Предпочтительно, ис- 3 040909 пользуется каталитически эффективное количество катализатора, т.е. количество, достаточное для промотирования желаемой реакции (реакций).The amount of catalyst in step (a) ODH of ethane is not significant. Preferably, a catalytically effective amount of catalyst is used, i. e. an amount sufficient to promote the desired reaction(s).

Реактор ODH, который можно использовать на этапе (a) ODH этана, может быть любым реактором, включая реакторы с неподвижным слоем и реакторы с псевдоожиженным слоем. Подходящим реактором является реактор с неподвижным слоем.The ODH reactor that can be used in step (a) ODH of ethane can be any reactor, including fixed bed reactors and fluidized bed reactors. A suitable reactor is a fixed bed reactor.

Примеры процессов оксидегидрирования, включая катализаторы и условия процесса, раскрыты, например, в вышеупомянутых US 7091377, WO 2003064035, US 20о40147393, WO 2010096909 и US 20100256432, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки.Examples of oxydehydrogenation processes, including catalysts and process conditions, are disclosed, for example, in the aforementioned US Pat.

Этап (b).Step (b).

Этап (b) настоящего способа включает разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (а), на поток, содержащий этилен и этан, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту.Step (b) of the present process includes separating at least a portion of the stream obtained in step (a) into a stream containing ethylene and ethane and a stream containing water and acetic acid.

Этап (b) может осуществляться конденсацией. Вода и уксусная кислота в потоке, полученном на этапе (а), могут быть конденсированы путем охлаждения указанного потока до более низкой температуры, например комнатной температуры, после чего конденсированные вода и уксусная кислота могут быть отделены, в результате чего образуется жидкий поток, содержащий конденсированные воду и уксусную кислоту. Для содействия удалению уксусной кислоты, в течение или после этапа (b) может быть добавлено дополнительное количество воды.Step (b) may be carried out by condensation. Water and acetic acid in the stream obtained in step (a) may be condensed by cooling said stream to a lower temperature, such as room temperature, after which the condensed water and acetic acid may be separated, resulting in a liquid stream containing condensed water and acetic acid. Additional water may be added during or after step (b) to assist in the removal of acetic acid.

На этапе (b) температура может составлять от 10 до 150°C, например от 20 до 80°C. Предпочтительно на указанном этапе (b) температура составляет по меньшей мере 10°C или по меньшей мере 20°C, или по меньшей мере 30°C. Кроме того, предпочтительно, на указанном этапе (b) температура составляет максимум 150°C, или максимум 120°C, или максимум 100°C, или максимум 80°C, или максимум 60°C.In step (b), the temperature may be from 10 to 150°C, for example from 20 to 80°C. Preferably, in said step (b), the temperature is at least 10°C, or at least 20°C, or at least 30°C. Further preferably, in said step (b), the temperature is at most 150°C, or at most 120°C, or at most 100°C, or at most 80°C, or at most 60°C.

Кроме того, на этапе (b) типичное давление составляет 1,1-30 или 1,1-20 бар абс (т.е. бар абсолютного давления). Кроме того, предпочтительно, указанное давление составляет от 1 до 18 бар абс, более предпочтительно, от 3 до 16 бар абс, наиболее предпочтительно, от 5 до 15 бар абс. Указанное давление относится к общему давлению.In addition, in step (b) the typical pressure is 1.1-30 or 1.1-20 bar abs (ie bar absolute). Further preferably, said pressure is 1 to 18 bar abs, more preferably 3 to 16 bar abs, most preferably 5 to 15 bar abs. The indicated pressure refers to the total pressure.

Таким образом, на этапе (b) формируется поток, содержащий этилен и этан, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту. Последний поток может представлять собой жидкий поток, содержащий конденсированные воду и уксусную кислоту.Thus, in step (b), a stream containing ethylene and ethane and a stream containing water and acetic acid are formed. The latter stream may be a liquid stream containing condensed water and acetic acid.

Этап (с).Stage (c).

Этап (с) способа по настоящему изобретению включает получение этиленоксида путем создания условий для окисления этилена и этана из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (b) или на описанном ниже дополнительном этапе удаления диоксида углерода, который осуществляют между этапами (b) и (с), в результате чего получают поток, содержащий этиленоксид, этилен, этан и воду. Предпочтительно, по меньшей мере часть указанного потока подают на этап (с). Предпочтительно, чтобы этилен и этан из указанного потока не отделялись друг от друга перед подачей на этап (с). Кроме того, предпочтительно, чтобы указанный поток полностью подавался на этап (с).Step (c) of the process of the present invention comprises producing ethylene oxide by conditioning ethylene and ethane to be oxidized from the ethylene and ethane containing stream obtained in step (b) or in the additional carbon dioxide removal step described below, which is carried out between steps (b) and (c) resulting in a stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane and water. Preferably, at least a portion of said stream is fed to step (c). Preferably, ethylene and ethane from said stream are not separated from each other before being fed to step (c). In addition, it is preferable that the specified stream is completely fed to stage (c).

Кроме того, на этапе (с) настоящего способа этилен и этан из потока, содержащего этилен и этан, который формируется на этапе (d) или на описанном ниже дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е), могут находиться в условиях окисления. Это дополнительно описано ниже в разделе Этап (е).In addition, in step (c) of the present process, ethylene and ethane from the ethylene and ethane containing stream that is formed in step (d) or in the additional carbon dioxide removal step described below between steps (d) and (e) may be in oxidation conditions. This is further described below in Step (e).

Этап (с) получения этиленоксида может включать приведение этилена и этана в контакт с кислородом (O2). Указанный кислород, подаваемый на этап (с), является окислителем и может быть в виде кислорода высокой чистоты, предпочтительно, с чистотой более 90%, предпочтительно, более 95%, более предпочтительно, более 99% и наиболее предпочтительно, более 99,4%. Подходящие реакционные давления на этапе (с) получения этиленоксида составляют 1,1-30 бар, более предпочтительно, 3-25 бар, наиболее предпочтительно, 5-20 бар. Подходящие температуры реакции на указанной этапе составляют 100400°C, более предпочтительно, 200-300°C.Step (c) of producing ethylene oxide may include bringing ethylene and ethane into contact with oxygen (O 2 ). Said oxygen supplied to step (c) is an oxidizing agent and may be in the form of high purity oxygen, preferably greater than 90% purity, preferably greater than 95%, more preferably greater than 99% and most preferably greater than 99.4%. . Suitable reaction pressures in step (c) for producing ethylene oxide are 1.1-30 bar, more preferably 3-25 bar, most preferably 5-20 bar. Suitable reaction temperatures in this step are 100400°C, more preferably 200-300°C.

В настоящем изобретении массовое отношение этилена к этану, которые подают на этап (с) получения этиленоксида, может находиться в диапазоне от 0,1 до 10, предпочтительно от 0,3 до 8, более предпочтительно, от 0,5 до 6. Указанное массовое соотношение может составлять по меньшей мере 0,1, предпочтительно по меньшей мере 0,3, более предпочтительно по меньшей мере 0,5, более предпочтительно по меньшей мере 0,7, более предпочтительно по меньшей мере 1,0. Кроме того, указанное массовое соотношение может составлять максимум 10, предпочтительно максимум 8, более предпочтительно максимум 6, более предпочтительно максимум 5, более предпочтительно максимум 4.In the present invention, the weight ratio of ethylene to ethane fed to step (c) of producing ethylene oxide may be in the range of 0.1 to 10, preferably 0.3 to 8, more preferably 0.5 to 6. the ratio may be at least 0.1, preferably at least 0.3, more preferably at least 0.5, more preferably at least 0.7, more preferably at least 1.0. In addition, said weight ratio may be at most 10, preferably at most 8, more preferably at most 6, more preferably at most 5, more preferably at most 4.

Кроме того, предпочтительно, чтобы указанное приведение в контакт этилена и этана с кислородом на этапе (с) осуществлялось в присутствии катализатора, предпочтительно катализатора, содержащего серебро. Типичный реактор для этапа производства этиленоксида состоит из набора трубок, заполненных катализатором. Трубы реактора могут быть окружены охлаждающим агентом, который отводит теплоту реакции и дает возможность регулировать температуру.Furthermore, it is preferred that said contacting of ethylene and ethane with oxygen in step (c) is carried out in the presence of a catalyst, preferably a catalyst containing silver. A typical reactor for the ethylene oxide production step consists of a set of tubes filled with catalyst. The reactor tubes may be surrounded by a coolant which removes the heat of reaction and makes it possible to control the temperature.

