PL78050B1 - - Google Patents

Description

Sposób wydzielania tlenku etylenu Przedmiotem wynalazku jest ulepszony sposób wydzielania tlenku etylenu wytwarzanego przez bezposrednie utlenienie etylenu tlenem czasteczko¬ wym, to znaczy na drodze reakcji przedstawionej na zalaczonymrysunku. 5 Wiadomo, ze oprócz tej pozadanej reakcji zaw¬ sze przebiegaja reakcje uboczne. Najwazniejsza z tych reakcji przebiega zgodnie z nastepujacym równaniem: 10 H2C = CH2 + 202 _ 2 H20 + 2 C02 W celu maksymalnego ograniczenia przebiegu tej reakcji warunki procesu nalezy dobierac bar¬ dzo starannie. W szczególnosci, glówna czesc gazo- 15 wej mieszaniny reakcyjnej musi zawierac gaz roz¬ cienczajacy, a zatem reagenty wystepujace we wzglednie malych stezeniach. Ponadto etylen wprowadzany do strefy reakcyjnej mozna poddac tylko czesciowemu przereagowaniu. W celu unik- 20 niecia nadmiernych strat, nieprzereagowany etylen musi byc recyrkulowany. Wydzielanie mniej lub wiecej oczyszczonego etylenu przeznaczonego do recyrkulacji nie jest oczywiscie konieczne. Po wy¬ dzieleniu pozadanego produktu, to jest tlenku ety- 25 lenu na drodze absorpcji z mieszaniny gazowej opuszczajacej strefe reakcyjna, mieszanine gazowa, która dodatkowo zawiera równiez niqprzereagowa- na substancje wyjsciowa, mozna recyrkulowac do strefy reakcyjnej. W ten sposób zabezpiecza sie 30 doprowadzenie wiekszej ilosci substancji rozcien¬ czajacej, która w kazdym razie musi wystepowac w strefie reakcyjnej. Dlatego tez we wszystkich stosowanych na skale przemyslowa procesach wy¬ twarzania tlenku etylenu na drodze utleniania etylenu tlenem czasteczkowym, znajduje zastoso¬ wanie uklad z recyrkulacja etylenu.Taki uklad z recyrkulacja obejmuje strefe re¬ akcyjna, w której znajduje sie katalizator, i do której doprowadza sie gazowa mieszanine etylenu, tlenu i gazów rozcienczajacych. Uzyskany tlenek etylenu wydziela sie z gazowej mieszaniny opusz¬ czajacej strefe reakcyjna na drodze absorpcji przy uzyciu cieczy. Pozostajaca mieszanine gazo¬ wa recyrkuluje sie do strefy reakcyjnej po doda¬ niu do niej gazu zawierajacego swiezy etylen i swiezy tlen.Strumien surowca wprowadzany do strefy reak¬ cyjnej nigdy w praktyce nie sklada sie z calkowi¬ cie czystego etylenu i calkowicie czystego tlenu, a zawsze wystepuja w nim zanieczyszczenia. Po¬ nadto, korzystne moze byc wprowadzenie do ukla¬ du ilosci dodatkowych, nie reagujacych substancji.Recyrkulowany gaz zawiera równiez pewne ilosci powstajacych w ukladzie produktów ubocznych, a zwlaszcza dwutlenku wegla i wody.Ze wzgledu na stale doprowadzenie zanieczysz¬ czen w strumieniu surowca i produktów ubocz¬ nych, przecietny sklad recyrkulowanego gazu mo¬ ze byc staly, oraz mozna uniknac tworzenia sie 78050.{ 78050 3 4 tych skladników jedynie wówczas, gdy po absor¬ pcji tlenku etylenu czesc pozostajacego gazu usu¬ nie sie z ukladu. Pozadane jest oddzielne usuwanie dwutlenku wegla jako produktu ubocznego. Na ogól liczba gramoatomów kazdego pierwiastka do¬ starczanego w jednostce czasu ta lub inna droga do ukladu musi równac sie liczbie gramoatomów tego samego pierwiastka odprowadzanego dowol¬ nym sposobem z ukladu w jednostce czasu.W procesie absorpcji, którego zadaniem jest wy¬ dzielenie tlenku etylenu z mieszaniny reakcyjnej, . absorbowane sa oczywiscie w pewnej mierze i in¬ ne skladniki mieszaniny reakcyjnej, i tym sposo¬ bem usuwane z ukladu. Ponadto, czesc róznych substancji opuszcza uklad recyrkulacji na skutek przecieków.W celu zabezpieczenia przed nagromadzeniem sie substancji rozcienczajacych w strefie reakcyjnej konieczne jest w praktyce usuniecie czesci recyr¬ kulacyjnego strumienia gazowego z ukladu. Zawie¬ rajacy tlen gaz wsadowy wprowadzany do ukladu recyrkulujacego moze stanowic dowolna miesza¬ nine gazowa, zawierajaca oprócz tlenu substancje obojetne. Uzyte w tym kontekscie wyrazenie „obo¬ jetne" oznacza, ze skladniki te nie wplywaja na przebieg reakcji.W praktyce przemyslowej, jako zawierajacy tlen gaz wsadowy stosuje sie tylko powietrze lub tlen techniczny o duzym stopniu czystosci. Jesli chodzi o gaz wsadowy zawierajacy etylen stwierdzono, ze niepozadana jest obecnosc acetylenu oraz, na pod¬ stawie danych opisanych w literaturze wiadomo, ze nalezy unikac duzej ilosci etanu. Na'ogól obser¬ wuje sie tendencje do stosowania etylenu o du¬ zym stopniu czystosci. * Pracujace obecnie na calym swiecie instalacje wytwarzania tlenku etylenu z etylenu na drodze, bezposredniego utleniania, patrz encyklopedia Kirk- -Othmera wydanie drugie, wolumen S, tablica 9, strony 546 i 547, oraz ksiazka Marshalla Sittiga pt. „Cambining Oxygen and Hydrocarbons for Pro¬ fit", Gulf Pulblishing Company, Houston (Texas), str. 144—147, 1962, stosuja tlen oraz powietrze.Jednakze w ciagu kilku ostatnich lat obserwuje sie tendencje do przechodzenia z zastosowania powie¬ trza na zastosowanie tlenu.W wymienionej 'ksiazce Marshalla Sittiga omó¬ wiono równiez sposób z zastosowaniem powietrza (sposób Atlantic-Vulcan), który wydaje sie calko¬ wicie opracowana metoda, i który jest przedmio¬ tem uporczywej kampanii reklamowej, lecz nie byl jeszcze stosowany na skale przemyslowa. Zgod¬ nie z tym sposobem stosuje sie katalizator w fazie fluidalnej, podczas gdy na ogól preferuje sie spo¬ soby z katalizatorem w zlozu nieruchomym.W procesach z zastosowaniem powietrza, na kaz¬ da czasteczke tlenu wprowadza sie do ukladu recyr¬ kulacyjnego Okolo 4 czasteczki azotu. Z praktycz¬ nego punktu widzenia, inne skladniki powietrza niz azot sa pomijane. Ilosci substancji dostarcza¬ nych do ukladu recyrkulacyjnego lacznie ze stru¬ mieniem surowca zawierajacym etylen sa zazwy¬ czaj pomijane w procesach z zastosowaniem po¬ wietrza. Gaz rozcienczajacy w strefie reakcyjnej mozna zatem w praktyce rozpatrywac jako gaz, skladajacy sie wylacznie z azotu doprowadzanego z zewnatrz i dwutlenku wegla, powstajacego jako produkt uboczny w ukladzie. Z uwagi na znaczna ilosc azotu wprowadzanego w sposób ciagly do ukladu lacznie z tlenem, konieczna jest oczywiscie kompensacja przez odprowadzenie czesci tego stru¬ mienia. W ten sposób w wystarczajacej mierze kontrolowana jest równiez ilosc dwutlenku wegla.Niemniej jednak, w odprowadzanym na zewnatrz strumieniu znajduje sie niepomijalna ilosc etylenu.Powoduje to straty, o ile tego strumienia nie prze¬ prowadzi sie przez druga strefe reakcyjna i kon¬ sekwentnie przez druga strefe absorpcji, przed osta¬ tecznym odprowadzeniem tego strumienia z ukla¬ du. W ten sposób mozliwie najwieksza ilosc ety¬ lenu, który w przeciwnym razie bylby stracony, przeprowadza sie do tlenku etylenu.Zaleta zastosowania tlenu w porównaniu z uzy¬ ciem powietrza jest wprowadzenie znacznie mniej¬ szych ilosci substancji obojetnej z tlenem do ukla¬ du recyrkulacyjnego. W celu utrzymania stalego w czasie, przecietnego skladu gazu recyrkulacyj¬ nego, nalezy odprowadzic z ukladu jedynie wzgled¬ nie mala czesc strumienia gazowego. Zgodnie z powyzszym, wyprowadzanego na zewnatrz strumie¬ nia nie trzeba przepuszczac przez dodatkowa stre¬ fe reaktorów i absorberów, lecz mozna go trakto¬ wac jako strumien odpadowy. Straty nieprzereago- wanego etylenu i tlenu, który jest bardziej kosz¬ townym surowcem niz powietrze, sa praktycznie pomijane. Z drugiej strony niedogodnoscia proce¬ sów z zastosowaniem tlenu jest koniecznosc wy¬ dzielania stezonego tlenu z powietrza, co wymaga dodatkowego wyposazenia i zwieksza koszty ope¬ racji. W metodzie z zastosowaniem powietrza, strumien odprowadzany z ukladu jest znacznie mniejszy i jest na ogól niewystarczajacy do usu¬ wania z niego dwutlenku wegla, powstajacego w ukladzie recyrkulacyjnym jako produfct uboczny.Potrzebne jest zatem dodatkowe wyposazenie, za¬ zwyczaj skruber, do usuwania dwutlenku wegla.Wymywanie dwutlenku wegla mozna pominac w procesach z zastosowaniem tlenu jesli pozadane jest, aby gaz rozcienczajacy w strefie reakcyjnej zawieral glównie dwutlenek wegla. Sposób taki opisano w literaturze, lecz nigdy nie stosowano go na skale przemyslowa.Bez wzgledu na rodzaj metody mozliwa jest prawie calkowita absorpcja tlenku etylenu z mie¬ szaniny gazowej opuszczajacej strefe reakcyjna.Musi byc jednakze stosowana wzglednie duza ilosc absorbentu i dzieki temu uzyskuje sie znacznie rozcienczony roztwór tlenku etylenu. Roztwór ten nalezy nastepnie poddac obróbce w celu odzyska¬ nia tlenku etylenu.W sposobie wedlug wynalazku podano szczególy procesu odzyskiwania tlenku etylenu. Jako absor- bent stosuje sie wode bedaca tanim i dobrym rozpuszczalnikiem tlenku etylenu. Stosowana woda nie jest zazwyczaj czysta, gdyz korzystne jest za¬ stosowanie strumienia recyrkulujacego, zawieraja¬ cego male ilosci tlenku etylenu i/lub glikolu ety¬ lenowego, jak równiez innych rozpuszczalnych sub¬ stancji. Jesli w koncowej fazie procesu wydzie¬ lania tlenku etylenu otrzymuje sie wodne roz- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 78050 6 twory o bardzo malym stezeniu tlenku etylenu, dalsze wydzielanie tlenku etylenu moze nie byc juz oplacalne. Recyrkulacja do - strefy absorpcji zabez¬ piecza przed calkowita strata tlenku etylenu. Moze byc równiez korzystne zastosowanie mniej lub bar¬ dziej czystej cieczy absorpcyjnej do absorpcji tlen¬ ku etylenu z mieszaniny gazowej o malym ste¬ zeniu tlenku etylenu, jaka mozna róznymi sposo¬ bami uzyskac w trakcie calego procesu wydzielania produktu. Otrzymane absorbaty sa oczywiscie bar¬ dzo rozcienczonymi roztworami tlenku etylenu i mozna je zetknac z gazowa mieszanina ze strefy reakcyjnej, uzyskujac w ten sposób bardziej ste¬ zony roztwór tlenku etylenu.Na ogól niemozliwa jest calkowita recyrkulacja strumieni wodnych, w kazdym razie powstajacych w ukladzie, oraz konieczna jest obróbka takiego strumienia dla usuwania produktów ubocznych w ceki zabezpieczenia przed nagromadzeniem tych produktów w ukladzie.W literaturze dotyczacej przerobu rozcienczonych roztworów tlenku etylenu, uzyskiwanych na dro¬ dze typowej absorpcji mieszaniny gazowej ze stre¬ fy reakcyjnej, nie zawsze podaje sie, czy czesc strumienia jest odprowadzana i czy stosuje sie oczyszczanie. Nie zaznacza sie nawet koniecznosci takiej obróbki. Jest rzecza oczywista, ze proces talki musi byc realizowany w praktyce i ze proces wydzielania tlenku etylenu opisywany jest jedynie z grubsza. Sposoby przemyslowego wytwarzania tlenku etylenu sa z pewnoscia znacznie bardziej skomplikowane niz to wynika z publikowanych opisów. Nalezy równiez zwrócic uwage na to, ze w dotychczasowej literaturze nie podano takze tak istotnych danych jak ksztalty i rozmiary róznych czesci instalacji.Zasadniczymi produktami ubocznymi, które mo¬ ga sie rozpuszczac w wodnym roztworze i które musza byc czesciowo usuniete, sa glikol etyleno¬ wy i aldehydy, w szczególnosci acetaldehyd bedacy izomerem tlenku etylenu i formaldehyd powsta¬ jacy w ukladzie w trakcie procesu. Warunki staja sie mniej korzystne.We wszystkich sposobach znajdujacych zastoso¬ wanie w przemysle, absorbat rozdziela sie najpierw na frakcje zawierajaca glównie wode i frakcje za¬ wierajaca przewazajaca ilosc tlenlku etylenu wraz ze wzglednie malymi ilosciami wody, oraz substan¬ cjami bardziej lotnymi od tlenku etylenu, jak rów¬ niez z mniejsza iloscia mniej lotnych skladników (pierwszy etap rozdzielania). Ostatnia frakcje pod¬ daje sie nastepnie Obróbce, w wyniku której pow¬ staje frakcja, zawierajaca tylko wode i tlenek etylenu, oraz frakcja zawierajaca niewielka ilosc tlenku etylenu i inne lotne skladniki absorbatu (drugi etap rozdzielania). W koncu czysty, lub pra¬ wie czysty tlenek etylenu, wydziela sie z pierwszej z tych dwóch frakcji, przy czym pozostalosc jest wodnym roztworem zawierajacym nielotne zanie¬ czyszczenia, oraz niewielka ilosc tlenku ety¬ lenu. Opisano takie uklady wydzielania tlen¬ ku etylenu (encyklopedia Kirka-Othmera, pier¬ wsze wydanie, wolumen 5, str. 918 i 910, drugie wydanie, wolumen 8, str. 537 wier¬ sze 11—3; encyklopedia Ullmanna, trzecie wy¬ danie, wolumen 3, star. 149, wiersze 8—12), chociaz nie sadzi sie aby znalazly one za&tosowanie za wyjatkiem nieduzych instalacji doswiadczalnych.Sposób wydzielania tlenku etylenu wedlug opisa¬ nej wyzej metody Atlantic-Vulcan me byl nigdy stosowany w skali przemyslowej. Rózni sie on od innych sposobów przebiegu obróbki chociaz obej¬ muje równiez pierwszy etap rozdzielania. W me¬ todzie tej oddziela sie czesc wody z absorbatu i tym samym proces mozna prowadzic dalej z mniejsza iloscia medium, z którego ma byc wy¬ dzielony tlenek etylenu.Pierwszy etap rozdzielania realizuje sie w ko¬ lumnie odpedowej przy uzyciu ipary. Wedlug ory¬ ginalnego sposobu SD odpedzanie przeprowadza sie pod cisnieniem nieznacznie riizszym od atmo¬ sferycznego, patrz Chemical Enigineering, 28 lipiec, 58, Str. 103, kolumna 3, wiersz 3; encyklopedia Kirka-Othmera, drugie wydanie, wolumen 8, str* 538, wiersze 14—16. W procesie Shelila Odpedzanie para prowadzi sie zawsze pod cisnieniem nieznacz¬ nie wyzszym od atmosferycznego. Patrz opis pa¬ tentowy amerykanski nr 2 756 241, kolumna 4, wiersze 4—6 i amerykanski opis patentowy nr 2 771473, kolumna 3, wiersze 10—14. Sa wskaza¬ nia, ze w sposobie SD prowadzi sie ten proces pad cisnieniem troche wyzszym od atmosferycz¬ nego, patrz amerykanski opis patentowy nr 3 174 262, kolumna 3, wiersze 22—24 i amerykanski opis patentowy nr 3 418 338, kolumna 4, wiersz 48 jak równiez kolumna 5, wiersze 30 i 50—55. W sposobie SD, opracowanym przez Scientfcfie Design Company, stosuje sie cisnienie okolo 1,4 atm.Na rysunkach 1—3 wskazano aparature stoso¬ wana wedlug wczesniejszych publikacji do obróbki absorbatu w celu wydzielenia z niego tlenku ety¬ lenu.Uklad pokazany na rysunku jl i(zaipozyczony z pa¬ tentu amerykanskiego nr 2 771473, nieznacznie uproszczony i o odimiennej numeracji, dopasowa¬ nej do innych rysunków niniejszego zgloszenia pa¬ tentowego) jasno wskazuje obecnosc trzech etapów rozdzielania. Taki uklad wydzielania stosuje za-- równo SD jak i Shell, naturalnie z pewnymi zmia¬ nami dotyczacymi szczególów.Rysunek 2 (zapozyczony ze wspomnianej juz ksiazki Marshalla Sittiiga, str. 143) wskazuje od¬ miane ukladu wydzielania wedlug metody Atlan- tic-(Vulcan.Na rysunku 3 pokazano wariant ukladu wydzie¬ lania przedstawiony na rysunku 1. Rysunek ten odnosi sie do ukladu opisanego w amerykanskim opisie patentowym nr 3174 262 ale Wlasciwie (ze zmiana numeracji) zapozyczony jest z opisu paten¬ towego amerykanskiego nr 3 418 338, w którym rysunek jest bardziej przejrzysty. Na wszystkich rysunkach 1—3 pokazano parowa kolumne odpe- dowa 30 oraz przewody doprowadzajace i odpro¬ wadzajace 29, 31, 35 i 40. Na rysunku 1 pokazano równiez kolumne absorpcyjna 18, która tworzy czesc ukladu recyrkulacyjnego. Rysunki 1 i 3 po¬ kazuja jedynie glówne zakzenia ukladu, na ry¬ sunku 2 podano troche wiecej szczególów wskazu¬ jacych na mozliwosc realizacji w praktyce prze¬ myslowej. 