JP2004537524A - 炭化水素除去の二段フラッシュ - Google Patents

Abstract

エチレンを含有する蒸気（３、４）をエチレン含有量が低減された重炭酸塩を豊富に含む溶液（２、５）から分離するために、エチレンオキシドプロセスからの、重炭酸塩を豊富に含むエチレンを溶解するスクラバー液（1）は、二段（１１、１０）でフラッシュされる。

Description

【背景技術】
【０００１】
技術分野
本発明は、炭酸塩による除去システムにおいて一定量の炭化水素を除去するために必要とするフラッシュガスの量を、従来の技術に比較して、大幅に低減することができる、エチレンオキシドプロセスの二酸化炭素除去システムにおける炭化水素の効果的な除去のための二段フラッシュプロセスに関する。
【０００２】
従来技術の説明
エチレンを分子状酸素によって酸化してエチレンオキシドを生成させるプロセスにおいては、酸化の過程において二酸化炭素もまた製造され、この蓄積を抑えるためにこの二酸化炭素を分離することが必要である。
【０００３】
工業的なエチレンオキシドプロセスにおいては、二酸化炭素の除去は、しばしば、例えば、米国特許第３，８２３，２２２号および米国特許第４，１６０，８１０号に開示されているような熱炭酸塩システムによって行われている。エチレンオキシド反応器からの反応ガスからエチレンンオキシドを除去した後の未反応エチレンの多いガスの全部もしくは一部は炭酸カリウムの溶液と接触され、炭酸カリウムはそれによって、反応ガス中の二酸化炭素と反応し重炭酸塩に変換される。その結果生成した重炭酸塩に富んだ溶液は、二酸化炭素を放出させ重炭酸塩を炭酸塩に再変換させるためにスチームストリッピングにより再生され、このプロセスにおいて再利用される。
【０００４】
反応ガスは、かなりの濃度の未反応エチレンを含有し、ある程度の未反応エチレンが、二酸化炭素を吸収させるプロセスにおいて吸収剤溶液に溶解される。二酸化炭素を放出するためにこの溶液を直接スチームストリッピングすると、この中に溶解して含まれているエチレンがストリッピングされた二酸化炭素とともに大気中に放出される。大気中へのエチレンの放出許容量は現地の大気汚染取締り条例で規制されているところから、エチレンの放出は、不都合である。エチレンはまた、供給原料としての価値を有している。それゆえに、溶解したエチレンを吸収剤溶液から取り除きこのエチレンを回収することが必要でありまた望ましい。
【０００５】
通常の実施態様では、吸収剤溶液をフラッシュしフラッシュされた蒸気を再循環圧縮機に通しエチレンを回収しプロセスに再循環する、単段フラッシュが採用される。
【０００６】
エチレンの放出を規制する条例は、しばしば、プラントの規模には無関係に、大気中へ放出できるエチレンの決まった量を指定する。このために、プラントの規模が増加するに伴って、放出量の絶対値を堅持しようとすると、必要とされるエチレンの除去パーセントはプラントの規模とともに、しばしば著しく増大することとなってしまう。除去パーセントが増大すると、単位エチレン当たり必要とされるフラッシュガスの量が増大し、二酸化炭素の循環量もまた増大する。
【０００７】
大きなプラントにおいては、単段フラッシュシステムにおける二酸化炭素の循環量は、通常の二酸化炭素除去量の２０％を超える量となり、回収圧縮機のサイズは、より小さなプラントにくらべ不釣合いに大きなものとなる。本発明によれば、二段フラッシュシステムの採用によりこの問題を軽減し、二酸化炭素除去システムのコストを低減し、回収圧縮機のコストおよびエネルギーの消費を低減することができる。
【０００８】
発明の概要
