PL104357B1 - Sposob odzyskiwania tlenku etylenu - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.11.1979 104357 Int. C1.2 C07D 301/32 C07D 301/10 Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Halcon Internatianal, Inc., Nowy Jork (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób odzyskiwania tlenku etylenu Prcedimioitem wynalazku jest sposób odzyski¬ wania tlenku etylenu z gazu odlotowego, powsta¬ jacego w procesie, katalizowanym srebrem, cze¬ sciowego- uitelndania etylenu tlenem czasteczko¬ wym, prizepirowadizanym w fazie gazowej, a zwlasz¬ cza w ukladzie kolumna desorpcyjma — kolumna reabsorpcyjna, w którym odbywa sie operacja od¬ zyskiwania.

Podczas wytwarzania tlenku etyleniu w katali¬ zowanym srebrem procesie czesciowego utleniania etydenu tlenem czasteczkowym, przeprowadzanym w fazie gazowej, uzyskuje sie poreakcyjny gaz odlotowy. Ga>z ten, w stosunku do otrzymywane¬ go- produktu reaKcji uitleniania, jest niezmiernie rozcienczony i zawiera jedynie od okolo 0,3*/© mo¬ lowych do okolo 5*/o molowych zadanego produk¬ tu, tu jest tlenku etylenu. Odzyskiwanie tlenku etylenu z tego gazu odlotowego prowadzone jest zazwyczaj w trzech kolejnych etapach, a miano¬ wicie sklada, sde ze wstepnego etapu absorpcji 20 wodnej, eftapu desorpcji i etapu reabsorpcji. Opis takiego procesu znalezc mozna pn. w opisie pa¬ tentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3418336. , W takiej kolejnosci etap absorpcji sluzy do 25 selektywnego wydzielania tlenku etylenu z po¬ reakcyjnego gazu odlotowego, tak by równolegle zachodzaca absorpcja znajdujacych sie równiez w gadzie odloftowym innych substancji, typu niepirze- reagowanych sutastiratów, rozcienczalników i pro¬ so duktów ubocznych byla minimalna. Poniewaz jed¬ nak kolumna absorpcyjna pracuje pod stosunkowo wysokim cisnieniem, nieznacznie tylko nizszym od cisnienia panujacego w reaktorze, znaczne ilosci substancji obecnych w gazie odlotowym, jak nip. dwutlenek weigla i wszelkie sladowe zanieczysz¬ czenia typu aldehydów i kwasów, tworzacych sie podczas procesu uitlenieniai, ulegiaijia absorpcji wes¬ pól z tlenkiem etylenu.

W kolumnie desorpcyjnej zaabsorbowany tlenek etylenu jest odpedzany przy uzyciu pary odpedo- wej, przy czym odipedzóne zostaja równiez znacz¬ ne ilosci dwuitlenku wegla i sladowe zanieczysz¬ czenia typu aldehydów i kwasów, zaabsorbowane uprzednio wraz z tlenkiem etyleniu.

Rola kolumny reabsorpcyjnej jest rozdzielenie tlenku etylenu i dwuitlenku wegla, odpedzonych w kolumnie desorpcyjnej. Tak wiec wewnatrz ko¬ lumny reabsorpcyjnej opary z kolumny desorpcyj¬ nej stykaja sie w przeciwipradzie z woda, w wy¬ niku czego jako produkt dolny z tej koluiminy o- trizymuje sie ciekly reabsorbat zawierajacy zasad¬ niczo tylko tlenek etylenu i wode, przy czym za¬ wiera on jednak równiez resztkowe ilosci dwu¬ tlenku wegla oraz sladowe zanieczyszczenia typu aldehydów i kwasów. Jak juz zostalo stwierdzone, cisnienie panujace w kolumnie absorpcyjnej jest wzglednie wysokie, podczas gdy cisnienie, pod którym pracuje zarówno kolumna desorpcyjna, jak i reabsorpcyjna zblizona jest do cisnienia at- 104357104357 mosferycznego. Ta róznica cisnien ulatwia zadane rozdzielenie, przede wszystkim tlenku etylenu i dwutlenku wegla, w ukladzie kolumna desorpcyj- nankolumna reaibsonpeyjna. Ulklad taki wykazuje jednak pewne wady, uwidoczniajace sie zwlaszcza w razie koniecznosci otrzymywania minimalnymi kosztem produktów o zwiejkszomej czystosci.

Temperatury panujace wewnajtrz kolumny desor- peyjnej sa wystarczajaco wysokie na to, iby zajsc w niej mogla termiczna hydratacja czesci tlenku etylenu do glikolu etyflonegowego, który z powodu zawartosci sladowych zanieczyszczen trudno, jest stosowac w przypadkach wymagajacych szczegól¬ nej czystosci, nip. w produkcji wlókien, a nawet w przypadkach, gdy wymagania co do czystosci sa zmniejszone, np. w produkcji substancji zapobie¬ gajacych zamarzaniu.

Próby obnizenia cisnienia wewnatrz kolumny desorpcyjnej, a co za tym idizie osiagniecia niz¬ szych temperatur jej pracy, nie sa korzystne, po¬ niewaz zmniejszyloby to równiez oisnieniie we¬ wnatrz kolumny reabsorpcyjnej chyba, ze pomiedzy kolumna desorpcyjna i reabsorpcyjna wprowadzo- noby sprezarki.

Stwierdzono jednak, ze wprowadzenie sprezarek jest kosztowne, trudne do sterowania, a ponadto stanowic moga one potencjalne zagrozenie. Gdyby jednak obnizyc cisnienie w kolumnie desorpcyjnej bez wprowadzania sprezarek, obnizyloby sie rów¬ niez cisnienie w kolumnie reaibsorpcyjnej i zwiek¬ szylaby sie ilosc wody, potrzebnej dla korzystne¬ go przebiegu reabsorpcji tlenku etylenu wewnatrz tej kolumny. To z kolei spowodowaloby, ze pro¬ dukt dolny z kolumny reabsorpcyjnej (zwany od¬ tad „reabsoribatem", przez co rozumiany jest roz¬ twór tlenku etylenu w wodzie), stalby sie bardziej rozcienczony, to znaczy stezenie zawartego w nim tlenku etylenu ulegloby zmniejszeniu; w rezulta¬ cie wiec proces odzyskiwania tlenku etylenu stal¬ by sie drozszy i trudniejszy.

Nawet, gdy reaibsorbatu nie poddaje sie proce¬ sowi odzyskiwania tlenku etylenu, lecz przepro¬ wadza sie termiczna hydratacje zawartego w nim tlenku etylenu do glikolu jednoetylenowego (z rów¬ noczesnym utworzeniem glikoli wyzszych), powy¬ zej opisane problemy wystepuja nadal. Sladowe zameozyszczenia rozpuszczone w reabsorbacie ma¬ ja wplyw na jakosc glikolu. Ponadto ekonomika procesu produkcji glikolu z reaksorbatu wymaga uzycia rozjtlworów o wzglednie duzyfcn stezaniu roz¬ puszczonego w nich tlenku etylenu, poniewaz uzy¬ cie do produkcji glikolu roztworów reabsorbatu zawierajacych mniej niz, powiedzmy, 5§/t wago¬ wych tlenku etylenu, jest nieoplacalne.

Powyzsze problemy znalazly dalsze potwierdze¬ nie w ostatnich odkryciach z dziedziny reakcji u- tlenianda, wedlug których wymagane jest stoso¬ wanie duzych stezen dwutlenku wegla jako roz¬ cienczalnika w etapie utleniania (belgijski opis patentowy nr 781107). W zwiazku z tym wieksze ilosci dwu/tlenku wegla ulegaja absorpcji w kolum¬ nie absorpcyjnej, desorbuja w kolumnie desorpcyj- nej, a tym samym wieksze ilosci diwulilenku wegjla znajduja sie w gazde doplywajacym do kolumny reabsorpcyjne. To z kolei czyni koniecznym znaczne zwiekszenie przeplywu wody w kolumnie reabsorpcyjnej, co daje w wyniku roztwór reab¬ sorbatu o malym stezeniu tlenku etylenu. b Dlatego tez w procesie odzyskiwania tlenjku ety¬ lenu konieczne „jest uzycie ukladu kolumna de- soipcyjna^coiiuanna reabsorpcyjna, który bylby lat¬ wy w eksploatacji, powodowal powstawanie gli¬ kolu w minimalnych ilosciach i w minimalnym !• stopniu przynosil sladowe zanieczyszczenia. Ponad¬ to, biorac pod uwage ostatnie odkrycia z dziedziny reakcji utleniania, uklad ten powinien pozwalac na prowadzenie w nim procesów przy uzyciu ma¬ terialów o duzej zawartosci dwuitden|ku wegla, tak is jednak, by w procesach tych nie powstal wodny roztwór reabsorbatu o zbyt malym stezeniu tlen¬ ku etylenu. Uklad talki jest uwzgledniony w ni¬ niejszym wynalazku.