10 15 30 25 30 35 40 45 50 55 607 78050 8 Górna frakcje (rysunek 1) kolumny odpedowej 30 odprowadza sie przewodem 31 do kolumny 46, z kitórej przewodem 47 odprowadza sie zanieczysz¬ czenia, wystepujace w fazie gazowej w warunkach normalnej temperaftury i cisnienia, oraz niewielka ilosc tlenku etylenu. Wodny roztwór tlenku ety¬ lenu przesyla sie z kolumny 46 przewodem 51 do kolumny 53, w której zachodzi rozdzielanie na frakcje gazowa, zawierajaca glównie tlenek etyle¬ nu i frakcje ciekla, skladajaca sie glównie z wody.Frakcje ciekla odprowadza sie przewodem 59, a frakcja gazowa opuszcza kolumne 53 przewodem 54. Na tym przewodzie znajduje sie chlodnica oraz zbiornik kondensacyjny, z którego przewodem 57 mozna odbierac ciekly tlenek etylenu. Niewielka ilosc tlenku etylenu odprowadza sie przewodem 58 i zawraca na szczyt kolumny 53. Na przewodzie 58 znajduje sie chlodnica 90 oraz jak pokazano na rysunku 1 równiez przewód odpowietrzajacy, slu¬ zacy do kontroli cisnienia w zbiorniku kondensa¬ cyjnym 56.Pokazany na rysunku 2 pierwszy etap procesu (parowa kolumna odpedowa 30) odpowiada ukla¬ dowi z rysunku 1 z tym, ze podano troche wiecej szczególów. Na skrzyzowaniu przewodów 29 i 35 znajduje sie wymiennik ciepla 38 oraz przewód 31, który prowadzi strumien przez chlodnice 41 do rozdzielacza 42. Recyrkulowany strumien podawa¬ ny jest z rozdzielacza 42 przewodem 43 do ko¬ lumny 30, a przewód 44 prowadzi do nastepnej czescli ukladu wydzielania. Róznice w stosunku do ukladu z rysunku 1 nie maja oczywiscie zasadni¬ czego znaczenia. Istotniejsze jest tu doprowadzenie dodatkowej ilosci rozcienczonego, wodnego roztwo¬ ru tlenku etylenu przewodami 66 i 43 do ko¬ lumny 30.Ponadto, funkcje kolumny 65 sa inne niz ko¬ lumny 46 jak wynika z rysunku 1. W kolumnie 65 panuja takie warunki, ze odparowuje wieksza czesc skladników lotniejszych od wody, w tym tlenek etylenu oraz wzglednie mala ilosc wody. Na dnie powstaje ciecz zawierajaca znaczna ilosc dwutlen¬ ku we$La, oraz duza ilosc tlenku etylenu wpro¬ wadzanego do kolumny. Z tego powodu istotna jest recyrkulacja tej cieczy przewodem 66 do ko¬ lumny 30. Z odpowiedniej wysokosci kolumny 65, na której w- fazie par nie ma juz prawie wody, a tlenek etylenu wystepuje w postaci cieklego kon¬ densatu, przewodem 71 odprowadza sie strumien, skladajacy sie glównie z fazy cieklej i podaje do kolumny 72. W tej kolumnie, z cieczy odparowuja rozpuszczone skladniki, zwlaszcza dwutlenek we¬ gla a faze gazowa zawraca sie przewodem 73 na szczyt kolumny 65. Górna frakcja gazowa, o skla¬ dzie bardzo podobnym do górnej frakcji z kolum¬ ny przedstawionej na rysunku 1 (kolumna 46, przewód 47), odprowadzana jest z kolumny 65 przewodem 67. Frakcje te przepuszcza sie nastep¬ nie przez chlodnice 48- do rozdzielacza 49, z które¬ go zawraca sie strumien do kolumny 65 przewo¬ dem 50. Gaz o dopuszczalnie malej zawartosci tlen¬ ku etylenu odprowadza sie z ukladu przewodem 39. Tlenek etylenu, uzyskany jako ciecz z dolu kolumny 72 podaje sie, podobnie jak i produkt ukla¬ du z rysunku 1, przewodem 54 poprzez chlodnice 55 do zbiornika magazynowego 56. Czesc strumie¬ nia z przewodu 54 jest recyrkulowana do kolum¬ ny 72 przewodem 69 zaopatrzonym w parowa we- zownice grzejna 68.Uklad przedstawiony na rysunku 3 rozpatruje sie jako wariant ukladu wydzielania z rysunku 1.Tak jak na rysunku 2, przewód odprowadzajacy 32 pokazano przy dnie kolumny odpedowej 30, nie nalezy tego jednak traktowac jako zasadniczej róz¬ nicy. Istnieje jedynie wskazówka, ze mniej lotne zanieczyszczenia musza byc równiez odprowadzane z ukladu w tym lub innym miejscu). Górna frak¬ cje z kolumny 30 podaje sie przewodem 31 do zbiornika kondensacyjnego 42, który w pewnej mierze odpowiada rozdzielaczowi z rysunku 2.W tym .przypadku, caly strumien (mieszanina cie¬ czy i gazu) ze zbiornika 42 przechodzi przewo¬ dem 44 do kolumny 46. Brak na rysunku 3 stru¬ mienia recyirkulowanego 43 (w przeciwienstwie do rysunku 2) nie dowodzi, ze nie ma tego strumie¬ nia w duzych instalacjach przemyslowych. Z pun¬ ktu widzenia procesu rozdzielania, kolumna 46 z rys. 3 odpowiada kolumnie 46 z rysunku 1. Mie¬ szanine gazowa odprowadza sie z ukladu przewo¬ dem 47, a wodny roztwór tlenku etylenu opuszcza kolumne 46 przewodem 51. W tym przypadku ko¬ lumna 46 nie jest jednak kolumna destylacyjna tak' jak na rysunku ii, lecz kolumna absorpcyjna, do której przewodem 95 doprowadza sie ciecz absorpcyjna.Ciecz z dna kolumny 46 podaje sie przewodem 51 do kolumny destylacyjnej 53, tak samo jak to pokazano na rysunku 1. (Na rysunku 3 wskazano dodatkowo przewód 96 doprowadzajacy pare grzej¬ na do kolumny 53, co jest szczególem bez zasad¬ niczego znaczenia).Górna frakcje gazowa skladajaca sie z tlenku etylenu wraz z niewielka iloscia wody odprowadza sie z kolumny 53 przewodem 54. Tak jak na ry¬ sunku 1, pokazano tu zbiornik kondensacyjny 56, przewód odprowadzajacy 57 i strumien recyrkulo¬ wany 58. Frakcje z dna kolumny 53, skladajaca sie z wody wraz z malymi ilosciami tlenku etylenu i innych rozpuszczalnych substancji równiez od¬ prowadza sie przewodem 59. Przewód ten prowa¬ dzi do chlodnicy 97, z której zawracany jeslt prze¬ wodem 95 do kolumny 46. W miejiscu skrzyzowa¬ nia przewodów 51 i 59 zainstalowano wymiennik ciepla. Strumien wydalany z ukladu mozna od¬ prowadzic przewodem 99.Sposób wedlug wynalazku nalezy rozpatrywac jako szczególny wariant procesu wydzielania tlen¬ ku etylenu, wytwarzanego w ukladzie z recyrku¬ lacja na drodze bezposredniego utleniania etylenu tlenem czasteczkowym, w którym poprzez absorpcje w wodnym roztworze gazowej mieszaniny opusz¬ czajacej strefe reakcyjna otrzymuje sie rozcienczo¬ ny, wodny roztwór tlenku etylenu, zawierajacy pe¬ wna ilosc róznych, czesciowo bardziej lotnych i czesciowo mniej lotnych od tlenku etylenu za¬ nieczyszczen, przy czym roztwór ten rozdziela sie najpierw na frakcje zawierajaca wieksza czesc wo¬ dy i frakcje zawierajaca wieksza czesc tlenku ety¬ lenu, wraz ze wzglednie mala iloscia wody i ta¬ kimi substancjami z absorbatu, które sa