EA042524B1

EA042524B1 - METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING ALKYLENE GLYCOL

Info

Publication number: EA042524B1
Application number: EA202191419
Authority: EA
Inventors: Джессе Реймонд БЛЭК; Питер Мервин Уилкинсон; Кристофер Пол Эмборски; Рул Гийом Хубертус Леонардус БАСТИНГС; Бош Бенедикт Игнатиус Мария Тен
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2023-02-22

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения алкиленгликоля из соответствующего алкена.The present invention relates to a method and apparatus for producing alkylene glycol from the corresponding alkene.

Уровень техникиState of the art

Моноэтиленгликоль применяют в качестве сырья при производстве полиэфирных волокон, полиэтилентерефталатных (ПЭТ) пластиков и смол. Он также входит в состав автомобильных антифризов.Monoethylene glycol is used as a raw material in the production of polyester fibers, polyethylene terephthalate (PET) plastics and resins. It is also found in automotive antifreezes.

Моноэтиленгликоль обычно получают из этиленоксида, который, в свою очередь, получают из этилена. Этилен и кислород пропускают над катализатором из оксида серебра, обычно при давлении 10-30 бар и при температуре 200-300°C, с получением потока продукта, содержащего этиленоксид, диоксид углерода, этилен, кислород и воду. Количество этиленоксида в потоке продукта обычно составляет примерно от 0,5 до 10 мас.% Поток продукта подают в абсорбер этиленоксида, и этиленоксид абсорбируется рециркулирующим потоком растворителя, содержащим в основном воду. Поток, обедненный этиленоксидом, частично или полностью подают в абсорбционную колонну диоксида углерода, где диоксид углерода по меньшей мере частично абсорбируется рециркулирующим потоком абсорбента. Газы, которые не абсорбируются рециркулирующим потоком абсорбента, объединяют с любыми газами, проходящими в обход абсорбционной колонны диоксида углерода, и возвращают в реактор этиленоксида.Monoethylene glycol is usually derived from ethylene oxide, which in turn is derived from ethylene. Ethylene and oxygen are passed over a silver oxide catalyst, typically at a pressure of 10-30 bar and at a temperature of 200-300° C., to form a product stream containing ethylene oxide, carbon dioxide, ethylene, oxygen and water. The amount of ethylene oxide in the product stream is typically from about 0.5 to 10% by weight. The product stream is fed into an ethylene oxide absorber and the ethylene oxide is absorbed into a solvent recycle stream containing mostly water. The ethylene oxide depleted stream is partially or wholly fed to a carbon dioxide absorption column, where the carbon dioxide is at least partially absorbed by the absorbent recycle stream. Gases that are not absorbed by the absorbent recycle stream are combined with any gases bypassing the carbon dioxide absorption tower and recycled to the ethylene oxide reactor.

Поток растворителя, выходящий из абсорбера этиленоксида, называют обогащенным абсорбентом. Обогащенный абсорбент подают в установку для удаления этиленоксида, в которой этиленоксид удаляют из обогащенного абсорбента в виде потока пара. Поток растворителя, обедненного этиленоксидом, называют обедненным абсорбентом, и его рециркулируют в абсорбер этиленоксида для абсорбции дополнительного количества этиленоксида.The solvent stream exiting the ethylene oxide absorber is referred to as rich absorbent. The rich absorbent is fed to an ethylene oxide removal unit in which ethylene oxide is removed from the rich absorbent as a vapor stream. The ethylene oxide depleted solvent stream is referred to as lean absorbent and is recycled to the ethylene oxide absorber to absorb additional ethylene oxide.

Этиленоксид, полученный из установки для удаления этиленоксида, может быть очищен для хранения и продажи или может быть подвергнут дальнейшему взаимодействию с получением этиленгликоля. В одном хорошо известном способе этиленоксид приводят во взаимодействие с большим избытком воды в некаталитическом процессе. В этой реакции обычно образуется поток продукта гликоля, состоящий почти из 90 мас.% моноэтиленгликоля, при этом остальная часть представляет собой преимущественно диэтиленгликоль, некоторое количество триэтиленгликоля и небольшое количество высших гомологов. В другом хорошо известном способе этиленоксид каталитически приводят во взаимодействие с диоксидом углерода с образованием этиленкарбоната. Затем этиленкарбонат гидролизуют с получением этиленгликоля. Реакция через получение этиленкарбоната существенно улучшает селективность превращения этиленоксида в моноэтиленгликоль.The ethylene oxide obtained from the ethylene oxide remover may be purified for storage and sale, or may be further reacted to produce ethylene glycol. In one well known process, ethylene oxide is reacted with a large excess of water in a non-catalytic process. This reaction typically produces a glycol product stream consisting of almost 90 wt.% monoethylene glycol, with the remainder being predominantly diethylene glycol, some triethylene glycol and a small amount of higher homologues. In another well known process, ethylene oxide is catalytically reacted with carbon dioxide to form ethylene carbonate. The ethylene carbonate is then hydrolyzed to give ethylene glycol. The reaction through the production of ethylene carbonate significantly improves the selectivity of the conversion of ethylene oxide to monoethylene glycol.

Были предприняты попытки упростить способ получения этиленгликоля из этилена с сокращением необходимого оборудования и снижением потребления энергии. В GB 2107712 описан способ получения моноэтиленгликоля, в котором газы из реактора получения этиленоксида подают непосредственно в реактор, в котором осуществляют превращение этиленоксида в этиленкарбонат или в смесь этиленгликоля и этиленкарбоната.Attempts have been made to simplify the process for producing ethylene glycol from ethylene with a reduction in the required equipment and a reduction in energy consumption. GB 2107712 describes a process for producing monoethylene glycol, in which gases from an ethylene oxide reactor are fed directly into a reactor in which ethylene oxide is converted to ethylene carbonate or to a mixture of ethylene glycol and ethylene carbonate.

В ЕР 776890 описан способ, в котором газы из реактора получения этиленоксида подают в абсорбер, в котором абсорбирующий раствор содержит в основном этиленкарбонат и этиленгликоль. Этиленоксид в абсорбирующем растворе подают в реактор карбоксилирования и оставляют взаимодействовать с диоксидом углерода в присутствии катализатора карбоксилирования. Затем этиленкарбонат в абсорбирующем растворе, с добавлением воды, подают в реактор гидролиза и подвергают гидролизу в присутствии катализатора гидролиза.EP 776890 describes a process in which gases from an ethylene oxide reactor are fed into an absorber in which the absorbent solution contains mainly ethylene carbonate and ethylene glycol. Ethylene oxide in the absorbent solution is fed into the carboxylation reactor and allowed to react with carbon dioxide in the presence of a carboxylation catalyst. Then, ethylene carbonate in an absorbent solution, with the addition of water, is fed into the hydrolysis reactor and subjected to hydrolysis in the presence of a hydrolysis catalyst.

В ЕР2178815 описан способ реактивной абсорбции для получения моноэтиленгликоля, в котором газы из реактора получения этиленоксида подают в абсорбер и приводят этиленоксид в контакт с обедненным абсорбентом, содержащим по меньшей мере 20 мас.% воды, в присутствии одного или более катализаторов, которые способствуют карбоксилированию и гидролизу, и при этом в указанном абсорбере основная часть этиленоксида превращается в этиленкарбонат или этиленгликоль.EP2178815 describes a reactive absorption process for producing monoethylene glycol, in which gases from an ethylene oxide reactor are fed into an absorber and contact ethylene oxide with a lean absorbent containing at least 20 wt.% water, in the presence of one or more catalysts that promote carboxylation and hydrolysis, and at the same time in the specified absorber the main part of the ethylene oxide is converted into ethylene carbonate or ethylene glycol.

Башни или колонны, обеспечивающие тесный контакт газа и жидкости, необходимый для такой абсорбции, хорошо известны в данной области техники и называются, например, башнями фракционирования, дистилляции или абсорбции. Такие башни или колонны содержат тарелки, уложенные вертикальной стопкой на протяжении колонны, и выполнены с возможностью направления жидкости зигзагообразным образом вниз через колонну, при этом обеспечивая подачу газов вверх в текущие горизонтально части жидкости для обеспечения тесного контакта с жидкостью.Towers or columns providing the intimate gas-liquid contact necessary for such absorption are well known in the art and are referred to, for example, as fractionation, distillation or absorption towers. Such towers or columns comprise trays stacked vertically along the length of the column and are configured to direct the liquid in a zigzag downward manner through the column while providing gases upward into the horizontally flowing portions of the liquid to ensure close contact with the liquid.