W procesie wedlug tego wynalazku uzyto za- 90 sadniczo tradycyjnego ukladu kolumna desorp- cyjnankoliumna reabsorpcyjna, wprowadzajacej don jednak dwie glówne zmiany. Pierwsza z tych zmian polega na tym, ze produkt górny z ko¬ lumny desorpcyjnej jest czesciowo kondensowa- tt ny, tak ze co najmniej okolo 54P/t wody i nie wiecej niz okolo 209/t tlenku etylenu w nim za¬ wartych ulegaja kondensacji. Kondensat jako oro- sienie zawracany jest do kolumny desorpcyjnej, a nieskondensowane opary z kolumny desorpcyj- nej tak, jak w tradycyjnej metodzie odzyskiwania, przekazywane sa dalej i doprowadzane do dolu ko¬ lumny reabsorpcyjnej, podczas gdy woda w prze- cifwpradjzie doprowadzana jest do szczytu tej ko¬ lumny. W ten sposób wewnajtrz kolumny reab- sorbcyjnej produkt górny z kolumny desorpcyj- nej styka sie z woda w przeciwpradzie, co umo¬ zliwia korzystny przebieg reabsorpcji tlenku ety¬ lenu i daje w wyniku roztwór reabsorbatu o za¬ danym stezeniu tej substancji. 40 Druga zmiana polega na podzieleniu strumienia reabsorbatu na dwie czesci, z których pierwsza jest chlodzona i zawracana do kolumny reabsorp¬ cyjnej w punkcie bedacym punktem posrednim pomiedzy punktem wprowadzenia do tej kolumny 49 produktu górnego z kolumny desorpcyjnej i punk¬ tem wprowadzania wody. Druga czesc reabsorba¬ tu poddawana jest dalszej przeróbce w celu (a) odzyskania z niej tlenku etylenu lub (b) kon¬ wersji rozpuszczonego w niej tlenku etylenu na 60 glikole etylenowe lub (c) rozdzielenia jej na djwia strumienie, z których pierwszy poddawany jest przeróbce w celu odzyskania tlenku etylenu, a drugi poddawany jest konwersji na glikole ety¬ lenowe. Wzgledny podzial dwóch czesci reabsor- 55 batu jest taki, ze czesc pdetnwsza (nawrót) stanowi co najmniej 0,i2 czesci wagowej ogómej masy czes¬ ci poddawanej dalszej przeróbce. Dalsze zrozumie¬ nie niniejszego wynalazku ulatwi zalaczona do opisu czesc graficzna, skladajace sie z trzech figur, «• na których: fig. 1 ukazuje schemat tradycyjnego ukladu kolumna desorpcyjna-kolumna reab&ropcyj- na, nie stanowiacy ilustracji niniejszego wynalaz¬ ku, fig. 2 ukazuje schemat ukladu kolumna de- sorpcyjna^kolumna reabsorpcyjna zmodyfikowane- 65 go zgodnie z niniejszym wynalazkiem, fig. 3 uttta-5 104357 6 zuje schemat szczególnie korzystnej wersji ukla¬ du przedstawlionego schematycznie na fig. 2.

Zgodnie z fig. 1, zawierajaca wode ciecz (absor- bat), otrzymana w wyniku zaabsorbowania w wo- dzie poreakcyjnego gazu odlotowego, powstalego w katalizowanym srebrem, iprzeprowadzonym w fazie gazowej procesie czesciowego utlenienia ety¬ lenu tlenem czasteczkowyrci, wprowadzany jest do górnej czesci kolumny desorpcyjnej 10 przewodem 11. Para wodna wprowaidziaina jest do dolnej czes¬ ci kolumny desorpcyjmej 10 przewodem 12. Wew¬ natrz kolumny desorpcyjnej 10 w wyniku prze- ciiwpradowego kontaktu absorbatu z para wodina, odpedzony zostaje z absorbatu rozpuszczony w rniim tlenek etylenu, po czym w mieszaninie z para wodna, zawierajacej takze znaczne ilosci dwutlen¬ ku wegla oraz sladowe zanieczyszczenia, usuwany jest ze szczytu kolumny desorpcyjmej 10 przewo¬ dem 13. Zdesorbowarny absonbat, nie zawierajacy juz znaczacych ilosci rozpuszczonego tlenku ety¬ lenu, opuszcza kolumne desorpcyjna 10 przewo¬ dem 14 i moze byc, po ochlodzeniu, zawrócony przewodem 15 do kolumny absorpcyjnej w celu ponownego przeprowadzenia operacji odzyskiwania tlenku etylenu. Dla umilkniecia niekontrolowanego powstawainia glikoli i sladowych zanieczyszczen w kolumnie desorpcyjmej, czesc zdesorbowanego ab¬ sorbatu moze byc usuwana z ukladu przewodem 16 i poddawana dalszej przeróbce lub odnzucana.

W typowym procesie ciecz zasilajaca koilumne desorpcyjna zawierac moze od okolo 0,5% do o- kólo 5% wagowych tlenku etylenu, przy czym ko¬ lumna ta pracuje tak, by odzyskane zostalo po¬ nad 90%, zazwyczaj pomad 95%, a najczesciej po¬ nad 99% zawartego w niej tlenku etylenu (to jest w absorbacie).

Dla ulatwienia operacji odpedzania wewnatrz kolumny desorpcyjnej 10, kolumna ta zawiera zazwyczaj duza ilosc urzadzen, umozliwiajacych kontakt pary z ciecza (talerze, pólki, wypelnienie itd.), odpowiadajaca co najmniej 3 teoretycznym pólkom kontaktujacym, korzystnie co najmniej 5 takim pólkom. Stosowac mozna oczywiscie wiecej pólek, mimo iz ze wzgledów ekonomicznych uzy¬ wanie kolumn desoirpcyjnych zawierajacych wie¬ cej niz okolo 50 teoretycznych pólek kontaktuja¬ cych jest nieoiplaealne. Na ogól uzywa sie wiec ko¬ lumny desorpcyjme majace od okolo 5 do okolO' 40 teoretycznych pólek kontaktujacych, pozadane jest by liczba ich wynosila od okolo. 6 do okolo 30, korzystnie od okolo- 7 do okolo 20.

Wydajnosc, z jaka przeprowadza sie operacje desorpcji, jest oczywiscie funkcja ilosci pary od- pedowej wprowadzanej przewodem 12 w powia¬ zaniu z iloscia aJbsoiribatu wprowadzanego do stre¬ fy desorpcji 10 przewodem 11, jak równiez jest funkcja liczby uzytych stopni desorpcji. Mierzony w wielkosciach molowych stosunek ilosci wpro¬ wadzonej pary wodnej do ilosci wprowadzonego absorbatu powinien wynosic na ogól co najmniej 0,03, przy czym pozadane jest, by wynosil on co najmniej 0,04, a korzystnie co najmniej 0,05. War¬ tosci tego stosunku moga byc takze wyzsze, mimo iz korzysc odniesiona przy uzyciu stosunku ilosci pary do ilosci absorbatu przewyzszajacego okolo 0,2 mola pary.na mol absorbatu jest niewielka.

Zazwyczaj wartosc tego stosunku wynosi od o- kolo 0,03 do okolo 0,20, przy czym pozadane jest by wynosila ona od okolo. 0,04 dto okolo 040, ko¬ rzystnie od okoilo 0,04 do okolo 0,08 mola pary na mol absorbatiu wprowadzanego do kolumny jako surowlka. Wartosc stosunku ilosci pary do ilosci absorbatu narzucaja oczywiscie warunki cisnie¬ nia w kolumnie desorpcyjmej; cisnienie to. wynosi na ogól od okolo 1,04 do okolo 3,8 kGMcm2, przy czym pozadane jest by wynosilo ono okolo 1,1 do 3,0 kGMcm2, korzystnie od okolo 1,2 doi okolo 2,5 kG/cm2.