В случае использования на этапе (с) получения оксида этилена серебросодержащего катализатора серебро в серебросодержащем катализаторе предпочтительно находится в виде оксида серебра. Предпочтительным является катализатор, содержащий частицы, в которых серебро нанесено на носитель.In the case of using a silver-containing catalyst in step (c) of producing ethylene oxide, the silver in the silver-containing catalyst is preferably in the form of silver oxide. Preferred is a catalyst containing particles in which silver is deposited on a carrier.

- 4 040909- 4 040909

Подходящие материалы носителя включают тугоплавкие материалы, такие как оксид алюминия, оксид магния, диоксид циркония, диоксид кремния и их смеси. Катализатор может также содержать промоторный компонент, например рений, вольфрам, молибден, хром, нитрат- или нитритобразующие соединения и их комбинации. Предпочтительно, катализатор представляет собой гранулированный катализатор, например в виде неподвижного слоя катализатора, или порошковый катализатор, например, в виде псевдоожиженного слоя катализатора.Suitable support materials include refractory materials such as alumina, magnesium oxide, zirconia, silica, and mixtures thereof. The catalyst may also contain a promoter component, such as rhenium, tungsten, molybdenum, chromium, nitrate or nitrite forming compounds, and combinations thereof. Preferably, the catalyst is a granular catalyst, eg in the form of a fixed catalyst bed, or a powdered catalyst, eg in the form of a fluidized catalyst bed.

Как описано в данном документе, природа катализатора окисления этилена, если таковой присутствует, не является существенной с точки зрения получения преимуществ настоящего изобретения. Количество катализатора окисления этилена не имеет значения. Если катализатор используется, предпочтительно использовать каталитически эффективное его количество, т.е. количество, достаточное для ускорения реакции окисления этилена. Хотя конкретное количество катализатора не является критическим для изобретения, можно отдать предпочтение использованию катализатора в таком количестве, чтобы часовая объемная скорость газа (GHSV) составляла от 100 до 50000 ч'1, предпочтительно от 500 до 20000 ч'1, более предпочтительно от 1000 до 10000 ч-1, наиболее предпочтительно от 2000 до 4000 ч-1.As described herein, the nature of the ethylene oxidation catalyst, if present, is not critical to obtaining the benefits of the present invention. The amount of ethylene oxidation catalyst is irrelevant. If a catalyst is used, it is preferable to use a catalytically effective amount, i.e. an amount sufficient to accelerate the oxidation reaction of ethylene. Although the specific amount of catalyst is not critical to the invention, preference may be given to using the catalyst in such an amount that the gas hourly space velocity (GHSV) is from 100 to 50,000 h' 1 , preferably from 500 to 20,000 h' 1 , more preferably from 1000 to 10000 h -1 , most preferably from 2000 to 4000 h -1 .

В настоящем описании GHSV, или часовая объемная скорость газа, представляет собой единичный объем газа при нормальных температуре и давлении (0°C, 1 атмосфера, т.е. 101,3 кПа), проходящий через единичный объем катализатора за час.As used herein, GHSV, or Gas Hourly Space Velocity, is a unit volume of gas at normal temperature and pressure (0°C, 1 atmosphere, i.e., 101.3 kPa) passing through a unit volume of catalyst per hour.

Примеры процессов окисления этилена, включая катализаторы и другие условия процесса, раскрыты, например, в US 20090281345 и GB 1314613, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки. Все эти процессы окисления этилена пригодны для осуществления этапа (с) окисления этилена в способе по настоящему изобретению.Examples of ethylene oxidation processes, including catalysts and other process conditions, are disclosed, for example, in US 20090281345 and GB 1314613, the contents of which are incorporated herein by reference. All of these ethylene oxidation processes are suitable for ethylene oxidation step (c) in the process of the present invention.

Обычно в процессе производства этиленоксида добавляют балластный газ (в настоящем описании также именуемый разбавителем). Для окисления этилена требуется окислитель, например кислород высокой чистоты. Поскольку требуется окислитель, важно контролировать безопасное функционирование реакционной смеси. В качестве такого балластного газа можно использовать азот, аргон, метан или этан. Таким образом, одна из функций балластного газа состоит в контроле этого безопасного функционирования.Typically, a ballast gas (also referred to as a diluent in the present specification) is added during the production of ethylene oxide. The oxidation of ethylene requires an oxidizing agent such as high purity oxygen. Since an oxidizing agent is required, it is important to control the safe functioning of the reaction mixture. Nitrogen, argon, methane or ethane can be used as such ballast gas. Thus, one of the functions of the ballast gas is to control this safe operation.

В настоящем изобретении как этилен, так и этан из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (b), подают на этап (с) получения этиленоксида. Таким образом, в способе по настоящему изобретению в качестве балластного газа на этапе (с) окисления этилена может преимущественно использоваться непрореагировавший этан, поступающий с этапа (a) ODH этана, так что использование дополнительного балластного газа не требуется или требуется меньшее его количество. В результате, процесс окисления этилена оказывается проще и эффективнее, чем в случае неинтегрированного процесса. Если количество этана в потоке, полученном на этапе (b), недостаточно, на этап (с) можно подавать один или несколько дополнительных газов, выбранных из группы, состоящей из азота, метана и этана. Предпочтительно, чтобы в качестве дополнительного балластного газа подавался метан. Использование метана в качестве разбавителя (в настоящем описании также называемого балластным газом) как на этапе (а), так и на этапе (b) настоящего способа, дополнительно описано ниже.In the present invention, both ethylene and ethane from the stream containing ethylene and ethane obtained in step (b) are fed to step (c) for producing ethylene oxide. Thus, in the process of the present invention, unreacted ethane from ethane ODH step (a) can advantageously be used as ballast gas in step (c) of ethylene oxidation, so that no or less additional ballast gas is required. As a result, the ethylene oxidation process is simpler and more efficient than in the case of a non-integrated process. If the amount of ethane in the stream obtained in step (b) is insufficient, step (c) may be fed with one or more additional gases selected from the group consisting of nitrogen, methane and ethane. Preferably, methane is supplied as additional ballast gas. The use of methane as a diluent (herein also referred to as ballast gas) in both step (a) and step (b) of the present process is further described below.

Количество этилена, подаваемого на этап (с) получения этиленоксида, может составлять от 1 до 50 мас.%, предпочтительно от 3 до 30 мас.%, более предпочтительно от 4 до 20 мас.%, наиболее предпочтительно от 5 до 15 мас.%, в расчете на общую массу сырья, подаваемого на этап (с). Количество этана, подаваемого на этап (с) производства этиленоксида, может составлять от 1 до 50 мас.%, предпочтительно от 1 до 30 мас.%, более предпочтительно от 2 до 25 мас.%, наиболее предпочтительно от 3 до 20 мас.% в расчете на общую массу сырья, подаваемого на этап (с).The amount of ethylene fed to step (c) of producing ethylene oxide may be from 1 to 50 wt.%, preferably from 3 to 30 wt.%, more preferably from 4 to 20 wt.%, most preferably from 5 to 15 wt.% , based on the total mass of raw materials supplied to stage (c). The amount of ethane fed to stage (c) of producing ethylene oxide may be from 1 to 50 wt.%, preferably from 1 to 30 wt.%, more preferably from 2 to 25 wt.%, most preferably from 3 to 20 wt.% based on the total mass of raw materials supplied to stage (c).

В способе по настоящему изобретению, для регулирования характеристик катализатора на этапе получения этиленоксида может подаваться замедлитель, например, хлоруглеводород, такой как монохлорэтан (этилхлорид), винилхлорид или дихлорэтан. Наиболее подходящим является использование этилхлорида.In the process of the present invention, a moderator such as a chlorohydrocarbon such as monochloroethane (ethyl chloride), vinyl chloride or dichloroethane may be supplied in the ethylene oxide production step to control the performance of the catalyst. The most suitable is the use of ethyl chloride.

Замедлители, которые могут быть предпочтительно использованы на этапе получения этиленоксида в способе по настоящему изобретению, также раскрыты в вышеупомянутом GB 1314613, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки. В GB 1314613 раскрыто использование в производстве этиленоксида из этилена ингибитора (т.е. замедлителя), выбранного из этилендихлорида, винилхлорида, дихлорбензола, монохлорбензола, дихлорметана и хлорированных фенилов, хлорированных бифенилов и хлорированных полифенилов.Retarders that can be preferably used in the ethylene oxide production step of the process of the present invention are also disclosed in the aforementioned GB 1314613, the contents of which are incorporated herein by reference. GB 1314613 discloses the use in the production of ethylene oxide from ethylene of an inhibitor (ie moderator) selected from ethylene dichloride, vinyl chloride, dichlorobenzene, monochlorobenzene, dichloromethane and chlorinated phenyls, chlorinated biphenyls and chlorinated polyphenyls.