Тарелки для обеспечения горизонтального потока жидкости хорошо известны в данной области техники и широко используются. Тарелка обычно содержит перфорированный элемент или элементы, осуществляющие контакт газа и жидкости, для обеспечения тесного контакта между газом, поднимающимся через тарелку, и жидкостью, протекающей по поверхности тарелки через перфорированный элемент. Перфорированный элемент для осуществления контакта газа и жидкости в некоторых случаях снабжен колпачками или клапанами. На одном крае элемента для осуществления контакта тарелки находится область входа жидкости для приема жидкости на тарелку. Эта область обычно не содержит перфорации. На противоположном крае элемента для осуществления контакта находится конец или область тарелки для выпуска жидкости, которая снабжена выпускным заслоном, возвышающимся вертикальноTrays for providing horizontal fluid flow are well known in the art and widely used. The tray typically includes a perforated gas-liquid contact element or elements to provide intimate contact between the gas rising through the tray and the liquid flowing over the surface of the tray through the perforated element. The perforated element for contacting gas and liquid is in some cases provided with caps or valves. At one end of the plate contact member is a liquid inlet area for receiving liquid onto the plate. This area usually does not contain perforations. At the opposite end of the contact element is the end or region of the liquid outlet plate, which is provided with a vertically raised outlet barrier.

- 1 042524 над поверхностью тарелки. Текущая жидкость перетекает через выпускной заслон и выходит из тарелки.- 1 042524 above the plate surface. The flowing liquid flows through the exhaust gate and exits the plate.

Соответственно, указанный выпускной заслон поддерживает заданную глубину жидкости на тарелке.Accordingly, said outlet gate maintains a predetermined depth of liquid on the tray.

Под тарелками простираются один или более элементов сливного стакана, которые во взаимодействии с внутренней поверхностью стенки колонны или башни образуют сливной стакан для прохода жидкости вниз от области или конца тарелки для выпуска жидкости к области входа жидкости вертикально расположенной соседней тарелки прямо под ней. Нисходящая жидкость, поступающая в участок или область входа жидкости, затем течет через поверхность этой тарелки по пути через перфорированный элемент для осуществления контакта газа и жидкости, к выпускному концу или области тарелки, и выпускается из тарелки через выпускной заслон в следующий сливной стакан.Extending below the trays are one or more downcomer elements which, in engagement with the inner wall surface of the column or tower, form a downcomer for passing liquid down from the liquid outlet area or end of the tray to the liquid inlet area of a vertically adjacent tray just below it. The descending liquid entering the liquid inlet portion or area then flows over the surface of the tray, on its way through the perforated gas-liquid contact member, to the outlet end or area of the tray, and exits the tray through the outlet gate into the next downcomer.

Газ течет вверх в колонне через перфорацию элементов для осуществления контакта газа и жидкости тарелок, обеспечивая тесный контакт с жидкостью, протекающей горизонтально по поверхности тарелки. Предотвращается прохождение газа вверх по сливным стаканам, поскольку элемент сливного стакана также функционирует как перегородка, проходящая ниже уровня поверхности текущей жидкости, чтобы изолировать сливные стаканы от обходного потока газа. Однако прохождение газа через сливные стаканы может происходить во время запуска процесса, когда колонна еще недостаточно заполнена жидкостью.The gas flows upward in the column through the perforations of the gas-liquid contact elements of the trays, providing intimate contact with the liquid flowing horizontally across the surface of the tray. The passage of gas up the downcomers is prevented because the downcomer element also functions as a baffle extending below the surface level of the flowing liquid to isolate the downcomers from bypass gas flow. However, the passage of gas through the downcomers may occur during start-up of the process, when the column is not yet sufficiently filled with liquid.

В этой абсорбционной системе для реактивной абсорбции некоторое количество непрореагировавшего алкиленоксида содержится в обогащенном абсорбенте в нижней части абсорбционной секции колонны. На последующих участках этого способа большая часть любого оставшегося алкиленоксида испаряется и возвращается обратно в способ. Кроме того, этиленоксид, который присутствует в секции ниже по потоку, которая работает при более высокой температуре, чем абсорбер, может отрицательно повлиять на селективность процесса по моноэтиленгликолю. Предпочтительно превращать алкиленоксид в алкиленкарбонат в максимально возможной степени до того, как он достигнет последующих участков способа.In this reactive absorption absorption system, some unreacted alkylene oxide is contained in the rich absorbent at the bottom of the absorption section of the column. In subsequent sections of this process, most of any remaining alkylene oxide is vaporized and recycled back into the process. In addition, ethylene oxide that is present in the downstream section, which operates at a higher temperature than the absorber, can adversely affect the selectivity of the process for monoethylene glycol. It is preferable to convert the alkylene oxide to the alkylene carbonate as much as possible before it reaches the subsequent sections of the process.

Было бы желательно разработать улучшенный способ производства алкиленгликоля из алкена. Авторы настоящего изобретения стремились предоставить способ и абсорбционную систему, которые обеспечивают более полное превращение алкиленоксида в алкиленкарбонат внутри реактивного абсорбера.It would be desirable to develop an improved process for the production of alkylene glycol from an alkene. The authors of the present invention sought to provide a method and absorption system, which provide a more complete conversion of alkylene oxide to alkylene carbonate inside the reactive absorber.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Согласно настоящему изобретению предложен способ получения алкиленгликоля из алкена, включающий следующие стадии: а) подача газовой композиции, содержащей алкиленоксид, алкен, кислород, диоксид углерода и водяной пар, в абсорбер алкиленоксида через входное отверстие для газа, причем абсорбер содержит абсорбционную секцию из вертикально уложенных друг на друга тарелок и отстойник в нижней части абсорбера, и обеспечение возможности прохождения газовой композиции вверх через абсорбционную секцию; б) подача обедненного абсорбента в верхнюю часть абсорбционной секции и обеспечение возможности прохождения обедненного абсорбента вниз через абсорбционную секцию; в) обеспечение тесного контакта газовой композиции с обедненным абсорбентом на тарелках в абсорбционной секции в присутствии одного или более катализаторов, которые способствуют карбоксилированию и гидролизу; и г) извлечение обогащенного абсорбента из абсорбционной секции и пропускание обогащенного абсорбента и любого жидкого конденсата через отстойник, при этом отстойник содержит одну или более перегородок, которые определяют путь потока как поток в режиме приблизительно идеального вытеснения между входным отверстием отстойника и выходным отверстием отстойника между указанными одной или более перегородками. В рамках настоящего описания нижняя стенка отстойника не рассматривается как одна из одной или более перегородок в отстойнике в соответствии с настоящим изобретением.According to the present invention, a method for producing alkylene glycol from an alkene is provided, comprising the following steps: a) supplying a gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor to an alkylene oxide absorber through a gas inlet, the absorber comprising an absorption section of vertically stacked stacking trays and a sump at the bottom of the absorber and allowing the gas composition to flow upward through the absorption section; b) supplying the lean absorbent to the top of the absorption section and allowing the lean absorbent to pass down through the absorption section; c) bringing the gas composition into intimate contact with the lean absorbent on the trays in the absorption section in the presence of one or more catalysts that promote carboxylation and hydrolysis; and d) withdrawing the rich absorbent from the absorption section and passing the rich absorbent and any liquid condensate through the settler, the settler comprising one or more baffles that define the flow path as an approximately perfect displacement flow between the settler inlet and the settler outlet between said one or more partitions. For the purposes of this description, the bottom wall of the sump is not considered to be one of one or more baffles in the sump according to the present invention.

Согласно настоящему изобретению также предложено абсорбирующее устройство для реактивной абсорбции газовой композиции, содержащей алкиленоксид, алкен, кислород, диоксид углерода и водяной пар, включающее абсорбционную секцию, содержащую вертикально уложенные друг на друга тарелки и отстойник, при этом абсорбционная секция имеет i) входное отверстие для жидкого обедненного абсорбента в верхней части абсорбционной секции, ii) входное отверстие для газовой композиции ниже абсорбционной секции, iii) тарелку для сбора обогащенного абсорбента выше отстойника и iv) выходное отверстие для неабсорбированного газа в верхней части абсорбционной секции; и при этом отстойник имеет i) входное отверстие отстойника для обогащенного абсорбента из абсорбционной секции и любого жидкого конденсата, ii) выходное отверстие отстойника для обогащенного абсорбента и iii) одну или более перегородок, которые расположены в отстойнике для создания пути потока приблизительно в режиме идеального вытеснения между входным отверстием отстойника к выходному отверстию отстойника между указанными одной или более перегородками.The present invention also provides an absorbent device for reactive absorption of a gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor, comprising an absorption section comprising vertically stacked trays and a sump, the absorption section having i) an inlet for liquid lean absorbent at the top of the absorption section, ii) a gas composition inlet below the absorption section, iii) a rich absorbent collection tray above the settler, and iv) a non-absorbed gas outlet at the top of the absorption section; and wherein the sump has i) a sump inlet for the rich absorbent from the absorption section and any liquid condensate, ii) a sump outlet for the rich absorbent, and iii) one or more baffles that are located in the sump to create a flow path in approximately perfect displacement mode between the inlet of the sump to the outlet of the sump between said one or more baffles.