W pewniej mierze wartosc stosunku ilosci pary do ilosci absorbatu zalezy równiez od liczby te¬ oretycznych stopni kontaktujacych w strefie de¬ sorpcji, gdyz zwiekszenie ilosci stopni sipowodo- wac moze zmniejszenie zapotrzebowania na pare, jakkolwiek podane powyzej wartosci omawianego stosunku moga byc odpowiednie dla' kolumn de- sorpcyjnych zawierajacych -od oikolo 3 do okolo (lub nawet wiecej) teoretycznych pólel^ kon¬ taktujacych. Zastosowanie wiekszej ilosci tych stopni dla obnizenia zapotrzebowania na pare moze byc oplacalne tylko wtedy, gidy spowoduje to zwiekszenie róznicy cisnien w strefie desorpcji, a co za tym idzie zwiekszenie temperatury pro¬ duktu dolnego w tej strefie, co z koleii jednak zindensyfikowac moze reakcje hydrolizy termicz¬ nej tlenku etylenu do glikoli etylenowych.

W tradycyjnej kolumnie desorpcyjnej produkt górny plynacy przewodem 13 zawiera na ogól od oikolo 10 do okolo 40% molowych tlenku etyleanu, zwykle od okolo 15% do okolo 30*/© moiliawyich, a najczesciej od okolo 18% do okoto 25% molowych tlenku etylenu. Glównym irozcienozalnikiem w stru¬ mieniu tego produktu jest woda, jakkolwiek przy- jac mozna, ze do okolo 15% molowych, zwykle do okol 10% molowyich, a najczesciej nie wiecej niz 7—8% molowych tego strumienia stanowia gazy nie ulegajace kondensacji, szczególnie dwutlenek wegla, chociaz moga ibyc to równiez azot, airgon, tlen, etan, etylen itp. Rozpatrujjac dallej fig. 1 zauwazyc nalezy, ze para bezposrednia wtryski¬ wana jest do kolumny. Jakkolwiek ten wlasnie sposób jest polecany, me jest to konieczne, ponie¬ waz produkt dolny odprowadzany przewodem 14 zawiera glównie wode i para moze byc latwo wy¬ twarzana im situ dzieki zastosowaniu odpowied¬ nich urzadzen grzejnych, wezownic itd.

(Produkt górny usuwany z kolumny desorpcyjnej przewodem 13 jest nastepnie chlodzony w wy¬ mienniku ciepla 17 do mateyfrtatlniie oplacalnego stopnia, zazwyfczaj do temperatury rzedu od okolo °C do okfctfó 80°C, korzystnie od okolo 30°C do Okolo 00°C, dzieki czemu produkt ten ulega cze¬ sciowej kondensacji. Tak powstala mieszanina cieczy i oparów jest nastepnie wprowadzana do dolnej czesci kolumny reiaibsorpcyjnej 20 przewo¬ dem 18, podczas gdy do- górnej czesci kolumny 20 wprowadzana jest przewodem 21 woda.

Wewnatrz kolumny reabsorpcyjinej 20 produkt górny z kolumny desoirpcyjnej styka sie z woda w przeciwpradzie, dzieki czemu najwieksza mo- 40 45 50 55 60 •104357 8 zliwa ilosc wprowadzanego do kolumny przewodem 18 tlenku etylenu ulega absorpcji. W tein sposób rcabsorbowane jest -na ogól 90*/o raiblowych tlen¬ ku etylenu, zazwyczaj ponad 95V# molowych, a najczesciej ponad 9.9% molowych tlenku etylenu. 5 Powstaly wodny roztwór tlenku etylenu usuwany jes* u dolu kolumny reafbsorpcyjnej przewodem* 22, podczas gdy niezaabsorbowane opary, skladaj a- ce sie glównie z C€>2, który wprowadzony jest do ukladu wspólnie z innymi nie ulegajacymi kom- 10 densacji gazamd (ito jest etylenem, tlenem, azoitem, argonem, iltd.) przewodem 11, odprowadzane sa ze szczytu kodurriny reaibsorpcyjnej przewodem 23.

Opary te mozna odrzucic lub poddac je dalszej przeróbce, nip. w celu usuniecia sladowych ilosci 15 etylenu lub- odzyskania oczyszczonego C02.

•-Roztwór reabsorbatu, usuniety z kolumny re¬ absorpcyjnej 20 przewodem 22, skladajacy sie glównie z tlenku etylenu oraz wody i zawierajacy jedynie sladowe ilosci rozpuszczonego C02 i sla- ^ dowe ilosci zanieczyszczen moze byc wprowadzony do strefy oczyszczalnia 30 przewodem 25.

Alternatywnie caly neaibsorbat lu(b tylko jego czesc moga byc bezposrednio wprowadzone prze¬ wodem, 24 do aparatu 40, w którym przeprowadza 25 sie termiczna hydratacje; w tym przypadku tle¬ nek etylenu rozpuszczony w reaibsorbacie ulega konwersji na glitodle etylenowe pod wplywem ciiep- la i cisrtóendai. Tak jak w przypadku kolumny desorpcyj^ 40, koliumna reabsorpcyjna 20 zawiie- 30 ra równiez duza ilosc urzadzen, za posrednictwem których realiizowany jest kontakt cieczy z opara¬ mi. Urzadzenia te ulatwiaja zetkniecie sie w prze- ciwpradzue wcdy wprowadzKtoiej do koiluminy re¬ absorpcyjnej 20 przewodem 21 i produktu górnego 35 z kolKurany desorpcyjnej, wprowadzonego do ko¬ lumny reaibscrpcyjnej 20 przewodem 18.

Wytsitarczajace jest, gdy Mczba tych urzadzen odpowiada co rajimniej 5 teoretycznyim pólkom konteMiujacyim, przy czym pozadanie jest, by od- 4° powiiadala ona co najmniej, korzystnie co naj¬ mniej 10 takim pólfcoim. Nie jest to oczywiscie górna granica, mal ona jednak uzasadnienie eko¬ nomiczne. ;¦?-..¦•• Warunki oplacalnosci dyktuja na ogól zastoso- 45 Warmie wewnatrz kolumny reabsorpcyjnej mniej niz 50, mozliwie mniej niz 40,- korzystnie miniej ifiz 30 teoretycznych pótek kontaktujacych. Po¬ nadto dla fachowców jest rzecza zrozumiala, ze ilosc wody niezbedna do osiagniecia korzystnego 50 przebiegu reaibsorpcja wewnajtrz kolumny reabscrp- cyjnej, stanowi funkcje cisnienia panujajcego w kolumnie oraz liczby moli oparów przechodzacych przez te kolumne* Gdy przyjmiemy ze liczba moli tych oparów (oznaczona tu dla u^proszczenia litera 55 ,,V,?) równa jest sredniej arytmetycznej liczby moli oparów wplywajacych do, kolumny reabsorp¬ cyjnej ^ przewodem 18 i liczby mdi oparów opusz¬ czajacych kolumne przewodem 23, to Mczba moli wody wprowadzonej przewodem 21 (oznacza tu eo dla uproszczenia litera „L") powinna byc taka, by stosunek DAf wynosil ogólnie cd okotlo 5 do okolo 50, mozliwie od okolo 8 do okolo 40, a korzystnie od okolo 10 do okolo 30.

Powyzsze wartosci stosunku L/V narzucaja wa- 65 runki cisnienia panujacego u szczytu kolumny reabsorpcyjnej, cisnienie to wyncsd od okolo 1,0 kGi/cm2 do. okolo 3,8 kGMcm2, mozliwie od okolo 1,05 kOMcm2 do okolo 3,0 kGi/cm2 a korzystnie od okolo 1,1 kGi^om2 do okolo 2,0 kG/icm2. Wairtosc cisnienia u szczytou kolumny reabsorpcyjnej musi byc co najmniej nieznacznie nizsza niz wartosc tego cisnienia w kolumnie desorpcyjnej.

Otrzymane w powyzej opisany sposób roztwory reabsorbatów zawieraja 5—25Vo wagowych tlenku etylenu, a reszte ich stanowi glównie woda oraz niewielkie ilosci zanieczyszczen (na ogól nie wie¬ cej niz 1% wagowy), w znacznym stopniu roz¬ puszczony C02 i glikol .etylenowy. Ozesciej reaib- sorbat zawiera od Okolo 7% do Okolo 20°/o wago¬ wych tlenku etylenu, korzystnie od okolo 8tyo do okolo 15i% wagowych tej substancji. W ukladzie stosowanym wedlug wynalazku powstaja roztwo¬ ry reafosorbaltu o zblizonym skladzie, lecz proces prowadzony w tym ukladzie umozliwia uzyskanie strumieni reabsorbatu o skladach znacznie sie od siebie rózniacych, co nie jest osiagalne w ukladzie tradycyjnym.