Как описано в данном документе, природа замедлителя, если таковой имеется, не является существенной с точки зрения получения преимуществ настоящего изобретения. Количество такого замедлителя в реакционной смеси может составлять от 1 части на миллион по объему (ppmv) до 2 об.%, предпочтительно от 1 до 1000 ppmv. Минимальное количество замедлителя в реакционной смеси может составлять 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10 или 50 ppmv. Максимальное количество замедлителя в реакционной смеси может составлять 2, 1 об.%, 1000, 800, 600, 400, 200 или 150 ppmv.As described herein, the nature of the moderator, if any, is not essential to obtaining the benefits of the present invention. The amount of such a moderator in the reaction mixture may be from 1 ppmv to 2 vol%, preferably from 1 to 1000 ppmv. The minimum amount of moderator in the reaction mixture may be 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, or 50 ppmv. The maximum amount of moderator in the reaction mixture can be 2.1 vol.%, 1000, 800, 600, 400, 200 or 150 ppmv.

Подходящий диапазон количества замедлителя для упомянутой выше группы конкретных ингибиторов (т.е. замедлителей), который можно использовать на этапе производства этиленоксида в способеA suitable range of retarder amount for the above group of specific inhibitors (i.e., retarders) that can be used in the ethylene oxide production step of the process

- 5 040909 по настоящему изобретению, также раскрыт в упомянутом выше GB 1314613, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки.- 5 040909 according to the present invention, is also disclosed in the above-mentioned GB 1314613, the contents of which are incorporated herein by reference.

Преимущественно, нет необходимости удалять любой монооксид углерода и/или любой ацетилен, присутствующие в сырье, подаваемом на этап (с). На этапе (с) окисления этилена монооксид углерода может быть окислен до диоксида углерода, который, в свою очередь, может быть удален в соответствии с настоящим изобретением, как дополнительно описано ниже. Аналогичным образом, на указанном этапе (с) ацетилен может быть окислен до диоксида углерода. Например, количество ацетилена в сырье, подаваемом на этап (с), может составлять до включительно 1000 ppmv, предпочтительно максимум 500 ppmv, более предпочтительно максимум 200 ppmv, в расчете на общую массу подаваемого сырья. Следовательно, преимущественно, поскольку нет необходимости удалять какой-либо монооксид углерода и/или любой ацетилен, в способе по настоящему изобретению дополнительный реактор очистки газа может быть исключен.Advantageously, it is not necessary to remove any carbon monoxide and/or any acetylene present in the feed to step (c). In step (c) oxidizing ethylene, carbon monoxide may be oxidized to carbon dioxide, which in turn may be removed in accordance with the present invention, as further described below. Similarly, in step (c), acetylene can be oxidized to carbon dioxide. For example, the amount of acetylene in the feed to step (c) may be up to and including 1000 ppmv, preferably a maximum of 500 ppmv, more preferably a maximum of 200 ppmv, based on the total weight of the feed. Therefore, advantageously, since it is not necessary to remove any carbon monoxide and/or any acetylene, the additional gas purification reactor can be omitted in the process of the present invention.

Альтернативно, по меньшей мере часть сырья, подаваемого на этап (с), или по меньшей мере часть сырья, подаваемого на описанный ниже дополнительный этап удаления диоксида углерода, который осуществляется между этапами (b) и (с), можно подвергать обработке, в результате которой монооксид углерода и/или ацетилен окисляется до диоксида углерода. Предпочтительно, указанное окисление проводят в присутствии катализатора окисления, предпочтительно, катализатора окисления, который содержит переходный металл. Предпочтительно, указанный катализатор окисления содержит один или несколько металлов, выбранных из группы, состоящей из никеля, меди, цинка, палладия, серебра, платины, золота, железа, марганца, церия, олова, рутения и хрома. Кроме того, предпочтительно, указанный катализатор окисления содержит медь и/или платину, предпочтительно, медь или платину, более предпочтительно медь. Температура во время указанной окислительной обработки может составлять от 50 до 500°C, например от 100 до 400°C. Предпочтительно, указанная температура находится в диапазоне от 100 до 400°C, более предпочтительно от 150 до 300°C, наиболее предпочтительно от 200 до 260°C.Alternatively, at least a portion of the feed to step (c), or at least a portion of the feed to the additional carbon dioxide removal step described below, which takes place between steps (b) and (c), may be treated, resulting in which carbon monoxide and/or acetylene is oxidized to carbon dioxide. Preferably, said oxidation is carried out in the presence of an oxidation catalyst, preferably an oxidation catalyst which contains a transition metal. Preferably, said oxidation catalyst contains one or more metals selected from the group consisting of nickel, copper, zinc, palladium, silver, platinum, gold, iron, manganese, cerium, tin, ruthenium and chromium. Further preferably, said oxidation catalyst contains copper and/or platinum, preferably copper or platinum, more preferably copper. The temperature during said oxidative treatment may be from 50 to 500°C, for example from 100 to 400°C. Preferably, said temperature is in the range of 100 to 400°C, more preferably 150 to 300°C, most preferably 200 to 260°C.

Вышеупомянутая окислительная обработка может осуществляться в отдельном реакторе перед этапом (с) или на описанном ниже дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с). В качестве альтернативы, указанная обработка может быть проведена внутри реактора, используемого на этапе (с), а именно, в его начальной секции, тогда как собственно этап (с) осуществляется в следующей секции того же указанного реактора.The above oxidative treatment may be carried out in a separate reactor prior to step (c) or in the additional carbon dioxide removal step described below between steps (b) and (c). Alternatively, said treatment may be carried out inside the reactor used in step (c), namely in its initial section, while the actual step (c) is carried out in the next section of the same said reactor.

Этап (d).Step (d).

Этап (d) настоящего способа включает разделение по меньшей мере части потока, содержащего этиленоксид, этилен, этан и воду, полученного на этапе (с), на поток, содержащий этилен и этан, и поток, содержащий этиленоксид и воду.Step (d) of the present process includes separating at least a portion of the stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane and water obtained in step (c) into a stream containing ethylene and ethane and a stream containing ethylene oxide and water.

Этиленоксид может быть легко извлечен из потока, полученного на этапе (с), по известным специалисту методикам. Этап (b) может быть осуществлен таким же образом, как этап (b), как описано выше, например путем конденсации, принимая во внимание отличающуюся температуру кипения этиленоксида, извлекаемого на этапе (d). Предпочтения и варианты реализации, описанные для этапа (b), также применимы к этапу (d).Ethylene oxide can be easily removed from the stream obtained in step (c) using techniques known to those skilled in the art. Step (b) can be carried out in the same manner as step (b) as described above, for example by condensation, taking into account the different boiling point of the ethylene oxide recovered in step (d). The preferences and implementation options described for step (b) also apply to step (d).

Необязательными компонентами, которые также могут присутствовать в потоке, включающем этиленоксид, этилен, этан и воду, полученном на этапе (с), который также включает диоксид углерода, являются: дополнительный балластный газ, замедлитель и непрореагировавший кислород (O2). Диоксид углерода образуется на этапе (с), на котором также могут использоваться дополнительный балластный газ и замедлитель, как описано выше. Кроме того, на этапе (с) в качестве окислителя может использоваться кислород. В этом случае, на этапе (d) формируется поток, содержащий этилен, этан, диоксид углерода, необязательно, дополнительный балластный газ, необязательно, замедлитель и, необязательно, кислород, и поток, содержащий этиленоксид и воду.Optional components that may also be present in the stream comprising ethylene oxide, ethylene, ethane and water obtained in step (c), which also includes carbon dioxide, are: additional ballast gas, moderator and unreacted oxygen (O 2 ). Carbon dioxide is generated in step (c), which can also use additional ballast gas and moderator as described above. In addition, in step (c), oxygen can be used as an oxidizing agent. In this case, step (d) forms a stream containing ethylene, ethane, carbon dioxide, optionally additional ballast gas, optionally a moderator and optionally oxygen, and a stream containing ethylene oxide and water.

Этап (е).Stage (e).