bardziej 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6078050 9 10 lotne od tlenku etylenu, jak równiez ewentualnie mala ilosc mniej lotnych skladników, ipo czym tle¬ nek etylenu wydziela sie z .tej drugiej fraikcji w kolejnym procesie. n Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku absorbat przed podaniem do pierwszej strefy wydzielania poddaje sie obróbce, polegaja¬ cej na odparowaniu 'znacznej czesci lotnych sklad¬ ników, które zawraca sie nastepnie do ukladu re¬ cyrkulacyjnego, ewentualnie po kondensacji i usu¬ nieciu mniej lotnych skladników, które równiez odparowuja z absorbatu.W tym kontekscie, jak i w dalszej czesci opisu, przez skladniM lotne rozumie sie skladniki bar¬ dziej lotne od tlenku etylenu. W praktyce odnosi sie to zwlaszcza do etylenu, tlenu, azotu, argonu, metanu, etanu i dwutlenku wegla.W sposobie wedlug wynalazku wlasnosci surowca podawanego do ukladu recyrkulacyjnego nie maja zasadniczego znaczenia. Sposób wedlug wynalazku, mozna np. zaliczyc ido grupy sposobów z zastoso¬ waniem powietrza, lub do grupy sposobów wyko¬ rzystujacych tlen, alle w zasadzie mozna go za¬ kwalifikowac i do innych grup sposobów.Istota sposobów wydzielania tlenku etylenu na¬ stepujacych kolejno po pierwszym etapie wydzie¬ lania, nie jest zasadnicza w sposobie wedlug wy¬ nalazku. Konieczne jest jedynie wlaczenie do ukla¬ du recyrkulacyjnego absorbera podobnego do ab¬ sorbera 18 z rysunku 1, oraz zastosowanie opisa¬ nego powyzej pierwszego etapu wydzielania. Ten Wlasnie pierwszy etap wydzielania mozna zreali¬ zowac przy uzyciu parowej _kolumny odpedowej (lub inaczej) takiej, jiak kolumna 30 pokazana na wszystkich rysunkach.Zaleca sie odparowanie co najmniej 50% molo¬ wych lotnych skladników. Jako zasade mozna przy¬ jac, ze dogodnym sposobem odparowania jest prze¬ puszczenie cieczy przez strefe odparowania. We wszystkich przypadkach korzystne jest zawrócenie fazy gazowej, zawierajacej lotne skladniki, do ukla¬ du recyrkulacyjnego. Jesli to pozadane, z tego zawracanego strumienia usuwa sie mniej lotne skladniki, przepuszczajac go przez kolumne absor¬ pcyjna tworzaca czesc wymienionego ukladu recyr¬ kulacyjnego.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku przy odparowaniu lotnych skladników z absorbatu nie¬ uniknione jest w praktyce równiez odparowanie czesci mniej lotnych skladników, a w tym tlenku etylenu. Dlatego korzystne jest usuniecie frakcji cieklej zawierajacej mniej lotne skladniki z frak¬ cji, która po odparowaniu zawraca sie do ukladu recyrkulacyjnego.Uzyskana w ten sposób faze ciekla zawraca sie do ukladu recyrkulacyjnego z uwagi na zawartosc tlenku etylenu. Taki przebieg procesu mozna osia¬ gnac na przyklad przez polaczenie fazy cieklej z labsorbatem, przed poddaniem go obróbce, pro¬ wadzacej do usuniecia lotnych skladników. Górna frakcja gazowa ze strefy odparowania moze zawie¬ rac az do 25% molowych tlenku etylenu oraz ety¬ len, tlen, gazy obojetne, w tym dwutlenek wegla i nasycone weglowodory Cj i C2. Na ogól zawar¬ tosc tlenku etylenu jest znacznie mniejsza. Calko¬ wite wydzielenie etylenu i tlenku etylenu z gór¬ nej frakcji strefy odparowania mozliwe jest w ko¬ lejnych stopniach sprezania, chlodzenia i rozdzie¬ lania kazdego kondensatu. Korzystniejsza. liczba stopni sprezania okreslona jest ogólnym stosun¬ kiem sprezenia i stosunkiem sprezenia mozliwym do uzyskania w 1 stopniu.Zastosowanie sprezania górnej fraikcji gazowej ze strefy odparowania zamiast dobrze znanej, ty¬ powej techniki, ma dwie powazne zalety w odnie¬ sieniu do gazowego produktu uzyskiwanego na szczycie tzw. „pierwszego etapu rozdzie¬ lania", który realizuje sie zazwyczaj jako parowa kolumne odpedowa. Pierwsza to zmniejszenie ilosci gazu sprezanego przy da¬ nej wielkosci instalacji, a wiec i zmniejszenie ko¬ sztów ogólnych, kierowania i prowadzenia ruchu.Druga zaleta jest zmniejszenie stezenia tlenku ety¬ lenu po stronie zasysajacej kompresora, oo znacz¬ nie zmniejsza potencjalne niebezpieczenstwo zwia¬ zane z podwyzszaniem cisnienia frakcji zawieraja¬ cych znaczne ilosci tlenku etylenu. Frakcje ciekle, uzyskiwane w kazdym stopniu kondensacji zawra¬ cane sa do strefy odparowania, a frakcje gazowe miesza sie z medium opuszczajacym reaktor (stre¬ fa utleniania) i podaje sie do absorbera.W alternatywnym procesie, górna frakcje ze stre¬ fy odparowania laczy sie z wodnym strumieniem w strefie ponownej absorpcji. Gazowa frakcje opuszczajaca te strefe absorpcji spreza sie i za¬ wraca do absorbera, a uzyskana w strefie ciecz recyirkuliuje sie do strefy odparowania lub podaje do ,jpierwszego etapu wydzielania". W procesie wedlug tego wariantu, zmniejsza sie obijetosc oraz zawartosc tlenku etylenu w gazie poddawanym sprezaniu.Wykazano juz, ze podawane w literaturze sche¬ maty przeplywowe procesu wydzielania tlenku ety¬ lenu sa bardzo ogólnikowe. Sugeruje to, ze zawsze istnieja rózne sposoby szczególowego opracowania lub uzupelnienia tego procesu podczas realizacji na duza skale. Wykazano juz takze, ze sposób we¬ dlug wynalazku odnosi sie tylko do modyfikacji „pierwszego etapu wydzielania" i nie dotyczy dal¬ szych etapów wydzielania. Interesujace moze byc zatem zwrócenie uwagi na kilka innych modyfi¬ kacji glównie lub wylacznie zwiazanych z ^pierw¬ szym etapem wydzielania", opisanych juz w litera¬ turze. Mozna na przyklad rozpatrzyc opis paten¬ towy amerykanski nr 2 756 241, zgodnie z którym ciecz z dna kolumny odpedowej poddaje sie obrób¬ ce, której celem jest usuniecie produktów ubocz¬ nych przed zawróceniem do kolumny absorpcyjnej.Ten wodny roztwór zawiera mala ilosc tlenku ety¬ lenu, oraz troche zanieczyszczen,, w szczególnosci acetaldehyd, chociaz nie ma zadnej wzmianki na ten temat. Na przedstawionym w tym opisie pa¬ tentowym rysunku 'przedstawiono instalacje; w któ¬ rej zgodnie z opisem, tlenek etylenu wystepujacy w wodnym roztworze przeprowadza sie najpierw do glikolu etylenowego. „Oczyszczony" strumien odprowadza sie, a pozostala ciecz podaje sie do kolumny absorpcyjnej. Opis patentowy amerykan¬ ski nr 3 165 539 jest bardziej interesujacy z punktu widzenia sposobu wedlug wynalazku. Odnosi sie on do ukladu wydzielania przedstawionego na ry- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6011 78050 12 sunku 3. Wskazano tam wiele modyfikacji odno¬ szacych sie do „drugiego i trzeciego etapu wydzie¬ lania". Bardzo duze znaczenie ma natomiast fakt, ze podobnie jak w sposobie wedlug wynalazku, absorbat poddaje sie obróbce, polegajacej na od¬ parowaniu znacznej ilosci lotnych skladników, przed przeslaniem go do pierwszego stopnia wy¬ dzielania. Zasadnicza róznica polega jednak na tym, ze tych lotnych skladników, po kondensacji i wydzielaniu mniej lotnych skladników, nie za¬ wraca sie do ukladu reakcyjnego, tak jak to ma miejsce w sposobie wedlug wynalazku, lecz prze¬ syla sie do strefy traktowanej tu jako „Drugi etap wydzielania".Zarówno sposoby wedlug wynalazku jak i opi¬ sane w patentowym opisie amerykanskim nr 