Dalsze rozwazanie pracy ukladu ukazanego na fig. 1 pozwala na dostrzezenie pewnych waznych, charakterystycznych aspektów tej pracy. Jest rze-. cza oczywista, ze opary opuszczajace kolumne desorpcyjna 10 ranajdtawac sie musza pod wystar¬ czajaco wysokim cisnieniem na to, by pod wply¬ wem gradientu cisnien przeplynac one mogly nie tylko przez wymiennik ciepla 17 ale takze przez cala kolumne reatasorpcyjna 20. Po przejsciu Vo- lumny cisnienie oparów powinno byc jeszcze do¬ statecznie wysokie na to, by mogly one te ko¬ lumne opuscic przewodem 23. Innymi siewy, naj¬ mniejsze cisnienie w ulkladziie przedstawionym na fig. 1 panowac musi w przewodzie 23 i cisnie¬ nie to musi byc co najmniej nieco wyzsze od cis¬ nienia atmosferycznego, jesli uniknac chcemy ko¬ niecznosci uzycia sprezarek.

W celu uzyskania takiego gradientu cisnien, ci¬ snienie wewnatrz kolumny desorpcyjnej 10 musi znacznie przewyzszac cisnienie atmosferyczne, mi¬ mo iz majac na wzgledzie najbardziej ekonomiczna prace kolumny desorpcyjnej (minimalna hydra¬ tacja tlenku etylenu), nalezaloby cisnienie wew¬ natrz tej kolumny maksymalnie obnizyc, ponie¬ waz wraz ze wzrostem cisnienia w kolumnie ros¬ na temperatury w miej panujace. Biorac pod uwage wszystkie te czynniki, róznica cisnien pomiedzy kolumna desorpcyjna i kolumna reaibsorpcyjna nie powinna ogólnie przekraiczac 0;5 kGten2, mozli¬ wie nie powinna przekraczac 0,3 kGMcm2 a ko¬ rzystnie 0,2 kG/icm2. Nawet przy zmniejszeniu wy¬ miarów rur laczacych kolumny ,i uwzglednieniu koniecznego ich oprzyrzadowania oraz urzadzen pomiarowych, pomiedzy szczytem kolumny desorp¬ cyjnej i dolna czescia kolumny reabsorpcyjnej istniec musi róznica cisnien wynoszaca co naj¬ mniej 0,01 kGylcm2. Ponadto, jakiekolwiek zwiek¬ szenie ilosci wody doprowadzanej przewodem 21 (to jest wzrost wartosci stosunku UV wewnatrz kolumny reabsorpcyjnej 20) pociagnac moze za soba wzrost gradientu cisnien wewnatrz kolumny reabsorpcyjnej 20 oraz wzrost temperatur wew-104357 natrz kolumny desorpcyjnej, a ponadto "moze spo¬ wodowac zjawisko bandzie} jeszcze niekorzystne, to jest spadek stezenia tlenku etylenu w roztworze reaibsorbatu usuwanym przewodem 22.

Rozpatrzmy przykladowo etap utlenienia w pro¬ cesie opisanym w belgijskim opisie patentowym nr 781 107. Gdy ilosc nie ulegajacych kondensacji gazów, np. CO£, wzrosnie w znacznym stopniu u szczytu kolumny desorpcyjnej, pociagnie to za soba wzrost cisnienia w ukladzie albo zwiekszenie ilosci wody niezbednej do wprowadzenia przewoi- dem 21, wzglednie powiekszeiruie sie obu tych czyn¬ ników. W tein sposób uwidoczni sie szkodliwy wplyw tego zjawiska na prace ukladu kolumna desorpcyjmankolumna reabsonpcyjna.

Dalsza ilustracja tego zjawiska jest porównanie pracy urzadzenia dzialajacego wedlug wspomnia¬ nego patentu belglijskiejglo z praca tego samego urzadzenia w warunkach, w których poreakcyjny gaz odlotowy zawiera mniej CO2; proces podczas którego uzyskuje sie talki gaz opisano w opisie patentowym francuskim nr 1 566 797 oraz w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 083 21:3. Otrzymanie roztworu reabsioirbatu posia¬ dajacego porównywalna zawartosc tlenku etylenu z bogatego w C02 poreakcyjnego gazu odlotowego wymaga 5e/o zwiekszenia ilosci wody wprowadza¬ nej do kolumny reabsoirpcyjnej, 23^/t wzrostu cis¬ nienia u szczytu tej kolumny, a ponadto ilosc po¬ wstajacego glikolu (powodujaca straty wydaj¬ nosci) zwiejksza sie o okolo 8—ilOP/*. Wzrasta rów¬ niez zuzycie pary odpedowej w kolumnie, desorp- cyijnej. ~~~ Sposób wedlug niniejszego wynalazku przedsta¬ wiony schematycznie na fig. 2 nie wyikaziuije Po¬ wyzej opisanych wad. Dla ulatwienia opisu tego procesu zarówno apairatuira, jak i przewody wspól¬ ne dla ukladów z fig. 1 (stan techniki) i wedlug niniejszego wynalazku posiadaja identyczne ozna¬ czenia liczbowe i nde beda one omawiane szcze¬ gólowo, za wyjajtMem wystepujacych miedzy nimi róznic.

Budowa i sposób pracy kolumny desorpcyjnej z fig. 2 sa tradycyjne i zostaly one omówione w przypadku fig. 1, jednak wedlug niniejszego wy¬ nalazku produkt górny usuwany przewodem 13 poddawany jest dalszej przeróbce w inny sposób.

Produkt ten ulega czesciowej- kondensacji w wy¬ mienniku ciepla 57, a opuszczajace ten wymiennik medium skladajace sie z fazy gazowej i fazy ciek¬ lej, kierowane jest przewodem 58 do zbiornika 59.

Wewnatrz zbiornika 59 fazy te sa od siebue od- dzdeloine. Faza ciekla usiuwana jest ze zbiornika 59 przewodem 60, a nastepnie jest zawracana przez pompe 61 i przewód 62 do górnej czesci kolumny desorpcyjnej 10, korzystnie do tej czesci kolumny, do której doprowadzany jest absorbait.

W ukladzie przedstawionym na fig. 2 calkowita ilosc pary odpedowej wprowadzanej do stretfy de¬ sorpcji przewodem 12 (lub wytwarzanej in situ), powinna byc nieco wiejksza nóz w ukladzie we¬ dlug fig. 1.

O ile liczba moli pary wprowadzanej do strefy desorpcja przypadajaca na mol wprowadzanego absorbatu pozostaje w obu ukladach taka sama, 40 45 50 55 o tyle w ukladzie wedlug fig. 2 liczbe moM pary odnosi sie do sumy licziby moli wprowadzanego absorbatu i liczby moli orosienia zawracanego przewodem 62 do strefy desorpcji. Poniewaz iltasc orosienia w przeliczeniu na mole jest mala w po¬ równaniu z iloscia absorbatu, ten wzorst poboru pary jest zasadniczo pomijalny z ekooomicznego punktu widzenia.

Funkcje spelniane przer wymienniki ciepla 17 (fig. 1} i 57 (fig. 2) nie sa dokladnie porównywal¬ ne. W ukladzie wedlug fig. 1 stopien kondensacji nie jest specjalnie wazny; prz rze na wyjsciu z wymiennika ciepla 17 mniejsze bedizie obciazenie kolumny reaibsoripcy-jnej 20, na¬ tomiast na prace kolumny desorpcyjnej nie ma to zadnego wplywu. W zwiazku z tym temperatura medium plynacego przewodem 18 (temperatura, do której produkt górny z kolumny desorpcyjnej chlodzony jest w wymienniku ciepla 17), moze byc latwo obnizona do- pozicmu osiagalnego w sposób oplacalny bez zastosowania dochiadzanra, chociaz dochladzanie to zastosowac mozna w razie po¬ trzeby poslugujac sie zwiekszonym natezeniem przeplywu czynnika chlodzacego w wymienniku ciepla 17 lub stosujac chlodnice koncowa (nie po¬ kazana na rysunku). W procesie wedlug stanu techniki zilustrowanym na fig. 1 chlodzenie do temperatury nizszej niz temperatura wymagana nominalnie, nie jest szkodliwa i powoduje jedy¬ nie dalsze zmniejszenie obciazenia kolumny reab- sorpcyjnej 2& W ukladzie wedlug fig. 2 jednakze, temperatu¬ ra medium plynacego przewodem 58 jest zazwy¬ czaj wyzsza od temperatury medium plynacego przewodem 18 na fjg. 1. W zwiazku z tym stopien kondensacji wewnatrz wymiennika ciepla 57 ma duze znaczenie, gdyz kiedy stopien ten jest zbyt niski, ilosc olparów wprowadzanych do kolumny reaibsorpcyjn«q staje sie zbyt duza, a ilosc tlenku etylenu w nich zawartego dbyit mala, natomiast gdy stopien kondensacji jest za wysoki, zbyt duza s-taje sie ilosc tlenku etylenu ulegajacego konden¬ sacji i zawracanego do kolumny desorpcyjnej. prae zbytnio powieksza sie ilosc glikolu powstajacego w tej kolumnie.