В способе по настоящему изобретению этап (е) включает возвращение на этап (а) этилена и этана из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d) или на описанном ниже дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е). В способе по настоящему изобретению предпочтительно, чтобы этилен из указанного потока не возвращался непосредственно на этап (с) или на упомянутый ниже дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с), а рециркулировался только косвенно, через этап (а). Соответственно, по меньшей мере часть указанного потока возвращается на этап (а). Предпочтительно, чтобы этилен и этан из указанного потока не отделялись друг от друга перед возвращением на этап (а). Кроме того, предпочтительно, чтобы указанный поток полностью возвращался на этап (а).In the process of the present invention, step (e) includes returning to step (a) ethylene and ethane from the ethylene and ethane containing stream obtained in step (d) or in the additional carbon dioxide removal step described below between steps (d) and (e). ). In the process of the present invention, it is preferred that the ethylene from said stream is not recycled directly to step (c) or to the additional carbon dioxide removal step mentioned below between steps (b) and (c), but is recycled only indirectly via step (a). Accordingly, at least a portion of said stream is returned to step (a). Preferably, ethylene and ethane from said stream are not separated from each other before being returned to step (a). In addition, it is preferable that said thread is completely returned to step (a).

Кроме того, в способе по настоящему изобретению этилен и этан из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d) или на описанном ниже дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е), могут быть возвращены на этап (с) или на указанный ниже дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с).In addition, in the process of the present invention, ethylene and ethane from the ethylene and ethane containing stream obtained in step (d) or in the additional carbon dioxide removal step between steps (d) and (e) described below can be recycled to step ( c) or to the following additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c).

В случае отсутствия дополнительного этапа удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с), на этап (с) можно возвращать этилен и этан из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапеIn the absence of an additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c), ethylene and ethane can be returned to step (c) from the ethylene and ethane containing stream obtained in step

- 6 040909 дополнительного удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е). В указанном случае, часть указанного потока возвращают на этап (с). Кроме того, в указанном случае предпочтительно, чтобы этилен и этан из указанного потока не отделялись друг от друга перед рециркуляцией на этап (с).- 6 040909 additional removal of carbon dioxide between steps (d) and (e). In said case, a portion of said stream is returned to step (c). Furthermore, in this case, it is preferable that ethylene and ethane from said stream are not separated from each other before being recycled to step (c).

В случае отсутствия дополнительного этапа удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е), этилен и этан из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d), могут быть возвращены на дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с) или на этап (с). В этом случае, часть указанного потока возвращают на дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с) или на этап (с). Кроме того, в этом случае предпочтительно, чтобы этилен и этан из указанного потока не отделялись друг от друга перед рециркуляцией на дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с) или на этап (с).In the absence of an additional carbon dioxide removal step between steps (d) and (e), ethylene and ethane from the ethylene and ethane containing stream obtained in step (d) may be returned to the additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c) or to step (c). In this case, a portion of said stream is returned to an additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c) or to step (c). Furthermore, in this case it is preferable that ethylene and ethane from said stream are not separated from each other before being recycled to an additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c) or to step (c).

В случае, когда имеется как дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с), так и дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е), этилен и этан из потока, содержащего этилен и этан, полученного на дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е), могут быть возвращены на этап (с). В этом случае, часть указанного потока возвращают на этап (с). Кроме того, в этом случае предпочтительно, чтобы этилен и этан из указанного потока не отделялись друг от друга перед возвращением на этап (с).In the case where there is both an additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c) and an additional carbon dioxide removal step between steps (d) and (e), ethylene and ethane from the ethylene and ethane containing stream obtained in an additional carbon dioxide removal step between steps (d) and (e), may be returned to step (c). In this case, a part of said stream is returned to step (c). In addition, in this case it is preferable that ethylene and ethane from said stream are not separated from each other before returning to step (c).

Возвращение части потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d) или на описанном ниже дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е) на этап (с) или на описанный ниже дополнительной этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с), как описано выше, может осуществляться путем разделения указанного потока на потоки (i) и (ii), при этом поток (i) возвращается на этап (а), а поток (ii) возвращается на этап (с) или на дополнительный этап удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с).Returning a portion of the stream containing ethylene and ethane obtained in step (d) or the additional carbon dioxide removal step between steps (d) and (e) described below to step (c) or the additional carbon dioxide removal step described below between steps ( b) and (c), as described above, can be carried out by dividing said stream into streams (i) and (ii), with stream (i) returning to step (a) and stream (ii) returning to step (c ) or an additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c).

При возвращении этилена и этана на этапе (е), как описано выше, в потоке, содержащем этилен и этан, который возвращается на этапе (е), может присутствовать замедлитель, используемый на этапе (с), как описано выше. Количество замедлителя в указанном потоке может варьироваться от 1 части на миллион по объему (ppmv) до 2 об.%, предпочтительно от 1 до 1000 ppmv. Минимальное количество замедлителя в указанном потоке может составлять 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10 или 50 ppmv. Максимальное количество замедлителя в указанном потоке может составлять 2 , 1 об.%, 1000, 800, 600, 400, 200 или 150 ppmv.When returning ethylene and ethane in step (e) as described above, the ethylene and ethane containing stream that is returned in step (e) may contain the moderator used in step (c) as described above. The amount of moderator in said stream may vary from 1 ppmv to 2 vol%, preferably from 1 to 1000 ppmv. The minimum amount of moderator in the specified flow can be 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, or 50 ppmv. The maximum amount of moderator in the specified stream can be 2.1 vol.%, 1000, 800, 600, 400, 200 or 150 ppmv.

Удаление диоксида углерода.Removal of carbon dioxide.

В настоящем изобретении диоксид углерода образуется на этапе (а) этанового ODH и этапе (с) получения этиленоксида. Кроме того, в настоящем изобретении указанный диоксид углерода удаляют на дополнительном этапе между этапами (b) и (с) и/или между этапами (d) и (е). В настоящем изобретении может быть один этап удаления диоксида углерода, а именно, между этапами (b) и (с) или между этапами (d) и (е). Кроме того, в настоящем изобретении могут быть две этапа удаления диоксида углерода, а именно, между этапами (b) и (с) и между этапами (d) и (е). В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы этап удаления диоксида углерода был между этапами (b) и (с). Более предпочтительно, в настоящем изобретении имеется один этап удаления диоксида углерода, и указанный этап находится между этапами (b) и (с). Таким образом, в указанном более предпочтительном случае, отсутствует этап удаления диоксида углерода между этапами (d) и (е).In the present invention, carbon dioxide is generated in step (a) of ethane ODH and step (c) of producing ethylene oxide. Moreover, in the present invention, said carbon dioxide is removed in an additional step between steps (b) and (c) and/or between steps (d) and (e). In the present invention, there may be one carbon dioxide removal step, namely between steps (b) and (c) or between steps (d) and (e). In addition, in the present invention, there may be two steps for removing carbon dioxide, namely between steps (b) and (c) and between steps (d) and (e). In the present invention, it is preferred that the carbon dioxide removal step is between steps (b) and (c). More preferably, the present invention has one carbon dioxide removal step, and said step is between steps (b) and (c). Thus, in this more preferred case, there is no carbon dioxide removal step between steps (d) and (e).

В случае, когда в настоящем изобретении диоксид углерода удаляют на дополнительном этапе между этапами (b) и (с), поток, полученный на этапе (а), содержит этилен, этан, воду, уксусную кислоту и диоксид углерода, и по меньшей мере часть этого потока разделяется на этапе (b) на поток, содержащий этилен, этан и диоксид углерода, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту. Кроме того, указанный дополнительный этап между этапами (b) и (с) включает удаление диоксида углерода по меньшей мере из части потока, содержащего этилен, этан и диоксид углерода, полученного на этапе (b), в результате чего формируется поток, содержащий этилен и этан. Кроме того, на этапе (с) этиленоксид получают из последнего потока, содержащего этилен и этан, создавая условия для окисления этилена и этана.In the case where carbon dioxide is removed in the present invention in an additional step between steps (b) and (c), the stream obtained in step (a) contains ethylene, ethane, water, acetic acid and carbon dioxide, and at least part this stream is separated in step (b) into a stream containing ethylene, ethane and carbon dioxide and a stream containing water and acetic acid. In addition, said additional step between steps (b) and (c) includes the removal of carbon dioxide from at least a portion of the stream containing ethylene, ethane and carbon dioxide obtained in step (b), resulting in a stream containing ethylene and ethane. In addition, in step (c) ethylene oxide is obtained from the last stream containing ethylene and ethane, creating conditions for the oxidation of ethylene and ethane.