3 165 539 prowadza ido niniejszej zawartosci lotnych skladników w górnej frakcji „pierwszego etapu wydzielania", niz to ma miejsce w przypadku przeslania calego absorbatu do „pierwszego etapu wydzielania" bez uprzedniej obróbki. Dodatkowa korzyscia sposobu wedlug wynalazku jest nieobcia- zanie nastepnych stopni wydzielania lotnymi skla- . dnikami. Z drugiej strony, zarówno w sposobie wedlug wynalazku jak i wedlug opisu amerykan¬ skiego nr 3 165 539 potrzebne jest oczywiscie do¬ datkowe wyposazenie i zwiazany z tym wiekszy naklad kosztów.Najwazniejsza zaleta sposobu tego wynalazku jest jednak calkowite zawrócenie do ukladu re¬ cyrkulacyjnego etylenu rozpuszczonego w absorba- cie. Zmniejsza to straty surowca wyjsciowego. Za¬ stosowanie dodatkowej aparatury i zwiekszenie ko¬ sztów usprawiedliwione jest zmniejszeniem zanie¬ czyszczenia otoczenia. Zmniejszenie ilosci etylenu przedostajacego sie do atmosfery ma wielkie zna¬ czenie, zwlaszcza gdy instalacja do produkcji tlen-. ku etylenu znajduje sie w poblizu obszarów uprawnych; Poniewaz etylen ma szkodliwe dziala¬ nie na zbiory, sposób wedlug wynalazku jest za¬ tem ekonomicznie uzasadniony, gdyz zabezpiecza przed szkodliwym dzialaniem etylenu, na gospo¬ darstwach sasiadujacych z instalacjami produkcyj¬ nymi.Sposób obróbki wstepnej, której nalezy poddac abeorbat zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku przedstawiono na rysunku 4. Podobnie jak na rysunku 1 pokazano tu kolumne absorpcyjna z przewodem 16, doprowadzajacym gaz ze strefy reakcyjnej , przewód 35 doprowadzajacy wodna ciecz absorpcyjna, przewód 10 odprowadzajacy mieszanine gazowa i przewód 29 odprowadzajacy absorbat. Róznica polega na tym, ze sitrurmien 29 nie jest bezposrednio podawany do kolumny odpe- dowej 30, leoz najpierw do kolumny odparowuja¬ cej 1(20, a nastepnie ciecz z dolu tej kolumny po¬ daje sie przewodem 129 do kolumny odpedowej 30.Tak jak to wskazano na 'rysunkach 1 do 3, pare doprowadza sie do kolumny 30 przewodem 40, a górna frakcje gazowa z tej kolumny odprowa¬ dza sie przewodem 31 do dalszych stopni wydzie¬ lania nie pokazanych na rysunku 4.. Wybór dal¬ szych czesci ukladu jest zwiazany z wynalazkiem jako takim i moze byc dowolny w odpowiednio zaprojektowanym ukladzie. Przeslanie frakcji z dna kolumny 30 do kolumny absorpcyjnej 18 przewo¬ dem 35 zgodne jest równiez z ukladami przedsta¬ wionymi na rysunku 1—3. Wymiennik ciepla po¬ kazany w miejscu skrzyzowania strumieni 35 i 129 5 odpowiada wymiennikowi ciepla z rysunku 2 w miejsicu skrzyzowania przewodów 35 i 29. Na ry¬ sunku 4 przedstawiono równiez wymiennik ciepla 155 w miejscu skrzyzowania przewodów 16 i 129.Szczegól ten nie ma podstawowego znaczenia i za¬ leznie od publikacji jest zaznaczony lub pomijany na rysunkach.Górna frakcja gazowa z kolumny odparowujacej 120 podawana jest przewodem 123 do kompresora 130, a nastepnie przewodem 131, na którym znaj¬ duje sie chlodnica 132, do rozdzielacza 140. Z re¬ gula w fazie cieklej, uzyskiwanej w rozdzielaczu 140 znajduje sie troche tlenku etylenu i dlatego ta ciecz zawracana jest do kolumny odparowuja¬ cej 120 przewodami 142 i 29. Faza gazowa z roz¬ dzielacza 140 podawana jest przewodem 143 do drugiego kompresora 150, skad przewodem 151, na którym znajduje sie chlodnica, przekazywana jest do przewodu 16 i zawracana do kolumny absorpcyjnej 18.Opisana instalacja okazala sie w praktyce zu¬ pelnie zadowalajaca w sensie osiagniecia pozada¬ nego efektu zmniejszenia ilosci bardziej lotnych skladników wystepujacych w absorbacie, w tym etylenu, który przechodzi do kolumny odpedowej 30, a nastepnie jest odprowadzony z frakcja ga¬ zowa z rtej kolumny. Frakcje te mozna poddac pewnej dalszej obróbce, ale nigdy nie uzyska sie w ten sposób calkowitego wydzielenia bardziej lot¬ nych skladników, w tym etylenu, o który tutaj chodzi. Skladniki te mozna ewentualnie w pewnej mierze usuwac niezbyt drogim sposobem, co w praktyce oznacza wydalanie ich do atmosfery.Jednakze w bardzo duzym stopniu, te bardziej lotne skladniki przechodza przewodami 151 i 16 do kolumny absorpcyjnej 18, a nastepnie do prze¬ wodu 10 bedacego czescia ukladu 'recyrkulacyjnego.Mozna dokonac wielu modyfikacji instalacji przedstawionej na rysunku 4. Przykladem tego jest pominiecie chlodnicy 152, a w tym przypadku gdy wystarcza schlodzenie w wymienniku ciepla 155.Ponadto liczba stopni sprezania moze byc wieksza lub mniejsza niz to wskazano na rysunku 4, na którym zaznaczono dwa kompresory 130 i 150.Ogólnie rzecz biorac, wszelkiego rodzaju dopusz¬ czalne i potrzebne modyfikacje mozna pozostawic projektantom, którzy potrafia ocenic specyficzne warunki pracy instalacji wydzielania w praktyce przemyslowej, wykorzystujac zasade przedstawiona w sposobie wedlug wynalazku.Stwierdzono, ze zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku odparowanie lotnych skladników z ab¬ sorbatu przeprowadza sie dogodnie w temperatu¬ rach ponizej 65°C, a najodpowiedniejsza tempera¬ tura wynosi 30—50°C. Jesli odparowanie przepro¬ wadza sie w strefie odparowania, wówczas czas przebywania mieszaniny w tej strefie wynosi ko¬ rzystnie od 20 sekund — 10 minut, szczególnie ko¬ rzystne jest cisnienie 1—4 ata. W wymienionych warunkach mozliwe jest odparowanie od 50—85% molowych lotnych skladników. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6013 78050 14 Interesujace jest, ze we wskazanym juz amery¬ kanskim opisie patentowym nr 3 165 539 zaleca sie wyzsze temperatury w kotle lub bebnie odparo¬ wujacym, tj. 75—110°C, przy cisnieniach od 1— 7 ata. Bardziej szczególowe wskazanie podano w przykladzie I, a mianowicie temperatura 99°C, przy cisnieniu 1,4 ata. W kontekscie sposobu wedlug wynalazku wyzsze temperatury sa mniej korzyst¬ ne, gdyz prowadzi to do odparowania wiejkszych ilosci imniej lotnych skladników, w tym tlenku etylenu. Ponadto, wiecej tlenku etylenu moze hy- drolizowac ido (glikolu etylenowego. Przy normal¬ nym skladzie absorbatu (1(0% tlenku etylenu prze¬ chodzi w glikol etylenowy w ciagu 8 minut, w temperaturze 100°C, ipodczas gdy w temperaturze 75°C, 10% tlenku etylenu hydrolizuje w ciagu 45 minut. W temperaturze 35°C i w okresie czasu pozostawiania w strefie odparowania 30 sekund do 5 minut hydroliza jest nieznaczna, to znaczy hy¬ drolizuje 0,005 do 0,05% molowych tlenku etylenu.Zgodnie z ogólna praktyka, bezposrednie utle¬ nianie etylenu tlenem czasteczkowym przeprowa¬ dza sie przy uzyciu katalizatora srebrowego. Mie¬ szanina opuszcza strefe utleniania pod cisnieniem 10fi—24,6 ata i w temperaturze 210—290°C. Sklad tej mieszaniny moze zmieniac sie w szerokich gra¬ nicach. W procesie z zastosowaniem tlenu, uwaza¬ nym obecnie za typowy, mieszanina zawiera od 0j5i—3% molowych tlenku etylenu, do 35% etylenu, okolo 6% tlenu, od 0,5^15% molowych dwutlenku wegla, przy czym ido bilansu wchodza jeszcze inne obojetne substancje, obejmujace 'azot, argon i we¬ glowodory o mniejszym 'Ciezarze czasteczkowym.Tak rozcienczone mieszaniny chlodzi sie