Ujemne strony awiejkszaaia powrotu tlenku ety^ lenu do kjolumny desorpcyjnej pokonac mierna., w znacznym stopnriu bez oibniizanda funkcjonalnosci dzieki wstawieniu do loojufsir*y descrpcytfnejr/10; po¬ wyzej punktu, w którym przewodem 11 doprowa¬ dzany jest absorbat, dodatkowych stopm kontaktu¬ jacych (te dodatkowe stopnie. tworza strefe rekty¬ fikacja). Posuniecie to zwiekszyloby jednak ogólny koszt i nie callklowicie zapobiegloby pewnym ros¬ nacym stratom wydajnosci, zwiazanym ze wzrostem cisnienia (a 00 za tym idzie temperatury) w dol¬ nej czesci kolumny desorpcyjnej. Dlatego tez zgod¬ nie z niniejszym wynalazkiam co najmniej okojo 501% wody plynacej przewodem 13 ulega konder^- sacji w wymiemniku ciepla 57.

Pozadane jest, by w wymienniku tym ulegaAb kondensacji 00 najmniej Okolo 60*/o wody plynacej przewodem 13 i nie wiecej niz okolo 10V« tlenku etylenu plynacego tym przewodem, korzystnie co najmniej okolo 80*/o wódy i nie wiecej nriz okolo104357 11 12 7% tlenku etylenu. Stopien kondensacji zachodza- cej w wymienniku ciepla 57 mozna oczywiscie lat- woi kontariowac mp. regulujac dloplyw czynnika chlodzacego do wyimiennika. Zakladajac, ze ko¬ lumna desorpcyjna pracuje pod normalnym olsnie¬ niem, rzedu old okolo 1,04 kGi/lom1 do okolo 3,6 kG/ /cm2, zadany stopien kondensacji osiajgnac mozna przez ochlodzenie produktu górnego z tej kolum¬ ny dio/ tempettaltury od okolo 30°C do okblo 80°C, mozliwie od okolo 36° do okolo 70°C, a korzystnie od okolo 40°C do okolo 65°C, przy czym jest to oczywiscie temperatura mieszaniny cieczy i opa¬ rów plynaca patóewodem 58.

Nieskondensowane opary, zwane w nieniejszym opisie i

Claims (7)