В варианте реализации ODH этана, как показано на фиг. 3 вышеупомянутой WO 2012101069, диоксид углерода не удаляют между этапами ODH этана и получения этиленоксида, так что диоксид углерода можно направлять на этап получения этиленоксида. По настоящему изобретению на вышеупомянутом дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с) предпочтительно предотвращают поступление диоксида углерода на этап (с) получения этиленоксида. Хорошо известно, что присутствие диоксида углерода во время производства этиленоксида, которое осуществляется на этапе (с) способа по настоящему изобретению, снижает активность и/или селективность (по отношению к этиленоксиду) катализатора, используемого на этом этапе.In the ODH embodiment of ethane, as shown in FIG. 3 of the aforementioned WO 2012101069, carbon dioxide is not removed between the ethane and ethylene oxide ODH steps, so that the carbon dioxide can be directed to the ethylene oxide step. According to the present invention, in the aforementioned additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c), carbon dioxide is preferably prevented from entering step (c) of producing ethylene oxide. It is well known that the presence of carbon dioxide during the production of ethylene oxide, which is carried out in step (c) of the process of the present invention, reduces the activity and/or selectivity (to ethylene oxide) of the catalyst used in this step.

По настоящему изобретению, в случае, когда диоксид углерода удаляют на дополнительном этапе между этапами (d) и (е), поток, полученный на этапе (с), содержит этиленоксид, этилен, этан, воду и диоксид углерода, и по меньшей мере часть этого потока разделяют на этапе (d) на поток, содержащий этилен, этан и диоксид углерода, и поток, содержащий этиленоксид и воду. Кроме того, указанный дополнительный этап между этапами (d) и (е) включает удаление диоксида углерода по меньшей мере из части потока, содержащего этилен, этан и диоксид углерода, полученного на этапе (d), в результате чего получается поток, содержащий этилен и этан. Далее, на этапе (е), этилен и этан из этого потока, содержащегоAccording to the present invention, in the case where carbon dioxide is removed in an additional step between steps (d) and (e), the stream obtained in step (c) contains ethylene oxide, ethylene, ethane, water and carbon dioxide, and at least part this stream is separated in step (d) into a stream containing ethylene, ethane and carbon dioxide and a stream containing ethylene oxide and water. In addition, said additional step between steps (d) and (e) includes removing carbon dioxide from at least a portion of the stream containing ethylene, ethane and carbon dioxide obtained in step (d), resulting in a stream containing ethylene and ethane. Next, in step (e), ethylene and ethane from this stream containing

- 7 040909 этилен и этан, возвращают на этап (а).- 7 040909 ethylene and ethane are returned to step (a).

На вышеупомянутом дополнительном этапе или этапах удаления диоксида углерода, диоксид углерода можно удалять с помощью любой из хорошо известных методик. Подходящим реагентом для удаления диоксида углерода, который можно подавать на такой этап, может быть водный раствор основания, например гидроксида натрия и/или амина. После такого удаления диоксида углерода поток, из которого удален диоксид углерода, может быть высушен для удаления любой остаточной воды перед его подачей на следующий этап.In the above additional carbon dioxide removal step or steps, carbon dioxide can be removed by any of the well known techniques. A suitable carbon dioxide scavenging agent to be fed to such a step may be an aqueous solution of a base such as sodium hydroxide and/or an amine. After such removal of carbon dioxide, the stream from which carbon dioxide has been removed may be dried to remove any residual water before being fed to the next step.

Метан в качестве разбавителя на этапах (а) и (с).Methane as a diluent in steps (a) and (c).

По настоящему изобретению, наиболее предпочтительно, метан используется в качестве разбавителя как на этапе (а), так и на этапе (с), а метан из потока, полученного на этапе (с), возвращают на этап (а).In the present invention, most preferably, methane is used as a diluent in both step (a) and step (c) and the methane from the stream obtained in step (c) is returned to step (a).

В вышеупомянутом случае, способ по настоящему изобретению включает следующие этапы:In the above case, the method of the present invention includes the following steps:

(a) получение этилена путем создания условий окислительного дегидрирования для потока, содержащего этан, этилен и метан, в результате чего образуется поток, содержащий этилен, этан, метан, воду и уксусную кислоту;(a) obtaining ethylene by creating oxidative dehydrogenation conditions for a stream containing ethane, ethylene and methane, resulting in a stream containing ethylene, ethane, methane, water and acetic acid;

(b) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (а), на поток, содержащий этилен, этан и метан, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту;(b) separating at least a portion of the stream obtained in step (a) into a stream containing ethylene, ethane and methane and a stream containing water and acetic acid;

(c) получение этиленоксида путем создания условий для окисления этилена, этана и метана из потока, содержащего этилен, этан и метан, полученного на этапе (b), в результате чего образуется поток, содержащий этиленоксид, этилен, этан, метан и воду;(c) obtaining ethylene oxide by causing the oxidation of ethylene, ethane and methane from the stream containing ethylene, ethane and methane obtained in step (b), resulting in a stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane, methane and water;

(d) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (с), на поток, содержащий этилен, этан и метан, и поток, содержащий этиленоксид и воду;(d) separating at least a portion of the stream obtained in step (c) into a stream containing ethylene, ethane and methane and a stream containing ethylene oxide and water;

(e) возвращение этилена, этана и метана из потока, содержащего этилен, этан и метан, полученного на этапе (d), на этап (а), причем на этапах (а) и (с) образуется диоксид углерода, который удаляют на дополнительном этапе между этапами (b) и (с) и/или между этапами (d) и (е).(e) returning ethylene, ethane and methane from the ethylene, ethane and methane containing stream obtained in step (d) to step (a), wherein steps (a) and (c) produce carbon dioxide, which is removed in an additional step between steps (b) and (c) and/or between steps (d) and (e).

Кроме того, в вышеупомянутом случае, некоторая часть метана может быть потеряна на этапах разделения (b) и (d) и на этапе (этапах) удаления диоксида углерода. В этом случае, относительное количество метана может поддерживаться постоянным за счет подачи в процесс по настоящему изобретению подпиточного потока, содержащего метан. Такой подпиточный поток можно подавать на этап (а) и/или на этап (с), предпочтительно, на этап (с).Moreover, in the above case, some of the methane may be lost in the separation steps (b) and (d) and in the carbon dioxide removal step(s). In this case, the relative amount of methane can be kept constant by supplying a make-up stream containing methane to the process of the present invention. Such a make-up stream can be fed to step (a) and/or step (c), preferably step (c).

Преимущества изобретения.advantages of the invention.

Таким образом, в настоящем изобретении предпочтительно вообще нет необходимости отделять этан от этилена перед возвращением на этап (а), поскольку на этап (а) возвращают и этилен, и этан. Напротив, в варианте реализации ODH этана по описанному выше способу, раскрытому в WO 2012101069, этилен и этан должны быть разделены, чтобы обеспечить прямой возврат этилена на этап окисления этилена, тогда как этан возвращают на этап ODH этана. Такой дополнительный этап разделения этилена и этана, который успешно устранен в способе по настоящему изобретению, осуществлять неудобно, поскольку для этого требуется устройство для разделения этилен/этан, в котором этилен и этан разделяются посредством криогенной дистилляции, что приводит к высоким энергетическим и капитальным затратам.Thus, in the present invention, it is preferably not necessary to separate ethane from ethylene at all before returning to step (a), since both ethylene and ethane are returned to step (a). In contrast, in the ethane ODH embodiment of the above described process disclosed in WO 2012101069, ethylene and ethane must be separated to allow ethylene to be directly returned to the ethylene oxidation stage, while ethane is returned to the ethane ODH stage. This additional step of separating ethylene and ethane, which is successfully eliminated in the method of the present invention, is inconvenient because it requires an ethylene/ethane separation apparatus in which ethylene and ethane are separated by cryogenic distillation, resulting in high energy and capital costs.

Кроме того, в способе по настоящему изобретению, на этапе (е) по меньшей мере часть потока, содержащего этилен, этан, диоксид углерода, необязательно, дополнительный балластный газ, необязательно, замедлитель и, необязательно, кислород, полученный на этапе (d), может быть возвращена на этап (а), т.е. без каких-либо промежуточных этапов разделения/обработки между указанными этапами (d) и (а). Помимо отсутствия этапа разделения этана и этилена, как обсуждалось выше, это дает следующие дополнительные преимущества.In addition, in the method of the present invention, in step (e) at least a portion of the stream containing ethylene, ethane, carbon dioxide, optionally additional ballast gas, optionally a moderator and optionally oxygen obtained in step (d), can be returned to step (a), i. e. without any intermediate separation/processing steps between said steps (d) and (a). In addition to the absence of an ethane-ethylene separation step, as discussed above, this provides the following additional benefits.