Краткое описание графических материалов.Brief description of graphic materials.

На фиг. 1 показан один вариант реализации конфигурации перегородки в отстойнике.In FIG. 1 shows one embodiment of a sump baffle configuration.

На фиг. 2 показан еще один вариант реализации конфигурации перегородки в отстойнике.In FIG. 2 shows another embodiment of a sump baffle configuration.

На фиг. 3 показан другой вариант реализации конфигурации перегородки в отстойнике.In FIG. 3 shows another embodiment of a sump baffle configuration.

На фиг. 4 показан вариант реализации части абсорбирующего устройства.In FIG. 4 shows an embodiment of part of an absorbent device.

На фиг. 5 показан вариант реализации части абсорбирующего устройства.In FIG. 5 shows an embodiment of part of an absorbent device.

- 2 042524- 2 042524

Подробное описаниеDetailed description

Согласно настоящему изобретению предложены способ и устройство для получения алкиленгликоля. Алкиленгликоли обычно получают из соответствующего алкилена, как указано нижеThe present invention provides a method and apparatus for producing alkylene glycol. Alkylene glycols are usually prepared from the corresponding alkylene as follows

R¹, R², R³ и R⁴ предпочтительно выбраны из водорода или необязательно замещенной алкильной группы, содержащей от 1 до 6 атомов углерода, более предпочтительно от 1 до 3 атомов углерода. В качестве заместителей могут присутствовать такие фрагменты, как гидроксигруппы. Предпочтительно, R¹, R² и R³ представляют собой атомы водорода, и R⁴ представляет собой водород или незамещенную C₁-C₃-алкильную группу, и, более предпочтительно, R¹, R², R³ и R⁴ все представляют собой атомы водорода.R ¹ , R ² , R ³ and R ⁴ are preferably selected from hydrogen or an optionally substituted alkyl group containing 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. As substituents, moieties such as hydroxy groups may be present. Preferably R ¹ , R ² and R ³ are hydrogen atoms and R ⁴ is hydrogen or an unsubstituted C ₁ -C ₃ alkyl group, and more preferably R ¹ , R ² , R ³ and R ⁴ are all are hydrogen atoms.

Соответственно, примеры подходящих алкиленгликолей включают этиленгликоль и пропиленгликоль. В настоящем изобретении наиболее предпочтительным алкиленгликолем является этиленгликоль. В настоящем изобретении газовая композиция, содержащая алкиленоксид, алкен, кислород, диоксид углерода и водяной пар, предпочтительно получена из реакционного продукта реактора алкиленоксида, в котором алкен приводят во взаимодействие с кислородом в присутствии катализатора в реакторе с образованием алкиленоксида. В такой реакции кислород можно подавать в виде кислорода или воздуха, но предпочтительно его подают в виде кислорода. Для обеспечения возможности эксплуатации при высокой концентрации кислорода без образования горючей смеси обычно подают балластный газ, например, метан или азот. Для регулирования рабочих характеристик катализатора получения этиленоксида можно вводить регулятор, например, монохлорэтан или дихлорэтан. Алкен, кислород, балластный газ и регулятор предпочтительно подают в рециркулирующий газ, который подают в реактор получения алкиленоксида из абсорбера алкиленоксида (необязательно через колонну абсорбции диоксида углерода).Accordingly, examples of suitable alkylene glycols include ethylene glycol and propylene glycol. In the present invention, the most preferred alkylene glycol is ethylene glycol. In the present invention, the gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and steam is preferably obtained from an alkylene oxide reactor reaction product in which an alkene is reacted with oxygen in the presence of a catalyst in the reactor to form an alkylene oxide. In such a reaction, oxygen can be supplied in the form of oxygen or air, but is preferably supplied in the form of oxygen. Ballast gas, such as methane or nitrogen, is usually supplied to enable operation at high oxygen concentration without the formation of a combustible mixture. A regulator such as monochloroethane or dichloroethane can be added to control the performance of the ethylene oxide catalyst. The alkene, oxygen, ballast gas and regulator are preferably fed into the recycle gas which is fed to the alkylene oxide reactor from the alkylene oxide absorber (optionally via a carbon dioxide absorption column).

Реактор для получения алкиленоксида, как правило, представляет собой многотрубный реактор с неподвижным слоем. Катализатор предпочтительно представляет собой тонкодисперсное серебро и, необязательно, металлы-промоторы на материале подложки, например, на оксиде алюминия. Реакцию предпочтительно осуществляют при давлении более 1 МПа и менее 3 МПа и при температуре более 200°C и менее 300°C. Газовую композицию из реактора получения алкиленоксида предпочтительно охлаждают в одном или более охладителях, предпочтительно с получением пара при одном или более температурных значениях.The alkylene oxide reactor is typically a fixed bed multitube reactor. The catalyst is preferably fine silver and optionally promoter metals on a support material such as alumina. The reaction is preferably carried out at a pressure of more than 1 MPa and less than 3 MPa and at a temperature of more than 200°C and less than 300°C. The gas composition from the alkylene oxide reactor is preferably cooled in one or more coolers, preferably to produce steam at one or more temperatures.

Газовую композицию, содержащую алкиленоксид, алкен, кислород, диоксид углерода и водяной пар, подают в абсорбер алкиленоксида, содержащий абсорбционную секцию из вертикально уложенных друг на друга тарелок. Тарелки обеспечивают площадь поверхности для соприкосновения абсорбента и газовой композиции, облегчая массообмен между двумя фазами. Кроме того, тарелки обеспечивают значительный объем жидкости, в котором может происходить жидкофазная реакция.The gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor is fed into an alkylene oxide absorber containing an absorption section of vertically stacked plates. The trays provide surface area for the absorbent and gas composition to come into contact, facilitating mass transfer between the two phases. In addition, the trays provide a significant volume of liquid in which the liquid phase reaction can take place.

Каждая из вертикально уложенных друг на друга тарелок в абсорбционной секции содержит перфорированный элемент или элементы, осуществляющие контакт газа и жидкости, область входа жидкости, выпускной заслон, простирающийся вертикально над поверхностью тарелки на противоположном конце тарелки от области входа жидкости, и элемент сливного стакана. Элемент сливного стакана во взаимодействии с внутренней поверхностью стенки абсорбционной секции образует сливной стакан для прохождения жидкости вниз к области входа жидкости вертикально смежной тарелки непосредственно под ним. В вариантах реализации изобретения, в которых абсорбционная секция имеет большой размер, может быть более одной области входа жидкости, более одного выпускного заслона и более одного элемента сливного стакана на тарелку.Each of the vertically stacked trays in the absorption section contains a perforated element or elements that make contact between gas and liquid, a liquid inlet area, an outlet barrier extending vertically above the plate surface at the opposite end of the plate from the liquid inlet area, and a downcomer element. The downcomer element, in cooperation with the inner wall surface of the absorption section, forms a downcomer for passing liquid down to the liquid inlet area of the vertically adjacent tray immediately below it. In embodiments where the absorption section is large, there may be more than one liquid inlet area, more than one outlet gate, and more than one downcomer element per tray.

Скорость реакции процесса реактивной абсорбции для превращения алкиленоксида в алкиленгликоль относительно мала и, следовательно, требует удерживания большого количества жидкости в абсорбционной секции. Выпускной заслон на каждой тарелке предпочтительно составляет по меньшей мере 250 мм, более предпочтительно по меньшей мере 350 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере 400, еще более предпочтительно по меньшей мере 500, наиболее предпочтительно по меньшей мере 600 мм в высоту. Выпускные заслоны имеют высоту не более 1500 мм, предпочтительно не более 1000 мм, более предпочтительно не более 800 мм в высоту.The reaction rate of the reactive absorption process for converting alkylene oxide to alkylene glycol is relatively slow and therefore requires a large amount of liquid to be retained in the absorption section. The outlet gate on each poppet is preferably at least 250 mm, more preferably at least 350 mm, even more preferably at least 400, even more preferably at least 500, most preferably at least 600 mm in height. The outlet flaps have a height of at most 1500 mm, preferably at most 1000 mm, more preferably at most 800 mm in height.