zastrzezeniach patentowych „czesciowo skondensowanym produktem górnym z kolumny desorpcyjnej", usuwane sa ze zibtiornika 59 prze¬ wodem 63 i wtprowiadtzane nastepnie do dolnej czes¬ ci kolumny realbsorpcyjnej 20. Kolumna reabsorp- cyjma 20 wedlug fig. 2 jest identyczna z oznaczo>- na odpowiednia liczba kolumna reaibsoirpcyjna z fig. 1, to jest woda doprowadzana jest do< górnej czesci tej kolumny przewodem 21, nieskondenso- wane gazy odprowadzane sa z jej szczytu przewo¬ dem 23, a reabsoirbat usuwany jest z jej dna prze¬ wodem 22. W ukladzie przedstawionym na fig. 2 cisnienie reabsorbaitu plynacego przewodem 22 podnoszone jest przy ufcyciu pompy 64 (odpowiadajaca jej pom¬ pa me zastala na fig. 1 pokazana), po czytm reab- sorbat plynac przewodem 65 rozdzielany jest na dwie czesci. Czesc plynaca przewodem 66 odpo¬ wiada realbsorbaltowd ze staniu techniki, to znaczy jest ona przekazywnana przewodem 25 w celu oczyszczenia i/ttub przewodem ?4 do etapu ter- mdcznej hydratacji. Czesc reaibsodbatu plynaca prze¬ wodem 67, chlodzona jest w wymienniku ciepla 68 i ponownie wprowadzana przewodem 69, nadal w postaci cieczy, do kolumny reaibsolrpcyjnej 20. Jak stwierdzono powyzej, ilosc realbsorbatu ply¬ nacego przewodem 69 zwiazana jest scisle z ilos¬ cia realbsorbatu plynacego przewodem 66; ilosc ta musi byc taka, by co najmniej 0,2 czesci wagowej reaibsorbatou zawracanego (przewodem 69) przy¬ padlo na 1 czesc wagowa reabsorbaitu przekazywa¬ nego dalej (przewodem 66). Kortystniejsize wyniki otrzymuje sie, gdy stosunek wa^o^wy reaibsorbatu zawracanego do reabsorbatu przetteazywanego do dalszej przeróbki jest wiekszy ndz 0,12:1. Pozada¬ ne jesty by stfosunek ten wynosil co najmniej 04 :!,. korzytefotie co najmniej 0,5 M* Dla wartosci tego stosunlfeu nie ma narzuconej górnej granicy, pro¬ ces pirzebiegac moze nawet, gdy, wynosi on 20 :1, jakkolwiek istnieja oczywistie- przeslanki ekono¬ miczne, czyniace stosowanie nadraliernie wysokich wartosci tego stosunku niepozadanym. Wzgledy oplacalnosci nie pozwalaja zazwyczaj na przekra¬ czanie stosunku okolo 10 :1, a korzystniejsze re- zudtaly uzyskuje sie przy stosunku mniejszym od 8:1, najkorzystniejsze przy mniejszym od 6:1. Szczególnie niekorzystne wynM w odniesieniiu do bilansu procesu i jego oplacalnosci uzyskuje sie przy stosunku ilosci reabsorbatu zawracanego do ilosci absorbetu przekazywanego dalej wynosza¬ cym od okolo 0,5 :1 do okolo 2,0 :1. W wymienniku ciepla 68 odbierana jest taka ilosc ciepla, by bilans cieplny kolumny reabsoirp- cyjmej utrzymac na poziomie odpowiadajacym z góry okreslonemu stezeniu reabsorbaitu. Ilosc te- 5 go ciepla zalezy od ilosci i temperatury wody ab¬ sorpcyjnej, wprowadzanej przewodem 21, co z kolei zwiazane jest z iloscia i temperatura cze¬ sciowo skondepsowanegla prodiulktu górnego z ko¬ lumny desorpcyjnej plynacego przewodem 63. Od czynników tych zalezy takze ilosc tlenku etylenu zawartego w czesciowo skondensowanym produk¬ cie górnym z kolumny desorpcyjmej, która ma zo¬ stac odzyskana w kolumnie reabsorpcyjnej (naj¬ czesciej odzyskuje sie w ten sposób ponad 99*/o molowych tlenku etylenu). Dlatego tez ustalenie temperatury zawracanego oieklego reaibsorbaitiu, to jest medium piynajcego przewodem 69, przy uw¬ zglednieniu wszystkich powyzszych czynników, nie jest mozliwe. Ogólnie jednak temperatura, do której chlodzony jest w wymiiennilku ciepla 68 za¬ wracany reaibsorbat, powinna byc nizsza od tem¬ peratury czesciowo skondensowanego produktu górnego z kolumny desorpcyjmej, wprowadzanego do kolumny reabsorpcyjnej przewodem 63, któ¬ rego to temperaltura, pomijajac niewielkie straty ciepla d)o otoczenia, równa jest temperaturze me¬ dium plynacego przewodem 58. Znaczna rozndca temperatur pomiedzy mediami plynacymi przewodami 69 i 63 nie jest konieczna, na ogól odpowiednia wartosc tej róznicy tempe*- ratur wynosi nawet 2°C. Rózniice te mozna jednak zwiekszyc dla ulatwienia kontroli procesu. Tak wiec stosowac mozna róznice temiperiaitur wynosza¬ ca co najmniej 5°C, mozliwie co najmniej 10°C, korzystnie co najmniej \15°C. Stosowac mozna o- czywiscie takze wieksze róznice temperatur, rzad¬ ko jednak jest konieczne lub oplacalne, by wyno¬ sily one powyzej 50°C, a korzystnie jest by nie przekraczaly 40°C. W kazdym jednak przypadku chlodzony reaibsorbat przeznaczony do ponownego wprowadzenia do kolumny musi byc w stanie cieklym. Podczas powyzszych rozwazan nad wartosciami róznicy temperatur zalozono, ze temperatura czes¬ ciowo skondensowanego produktu górnego z ko¬ lumny desorpcyjnej jest na wyjsciu z wyimteiinrjka ciepla 57 zasadniczo równa temperaturze medium wprowadzanego do kolumny reabsorpcyjnej 20 przewodem 63. Mimo, ze zazwyczaj nie jest to oplacalne, przed wprowadzeniem medium plyna¬ cego przewodem 63' do kolumny, mozna to mediiium dochlotfeic w dodaitkowym wymiienniikiu ciepla (któ¬ rego nie pokazano); wówczas powyzsze zalozenie bedzie biedne, ~a rozwazania na temat róznic tem¬ peratur przestana obowiazywac. W przypadku tym, temperatura zawracanego realbsorbatu moze byc równa lub nawet wyzsza od temperatury czes¬ ciowo skondensowanego produktu górnego z ko¬ lumny desorpcyjnej, a jedynym oJbo^ajzujajcym kryterium stanie sie wtedy utrzymanie bilansu cieplnego kolumny reaibsorpcyjmej na odpowied¬ nim poziomie, o czym rnowa byla jiuz poprzednio. Liczbe teoretycznych pólek kontaktujacych i war¬ tosc stosunku I/V dla kolumn reabsorpcyjnych przedyskutowano juz w odniesieniu do ukladu 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6013 104357 U przedstawionego na fig. 1. Praca kolumny reab¬ sorpcyjinej wedlug niniejszego wynalazku odpo¬ wiada takiej samej ilosci teoretycznych pólek kon¬ taktujacych i takiej samej wartosci stosunku L/V jak w ukladnie opisanym poprzednio, w zwiazku z czym kryteria te nie beda ponownie rozwazane. Nalezy jednak zwrócic uwage na fakt, ze punkt, w którym zawracamy ciekly reabsorbalt wprowa¬ dzamy jest do- kolumny reabsorpcyjnej, znajdowac sie musi powyzej punktu, w którytm do kolumny tej wprowadzany jest czesciowo skondensowany produkt górny z koluminy desorpcyjnej, tak by mliedizy tymi dwoma punktami znajdowal sie co najmniej jeden teoretyczny stopien kontaktujacy, korzystnie 2 takie stopnie. Istnienie tych stopni miedzy punktami wprowadzania do kolumny reafo- sorpcyjnej czesciowo skondensowanego produktu górnego z kolumny desorpcyjnej oraz zawracane¬ go retabsorbaitu, pozwala na prowadzenie procesu pod nizszym cisnieniem, zmniejsza stosunek ilosci zawracanego reabsorbaitu do calkowitej ilosci re- absorbatu przekazywanego do dalszej przeróbki lub pozwala na otrzymanie reaibsorba/tu o wiek¬ szym stezeniu tlenku etylenu, wzglednie umozli¬ wia osiagniecie kombinacji tych korzysci. Czesto oplacalne jest takze zastosowanie wiekszej ilosci stopni miedzy dwoma omawianymi punktami, np. uzycie do 20 stopni. Praktyka wykazuje, ze naj¬ lepiej stosowac jest miedzy tymi punktami od 2 do 10 teoretycznych pólek kontaktujjacych, korzyst¬ nie od 3 do 8 pólek. [Nalezy zwrócic równeiz uwage na fakt, ze sto¬ pien kondensacjli w wymienniku ciepla 57 oraz ilosc zawracanego reabsoaibaitai sa ze soba powia¬ zane, bowiem zwiekszenie stopnia kondensacji po¬ woduje zmniejszenie ilosci zawracanego reabsor- batu i odwrotnie. Fig. 3 przedstawia uklad kolumna desorpcyjna- tkolumna reabsorpcyjma identyczny z ukladem wedlug fig. 2, lecz zaplanowany w ten sposób, ze zbiornik 59, pompa 61 i przewód 62 staja sie zbed¬ ne. Wyeliminowanie tych czesci; opmyrzacfowania osiagnac mozna latwo dzieki umieszczeniu wy¬ miennika ciepla 57 powyzej kolumny desorpcyjnej 10. W przypadku tym przewód 13 laczy sie z wy¬ miennikiem ciepla 57, w którym zachodzi czescio¬ wa kondensacja i z którego kondensat grjawitacyj- nie doprowadzany jest przewodem 70 do szczy¬ tu kolumny desorpcyjnej 10. Przeprowadzic to moz¬ na najlatwiej umieszczajac wezownice chlodzaca bezposrednio w górnej czesci tej kolumny, w punk¬ cie powyzej którego doprowadzany jest przewo¬ dem 11 albsorfbat. Jest rzecza zrozumiala dla fachowców, ze za¬ laczone rysunki sa jedynite schematami i nie* uka¬ zuja przenoszacych media urzadzen, oprzyrzado¬ wania, itp. Ponadto latwo mozna wzmyslowic so¬ bie zmiany, które moga byt wprowadzone do przedstawionych likladow. przykladowo m^uon plynace przewodem 63 na fig. 2 lub przewodem 71 na fig. 3 moze byc chlodzone w o\xlatikowym (nie pokazanym) wymienniku ciepla, co zmniejszy ilosc zawracanego reabsorbatu iMlufe ilos^ ciepla odbieranego zawcaicaneaini reabsoirbatOiwi: w wy¬ mienniku ciepla 68 (zostalo to omówione juz po¬ przednio). Modyfikacja taka, mimo> ze na ogól nieoplacalna, mozliwa jest do wprowadzenia. W omówieniu rysunków wspominano czesto o wprowadzeniu wody do górnej czesci; kolumny 5 reabsorpcyjinej 20. Nallezy zwrócic uwage na fakt, ze woda ta nie musi byc czysta i ze w wielu punktach procesu uzyskuje sie strumienie wody odpowiedniej do tego celu. Typowy taki strumien wody zawierac moze znaczne ilosci zanieczyszczen, io np. az do 15-h20*/o wagowych glikolu etylenowe¬ go. Ponizsze przyklady podano w celu lepszego zi¬ lustrowania wynalazku, nie ograniczaja one jed- nek jego zakresu. W przykladach wartosci prze- 15 plywów oraz sklady cieczy i oparów wyrazone sa w jednostkach wagowych, o ile nie oznaczono ich inaczej. Przyklad I, W fazie gazowej, w obecnosci katalizatora srebrowego przeprowadzono ciagle u- 20 tlenienie etylenu tlenem czasteczkowym zgodnie z wytycznymi belgijskiego opisu patentowego nr 781107, w celu wytworzenia bogatego w C02 pore¬ akcyjnego gazu odlotowego, zawierajacego ponad 40% molowych C02. Poreakcyjny gaz odlotowy 25 ochlodzono i przeprowadzono jego absorpcje w wo¬ dzie, uzyskujac zawierajacy tlenek etylenu ab- sorbat, który zawieral ponadto C02, glikol etyle¬ nowy (obecny w sladowych ilosciach* powstalych pdoczas absorpcji i nastepujacych po niej etapach 30 desorpcji) oraz mniejsze ilosci rozpuszczonych, nie ulegajacych kondensacji gazów (etylenu, tlenu, azotu, argonu* metanu, etanu), a takze nieznacz¬ ne ilosci zanieczyszczen typu zwiazków organicz¬ nych (aldehydy i kwasy). 35 Absorbat poddano ciaglej obróbce w ukladzie kolumna desorpcyjnarkolumna reabsorpcyjna, po¬ dobnym do ukladu przedstawionego na fig. 3. Uzyta kolumna diesorpcjrjna zawierala 8 teoretycz¬ nych pólek kontaktujacych, podczas gdy kolumna 40 reabsorpcyjna zawrierala 15 takich stopni. Zawra¬ cany reaibsorbat wprowadzano do kolumny reab- sorpcyjnej powyzej punktu, w którym wprowadzo¬ no do tej kolumny czesciowo skondensowany pro¬ dukt górny z kolumny desorpcyjnej, pomiedzy 45 dwoma- tymi punktami znajdowalo sie 5 teoretycz¬ nych pólek koiiiitalttujacych. Wartosci temperatur, cisnien, predkosci ^przeplywów i sklady przeply¬ wów podano w Tatolicy-1. Numeracja przewodów w Tablicy I odpowiada numeracji strumieni na 50 fig. 3, co uilaltwdc; ma. porównanie niniejszego przy¬ kladu z rysi^iami Iflalezy zwrócic uwage na itaikt, ze poniewaz absorpcja prowadzona jest pod wy¬ sokim cisnieniem, a destropcja pod niskim, niewiel¬ ka czesc absorbaltu ulega odparowaniu tak, ze 55 rzeezywflsta ilosc atasorbatu wprowadzoneglo do ko¬ lumny desorpcyjnej zawiera okolo 2Vo wagowyclr oparów. Przytoczone powyzej dane wskazuja, ze ponad 98^/a tldhku etylenu wprowadzonego do ukladu w zostaje odzyskana z absorbatu, a takze, ze mniej niz 2Vt tlenku etylenu ulega konwersji na glikol etylenowy. Hosc ciezkich zanieczyszczen (aldehy¬ dy i kwasy) obecnych w reabsorbacie stanowi w przy^iizeniu 1/B0 ilosci tych zanieczyszczen zawar- w tej w atasorbacie. Produkt górny z kolumny reab- *&15 104357 16 Xi CO H !> 3 >» g O rt Q 'S fi S w .*! *t H ,2 o ^ O sr a tj a o w i! 1 o g 8 8 ° 1 fi ^ S g i i & & , & p a fi S P &¥ i* fi ^ ,2 5 >> d fc X -a a § o .& &7 18 .a » co 0 co w © O ©i O H N OJ .^ O N O) oo co^ ©^ oo h co" CO i-l 00^ CNK o? o" os O o O) O H Jq CO § O oo^ e^ i-H OJ i-i cvi CO- i-^ O^ m" o" co~ ©~ ^ co OJ O) CO I I <*3 S t- ^ H H [>" Ol i-^ CO OJ^ CO^ csT o" io i-T O) CP p o Eh O 2 8 H ^ i? •¥ 3> Q 12 *S '3 cd cd § ¦8104357 17 18 T a b 1 d c a II *•' Przewód Temperatura, °C Oisndende, kGv1cm2 Przeplyw, czesci inai godzine Sklad, •/• wagowe Tlenek etylenu Dwutlenek weg1^ Woda GMkol atyOenowy Zanieczyszczenia lekkie i gazy nie ulegajace kondensacji Zanieczyszczenia ciezkie (np. kwas octowy) Absor- bat na wejsciu do ko¬ lumny desorp- cyjnej (11) ' 103,4 97,2 2,1 0,6 35,9 1,3 0,1 130*> Pro¬ dukt górny z ko¬ lumny desorp- cyjnej (13) 106 1,86 4,84 41,3 12,0 45,9 0,8 73 *> ii! (12) 126 2,4 5,0 )100,0 Produkt dolny z kolumny desorp- cygnej <14) 120 2,04 97,3 98,7 1,3 126*> * Surówka na wej¬ sciu do kolumny ireabsorp- cyjnej (18) 38 1,80 . 4,84 41,3 112,0 45,9 0*8 73*) Produkt doilny z kolumny reabsorp- cyjnej (22) 50,7 1,76 20,0 10 200*) 89,8 0,2 18*) Woda (21) 38 1,73 15,8 99,8 0,2 Produkt górny z koluminy Tealbsorp- cyjnej (23) 38 1,73 92,3 0,6 1,8 5,9 *) Wielkosci wyrazone w czesciach na milion (ppm), w jednostkach wagowych, nie w procentach. Tablica III Przewód i Temperatura, °C Cisnienie, kG/cm2 Przeplyw, czesci na godzine $klad, •/• wagoiwe Tlenejk etylenu Dwutlenek wegla Woda Glikol etylenowy Zanieczyszczenia lekkie i gazy nie ulega/jace kondensacji Zanieczyszczenia ciezkie (np. kwas octowy) Albsor- i bat na wejsciu do ko¬ lumny dekora¬ cyjnej (U) 97.4 97,2 2,1 0,6 95,9 1,3 0,1 130*) Pro¬ dukt górny z ko¬ lumny desorp- cyjnej Para odpe- dowa 03) i (12) 99,6 1,51 4,84 12,0 45,9 0,8 73 *) j 119 2,03 5,0 100,0 Produkt dolny z kolumny desorp- cyjnej (14) 114 . 1,69 97,3 98,7 . 1,3 126*) Surówka na wejsciu do kolum¬ ny rea- sorpcyjnej Produkt dolny z kolumny reabsorp- cyjmej Woda (18) | (02) | (21) 38 1,45 4,84 41,3 12,0 45,9 0.8 73 »> 48,3 1,41 24,0 8,34 2oa*) 91,40 0,2 15*) Produkt górny z kolumny reabsorp- cyjnej (23) 38 38 1,38 1 1,38 19,8 0,6 — 91,9 99,8 | 2,2 0,2 | — i — | 5,9 ! *) Wielkosci wyrazone w czesciach na milion (ppm), w jednostkach wagowych, nie w procentach. sorpcyjnej znajduje sie pod dostatecznie wysokim cisnieniem na to, by mógl byc z ukladu odprowa¬ dzony lub bez uzycia sprezarek wprowadzony do nastepnych apartów przetwórczych. Przyklad II. Przyklad ten przytoczony jest w dla celów porównawczych i nie stanowi on ilu¬ stracji niniejszego wynalazku. W przykladzie tym z poreakcyjnego gazu odlotowego, otrzymanego jak w przykladzie I, uzyskuje sie absorbat o iden¬ tycznym, jak w tym przykladzie skladzie. Absor-104357 19 20 bat ten jest jednak poddawany obróbce w trady¬ cyjnym ukladzie kolumna desorpcyjnankoluimna re- absorpcyjna, przedstawionym na fig. 1. Parametry procesu w przykladzie porównawczym zostaly talk dobrane, by sklad otrzymanego reabsorbatu byl identyczny ze skladem reabsorbatu z przykladu I. Aby to osiagnac, zwiekszono, oisnlieniie robocze za¬ równo w kolumnie desorpcyjinej, jak i w kolumnie reabsorpcyjnej. W omawianym przypadku, tak jak w przykladzie I, strefa desorpcji zawierala 8 teoretycznych -pó¬ lek kontaktujacych,, a kolutmna reabsorpcyjna 15 takich pólek. Wartosci temperatur, cisnien, pred¬ kosci przeplywów i sklady strumieni podano w Tablicy II. Numeracja przewodów w Tablicy II odpowiada numeracji strumieni na fig. 1, co u- latwic ma porównanie niniejszego przylkladiu z ry¬ sunkiem. iPokównande danycl\ przytoczonych powyzej z datoyml z przykladu I (Tablica I) wykazuje, ze z kolumny desorpcyjinej do kolumny reabsoirpcyj- nej przeszlo ponad dwadziescia razy wiecej za¬ nieczyszczen, w wyniku ózego reabsorbat zawie¬ ral duze ich stezenie. Ponadto zwiekszenie cisnie¬ nia w celu otrzymania takiego samego stezenia tlenku etylenu w ireaibsorbaciie, spowodowalo zwiek¬ szenie strat tlenku etylenu w wyniku termicznej hydrolizy do glikolu etylenowego, zachodzacej w ukladzie desorpeyijnyim. Przyklad III. Przyklad ten przytoczony jest w celu przeprowadzenia dalszych porównan i nie stanowi on ilustracji niniejsizego wynalazku. W przykladzie tym uzyto absorbatu z przykladu I, stosujac ponownie do jego obróbki tradycyjny u- klad kolumna dasorpcy^a^kodumna reabsorpcyjina, ukaraainy na fig. 1. Tak jak w poprzednich przy¬ kladach kolumna desorpcyjna zawierala 8 teore¬ tycznych pólek kontraktujacych, a kolumna re- absorpcyjna 15 tych pólek. W celu zmniejszenia ilosci tlenku etylu ulega¬ jacego hydrolizie, cisnienie robocze w kolumnie desorpcyjinej i kolumnie reabsorpcyjinej utrzymy¬ wano na identycznym poziomie, jak w przykladzie