Преимуществом является отсутствие необходимости удалять непрореагировавший кислород из вышеупомянутого потока перед его возвращением на этап (а), поскольку на этапе (а) такой кислород все еще может использоваться в качестве окислителя, как описано выше. Кроме того, поскольку в настоящем изобретении не требуется применять криогенную дистилляцию для разделения этана и этилена, не может возникнуть и риск угрозы безопасности, вызванный присутствием кислорода при криогенной дистилляции. Такой риск может быть уменьшен путем трудоемкого удаления непрореагировавшего кислорода перед указанным этапом криогенной дистилляции. Таким образом, в настоящем способе успешно устранена такая угроза безопасности и, следовательно, нет необходимости в вышеописанном удалении кислорода.The advantage is that unreacted oxygen does not need to be removed from the above stream before it is returned to step (a), since such oxygen can still be used as an oxidizing agent in step (a), as described above. In addition, since the present invention does not require cryogenic distillation to separate ethane and ethylene, there can be no safety risk caused by the presence of oxygen in cryogenic distillation. This risk can be reduced by the laborious removal of unreacted oxygen prior to said cryogenic distillation step. Thus, in the present method, such a safety hazard is successfully eliminated and, therefore, there is no need for the above-described removal of oxygen.

Кроме того, в настоящем изобретении предпочтительно нет необходимости напрямую подавать кислород на этап (а), но кислород можно подавать косвенно, через подачу на этап (с) и рециркуляцию на этапе (е) на этап (а). Следовательно, в настоящем изобретении должна быть только одна точка подачи кислорода, а именно, на этапе (с) окисления этилена, особенно в случае, когда конверсия кислорода на упомянутом этапе (с) поддерживается относительно низкой. Такая единственная точка подачи кислорода может быть расположена в любом месте между этапами (а) и (с), но предпочтительно, кислород из указанной точки подачи кислорода подается непосредственно на этап (с). Наличие единственной точки по- 8 040909 дачи кислорода в интегрированном процессе является преимуществом, поскольку снижает риск, связанный с работой с кислородом, и снижает затраты на оборудование.In addition, in the present invention, it is preferably not necessary to directly supply oxygen to step (a), but oxygen can be supplied indirectly through supply to step (c) and recirculation in step (e) to step (a). Therefore, in the present invention, there should be only one oxygen supply point, namely, in step (c) of oxidizing ethylene, especially in the case where the oxygen conversion in said step (c) is kept relatively low. Such a single oxygen supply point may be located anywhere between steps (a) and (c), but preferably, oxygen from said oxygen supply point is supplied directly to step (c). Having a single oxygen supply point in an integrated process is an advantage as it reduces the risk associated with oxygen handling and reduces equipment costs.

Вышеизложенное отличается от варианта реализации ODH этана, показанного на фиг. 3 вышеупомянутой WO 2012101069, где кислород подают отдельно для осуществления ODH этана и получения этиленоксида, через две разные точки подачи, в потоках 15 и 4, соответственно. В процессе, показанном на фиг. 3, часть кислорода, который не превратился при производстве этиленоксида, возвращают обратно в установку для производства этиленоксида с помощью потоков 9а и 11a. Остальной непрореагировавший кислород подается в установку 12 разделения этилена/этана, где кислород удаляют как неконденсирующийся газ в потоке отвода из верхней части (что может представлять угрозу безопасности). Это означает, что кислород не присутствует в потоке, возвращаемом в установку ODH этана, что создает необходимость в дополнительной точке подачи кислорода для установки ODH этана. Потери кислородного сырья в продувочном потоке и необходимость в дополнительной точке подачи кислорода, как описано выше, в настоящем изобретении успешно исключены. Поскольку в настоящем изобретении отсутствует такая потеря кислородного сырья, отсутствует и необходимость максимизировать конверсию кислорода на этапе (с) для уменьшения указанной потери кислорода, и это создает преимущество, поскольку относительно высокая конверсия приводит к неблагоприятному снижению селективности по отношению к этиленоксиду.The foregoing differs from the ethane ODH embodiment shown in FIG. 3 of the aforementioned WO 2012101069, where oxygen is supplied separately for the ODH of ethane and the production of ethylene oxide, through two different feed points, in streams 15 and 4, respectively. In the process shown in FIG. 3, part of the oxygen that was not converted during the production of ethylene oxide is recycled back to the ethylene oxide plant via streams 9a and 11a. The rest of the unreacted oxygen is fed to the ethylene/ethane separation unit 12, where the oxygen is removed as a non-condensable gas in the overhead bleed (which can be a safety hazard). This means that oxygen is not present in the stream returned to the ethane ODH plant, which creates the need for an additional oxygen supply point for the ethane ODH plant. The loss of oxygen feed in the purge stream and the need for an additional oxygen supply point, as described above, are successfully eliminated in the present invention. Since there is no such loss of oxygen feed in the present invention, there is no need to maximize the oxygen conversion in step (c) to reduce said oxygen loss, and this is advantageous because the relatively high conversion results in an unfavorable decrease in ethylene oxide selectivity.

Кроме того, преимуществом является отсутствие необходимости удалять диоксид углерода из вышеупомянутого потока, содержащего этилен, этан, диоксид углерода, необязательно, дополнительный балластный газ, необязательно, замедлитель и, необязательно, кислород, полученный на этапе (d), перед рециркуляцией на этап (а). Кроме того, диоксид углерода, образующийся как при ODH этана, так и при производстве этиленоксида, все еще можно удалять совместно, на единственном дополнительном этапе удаления диоксида углерода между этапами (b) и (с), что в то же время дает возможность также избегать отрицательного воздействия диоксида углерода на реакцию окисления этилена, как описано выше.In addition, it is an advantage that no need to remove carbon dioxide from the above stream containing ethylene, ethane, carbon dioxide, optionally, additional ballast gas, optionally, moderator and optionally oxygen obtained in stage (d), before recycling to stage (a ). In addition, the carbon dioxide generated from both ethane ODH and ethylene oxide production can still be removed together, in a single additional carbon dioxide removal step between steps (b) and (c), while at the same time making it possible to also avoid the negative effect of carbon dioxide on the ethylene oxidation reaction, as described above.

Кроме того, преимуществом является отсутствие необходимости удалять дополнительный балластный газ (например, метан) из вышеупомянутого потока перед его возвращением на этап (а), поскольку на этапе (а) такой дополнительный балластный газ все еще может использоваться в качестве разбавителя, как описано выше. Относительно большое количество такого дополнительного балластного газа на этапе (a) ODH этана дополнительно помогает поддерживать низкую концентрацию кислорода в реакторе ODH этана, а это эффективно снижает риски воспламенения.It is also an advantage that additional ballast gas (e.g. methane) does not need to be removed from the above stream before it is returned to step (a), since such additional ballast gas can still be used as a diluent in step (a), as described above. The relatively large amount of such additional ballast gas in step (a) of the ethane ODH further helps to maintain a low oxygen concentration in the ethane ODH reactor, and this effectively reduces ignition risks.

Наконец, как упомянуто выше, в случае, когда в настоящем изобретении на этапе получения этиленоксида используется замедлитель, такой замедлитель также возвращают на этап (а). Неожиданно было обнаружено, что такой замедлитель, рециркулируемый на этап (а), преимущественно не мешает реакции ODH этана на этапе (а).Finally, as mentioned above, in the case where a moderator is used in the ethylene oxide production step in the present invention, such moderator is also returned to step (a). Surprisingly, it has been found that such moderator, recycled to step (a), advantageously does not interfere with the ODH reaction of ethane in step (a).

Следовательно, в способе по настоящему изобретению не требуются какие-либо промежуточные этапы разделения/обработки после удаления продукта этиленоксида и воды на этапе (d) и перед возвращением на этапе (е). Устранение вышеупомянутого этапа разделения этан/этилен является значительным преимуществом, поскольку оно приводит к существенному упрощению технологии при использовании меньшего количества процессов разделения и оборудования, а также к значительному сокращению расходов, например, к экономии затрат на сжатие, охлаждение и т.д.Therefore, the process of the present invention does not require any intermediate separation/treatment steps after the removal of the ethylene oxide product and water in step (d) and before returning to step (e). The elimination of the aforementioned ethane/ethylene separation step is a significant advantage as it results in significant process simplification with fewer separation processes and equipment, as well as significant cost savings such as savings in compression, cooling, etc.