Расстояние между двумя последовательными тарелками в колонне называется расстоянием между тарелками. Пространство между верхом заслона и тарелкой непосредственно над ним, называемое здесь паровым пространством, можно рассчитать как расстояние между тарелками за вычетом высоты заслона, и предпочтительно составляет по меньшей мере 150 мм, более предпочтительно по меньшей мере 200 мм. Паровое пространство предпочтительно составляет не более 1000 мм, более предпочтительно не более 500 мм.The distance between two successive trays in a column is called the tray spacing. The space between the top of the baffle and the tray directly above it, herein referred to as the vapor space, can be calculated as the distance between the trays minus the height of the baffle, and is preferably at least 150 mm, more preferably at least 200 mm. The vapor space is preferably at most 1000 mm, more preferably at most 500 mm.

Газовую композицию подают через входное отверстие для газа под абсорбционной секцией, и онаThe gas composition is fed through the gas inlet under the absorption section and is

- 3 042524 проходит вверх сквозь тарелки. Жидкий обедненный абсорбент подают в верхнюю часть абсорбера или вблизи верхней его части, и жидкость течет вниз от тарелки к тарелке. Обедненный абсорбент предпочтительно подают в самую верхнюю тарелку в абсорбционной секции. В другом варианте реализации обедненный абсорбент подают таким образом, что имеются тарелки выше точки, в которой обедненный абсорбент подают в абсорбер алкиленоксида. В этом варианте реализации холодная вода или дополнительный обедненный абсорбент, который был охлажден, может подаваться в верхнюю часть абсорбера алкиленоксида для абсорбции алкиленоксида или загрязняющих веществ в верхней части абсорбера алкиленоксида.- 3 042524 goes up through the plates. The liquid lean absorbent is fed into or near the top of the absorber and the liquid flows downward from tray to tray. The lean absorbent is preferably fed to the topmost tray in the absorption section. In another embodiment, the lean absorbent is fed such that there are trays above the point where the lean absorbent is fed into the alkylene oxide absorber. In this embodiment, cold water or additional lean absorbent that has been cooled may be fed into the top of the alkylene oxide absorber to absorb the alkylene oxide or contaminants in the top of the alkylene oxide absorber.

Количество тарелок, присутствующих в абсорбционной секции, будет зависеть от высоты заслона и количества удерживаемой жидкости, требуемого в абсорбционной секции. Предпочтительно абсорбционная секция включает по меньшей мере 20 тарелок, более предпочтительно по меньшей мере 30 тарелок. Предпочтительно абсорбционная секция включает менее 100 тарелок, более предпочтительно менее 70 тарелок, наиболее предпочтительно менее 50 тарелок. Большее количество тарелок увеличивает абсорбционную способность и реакционный объем абсорбционной секции для любой заданной высоты заслона, но добавление дополнительных тарелок увеличивает размер абсорбционной секции и, следовательно, увеличивает расходы, связанные с ее строительством и эксплуатацией.The number of trays present in the absorption section will depend on the height of the barrier and the amount of liquid retention required in the absorption section. Preferably the absorption section includes at least 20 trays, more preferably at least 30 trays. Preferably the absorption section comprises less than 100 trays, more preferably less than 70 trays, most preferably less than 50 trays. More trays increase the absorption capacity and reactivity of the absorption section for any given screen height, but adding more trays increases the size of the absorption section and therefore increases the costs associated with its construction and operation.

Газовая композиция приводится в тесный контакт с обедненным абсорбентом на тарелках абсорбера алкиленоксида в присутствии одного или более катализаторов, которые способствуют карбоксилированию и гидролизу. Если это происходит в присутствии только одного катализатора, тогда катализатор должен способствовать карбоксилированию и гидролизу. Если это происходит в присутствии двух или более катализаторов, то каждый катализатор может способствовать карбоксилированию или гидролизу, или может способствовать обеим реакциям (при условии, что по меньшей мере один катализатор способствует карбоксилированию и по меньшей мере один катализатор способствует гидролизу). В предпочтительном варианте реализации, газовую композицию приводят в контакт с обедненным абсорбентом в присутствии по меньшей мере двух катализаторов, включая первый катализатор, который способствует карбоксилированию, и второй катализатор, который способствует гидролизу.The gas composition is brought into intimate contact with the lean absorbent on alkylene oxide absorber trays in the presence of one or more catalysts that promote carboxylation and hydrolysis. If this occurs in the presence of only one catalyst, then the catalyst must promote carboxylation and hydrolysis. If this occurs in the presence of two or more catalysts, then each catalyst may promote carboxylation or hydrolysis, or may promote both reactions (provided that at least one catalyst promotes carboxylation and at least one catalyst promotes hydrolysis). In a preferred embodiment, the gas composition is contacted with the lean absorbent in the presence of at least two catalysts, including a first catalyst that promotes carboxylation and a second catalyst that promotes hydrolysis.

В одном варианте реализации изобретения один или более катализаторов, которые способствуют карбоксилированию и гидролизу, являются гомогенными, а обедненный абсорбент содержит один или более катализаторов. Гомогенные катализаторы, известные как промоторы карбоксилирования, включают галогениды щелочных металлов, такие как иодид калия и бромид калия, и галогенированные органические соли фосфония или аммония, такие как иодид трибутилметилфосфония, иодид тетрабутилфосфония, иодид трифенилметилфосфония, бромид трифенилпропилфосфония, хлорид трифенилбензилфосфония, бромид тетраэтиламмония, бромид тетраметиламмония, бромид бензилтриэтиламмония, бромид тетрабутиламмония и иодид трибутилметиламмония. Гомогенные катализаторы, известные как промоторы гидролиза, включают основные соли щелочных металлов, такие как карбонат калия, гидроксид калия и бикарбонат калия, или металлаты щелочных металлов, такие как молибдат калия. Предпочтительные гомогенные каталитические системы содержат комбинацию иодида калия и карбоната калия и комбинацию иодида калия и молибдата калия.In one embodiment, the one or more catalysts that promote carboxylation and hydrolysis are homogeneous and the lean absorbent contains one or more catalysts. Homogeneous catalysts known as carboxylation promoters include alkali metal halides such as potassium iodide and potassium bromide, and halogenated organic phosphonium or ammonium salts such as tributylmethylphosphonium iodide, tetrabutylphosphonium iodide, triphenylmethylphosphonium iodide, triphenylpropylphosphonium bromide, triphenylbenzylphosphonium chloride, tetraethylammonium bromide, bromide tetramethylammonium, benzyltriethylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide and tributylmethylammonium iodide. Homogeneous catalysts known as hydrolysis promoters include basic alkali metal salts such as potassium carbonate, potassium hydroxide and potassium bicarbonate, or alkali metalates such as potassium molybdate. Preferred homogeneous catalyst systems contain a combination of potassium iodide and potassium carbonate and a combination of potassium iodide and potassium molybdate.

В другом варианте реализации изобретения один или более катализаторов, которые способствуют карбоксилированию и гидролизу, являются гетерогенными, и гетерогенный катализатор(ы) содержится в вертикально установленных друг на друга тарелках. Гетерогенные катализаторы, которые способствуют карбоксилированию, включают галогениды четвертичного аммония и четвертичного фосфония, иммобилизованные на диоксиде кремния, галогениды четвертичного аммония и четвертичного фосфония, связанные с нерастворимыми полистирольными гранулами, и соли металлов, такие как соли цинка, иммобилизованные на твердых носителях, содержащих группы четвертичного аммония или четвертичного фосфония, таких как ионообменные смолы, содержащие четвертичные аммониевые или четвертичные фосфониевые группы. Гетерогенные катализаторы, которые способствуют гидролизу, включают металлаты, иммобилизованные на твердых подложках, например молибдаты, ванадаты или вольфраматы, иммобилизованные на ионообменных смолах, содержащих четвертичные аммониевые или четвертичные фосфониевые группы, или основные анионы, такие как бикарбонатные ионы, иммобилизованные на твердых подложках, например, бикарбонат, иммобилизованный на ионообменных смолах, содержащих четвертичные аммониевые или четвертичные фосфониевые группы.In another embodiment, the one or more catalysts that promote carboxylation and hydrolysis are heterogeneous, and the heterogeneous catalyst(s) are contained in vertically stacked trays. Heterogeneous catalysts that promote carboxylation include quaternary ammonium and quaternary phosphonium halides immobilized on silica, quaternary ammonium and quaternary phosphonium halides associated with insoluble polystyrene beads, and metal salts such as zinc salts immobilized on solid supports containing quaternary groups. ammonium or quaternary phosphonium, such as ion exchange resins containing quaternary ammonium or quaternary phosphonium groups. Heterogeneous catalysts that promote hydrolysis include metallates immobilized on solid supports, such as molybdates, vanadates or tungstates, immobilized on ion exchange resins containing quaternary ammonium or quaternary phosphonium groups, or basic anions such as bicarbonate ions immobilized on solid supports, for example , bicarbonate immobilized on ion exchange resins containing quaternary ammonium or quaternary phosphonium groups.