本発明に基づき、エチレンオキシド除去後のエチレンオキシドの反応ガスの熱炭酸塩スクラビングからの重炭酸塩が富化され溶解したエチレンを含む富化された吸収剤溶液は、吸収装置から初段のフラッシュゾーンに送られ、この液から、溶解したエチレン、酸素および他のガスが、フラッシングによりガス相へ除去される。初段のフラッシュゾーンからの液は第二段のフラッシュゾーンに送られ、二酸化炭素およびエチレンをフラッシュした第二段のフラッシュゾーンからの液に残留するエチレンが、液から二酸化炭素を放出するために蒸気ストリップされたときに適切な条例に適合するのを確実にするように、フラッッシングの条件が調整される。
【０００９】
詳細な説明
図に示されていないのは、従来のエチレンの分子状酸素によるエチレンオキシドの製造、生成物のエチレンオキシドの水によるスクラビングまたは二酸化炭素を分離するための従来の熱炭酸塩による反応ガスのスクラビングである。これらは、工業的に広く実施されている従来の公知の手段である。
【００１０】
図面を参照すると、吸収装置からの重炭酸塩に富んだ溶解エチレンおよび酸素を含む熱炭酸塩吸収剤液は、二酸化炭素吸収装置（不図示）から、管路１を通って初段のフラッシュゾーンまたはドラム（１１）に送られる。この吸収剤液は、通常約８５℃から１１０℃の温度である。初段のフラッシュゾーンにおいて、条件は、溶解酸素、エチレンおよび他のガスの全体の蒸気相のなかへフラッシングを行うために、好ましくは、通常絶対圧で約１８．５ｋｇ／ｃｍ²から２３．０ｋｇ／ｃｍ²である吸収剤の圧力と大気圧との中間の圧力に保持される。初段のフラッシュにおける圧力の範囲の例は、絶対圧で２．５〜４．５ｋｇ／ｃｍ²の範囲である。初段のフラッシュゾーンからのフラッシュ蒸気は、管路３によって取り除かれ第二段の従来の回収圧縮機２０に渡される。初段のフラッシュ蒸気の圧力を第二段の回収圧縮機の圧力に適合させるのが有利であるが、これは必須要件ではない。溶解エチレンの大半、すなわち、少なくとも８０％が、好ましくは８５％が、この時点で除去されるが、初段フラッシュにおいては、放出に関する条例に適合するようには制御されない。初段のフラッシュゾーン１１からの液は、管路２を通って、第二段のフラッシュゾーン１０へ渡される。第二段のフラッシュゾーン１０において、圧力とフラッシュ蒸気速度は、蒸気を分離した後の第二段のフラッシュゾーンからの液に溶解し残留するエチレンが、次に液から二酸化炭素を放出するために蒸気ストリップされたときに、条例に適合するのを確実にするように調整される。第二段のフラッシュにおける圧力の例は、絶対圧で１．５〜２．５ｋｇ／ｃｍ²である。
【００１１】
ゾーン１０からのフラッシュ蒸気は、管路４を通って除去され、好ましくは、この段におけるフラッシュおよび第一ゾーンからのフラッシュ蒸気中のエチレンを回収するために、回収圧縮機２０の初段へ渡される。回収圧縮機２０において、フラッシュ蒸気は反応器圧力まで加圧されエチレンオキシド反応器（不図示）に管路２１を通って再循環される。
【００１２】
第二段のフラッシュゾーン１０からの液は、管路５を通って再生装置１２に渡される。ここで二酸化炭素は残留している溶解エチレンとともに、管路７を通って導入される生蒸気とリボイラ１３から管路９を通って導入されるリボイラ蒸気との組み合わせによって従来の手段で液からストリップされる。重炭酸塩に乏しく炭酸塩に富んだ再生装置からの液は、管路８を通って吸収装置に戻され、さらに全プロセスにおいて使用される。二酸化炭素は、水蒸気、残留エチレンとともに、管路６を通って再生装置１２から大気中へ排気される。この排気流によって排気されるエチレンの量は、通常５．０ｋｇ／ｈ未満に、しばしば３．０ｋｇ／ｈ未満の、しかるべき条例を遵守するレベルに保持される。
【００１３】
最良の結果を得るには、二つの段のフラッシュ操業条件を最適化すべきである。最適化においては、第二段のフラッシュからの液におけるエチレンの含有量が環境条例に適合するに十分低いことが、第一の、最も重要な事項である。同時に、二酸化炭素の蓄積を防止するには、第二段のフラッシュからの液が、エチレンオキシドの生成反応で生成した正味の量の二酸化炭素を含まねばならないことである。