do tem¬ peratury 40—909C, nastepnie wprowadza sie do absorbera, w którym temperatura wynosi 15—50°C, a cisnienie 7,0—121,1 ata. Wodny absorbat zawiera zazwyczaj ponizej 1,5% molowych tlenku etylenu.Faze ciekla ze strefy odparowania podaje sie do strefy zwanej powyzej „pierwszym etapem wy¬ dzielania". Do takiego wydzielania konwencjonal¬ ne zastosowanie znajduje kolumna odpedowa. Jed¬ nakze z punktu widzenia temperatur i cisnien, któ¬ re nalezy utrzymywac w takiej kolumnie odpedo¬ wej istnieje powazny problem zwiazany z uzy¬ ciem dotychczas znanej aparatury. Z jednej strony cisnienie powinno byc wyzsze od atmosfe¬ rycznego, gdyz w przeciwnym razie do ukladu moze byc wciagane powietrze, co grozi powsta¬ niem palnej mieszaniny tlenku etylenu, weglowo¬ dorów i tlenu. Cisnienie powinno wynosic powyzej 2,5 ata. Przy pracy pod cisnieniem od atmosfe¬ rycznego do 2,5 ata bardzo trudne jest lub wrecz niemozliwe skondensowanie górnej frakcji z ko¬ lumny odpedowej przy uzyciu wody chlodzacej.Jedynie czesc bardziej lotnych skladników, jak np. azot, pozostaje w fazie gazowej, o ile wyste¬ puja one w zbyt duzej ilosci do calkowitego roz¬ puszczenia w fazie cieklei. Z drugiej strony jesli cisnienie jest za wysokie w stosunku do atmosfe¬ rycznego i jednoczesnie wystepuja wyzsze tempe¬ ratury pracy, to zmacanie wzrasta ilosc tlenku ety¬ lenu hydrolizujacego do monomeru, dimeru i na¬ wet itrimeru glikolu etylenowego. Nalezy wówczas zastosowac znacznie bardziej skomiplikowana, ko¬ sztowniejsza i drozsza w ruchu instalacje w celu ' wydzielenia i rozdzielenia glikoli jesli powstaja one w duzych ilosciach i riie moga byc po prostu odrzucone. Zgodnie z przyjeta -powszechnie prak- 5 tyka stosuje sie cisnienie 2,1—4,6 ata, co umozli¬ wia kondensacje górnej frakcji bezposrednio wwy¬ mienniku ciepla przy uzyciu zwyklej wody chlo¬ dzacej. W takich warunkach toleruje sie male, choc istotne straty tlenku etylenu na skutek hy- io drolizy do glikoli. Straty te mozna zmniejszyc, pracujac pod mniejszym cisnieniem i kowdensujac górny produkt w nizszej temperaturze, niz przy uzyciu wody chlodzacej. Koszt takiej operacji równy jest korzysciom wynikajacym ze zwieksze- 15 nia wydajnosci otrzymywania tlenku etylenu.Innym rozwiazaniem problemu zmniejszenia strat tlenku etylenu jest prowadzenie kondensacji przy uzyciu zwyklej wody chlodzacej i zastosowa¬ nie cisnienia troche wyzszego od atmosferycznego, 20 a nastepnie sprezenie górnej frakcji igazowej przed kondensacja. W tym sposobie wystepuja dwie nie¬ dogodnosci: wiekszy koszt i zmniejszenie bezpie¬ czenstwa. Sprezenie wymaga na ogól poniesienia duzych wydatków ogólnych i zazwyczaj oznacza 25 wysokie koszty ruchowe. Sprezanie frakcji gazo¬ wej, która zazwyczaj zawiera co najmniej 25% molowych tlenku etylenu, a moze zawierac az 80^90% molowych tlenku etylenu, wymaga za¬ stosowania takich warunków, w których wrazliwa 30 na temperature i cisnienie mieszanina moze roz¬ kladac sie wybuchowo. Zadziwiajace jest, ze w wielu przemyslowych instalacjach wytwarzania -tlenku etylenu stosuje sie sprezanie górnej frakcji i kondensacje zwykla woda chlodzaca bez kata- 35 strofalnych wypadków. Procesom prowadzonym w ten sposób towarzyszy jednak pewne ryzyko.We wspomnianym juz amerykanskim opisie nr 3165 539 opisano próbe alternatywnego rozwiaza¬ nia problemu warunków pracy w kolumnie odpe- 40 doweij, w którym odparowywanie absorbatu odby¬ wa sie w temperaturze od 75—110?C. Górna frakcje ze strefy odparowania poddaje sie obróbce w na¬ stepnych stopniach wydzielania, a tylko ciekla frakcje z dna wprowadza sie do „pierwszego eta- 45 pu wydzielania", w którym w kolumnie odpedo¬ wej stosuje sie no ogól cisnienie w zakresie od 0,36 do 2,1 ata, (patrz kolumna 4, wiersze 54—56), oraz wedlug przykladów odpowiednio 1(,4, i 0,63 ata z wytworzeniem górnej frakcji igazowej, zawiera- 59 jacej znaczna ilosc tlenku etylenu w mieszaninie z substancjami obojetnymi i z para. Nastepnie frakcje te spreza sie i(patrz kolumna 3, wiersze 21 i 22) przed wprowadzeniem do nastepnych sto¬ pni wydzielania w celu wydzielenia tlenku etylenu. 55 Proces taki odznacza sie co najmniej trzema powaznymi niedogodnosciami z punktu widzenia ekonomiki i bezpieczenstwa. Wysoka temperatura w strefie odparowania (beben) prowadzi do po¬ wstawania znacznych ilosci glikoli. Ponadto, za- 60 stosowanie w kolumnie odpedowej cisnienia niz¬ szego od atmosferycznego, jak to sie glównie sto¬ suje, bardzo zwieksza niebezpieczenstwo wciagnie¬ cia powietrza do ukladu i powstawania mieszanin wybuchowych. W koncu potrzebne jest sprezanie « strumienia gazu, zawierajacego znaczna ilosc tlen-78050 15 16 ku etylenu. Ten sposób postepowania jest kosztow¬ ny i niebezpieczny.Przy zastosowaniu instalacji wskazanej na ry¬ sunku 4, zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, kolumna odpedowa moze pracowac jedynie pod ci¬ snieniem nieznacznie wyzszym od atmosferyczne¬ go, mozna nastepnie kondensowac przy uzyciu zwy¬ klej wody chlodzacej pod zblizonym cisnieniem.Sprezanie górnej frakcji, która zazwyczaj zawiera co najmniej 25% molowych tlenku etylenu i moze zawierac az do 80 lub nawet 90% molowych tlen¬ ku etylenu, nie jest konieczne przed kondensacja.I itak, odparowanie absorbatu sposobem wedlug wynalazku, prowadzace do usuniecia glównej cze¬ sci obojetnych substancji, stwarza dodatkowa ko¬ rzysc, a imianowicie pozwala uniknac sprezania potencjalnie nietrwalego, wrazliwego na zmiany temperatury i cisnienia tlenku etylenu.Przyklad. Gazowy strumien produktu po¬ wstajacego przez utlenianie etylenu na srebrze w typowym ukladzie recyrkulacyjnym, o szybkosci przeplywu ,100 moli na godzine i zawartosci tlen¬ ku etylenu okolo 1,6% molowych, wprowadza sie do instalacji przedstawionej na rysunku 4.W tabeli I wskazano przyblizone temperatury i cisnienia w róznych miejscach aparatury. We wskazanych warunkach w surowcu do strefy od¬ parowania 120 przechodzi w górnej frakcji okolo 80% molowych substancji obojetnych i jedynie okolo 2% molowych tlenku etylenu. Ilosc obojet¬ nych substancji w górnej frakcji z kolumny od- pedowej 30 zmniejszona jest zatem o okolo 5 razy.W tabeli II wskazano sklady molowe, przeplywy i temperatury dla róznych strumieni.Tabela I Przyblizone parametry w instalacji Aparatura Strefa absorp¬ cyjna 18 Strefa odparo¬ wania 120 Parowa kolumna odpedowa 30 Cisnienie ata 18,3 1,17 1,62 Temperatura °C | szczyt 25 100 prze¬ ciet¬ na 35 dno 60 114 Tabela II Przyblizone (przeplywy, temperatury i sklad molowy (w procentach) dla róznych strumieni Strumien nr Przeplyw mol/h Temperatura Skladniki: gazy obojetne CH4 35 170 25 — — 10 97 25 26,8 39,3 29 przed polacze¬ niem z 142 173 35 slady — 151 0,002 130 5,7 10,5 31 6,1 92 slady 0,1 Tabela II i(c.d.) Strumien nr C2H4 C2H6 co2 Tlenek ety¬ lenu woda glikol etylenowy 35 — — — — 98,5 1,5 10 34,1 3,9 5,7 —< 0,2 — 29 przed polacze¬ niem z 142 slady — slady 1,0 97,5 1,5 151 34,3 1,3 29,5 13,9 4,8 — 31 0,1 slady 0,5 27,6 71,7 — PL PL