В варианте реализации, в котором газовая композиция контактирует с обедненным абсорбентом в присутствии по меньшей мере двух катализаторов, включая первый катализатор, который способствует карбоксилированию, и второй катализатор, который способствует гидролизу, отношение первого катализатора ко второму катализатору может регулироваться для изменения количества диоксида углерода, которое потребляется или выделяется в абсорбере оксида алкилена. Предпочтительно газы из абсорбера алкиленоксида частично или полностью подают в абсорбционную колонну диоксида углерода, в которой диоксид углерода, по меньшей мере, частично абсорбируется рециркулирующим потоком абсорбента. Путем регулирования количества диоксида углерода, который потребляется или выделяется в абсорбере алкиленоксида, можно снизить емкость и стоимость колонны поглотителя диоксида углерода.In an embodiment in which the gas composition is contacted with a lean absorbent in the presence of at least two catalysts, including a first catalyst that promotes carboxylation and a second catalyst that promotes hydrolysis, the ratio of the first catalyst to the second catalyst can be adjusted to vary the amount of carbon dioxide, which is consumed or released in the alkylene oxide absorber. Preferably, the gases from the alkylene oxide absorber are partially or wholly fed to a carbon dioxide absorption column in which the carbon dioxide is at least partially absorbed by the absorbent recycle stream. By controlling the amount of carbon dioxide that is consumed or released in the alkylene oxide absorber, the capacity and cost of the carbon dioxide absorber column can be reduced.

Обедненный абсорбент содержит по меньшей мере 5 мас.% воды. Вода, которая присутствует вThe lean absorbent contains at least 5% by weight of water. The water present in

- 4 042524 обедненном абсорбенте, используется при гидролизе алкиленоксида и алкиленкарбоната, который происходит в абсорбере алкиленоксида. Предпочтительно, обедненный абсорбент содержит по меньшей мере 10 мас.% воды, более предпочтительно по меньшей мере 15 мас.% воды, наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 мас.% воды. Предпочтительно обедненный абсорбент содержит менее 80 мас.% воды, более предпочтительно не более 50 мас.% воды, еще более предпочтительно не более 30 мас.% воды. Более высокие количества воды в обедненном абсорбенте могут по-прежнему обеспечивать хорошую селективность и эффективность катализатора, но более высокие количества воды требуют дополнительного удаления воды с соответствующими затратами на энергию и оборудование. Обедненный абсорбент также может содержать алкиленгликоль.- 4 042524 depleted absorbent, used in the hydrolysis of alkylene oxide and alkylene carbonate, which occurs in the alkylene oxide absorber. Preferably, the lean absorbent contains at least 10 wt.% water, more preferably at least 15 wt.% water, most preferably at least 20 wt.% water. Preferably, the lean absorbent contains less than 80 wt% water, more preferably no more than 50 wt% water, even more preferably no more than 30 wt% water. Higher amounts of water in the lean absorbent may still provide good selectivity and catalyst efficiency, but higher amounts of water require additional water removal with associated energy and equipment costs. The lean absorbent may also contain an alkylene glycol.

Температура в абсорбере алкиленокида предпочтительно составляет от 50 до 160°C, предпочтительно от 80 до 150°C, более предпочтительно от 80 до 120°C. Эта температура выше, чем температура в абсорбере в традиционном способе, и температура, которая требуется для ускорения реакций карбоксилирования и гидролиза. Температура выше 160°С не является предпочтительной, поскольку это может снизить селективность превращения оксида алкилена в алкиленгликоль. Как газовую композицию, содержащую алкиленоксид, алкен, кислород, диоксид углерода и водяной пар, так и обедненный абсорбент предпочтительно подают в абсорбер алкиленоксида при температурах в диапазоне от 50 до 160°C.The temperature in the alkylene oxide absorber is preferably 50 to 160°C, preferably 80 to 150°C, more preferably 80 to 120°C. This temperature is higher than the temperature in the absorber in the conventional process and the temperature required to accelerate the carboxylation and hydrolysis reactions. Temperatures above 160° C. are not preferred as this may reduce the selectivity of converting alkylene oxide to alkylene glycol. Both the gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor and the lean absorbent are preferably fed into the alkylene oxide absorber at temperatures ranging from 50 to 160°C.

Давление в абсорбере алкиленоксида составляет от 1 до 4 МПа, предпочтительно от 2 до 3 МПа. Предпочтительное давление представляет собой компромисс между более низкими давлениями, для которых необходимо менее дорогостоящее оборудование (например, оборудование с более тонкими стенками), и более высокими давлениями, которые увеличивают абсорбцию и уменьшают объемный расход газа, тем самым уменьшая размеры оборудования и трубопроводов.The pressure in the alkylene oxide absorber is 1 to 4 MPa, preferably 2 to 3 MPa. The preferred pressure is a compromise between lower pressures, which require less expensive equipment (eg, thinner wall equipment), and higher pressures, which increase absorption and decrease gas volume flow, thereby reducing the size of the equipment and piping.

По меньшей мере 50% алкиленоксида, поступающего в абсорбер алкиленоксида, подвергается превращению в абсорбере алкиленоксида. Предпочтительно, по меньшей мере 60%, предпочтительнее по меньшей мере 70%, еще предпочтительнее по меньшей мере 80%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% алкиленоксида, поступающего в абсорбер алкиленоксида, подвергается превращению в абсорбере алкиленоксида. Алкиленоксид может подвергаться карбоксилированию с образованием алкиленкарбоната. Алкиленоксид может подвергаться гидролизу с образованием алкиленгликоля. Кроме того, алкиленкарбонат, который получают из алкиленоксида, может подвергаться гидролизу с образованием алкиленгликоля.At least 50% of the alkylene oxide entering the alkylene oxide absorber is converted in the alkylene oxide absorber. Preferably, at least 60%, more preferably at least 70%, even more preferably at least 80%, most preferably at least 90% of the alkylene oxide entering the alkylene oxide absorber is converted in the alkylene oxide absorber. The alkylene oxide may undergo carboxylation to form an alkylene carbonate. The alkylene oxide may undergo hydrolysis to form alkylene glycol. In addition, alkylene carbonate, which is obtained from alkylene oxide, can be hydrolyzed to form alkylene glycol.

Предпочтительно в настоящем изобретении абсорбер алкиленоксида образует часть реакционной системы и способа производства, выделения и очистки алкиленгликоля из алкилена через соответствующий алкиленоксид, таких как описанные в EP 2178815 и т.п. Легко понять, что абсорбер будет интегрирован в такую систему, которая будет содержать ряд реакторных емкостей, колонн и рециркуляционных потоков.Preferably, in the present invention, the alkylene oxide absorber forms part of a reaction system and a process for producing, separating and purifying alkylene glycol from alkylene via a corresponding alkylene oxide, such as those described in EP 2178815 and the like. It is easy to understand that the absorber will be integrated into such a system, which will contain a number of reactor vessels, columns and recirculation streams.