1. I. Wartosci temperatur, cisnien, predkosci prze¬ plywów i sklady struinienu podano w Tablicy III. Numeracja przewodów w Tablicy III odpowiada mumeraiojii strumieni na fig. 1, co ulatwic ma po¬ równanie niniejszego przykladu z rysunkiem. Dane zamiesiaczone w Tablicy III ukazuja jasno korzysci, które daje sposób wedlug wynalazku, zwlaszcza w odniesieniu do stezenia dollnego pro¬ duktu z kolumny reaibsorpcyjnej, który w pre¬ zentowanym obecnie przykladzie jest znacznie u- bozszy w tlenek etylenu niz analogiczne produk¬ ty w przykladach I i II. Odzyskiwanie tlenku etylenu z takiego reabsorbatiu jest znacznie droz¬ sze i bardziej skomplakowame ruiz w przypadku reabsorbatów z dwóch pierwszych przykladów. Przyklad IV. Przyklad ten nie jest przykla¬ dem porównawczym, rola jego jest dalsoa ilustra¬ cja niniejszego wynalazku. W fazie gazowej, w obecnosci katalizaltora sre¬ browego, przeprowadzono ciagle utlenienie etyle¬ nu tlenem czasteczkowym, zgodnie z wytycznymi opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki nr 3 0B3 213, w celu otrzymania poreakcyjnego gazu odlotowego, zawierajacego jedynie zwykla ilosc C02 (mniej niz 15% molowych). Poireakcyjny gaz odlotowy ochlodzono i przeiprowadzonoi jego 5 absorpcje w wodzie, uzyskujac, zawierajacy tle¬ nek etylenu absonbat, który zawieral .ponadto C02 (w ilosciach mniejszych niz absorbaity z przykla¬ dów I, II i III), glikole etylenowe i mniejsze ilosci rozpuszczonych, nie ulegajacych kondensacji ga¬ lo zów (etylenu, tlenu, azotu, argonu, metanu, etanu), a takze nieznaczne ilosci zanieczyszczen organicz¬ nych (aldehydy i kwasy). Absorbat poddano ciaglej obróbce w ukladzie kolumna desorpcyjna^kolumna reabsorpcyjina, po- 15 dobnym do ukladu przedstawionego na fig. 3, przy czym kolumna desoripcyjna zawierala 8 teoretycz¬ nych pólek kontaktujacych, a kolumna reabsorp- cyjna zawierala 15 takich pólek. Zawracany atosor- bait wprowadzono do kolumny reabsorpcyjinej w 20 punkcie lezacym powyzej punktu, w któiryim do kolumny tej wprowadzono czesciowo skondenso¬ wany produkt górny z kolumny desorpcyjinej, przy czym miedzy tymi dwoma punktami znajdowalo sie 5 teoretycznych pólek kontaktujacych. 25 Wartosci temperatur, cisnien, predkosci prze¬ plywów i sklady strumieni podano, w Tablicy IV. Numeracja przewodów w Tablicy IV odpowiada numeracji przewodów na fig. 3, co ulatwic ma porównanie niniejszego przykladu z rysunkiem. 30 Przytoczone dane dobitnie wykazuja korzysci zwiazane z niniejszym wynalazkiem, zarówno w odniesieniu do obróbki zwyklych poreakcyjnych gazów odlotowych o niskiej zawartosci CO2, jak i w przypadku poreakcyjnych gazów odlotowych 35 o duzej zawartosci C02. Nawet pomimo tego, ze cisnienie robocze w kolumnie desorpcyjinej i w kolumnie reabsorpcyj|nej jest zasadniczo jednako¬ we, produkt dolny z kolumny reabsorpcyjnej za¬ wiera wieksze stezenie tlenku etylenu niz analo- 40 giczny produkt z przykladu I, co czyni proces bar¬ dziej oplacalnym. Ponadto praca kolumny reab¬ sorpcyjnej jest zdecydowamie wydajniejsza. Zastrzezenia patentowe 45 ii. Sposób odzyskiwania tlenku etylenu z pore¬ akcyjnego gazu odlotowego, otrzymywanego w pro¬ cesie czesciowego utleniania etylenu tlenem cza¬ steczkowym, w obecnosci srebra, jako katalizato- 50 ra, w fazie gazowej, polegajacy na uzyskaniu aib- sorbatu w wyniku przeciiwpradowego zetkniecia sie tego gazu odlotowego z wodnym roztworem absorbujacym, zawierajacego tlenek etylenu, który to absorbelt nastepnie ulega desorpcji w strumiie- 55 niu pary odipedowej w strefie desorpcji, zawiera¬ jacej duza ilosc stopni kontajktujacych"pare z cie¬ cza, w wyniku czego powstaje zawierajacy tlenek etylenu górny produkt z kolumny desorpcyjnej, po czym tlenek etylenu jest re^bsorbowiahy w 60 strefie reabsorpcji, zawierajacej duza ilosc stopni kontaktujacych pare z ciecza podczas pczeciippra- dowego zetkniecia sie produktu górnego z ko¬ lumny desorpcypnej z woda, w wyniku czego {Po¬ wstaje reaibsorbalt odpowiedni do poddania go dal- 65 szej przeróbce w celu odzyskania z niego, tlenku21 104357 22 3 o ^ ^ C i 5 S§§3 3 CO C- i I e^ co iH lO~ I I G> CP I I a> o I I I co eo * io ~ ^ OD I CO I CO t^ ^ io co^ " io CO" r-T ^~ H § « O" ^ ^ H h W CO <9~ u1 N « i-H CNI rt *>J * g 1 &I t ? i « s C» iO CO i-i ^H *°* CM ( r-T cm" co" o" g o" I I cl -o s § o .R . f- co co" i-T 1 o* § g c? «p ligi I I 2 S c5 ^ rH I© 3 "" S * co^ i>^ es^ e^ o^ I C-" H O » H I i-H Ol IO 5 -i ° & P S g I 3 3 e M h p &= 3 n " Ó I104357 23 24 etylenu rozpuszczonego w tyim reabsorbacie i w celu otazymanai glikoli etylenowych, znamienny tym, ze produkt górny z kolumny desorpcyjnej poddaje sie czesciowej kondensacji tak, ze co najmniej 50% zawartej w nim wody i mniej niz 20§/o zawartego w niim tlenku etylenu uilega kon¬ densacji, przy czyim kondensat, pochodzacy z cze¬ sciowej kondensacji zawraca sie do górnej cze¬ sci strefy desorpcji, a nieskondensowana czesc produktu górnego z kolumny desorpcyjnej wpro¬ wadza sie do strefy reabsorpcji, po czyim czesc reaibsorfcatu chlodizd sie, zawraca sie i wprowadza sie do koLuminy reabsorpcyjnej w punkcie, leza- cyim pomiedzy punktem, w którym do strefy re¬ absorpcji wprowadza sie nieskondensowana czesc produktu górnego z kolumny desorpcyjnej i punk¬ tem, w którym do strefy reabsorpcji wiprowadza srie wode, przy czym ilosc tego ochlodzonego re- absorbatu jest taka, ze co najmniej 0,2 czesci wa¬ gowych tego reabsorbatu pnzyipada na jedna czesc wagowa reabsorbaitu nieochlodizonego.