Claims (18)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wydzielania tlenku etylenu otrzymy¬ wanego przez bezposrednie utlenianie etylenu tle¬ nem czasteczkowym w ukladzie recyrkulacyjnym, w którym na drodze absorpcji przy uzyciu wod¬ nego roztworu, z mieszaniny gazowej opuszczaja¬ cej strefe reakcyjna uzyskuje sie rozcienczony roztwór tlenku etylenu, zawierajacy pewna ilosc róznych zanieczyszczen, czesciowo bardziej i cze¬ sciowo mniej lotnych od tlenku etylenu, po czym roztwór ten rozdziela sie w pierwszym stopniu wydzielania na frakcje zawierajaca w wiekszej czesci wode oraz na frakcje zawierajaca wieksza czesc tlenku etylenu i tych substancji z absorbatu, które sa bardziej lotne od tlenku etylenu, jak równiez wzglednie mala ilosc wody i ewentualnie imale ilosci innych skladników mniej lotnych od tlenku etylenu, przy czym pozadany tlenek etylenu wydziela sie z wymienionej frakcji przez dalsza obróbke, znamienny tym, ze absorbat przed po¬ daniem do pierwszego stopnia wydzielania podda¬ je sie obróbce wstepnej, w wyniku której odparo¬ wuje znaczna czesc lotnych skladnJików, to jest skladników bardziej lotnych od 'tlenku etylenu, przy czym wymienione lotne skladniki' zawracane sa do ukladu recyrkulacyjnego.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odparowanie znacznej czesci lotnych skladników uzyskuje sie przez przepuszczenie absorbatu przez strefe odparowania.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym,1 ze w wyniku obróbki wstepnej odparowuje co najmniej 50% molowych lotnych skladników.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze w wyniku obróbki wstepnej odparowuje od 50— —85% molowych lotnych skladników.

5. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—4, zna¬ mienny tym, ze uzyskana w wyniku obróbki faze gazowa zawierajaca lotne skladniki zawraca sie do ukladu recyrkulacyjnego po wydzieleniu od¬ parowanych razem mniej lotnych skladników, tj. tlenku etylenu i takich skladników, które sa na¬ wet mniej lotne od tlenku etylenu.

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze odparowana z absorbatu frakcje gazowa wprowa¬ dza sie do stopni sprezania, chlodzenia i wydzie¬ lania uzyskanego kondensatu, przy czym taka ob¬ róbke powtarza sie w razie potrzeby jeden lub wiecej razy. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6078050 17

7. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze ciekla frakcje, lub frakcje, laczy sie ze strumie¬ niem absorbatu przed wprowadzeniem go do stre¬ fy obróbki wstepnej, po czym wprowadza sie do tej strefy, w której odparowuje znaczna czesc lot¬ nych skladników, znajdujacych sie we wprowadzo¬ nej cieczy.

8. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze frakcje odparowana z absorbatu w strefie obróbki wstepnej, przed zawróceniem do ukladu recyrku¬ lacyjnego, laczy sie ze strumieniem wodnym w strefie ponownej absorpcji, ciecz uzyskana z tej strefy albo recyrkuluje sie do strefy obróbki wstepnej, w której znaczna czesc lotnych skladni¬ ków odparowuje z absorbatu lub podaje sie do pierwszej strefy wydzielania lacznie z ciecza po¬ zostajaca z absorbatu po tej obróbce wstepnej.

9. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—9, zna¬ mienny tym, ze ponownego wprowadzenia do ukla¬ du recyrkulacyjnego- fazy gazowej odparowanej z absorbatu w trakcie obróbki wstepnej lub kaz¬ dej pozostalosci z tej fazy gazowej po jednokrot¬ nym lub wielokrotnym usunieciu mniej lotnych skladników, dokonuje sie przez recyrkulacje fazy gazowej lub pozostajacej fazy gazowej do kolum¬ ny absorpcyjnej tworzacej czesc ukladu recyrku¬ lacyjnego.

10. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze faze gazowa, która ma byc zawrócona do absor¬ bera tworzacego czesc ukladu recyrkulacyjnego, poddaje sie uprzedniemu sprezeniu. 18

11. Sposób wedlug zastrz. 10 lub 11, znamienny tym, ze faze gazowa laczy sie z mieszanina ze strefy reakcyjnej.

12. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—12, zna- 5 mienny tym, ze odparowanie lotnych skladników z absorbatu w strefie obróbki wstepnej przepro¬ wadza sie w temperaturze ponizej 65°C.

13. Sposób wedlug zastrz. 13, znamienny tym, ze odparowanie w strefie obróbki wstepnej przepro- 10 wadza sie w temperaturze 30—50°C.

14. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—14, zna¬ mienny tym, ze czas przebywania cieczy w strefie obróbki wstepnej wynosi od 20 sekund — 10 mi¬ nut. 15

15. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—ili5, zna¬ mienny tym, ze cisnienie w strefie obróbki wstep¬ nej wynosi od 1—4 atmosfer absolutnych (15—60 psia). 20

16. Sposób wedlug jednego z zastrz. 1—16, zna¬ mienny tym, ze w pierwszym stopniu wydzielania, po obróbce wstepnej absorbatu w celu odparowa¬ nia znacznej czesci lotnych skladników stosuje sie odpedzenie przy uzyciu pary. 25

17. Sposób wedlug zastrz. 17, znamienny tym, ze cisnienie w strefie odpedzania para wynosi od 1— —2,5 atmosfer absolutnych t(15—35 psia).

18. Sposób wedlug zastrz. 18, znamienny tym, ze górna frakcje gazowa z kolumny odpedowej 30 kondensuje sie bezposrednio w wymienniku ciepla przy uzyciu zwyklej wody chlodzacej.KI. 12o,5/05 78050 MKP C07d 1/14 O /\KI. 12o,5/05 78050 MKP C07d 1/14 I 4 035 16 31 1 18 i V L n 35 35 ' r 30 tr 1 23 FIG.1 FIG.212o,5/05 78050 MKP C0?d 1/14 29 Wh X» 30 Ul "nf FIG.3 FIG. U K.Z.Graf. nr 1, zam. 349/75 Cena 10 zl Errata Lam III, wiersz 20 od góry Jest: kulacyjnego Powinno byc: kulujacego Lam IV, wiersz 22 od góry Jest: recyrkulacyj- Powinno byc: recyrkulowa- Lam X, wiersz 30 od góry Jest: w strefie Powinno byc: w tej strefie Lam X, wiersz 5 od dolu Jest: pozostala Powinno byc: pozostajaca Lam XIV, wiersz 20 od dolu Jest: no ogól Powinno byc: na ogól PL PL