【実施例】
【００１４】
例
温度約９１℃、圧力約２２．８ｋｇ／ｃｍ²絶対圧、９７ｋｇ／ｈのエチレンを含み、２１，７００ｋｇ−モル／ｈｒの速度で吸収装置からの豊富な液が管路１を通ってゾーン１へ渡り、初段のフラッシュゾーン１１内で圧力約３．１５ｋｇ／ｃｍ²絶対圧の圧力にフラッシュされる。８３．１ｋｇ／ｈのエチレンと１８０ｋｇ／ｈのＣＯ₂を含む３４９ｋｇ／ｈのフラッシュガスが、管路３を通って回収圧縮機２０に送られる。初段のフラッシュからの液は、依然として、放出限度である２ｋｇ／ｈを超える１３．９ｋｇ／ｈのエチレンを含む。この液は、９１℃の温度であり、管路２を通って、２．０２ｋｇ／ｃｍ²絶対圧で操業されている第二段のフラッシュゾーン１０へ送られる。第二段からのフラッシュガスは、１２０ｋｇ／ｈの速度で除去される。これは、１２．０ｋｇ／ｈのエチレンおよび１７４ｋｇ／ｈのＣＯ₂を含む。このフラッシュガスは、管路４を通って回収圧縮機２０に送られる。第二段のフラッシュからの液は１．９ｋｇ／ｈの残留エチレンを含む。これは目標とする放出要件に適合するレベルである。この液は再生装置に送られる。ここで、１．９ｋｇ／ｈのエチレンと共に、エチレンオキシド反応システムからの１０，３００ｋｇ／ｈの正味の二酸化炭素が除去され大気中へ排気される。本発明の二段フラッシュ法は、総計９５．１ｋｇ／ｈのエチレン（９８．０％）を除去し、３５４ｋｇ／ｈのＣＯ₂または生成したＣＯ₂の約３．４％の、正味のＣＯ₂を再循環する。初段および第二段のフラッシュゾーンから回収圧縮機システムへの合計流速は、５８９ｋｇ／ｈである。
【００１５】
比較として、二段フラッシュによって達成されたのと同じエチレン放出レベルに適合するためには、もしエチレンの除去を単段のフラッシュで行う場合は、１７８２ｋｇ／ｈのフラッシュを１．９８ｋｇ／ｃｍ²のフラッシュ圧力で行うことを求められるであろう。単段フラッシュシステムの回収圧縮機に求められる能力の増加は、二段のフラッシュシステムの３倍となるであろう。再循環ＣＯ₂は、１２３０ｋｇ／ｈであり、ＣＯ₂除去吸収装置に対する１２％の能力の増加となる。
【００１６】
上記の例は、１６０，０００ＭＴ／ＹＲのエチレンオキシドプラントに対する例である。プラントの規模が増大するにつれて、二つのシステム間の差異は、拡大され、大気中に放出するオフガス中のエチレンを時間当たり一定ポンドに維持するのはますます困難となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１ 管路
２ 管路
３ 管路
４ 管路
５ 管路
６ 管路
７ 管路
８ 管路
９ 管路
１０ 第二段のフラッシュゾーン
１１ 初段のフラッシュゾーン
１２ 再生装置
１３ リボイラ
２０ 回収圧縮機
２１ 管路

Claims (2)

1. 分子状酸素によるエチレンの反応ガスが炭酸カリウムスクラブ液でスクラブされ、重炭酸塩が豊富となった溶解エチレンを含む吸収剤溶液が分離されるエチレンオキシドの製造プロセスにおいて、初段のフラッシュにおいて該吸収剤溶液をフラッシュし、該吸収剤溶液に含まれる大部分のエチレンを含む蒸気を重炭酸塩を含む液から分離し、初段のフラッシュからの液を第二段のフラッシュでフラッシュして、エチレンを含む蒸気を第二段のフラッシュからの液から分離し、第二段のフラッシュからの液に残留するエチレンの量を調整して、第二段のフラッシュからの液から発生するエチレンを現地の環境放出要件に適合するに十分に低いレベルとする改良点を含むプロセス。
2. 初段および第二段のフラッシュの両者からのフラッシュ蒸気が回収圧縮機に渡される請求項１記載のプロセス。