Газовая композиция, содержащая алкиленоксид, алкен, кислород, диоксид углерода и водяной пар, которую подают в абсорбер алкиленоксида, содержит диоксид углерода. Однако, возможно, что газовая композиция может содержать недостаточно диоксида углерода для достижения целевых уровней карбоксилирования. Предпочтительно, в абсорбер подают дополнительный источник диоксида углерода, например, рециркулированный диоксид углерода из реактора окончательной обработки, диоксид углерода из секции удаления диоксида углерода или, при запуске, диоксид углерода из внешнего источника. Отношение общего количества диоксида углерода, подаваемого в абсорбер алкиленоксида, к количеству алкиленоксида, подаваемого в абсорбер алкиленоксида, предпочтительно составляет от 5:1 до 1:3, более предпочтительно от 3:1 до 3:5, наиболее предпочтительно, от 3:1 до 4:5. Более высокое количество диоксида углерода улучшает селективность процесса, поскольку большая часть алкиленоксида реагирует с диоксидом углерода с образованием алкиленкарбоната, который впоследствии гидролизуется до алкиленгликоля, и существует меньше возможностей для реакции между алкиленоксидом и алкиленгликолем с образованием высших гликолей. Однако более высокое количество диоксида углерода может также потребовать дополнительной способности удаления диоксида углерода в процессе и может также привести к более высокому уровню образования побочных продуктов. В качестве альтернативы, эксплуатация подключенного реактора оксида алкилена с потоком рециркулированного газа, содержащего избыток диоксида углерода, может отрицательно повлиять на характеристики катализатора.The gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor, which is fed into the alkylene oxide absorber, contains carbon dioxide. However, it is possible that the gas composition may not contain enough carbon dioxide to achieve target carboxylation levels. Preferably, an additional source of carbon dioxide is supplied to the absorber, for example, recycled carbon dioxide from the finishing reactor, carbon dioxide from the carbon dioxide removal section, or, at startup, carbon dioxide from an external source. The ratio of total carbon dioxide fed to the alkylene oxide absorber to the amount of alkylene oxide fed to the alkylene oxide absorber is preferably 5:1 to 1:3, more preferably 3:1 to 3:5, most preferably 3:1 to 4:5. Higher carbon dioxide improves process selectivity because most alkylene oxide reacts with carbon dioxide to form alkylene carbonate, which is subsequently hydrolyzed to alkylene glycol, and there is less opportunity for reaction between alkylene oxide and alkylene glycol to form higher glycols. However, a higher amount of carbon dioxide may also require additional carbon dioxide removal capability in the process and may also result in a higher level of by-product formation. Alternatively, operating the connected alkylene oxide reactor with a recycle gas stream containing excess carbon dioxide can adversely affect catalyst performance.

Газы, которые не абсорбируются в абсорбере алкиленоксида, предпочтительно частично или полностью подают в абсорбционную колонну диоксида углерода, в которой диоксид углерода, по меньшей мере, частично абсорбируется рециркулирующим потоком абсорбента. Газы, которые не абсорбируются рециркулирующим потоком абсорбента, предпочтительно объединяют с любыми газами, проходящими в обход абсорбционной колонны диоксида углерода, и возвращают в реактор алкиленоксида. Предпочтительно газы охлаждают перед рециркуляцией в реактор алкиленоксида для снижения содержания воды. Вода, удаленная из газового потока, необязательно, может быть возвращена в абсорбер алкиленоксида. На характеристики катализатора в реакторе алкиленоксида может отрицательно повлиять избыток воды.Gases that are not absorbed in the alkylene oxide absorber are preferably partially or wholly fed to a carbon dioxide absorption column in which the carbon dioxide is at least partially absorbed by the absorbent recycle stream. Gases that are not absorbed by the absorbent recycle stream are preferably combined with any gases bypassing the carbon dioxide absorption column and recycled to the alkylene oxide reactor. Preferably the gases are cooled before being recycled to the alkylene oxide reactor to reduce the water content. Water removed from the gas stream may optionally be returned to the alkylene oxide absorber. The performance of the catalyst in the alkylene oxide reactor can be adversely affected by excess water.

Если один или более катализаторов, способствующих карбоксилированию и гидролизу, включают галогенсодержащий катализатор (например, галогенид щелочного металла, галогенированную органическую соль фосфония или аммония или галогенид четвертичного аммония или четвертичного фосфония,If one or more of the carboxylation and hydrolysis promoting catalysts comprise a halogenated catalyst (for example, an alkali metal halide, a halogenated organic phosphonium or ammonium salt, or a quaternary ammonium or quaternary phosphonium halide,

- 5 042524 иммобилизованный на твердом носителе), тогда газы, рециркулированные из абсорбера алкиленоксида в реактор алкиленоксида, могут содержать галогенидсодержащие примеси, такие как иодидсодержащие примеси или бромидсодержащие примеси. Возможно, что эти примеси могут отрицательно влиять на катализатор в реакторе алкиленоксида. Следовательно, в этом варианте реализации предпочтительно, чтобы газы, которые рециркулируют из абсорбера алкиленоксида в реактор алкиленоксида, приводили в контакт с одним или более очищающими адсорбентами, способными снизить количество галогенидсодержащих примесей (особенно иодидсодержащих примесей или бромидсодержащих примесей) перед контактом с катализатором в реакторе алкиленоксида. Один или более очищающих адсорбентов могут быть расположены внутри реакторных трубок реактора алкиленоксида, внутри реактора алкиленоксида выше по потоку от трубок реактора или отдельно выше по потоку от реактора алкиленоксида.- 5 042524 immobilized on a solid carrier), then the gases recycled from the alkylene oxide absorber to the alkylene oxide reactor may contain halide-containing impurities such as iodide-containing impurities or bromide-containing impurities. It is possible that these impurities can adversely affect the catalyst in the alkylene oxide reactor. Therefore, in this embodiment, it is preferred that the gases that are recycled from the alkylene oxide absorber to the alkylene oxide reactor are contacted with one or more scavenging adsorbents capable of reducing halide-containing impurities (especially iodide-containing impurities or bromide-containing impurities) prior to being contacted with the catalyst in the alkylene oxide reactor. . The one or more scrubbing adsorbents may be located within the reactor tubes of the alkylene oxide reactor, within the alkylene oxide reactor upstream of the reactor tubes, or separately upstream of the alkylene oxide reactor.

Обогащенный абсорбент в нижней части абсорбционной секции может все еще содержать некоторое количество непрореагировавшего алкиленоксида. Обогащенный абсорбент может содержать до 5 мас.% алкиленоксида или до 2 мас.% алкиленоксида. Непрореагировавший алкиленоксид перед удалением из абсорбера предпочтительно превращают в алкиленкарбонат или алкиленгликоль.The rich absorbent at the bottom of the absorption section may still contain some unreacted alkylene oxide. The enriched absorbent may contain up to 5 wt.% alkylene oxide or up to 2 wt.% alkylene oxide. The unreacted alkylene oxide is preferably converted to an alkylene carbonate or alkylene glycol before being removed from the absorber.

Обогащенный абсорбент направляют из абсорбера в гидролизер, который работает при более низком давлении и более высокой температуре, чем абсорбер. Абсорбент мгновенно вскипает в гидролизере, и непрореагировавший алкиленоксид переходит в паровую фазу и не превращается в алкиленкарбонат или алкиленгликоль. Алкиленоксид будет рециркулирован во входное отверстие для газа в абсорбер после прохождения через компрессор. Рециркуляция алкиленоксида приводит к более высоким концентрациям алкиленоксида в компрессоре, что может представлять угрозу безопасности, и более высоким концентрациям алкиленоксида на входе абсорбера, что может потребовать абсорбера большего размера. Кроме того, любой алкиленоксид, который удаляют с конденсатом после компрессора, может вступать в реакцию в тепловых условиях, что может привести к образованию побочных продуктов. Алкиленоксид может реагировать с образованием гликолей и увеличивать химическую потребность в кислороде потока сточных вод, если конденсированный поток направляют в сточные воды в качестве отводимого потока, а не рециркулируют.The enriched absorbent is sent from the absorber to a hydrolyzer which operates at a lower pressure and higher temperature than the absorber. The absorbent instantly boils in the hydrolyzer, and unreacted alkylene oxide passes into the vapor phase and does not turn into alkylene carbonate or alkylene glycol. The alkylene oxide will be recycled to the gas inlet of the absorber after passing through the compressor. Recirculation of alkylene oxide results in higher concentrations of alkylene oxide in the compressor, which can be a safety hazard, and higher concentrations of alkylene oxide at the absorber inlet, which may require a larger absorber. In addition, any alkylene oxide that is removed with the condensate after the compressor may react under thermal conditions, which can lead to the formation of by-products. The alkylene oxide can react to form glycols and increase the chemical oxygen demand of the wastewater stream if the condensed stream is sent to the wastewater as an effluent rather than being recycled.

Согласно настоящему изобретению обогащенный абсорбент собирают из абсорбционной секции и пропускают через отстойник абсорбера. Отстойник содержит одну или более перегородок, определяющих путь потока от входа в отстойник к выходу из отстойника. Путь потока может быть, по существу, аналогичен реактору идеального вытеснения и обеспечивает дополнительное время пребывания, так что реакции карбоксилирования и/или гидролиза могут продолжаться в отстойнике. Благодаря продолжению реакции в отстойнике, количество алкиленоксида в обогащенном абсорбенте может быть уменьшено до менее чем 100 мас.ч./млн и предпочтительно менее чем до 10 мас.ч./млн.According to the present invention, rich absorbent is collected from the absorption section and passed through the absorber sump. The sump contains one or more partitions that define the flow path from the inlet to the sump to the outlet of the sump. The flow path can be substantially similar to a plug flow reactor and provides additional residence time so that carboxylation and/or hydrolysis reactions can continue in the settler. By continuing the reaction in the settler, the amount of alkylene oxide in the enriched absorbent can be reduced to less than 100 ppmw and preferably less than 10 ppmw.