Кроме того, неожиданно обнаружилось, что этилен, который в способе по настоящему изобретению возвращают на этап (a) ODH этана, преимущественно превращается в уксусную кислоту (и, в меньшей степени, в оксиды углерода), которая представляет собой еще один ценный продукт, помимо этиленоксида. Вышеупомянутая WO 2012101069 ориентирована только на производство этиленоксида, и в ней не раскрыто совместное производство этиленоксида и уксусной кислоты в одном интегрированном процессе. Кроме того, в способе по настоящему изобретению уксусная кислота легко извлекается на этапе (b) удаления воды. Это не является дополнительным этапом, поскольку в WO 2012101069 также применяется такой этап удаления воды.In addition, it has surprisingly been found that ethylene, which is recycled to step (a) of ethane ODH in the process of the present invention, is predominantly converted to acetic acid (and, to a lesser extent, to oxides of carbon), which is another valuable product besides ethylene oxide. The aforementioned WO 2012101069 focuses only on the production of ethylene oxide and does not disclose the co-production of ethylene oxide and acetic acid in one integrated process. In addition, in the method of the present invention, acetic acid is easily recovered in step (b) of removing water. This is not an additional step since WO 2012101069 also uses such a water removal step.

В целом, в интегрированном процессе по изобретению, может быть успешно реализован единственный цикл путем подачи дополнительного балластного газа (подпиточного потока) и кислорода только в одной точке всего процесса, предпочтительно в подаче на этап производства этиленоксида, и подачи свежего этана на этап ODH этана, и возвращения потока, выходящего с указанного этапа получения этиленоксида, после удаления из него только этиленоксида и воды, и без разделения этана, этилена и любых других компонентов, полностью на этап (a) ODH этана, причем на этом этапе (а) можно по-прежнему использовать дополнительный балластный газ и (непрореагировавший) кислород, и при этом ценная уксусная кислота образуется в качестве ценного побочного продукта, а диоксид углерода, образующийся на реакционных этапах (а) и (с), все еще может быть удален совместно на единственном этапе между этапами (b) и (с), без отрицательного влияния замедлителя на реакцию ODH этана на этапе (а).In general, in an integrated process according to the invention, a single cycle can be successfully implemented by supplying additional ballast gas (make-up stream) and oxygen at only one point in the entire process, preferably in the feed to the ethylene oxide production stage, and supplying fresh ethane to the ethane ODH stage, and returning the effluent from said ethylene oxide production step, after removing only ethylene oxide and water from it, and without separating ethane, ethylene and any other components, completely to stage (a) ODH ethane, and at this stage (a) it is possible to still use additional ballast gas and (unreacted) oxygen, with the valuable acetic acid being formed as a valuable by-product, and the carbon dioxide produced in the reaction steps (a) and (c) can still be removed together in a single step between steps (b) and (c), without adversely affecting the moderator on the ethane ODH reaction in step (a).

Производство моноэтиленгликоля.Production of monoethylene glycol.

Предпочтительно, по меньшей мере часть этиленоксида превращается в моноэтиленгликоль (MEG), который представляет собой полезный жидкий продукт. Таким образом, настоящее изобретение относится также к способу производства моноэтиленгликоля, включающему следующие этапы: получениеPreferably, at least a portion of the ethylene oxide is converted to monoethylene glycol (MEG), which is a useful liquid product. Thus, the present invention also relates to a method for the production of monoethylene glycol, comprising the following steps: obtaining

- 9 040909 этиленоксида способом по настоящему изобретению, как описано выше; и преобразование по меньшей мере части этиленоксида в моноэтиленгликоль.- 9 040909 ethylene oxide by the method of the present invention, as described above; and converting at least a portion of the ethylene oxide to monoethylene glycol.

Превращение этиленоксида в MEG может быть выполнено с использованием любого процесса получения MEG, в котором используется этиленоксид. Обычно этиленоксид гидролизуют водой до MEG. Необязательно, этиленоксид сначала с помощью диоксида углерода превращают в этиленкарбонат, который затем гидролизуют до MEG и диоксида углерода. Воду подают в зону MEG в виде сырья, содержащего воду, предпочтительно в виде чистой воды или пара. Продукт MEG получают из зоны MEG в виде выходящего потока, содержащего MEG. Подходящие способы производства этиленоксида и MEG описаны, например, в US 2008139853, US 2009234144, US 2004225138, US 20044224841 и US 2008182999, описания которых включены в данный документ посредством ссылки.The conversion of ethylene oxide to MEG can be accomplished using any MEG production process that uses ethylene oxide. Typically, ethylene oxide is hydrolysed with water to MEG. Optionally, ethylene oxide is first converted with carbon dioxide to ethylene carbonate, which is then hydrolyzed to MEG and carbon dioxide. Water is supplied to the MEG zone in the form of a raw material containing water, preferably in the form of pure water or steam. The MEG product is obtained from the MEG zone as an effluent containing MEG. Suitable methods for the production of ethylene oxide and MEG are described, for example, in US 2008139853, US 2009234144, US 2004225138, US 20044224841 and US 2008182999, the descriptions of which are incorporated herein by reference.

Изобретение дополнительно проиллюстрировано на фигуре, как описано ниже.The invention is further illustrated in the figure as described below.

В технологической схеме, представленной на фигуре, поток 1, содержащий свежий этан, подают в установку 2 ODH этана. Возвратный поток 15, содержащий этилен, этан, метан, диоксид углерода и кислород, также подают в установку 2 ODH этана. Поток 3, содержащий этилен, этан, метан, воду, уксусную кислоту и диоксид углерода, поступающий из установки 2 ODH этана, направляют в установку 4 удаления воды, в которой воду и уксусную кислоту удаляют в потоке 5. Поток 6, содержащий этилен, этан, метан и диоксид углерода, поступающий из установки удаления воды 4, необязательно объединенный с нижеупомянутым подпотоком 15а, направляют в установку удаления диоксида углерода 7, где диоксид углерода удаляют в потоке 8. Необязательно, поток 6, необязательно объединенный с нижеупомянутым подпотоком 15а, разделяют, и подпоток 6а подают непосредственно в установку 10 производства этиленоксида.In the process flow diagram shown in the figure, stream 1 containing fresh ethane is fed into ethane ODH unit 2. Return stream 15 containing ethylene, ethane, methane, carbon dioxide and oxygen is also fed to ethane unit 2 ODH. Stream 3 containing ethylene, ethane, methane, water, acetic acid and carbon dioxide from ethane ODH unit 2 is sent to a water removal unit 4 in which water and acetic acid are removed in stream 5. Stream 6 containing ethylene, ethane , methane and carbon dioxide coming from the water removal plant 4, optionally combined with the following substream 15a, are sent to the carbon dioxide removal unit 7, where carbon dioxide is removed in stream 8. Optionally, stream 6, optionally combined with the below substream 15a, is separated, and substream 6a is fed directly to the ethylene oxide production unit 10.

Поток 9, содержащий этилен, этан и метан, поступающий из установки 7 удаления диоксида углерода, необязательно объединенный с нижеупомянутым подпотоком 15b, и поток 11, содержащий кислород, подают в установку 10 производства этиленоксида. Кроме того, в установку 10 производства этиленоксида подают подпиточный поток, содержащий метан (не показан на фигуре). Поток 12, содержащий этиленоксид, этилен, этан, метан, диоксид углерода, воду и кислород, поступающий из установки 10 производства этиленоксида, направляют в установку 13 отделения этиленоксида. Этиленоксид и воду извлекают потоком 14. Кроме того, поток 15, содержащий этилен, этан, метан, диоксид углерода и кислород, возвращают в установку 2 ODH этана. Необязательно, поток 15 разделяют и подпоток 15а и/или подпоток 15b возвращают в установку 7 удаления диоксида углерода и установку 10 производства этиленоксида соответственно.A stream 9 containing ethylene, ethane and methane from the carbon dioxide removal unit 7, optionally combined with the substream 15b mentioned below, and a stream 11 containing oxygen are fed to the ethylene oxide production unit 10. In addition, the ethylene oxide production unit 10 is fed with a make-up stream containing methane (not shown in the figure). Stream 12 containing ethylene oxide, ethylene, ethane, methane, carbon dioxide, water and oxygen from the ethylene oxide production unit 10 is sent to the ethylene oxide separation unit 13. Ethylene oxide and water are removed by stream 14. In addition, stream 15 containing ethylene, ethane, methane, carbon dioxide and oxygen is returned to ethane ODH unit 2. Optionally, stream 15 is split and substream 15a and/or substream 15b is returned to carbon dioxide removal unit 7 and ethylene oxide production unit 10, respectively.