2. Sposób wedlug zastaz. 1, znamienny tym, ze nieskondensowaina czesc par produktu górnego z kolumny desorpcyjnej bez dodatkowego chlodze¬ nia po czesciowej kondensacji, wprowadza sie do strefy reabsorpcji, przy czym chlodzony reabsOr- bat utrzymuje sie w nizszej temperaturze od tem¬ peratury naeskondensowainej czesci produktu gór- 5 nego z kolumny desorpcyjnej.

3. Siposób wedlug zastriz. 1 albo 2, znamienny tym, ze miedzy temperatura wprowadzonego pro¬ duktu górnego z kolumny desorpcyjnej i tempe- raitura ochlodzonego reabsorbatu utrzymuje sie róznice co najmniej 2°C.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze otrzymuje sie róznice temperatur co najmniej 5°C.

5. Siposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pomiedizy punktem, w którym do strefy reab¬ sorpcji wprowadza sie nieskondensowana czesc produktu gónnego z kolumny desorpcyjnej i punk¬ tem, w którym do strefy reabsorpcji wproiwadiza sie ochlodzony rcabsciribat, stosuje sie co najmniej jeden teoretyczny stopien kontaktujacy ciecz z o- para-mi.

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze stosuje sie 2—10 (teoretycznych stopni kontaktuja¬ cych ciecz z oparami. 15104357 f

7. 2 Absorbera 1 —il W do Absorbera / 15 I 5 — f f oust , Ay ^- Strefa odpea?onia para — f8 \z ^Z3> £0_ s/4 6 woda ^^Kesorpcji ' 22 25 I L 24 I - Figi (Stan techniki) 30 / Slrefa oczyszczania 40 1 Termiczne uwodnienie Tlenek etylenu Glikol Purcje Rg 2104357 — 71 & 13 H U~70 z Adsorbera 10 Do Adsorbera 14 Strefa odpedzanfa 71- Para '12 \-^ %5 22 , i 20 __ 23 Wotfa \21 5^re/J7 resorpcji Je — 69 /ii-68 ^y.67 / 66 Do ófrefy oczyszczania U albo fermfcznego uwodnienia Drukarnia Narodowa Zaklad Nr 6, zam. 527/79 Cena 45 zl