В одном варианте реализации обогащенный абсорбент собирается на тарелке под входным отверстием для газа. Затем обогащенный абсорбент попадает в отстойник через входное отверстие отстойника. Любой конденсат, который входит с газовой композицией, также собирается на указанной тарелке и направляется в отстойник.In one embodiment, the enriched absorbent is collected on a tray below the gas inlet. The enriched absorbent then enters the sump through the sump inlet. Any condensate that enters with the gas composition is also collected on said tray and sent to a sump.

В другом варианте обогащенный абсорбент собирается на тарелке над входным отверстием для газа. Это предотвращает захват обогащенного абсорбента газом, поступающим в абсорбер через входное отверстие для газа. Затем обогащенный абсорбент проходит от этой тарелки к входному отверстию отстойника, где он попадает в отстойник. Обогащенный абсорбент можно пропускать через трубу или через сливную секцию, предназначенную для этой цели. Любой конденсат, который попадает с газовым потоком, также собирают и направляют в отстойник через входное отверстие отстойника.In another embodiment, the enriched absorbent is collected on a tray above the gas inlet. This prevents the enriched absorbent from being entrained by the gas entering the absorber through the gas inlet. The enriched absorbent then passes from this tray to the sump inlet where it enters the sump. The enriched absorbent may be passed through a pipe or through a drain section provided for this purpose. Any condensate that enters with the gas stream is also collected and sent to the sump through the sump inlet.

Отстойник имеет тарелку, пластину или другое устройство в верхней части отстойника для предотвращения попадания обогащенный абсорбента в обход входного отверстия отстойника и его попадание непосредственно в отстойник по пути потока. Если обогащенный абсорбент обойдет входное отверстие отстойника, он не будет находиться в отстойнике в течение желаемого времени пребывания. Тарелка в верхней части отстойника может представлять собой колпачковую тарелку, предпочтительно с расширенными колпачками для предотвращения попадания жидкости или конденсата из входного отверстия для газа непосредственно в отстойник. Применение колпачковой тарелки позволяет пропускать диоксид углерода и другие газы, образующиеся в реакции карбоксилирования и гидролиза в отстойнике, в абсорбер.The sump has a plate, plate, or other device at the top of the sump to prevent enriched absorbent from bypassing the sump inlet and entering directly into the sump along the flow path. If the enriched absorbent bypasses the sump inlet, it will not be in the sump for the desired residence time. The tray at the top of the sump may be a capped tray, preferably with flared caps to prevent liquid or condensate from the gas inlet from entering directly into the sump. The use of a cap plate allows carbon dioxide and other gases generated in the reaction of carboxylation and hydrolysis in the sump to pass into the absorber.

Одна или более перегородок в отстойнике могут иметь любое количество размеров и конфигураций, которые обеспечивают путь потока с достаточно увеличенным временем пребывания. Среднее время пребывания в отстойнике составляет от 5 до 60 мин, и предпочтительно от 9 до 45 мин. Путь потока предпочтительно имеет одно или б изменений направления. В одном варианте реализации перегородки могут быть перпендикулярны прямому пути между входным отверстием отстойника и выходным отверстием отстойника. В другом варианте реализации перегородки представляют собой прямые перегородки, образующие путь потока между входным отверстием отстойника и выходным отверстием отстойника. Этот тип перегородок создает змеевидный путь потока с множеством изменений направления потока. В другом варианте реализации перегородки могут образовывать спиральный путь потока. В другом варианте реализации перегородки образуют серию концентрических кругов, где путь потока движется к центру отстойника или, альтернативно, от центра к внешней стороне отстойника. В дополнение к этим вариThe one or more baffles in the sump can be of any number of sizes and configurations that provide a flow path with sufficiently extended residence time. The average residence time in the settler is 5 to 60 minutes, and preferably 9 to 45 minutes. The flow path preferably has one or more direction changes. In one embodiment, the baffles may be perpendicular to a straight path between the settler inlet and settler outlet. In another embodiment, the baffles are straight baffles that form a flow path between the settler inlet and the settler outlet. This type of baffle creates a serpentine flow path with many changes in flow direction. In another embodiment, the baffles may form a helical flow path. In another embodiment, the baffles form a series of concentric circles where the flow path moves towards the center of the settler, or alternatively from the center to the outside of the settler. In addition to these variations

- 6 042524 антам реализации существует большое количество вариантов для различного количества и геометрии перегородок, которые обеспечат увеличенное время пребывания в отстойнике и, в некоторых случаях, приблизительно идеальное вытеснение между входным отверстием отстойника и выходным отверстием отстойника. Идеальное вытеснение означает отсутствие перемешивания в осевом (вдоль потока) направлении (т.е. без обратного перемешивания), а только в радиальном направлении. Любой из этих вариантов реализации может иметь полосу на конце или в местах вдоль одной или более перегородок, которая расположена под углом к перегородке. Эта полоса предотвращает образование скользящей струи через перегородки.There are a large number of options for different numbers and geometries of baffles that will provide increased residence time in the sump and, in some cases, approximately perfect displacement between the sump inlet and sump outlet. Perfect displacement means no mixing in the axial (along the flow) direction (i.e. no back mixing), but only in the radial direction. Any of these embodiments may have a strip at the end or at locations along one or more baffles that is angled to the baffle. This strip prevents the formation of a sliding jet through the baffles.

Обогащенный абсорбент, пройдя через отстойник, выходит из абсорбера через выходное отверстие отстойника. В одном варианте реализации изобретения, по меньшей мере, часть обогащенного абсорбента поступает в один или более реакторов окончательной обработки. Реакторы окончательной обработки могут включать реакторы, подходящие для карбоксилирования, гидролиза или гидролиза и карбоксилирования. Температура в одном или более реакторах окончательной обработки, как правило, составляет от 100 до 200°C, предпочтительно от 100 до 180°C. Давление в одном или более реакторах окончательной обработки, как правило, составляет от 0,1 до 3 МПа.The enriched absorbent, having passed through the sump, exits the absorber through the outlet of the sump. In one embodiment of the invention, at least a portion of the enriched absorbent enters one or more finishing reactors. Finishing reactors may include reactors suitable for carboxylation, hydrolysis, or hydrolysis and carboxylation. The temperature in one or more finishing reactors is typically 100 to 200°C, preferably 100 to 180°C. The pressure in one or more finishing reactors is typically between 0.1 and 3 MPa.

В другом варианте реализации между абсорбером и одним или более реакторами окончательной обработки может быть расположен нагреватель. Обогащенный абсорбент пропускают через нагреватель для нагрева потока до температуры в диапазоне от 130 до 170°C. Из-за более высоких температур в нагревателе любой оставшийся алкиленоксид следует преобразовать в алкиленкарбонат или алкиленгликоль. В неблагоприятных условиях существует вероятность того, что в обогащенном абсорбенте содержится дополнительный алкиленоксид, который будет преобразован в этом нагревателе. Любой непрореагировавший алкиленоксид, который достигает последующих стадий, будет мгновенно вскипать и не будет эффективно реагировать.In another embodiment, a heater may be located between the absorber and one or more finishing reactors. The enriched absorbent is passed through a heater to heat the stream to a temperature in the range of 130 to 170°C. Due to the higher temperatures in the heater, any remaining alkylene oxide must be converted to alkylene carbonate or alkylene glycol. Under unfavorable conditions, there is a possibility that the enriched absorbent contains additional alkylene oxide, which will be converted in this heater. Any unreacted alkylene oxide that reaches the subsequent stages will flash instantly and will not react effectively.

Диоксид углерода может быть получен в одном или более реакторах окончательной обработки или устройстве предварительного нагрева и предпочтительно отделен от потока продукта при выходе его из одного или более реакторов окончательной обработки и, необязательно, повторно подан в реактивный абсорбер.The carbon dioxide may be produced in one or more finishers or preheaters and is preferably separated from the product stream as it exits the one or more finishers and optionally re-fed to a jet absorber.