Claims (10)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ производства этиленоксида, включающий следующие этапы:1. Method for the production of ethylene oxide, including the following steps: (a) получение этилена путем создания условий оксидегидрирования для потока, содержащего этан, в результате чего формируется поток, содержащий этилен, этан, воду, уксусную кислоту и диоксид углерода;(a) obtaining ethylene by creating oxydehydrogenation conditions for a stream containing ethane, resulting in a stream containing ethylene, ethane, water, acetic acid and carbon dioxide; (b) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (а), на поток, содержащий этилен, этан и диоксид углерода, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту;(b) separating at least a portion of the stream obtained in step (a) into a stream containing ethylene, ethane and carbon dioxide and a stream containing water and acetic acid; (c) получение этиленоксида путем создания условий для окисления этилена и этана из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (b), в результате чего формируется поток, содержащий этиленоксид, этилен, этан, воду и диоксид углерода;(c) obtaining ethylene oxide by causing the oxidation of ethylene and ethane from the stream containing ethylene and ethane obtained in step (b), resulting in the formation of a stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane, water and carbon dioxide; (d) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (с), на поток, содержащий этилен, этан и диоксид углерода, и поток, содержащий этиленоксид и воду;(d) separating at least a portion of the stream obtained in step (c) into a stream containing ethylene, ethane and carbon dioxide and a stream containing ethylene oxide and water; (e) возвращение на этап (а) этилена и этана из потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d), причем на этапах (а) и (с) образуется диоксид углерода, который удаляют на дополнительном этапе между этапами (b) и (с) и/или между этапами (d) и (е).(e) returning to step (a) ethylene and ethane from the stream containing ethylene and ethane obtained in step (d), wherein steps (a) and (c) produce carbon dioxide, which is removed in an additional step between steps (b ) and (c) and/or between steps (d) and (e). 2. Способ по п.1, в котором массовое отношение этилена к этану, подаваемому на этап (а), находится в диапазоне от 0,1:1 до 2:1, предпочтительно от 0,2:1 до 1,5:1, более предпочтительно от 0,3:1 до 1,3:1.2. Process according to claim 1, wherein the weight ratio of ethylene to ethane fed to step (a) is in the range of 0.1:1 to 2:1, preferably 0.2:1 to 1.5:1 , more preferably from 0.3:1 to 1.3:1. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что массовое отношение этилена к этану, подаваемое на этап (с), находится в диапазоне от 0,1 до 10, предпочтительно от 0,3 до 8, более предпочтительно от 0,5 до 6.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the weight ratio of ethylene to ethane supplied to step (c) is in the range from 0.1 to 10, preferably from 0.3 to 8, more preferably from 0, 5 to 6. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере часть потока, содержащего этилен и этан, полученного на этапе (d), возвращают на этап (а).4. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least a portion of the ethylene and ethane containing stream obtained in step (d) is returned to step (a). 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что поток, содержащий этилен и этан, полученный на этапе (d), полностью возвращают на этап (а).5. The method according to claim 4, characterized in that the stream containing ethylene and ethane obtained in step (d) is completely returned to step (a). 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на этапе (с) используется замедлитель и при этом замедлитель присутствует в потоке, содержащем этилен и этан, который возвращают на этапе (е), предпочтительно, в количестве от 1 части на миллион по объему (ppmv) до 2 об.%, более предпочтительно от 1 до 1000 ppmv.6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in step (c) a moderator is used and the moderator is present in the stream containing ethylene and ethane, which is returned in step (e), preferably in an amount of from 1 ppm by volume (ppmv) up to 2 vol.%, more preferably from 1 to 1000 ppmv. - 10 040909- 10 040909 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что диоксид углерода удаляют между этапами (Ь) и (с), предпочтительно, на единственном этапе удаления диоксида углерода, который находится между этапами (Ь) и (с).7. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carbon dioxide is removed between steps (b) and (c), preferably in a single carbon dioxide removal step which is between steps (b) and (c). 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором метан используют в качестве разбавителя как на этапе (а), так и на этапе (с), и метан из потока, полученного на этапе (с), возвращают на этап (а).8. A process according to any one of the preceding claims, wherein methane is used as a diluent in both step (a) and step (c) and the methane from the stream obtained in step (c) is returned to step (a). 9. Способ по п.8, который включает этапы:9. The method according to claim 8, which includes the steps: (а) получение этилена путем создания условий окислительного дегидрирования для потока, содержащего этан, этилен и метан, в результате чего образуется поток, содержащий этилен, этан, метан, воду, уксусную кислоту и диоксид углерода;(a) obtaining ethylene by creating oxidative dehydrogenation conditions for a stream containing ethane, ethylene and methane, resulting in a stream containing ethylene, ethane, methane, water, acetic acid and carbon dioxide; (Ь) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (а), на поток, содержащий этилен, этан, метан и диоксид углерода, и поток, содержащий воду и уксусную кислоту;(b) separating at least a portion of the stream obtained in step (a) into a stream containing ethylene, ethane, methane and carbon dioxide and a stream containing water and acetic acid; (с) получение этиленоксида путем создания условий для окисления этилена, этана и метана из потока, содержащего этилен, этан и метан, полученного на этапе (Ь), в результате чего образуется поток, содержащий этиленоксид, этилен, этан, метан, воду и диоксид углерода;(c) producing ethylene oxide by allowing ethylene, ethane and methane to be oxidized from the ethylene, ethane and methane containing stream obtained in step (b), resulting in a stream containing ethylene oxide, ethylene, ethane, methane, water and dioxide carbon; (d) разделение по меньшей мере части потока, полученного на этапе (с), на поток, содержащий этилен, этан, метан и диоксид углерода, и поток, содержащий этиленоксид и воду;(d) separating at least a portion of the stream obtained in step (c) into a stream containing ethylene, ethane, methane and carbon dioxide and a stream containing ethylene oxide and water; (е) возвращение этилена, этана и метана из потока, содержащего этилен, этан и метан, полученного на этапе (d), на этап (а), причем на этапах (а) и (с) образуется диоксид углерода, который удаляют на дополнительном этапе между этапами (Ь) и (с) и/или между этапами (d) и (е).(e) returning ethylene, ethane and methane from the ethylene, ethane and methane containing stream obtained in step (d) to step (a), wherein steps (a) and (c) produce carbon dioxide, which is removed in an additional step between steps (b) and (c) and/or between steps (d) and (e). 10. Способ производства моноэтиленгликоля, включающий этапы получения этиленоксида способом по любому из предшествующих пунктов; и превращения по меньшей мере части этиленоксида в моноэтиленгликоль.10. Method for the production of monoethylene glycol, including the steps of obtaining ethylene oxide by the method according to any one of the preceding paragraphs; and converting at least a portion of the ethylene oxide to monoethylene glycol.
EA202092429 2018-04-09 2019-04-04 METHOD FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE EA040909B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18166282.6 2018-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040909B1 true EA040909B1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018223127B2 (en) Gas clean-up for alkane oxidative dehydrogenation effluent
US8969602B2 (en) Process for the production of ethylene oxide
AU2012210661A1 (en) Process for the production of ethylene oxide
CA2996656C (en) Alkane oxidative dehydrogenation
JP3288701B2 (en) Recovery of 3,4-epoxy-1-butene from 1,3-butadiene oxidized effluent
US20210130309A1 (en) Process for the production of ethylene oxide
KR100995792B1 (en) Alkene separation process
EP0850936B1 (en) Method of manufacturing epoxide and catalyst for use therein
US9139544B2 (en) Process for the production of ethylene oxide
EA037249B1 (en) Oxidative coupling of methane
US20190039972A1 (en) Conversion of mixed methane/ethane streams
AU2017384130B2 (en) Ethane oxidative dehydrogenation with co-production of vinyl acetate
RU2315033C2 (en) Alkenyl carboxylate or alkyl carboxylate production process
EA040909B1 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF ETHYLENE OXIDE
JPH10237055A (en) Production of epoxide and catalyst for producing epoxide
WO2010027732A1 (en) Process for producing acrolein and/or acrylic acid from propane