Обогащенный абсорбент, содержащий алкиленгликоль, подают в дегидратор. Поток, который подают в дегидратор, предпочтительно содержит очень мало алкиленоксида или алкиленкарбоната, то есть большая часть алкиленоксида или алкиленкарбоната была преобразована в алкиленгликоль перед подачей в колонну дегидратора либо в абсорбере алкиленоксида, либо в устройстве предварительного нагрева или в реакторе окончательной обработки. Предпочтительно, молярное отношение алкиленгликоля к алкиленоксиду и алкиленкарбонату (вместе взятому) в потоке, подаваемом в колонну дегидратора, составляет более 90:10, более предпочтительно более 95:5, наиболее предпочтительно более 99:1.The enriched absorbent containing alkylene glycol is fed into the dehydrator. The stream that is fed to the dehydrator preferably contains very little alkylene oxide or alkylene carbonate, i.e. most of the alkylene oxide or alkylene carbonate has been converted to alkylene glycol before being fed to the dehydrator column, either in the alkylene oxide absorber or in the preheater or finisher. Preferably, the molar ratio of alkylene glycol to alkylene oxide and alkylene carbonate (together) in the dehydrator column feed stream is greater than 90:10, more preferably greater than 95:5, most preferably greater than 99:1.

Дегидратор предпочтительно представляет собой одну или более колонн, включая по меньшей мере одну вакуумную колонну, предпочтительно работающую при давлении менее чем 0,05 МПа, более предпочтительно менее чем 0,025 МПа и наиболее предпочтительно около 0,0125 МПа.The dehydrator is preferably one or more columns, including at least one vacuum column, preferably operating at a pressure of less than 0.05 MPa, more preferably less than 0.025 MPa, and most preferably about 0.0125 MPa.

Поток обезвоженного продукта очищают для удаления примесей и получения потока очищенного продукта алкиленгликоля. Если один или более катализаторов являются гомогенными катализаторами, необходимо будет отделить один или более катализаторов от потока дегидратированного продукта, предпочтительно в сосуде мгновенного испарения. Один или более гомогенных катализаторов предпочтительно объединяют с обедненным абсорбентом и подают в абсорбер алкиленоксида.The dehydrated product stream is purified to remove impurities and a purified alkylene glycol product stream is obtained. If the one or more catalysts are homogeneous catalysts, it will be necessary to separate the one or more catalysts from the dehydrated product stream, preferably in a flash vessel. One or more homogeneous catalysts are preferably combined with the lean absorbent and fed into the alkylene oxide absorber.

На фиг. 1 показан один вариант реализации конфигурации перегородки в отстойнике. На фиг. 1А показан вид сверху отстойника, показывающий входное отверстие 10 отстойника, выходное отверстие 20 отстойника и перегородки 30. Перегородки образуют змеевидный путь потока от входного отверстия 10 отстойника к выходному отверстию 20 отстойника. Кроме того, на конце каждой перегородки показаны дополнительные полосы 40. На фиг. 1В показан вид сбоку отстойника, показывающий входное отверстие 10 отстойника, выходное отверстие 20 отстойника и тарелку 50 в верхней части отстойника 60.In FIG. 1 shows one embodiment of a sump baffle configuration. In FIG. 1A is a plan view of the settler showing the settler inlet 10, settler outlet 20 and baffles 30. The baffles form a serpentine flow path from settler inlet 10 to settler outlet 20. In addition, additional bands 40 are shown at the end of each baffle. FIG. 1B is a side view of the settler showing the settler inlet 10, settler outlet 20, and tray 50 at the top of settler 60.

На фиг. 2 показан еще один вариант реализации конфигурации перегородки в отстойнике. На фиг. 2 показано входное отверстие 110 отстойника, выходное отверстие 120 отстойника и перегородка 130, образующая спиральный путь потока.In FIG. 2 shows another embodiment of a sump baffle configuration. In FIG. 2 shows a settler inlet 110, a settler outlet 120, and a baffle 130 forming a helical flow path.

На фиг. 3 показан другой вариант реализации конфигурации перегородки в отстойнике. На фиг. 3 показано входное отверстие 210 отстойника, выходное отверстие 220 отстойника и перегородки 230, образующие серию концентрических кругов с отверстиями для образования множества круговых путей потока между входным отверстием отстойника и выходным отверстием отстойника.In FIG. 3 shows another embodiment of a sump baffle configuration. In FIG. 3 shows a settler inlet 210, settler outlet 220, and baffles 230 forming a series of apertured concentric circles to form a plurality of circular flow paths between the settler inlet and settler outlet.

На фиг. 4 показан вариант реализации части абсорбирующего устройства. На фигуре изображены нижняя часть абсорбционной секции и отстойник. Отстойник 360 содержит множество перегородок 330, предназначенных для создания пути потока между входным отверстием 310 отстойника и выходным отверстием 320 отстойника. На фиг. 4 показана возможная конфигурация тарелки 350, которая отделяет отстойник от абсорбционной секции. Входное отверстие 380 для газа расположено над тарелкой 350. В этом варианте реализации другая тарелка 370 расположена над входным отверстием для газа для сбора обогащенного абсорбента. Тарелка 370 предотвращает попадание жидкости непосредственно на устрой-In FIG. 4 shows an embodiment of part of an absorbent device. The figure shows the lower part of the absorption section and the sump. The sump 360 includes a plurality of baffles 330 designed to create a flow path between the inlet 310 of the sump and the outlet 320 of the sump. In FIG. 4 shows a possible configuration of a tray 350 that separates the settler from the absorption section. The gas inlet 380 is located above the plate 350. In this embodiment, another plate 370 is located above the gas inlet to collect the rich absorbent. The plate 370 prevents liquid from entering the device directly.

Claims

gas inlet, which could lead to liquid entrainment by the gas entering the absorber. The rich absorbent is collected on tray 370 and then passed to the sump inlet 310 through a downcomer, weir, pipe, or other type of conduit. Any condensate introduced with the gas is collected on tray 350 and directed to the sump through inlet 310.

In FIG. 5 shows another embodiment of part of the absorbent device. The elements shown in Fig. 5 operate in the same way as the same elements shown in FIG. 4. In FIG. 5 shows an embodiment in which the enriched absorbent is collected on tray 350 along with any condensate from the feedstock. Then all the liquid from the plate 350 is fed into the sump through the inlet 310 of the sump.

CLAIM

1. A method for producing alkylene glycol from an alkene, comprising the following steps:

a) feeding a gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor into the alkylene oxide absorber through a gas inlet, the absorber comprising an absorption section of vertically stacked trays and a sump at the bottom of the absorber, and enabling passing the gas composition upward through the absorption section;

b) supplying the lean absorbent to the top of the absorption section and allowing the lean absorbent to pass down through the absorption section;

c) bringing the gas composition into intimate contact with the lean absorbent on the trays in the absorption section in the presence of one or more catalysts that promote carboxylation and hydrolysis; And

d) withdrawing the rich absorbent from the absorption section and passing the rich absorbent and any liquid condensate through the settler, the settler comprising one or more baffles that define the flow path as an approximately perfect displacement flow between the settler inlet and the settler outlet between said one or more partitions.

2. Method according to claim 1, characterized in that the enriched absorbent and any liquid condensate are collected on a tray below the gas inlet.

3. The method of claim 1, wherein the rich absorbent is collected on a tray above the gas inlet and any liquid condensate is collected on a tray below the gas inlet.

4. Method according to any one of claims 2 to 3, characterized in that the tray below the gas inlet is directly above the sump and separates the sump from the rest of the absorber.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the sump comprises at least two baffles, preferably at least four baffles.

6. The method according to any one of claims 1 to 5 further comprising a heater downstream of the settler outlet to heat the rich absorbent stream to a temperature in the range of 130 to 170°C.

7. Absorbing device for reactive absorption of a gas composition containing alkylene oxide, alkene, oxygen, carbon dioxide and water vapor, including an absorption section containing vertically stacked plates and a sump, while the absorption section has

i) a liquid lean absorbent inlet at the top of the absorption section, ii) a gas composition inlet below the absorption section, iii) a rich absorbent collection tray above the settler, and iv) a non-absorbed gas outlet at the top of the absorption section; and at the same time the sump has

i) a sump inlet for the rich absorbent from the absorption section and any liquid condensate, ii) a sump outlet for the rich absorbent, and iii) one or more baffles that are located in the sump to create an approximately perfect displacement flow path between the sump inlet to the outlet of the sump between said one or more baffles.

8. Device according to claim 7, characterized in that the rich absorbent collection tray is in direct fluid communication with the sump inlet.

9. Device according to any one of claims 7 to 8, characterized in that the sump is separated from the absorption section by a plate or plate.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the tray is a capped tray that has a settler inlet in the tray and a plurality of holes to allow gas to flow from the settler to the absorption section.

-