RU2764129C2 - Способ и установка для производства олефинов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к получению этилена. Описан способ производства этилена, в котором этан в исходной реакционной смеси частично каталитически превращают путем окислительного дегидрирования в присутствии кислорода с получением газообразной первой смеси компонентов, содержащей по меньшей мере этан, этилен, уксусную кислоту и воду, при этом по меньшей мере часть газообразной первой смеси компонентов подвергают операции промывки промывающей жидкостью с получением жидкой второй смеси компонентов, содержащей воду и уксусную кислоту, причем первую часть второй смеси компонентов используют для формирования промывающей жидкости, а вторую часть второй смеси компонентов подвергают экстракции растворителем с получением жидкой третьей смеси компонентов, содержащей по меньшей мере один органический растворитель и уксусную кислоту, и тем, что по меньшей мере часть жидкой третьей смеси компонентов нагревают и подвергают перегонке с получением жидкости, преимущественно или исключительно содержащей уксусную кислоту, причем нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подвергнутой перегонке, осуществляют по меньшей мере частично в условиях теплообмена с первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов. Технический результат - повышение эффективности способа получения этилена. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу производства олефинов и соответствующей установке согласно указанному в независимых пунктах формулы изобретения.

Уровень техники

Окислительное дегидрирование (ОДГ) парафинов, имеющих от двух до четырех атомов углерода, в принципе, известно. В ОДГ указанные парафин реагируют с кислородом с получением, помимо прочего, олефинов с тем же числом атомов углерода и воды.

ОДГ может иметь преимущества по сравнению с осуществляемыми способами производства олефинов, такими как паровой крекинг или каталитическое дегидрирование. В частности, нет ограничения по термодинамическому равновесию с точки зрения экзотермичности протекающих реакций. ОДГ можно проводить при сравнительно низких температурах реакции. Регенерация используемых катализаторов, в принципе, не является необходимой, поскольку присутствие кислорода обеспечивает регенерацию in situ. Наконец, по сравнению с паровым крекингом образуются меньшие количества бесполезных побочных продуктов, таких как кокс.

Более подробно относительно ОДГ можно посмотреть по ссылке на соответствующую техническую литературу, например, Ivars, F. and

Nieto, J. M., Light Alkanes Oxidation: Targets Reached and Current Challenges, в: Duprez, D. and Cavani, F. (ed.), Handbook of Advanced Methods and Processes in Oxidation Catalysis: From Laboratory to hidustry, London 2014: hnperial College Press, pages 767-834, или

С.A. et al., Oxidative Dehydrogenation of Ethane: Common Principles and Mechanistic Aspects, ChemCatChem, vol. 5, no. 11, 2013, pages 3196 to 3217.

В частности, когда используют MoVNbTeOx катализаторы в условиях реакции ОДГ, подходящих для промышленного производства, в качестве побочных продуктов образуются значительные количества соответствующих карбоновых кислот используемых парафинов. Для экономичной эксплуатации установки при использовании описанного типа катализаторов, как правило, необходимо, соответствующее совместное производство олефинов и соответствующих карбоновых кислот. Это относится, в частности, к ОДГ этана (ОДГ-Э), в котором одновременно образуется уксусная кислота. Олефины и карбоновые кислоты должны быть отделены друг от друга, если их нужно получить в качестве отдельных продуктов.

Кроме того, в ОДГ образуются заметные количества таких побочных продуктов, как монооксид углерода и диоксид углерода, которые совместно с водой, оставшимся кислородом и оставшимся этаном также присутствуют в газовой смеси, образующейся в процессе ОДГ и должны быть удалены из соответствующих основных продуктов, то есть получаемых олефинов и соответствующих карбоновых кислот.

Целью настоящего изобретения является усовершенствование такого разделения и, в частности, повышение его эффективности.

Сущность изобретения

В сравнении с уровнем техники, в настоящем изобретении предложен способ производства олефинов и соответствующая установка, характеризующиеся признаками, указанными в независимых пунктах формулы изобретения. Частные случаи воплощения изобретения являются в каждом случае предметом зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания.

Потоки материалов, газовые смеси и т.д. могут в контексте настоящего изобретения быть насыщенными или бедными одним или более компонентами, причем определение "насыщенный" может соответствовать содержанию не менее 99%, 99,5%, 99,9% или 99,99%, а определение "бедный" может соответствовать содержанию не более 1%, 0,5%, 0,1% или 0,01% в молярном, массовом или объемном выражении. Если указано несколько компонентов, определение "насыщенный" или "бедный" относится к сумме всех компонентов. Если ссылка делается, например, на "кислород" или "этан", это может касаться чистого газа, а также смеси, насыщенной соответствующим компонентом.

Потоки материалов, газовые смеси и т.д. могут в контексте настоящего изобретения быть также "обогащенными" или "обедненными" одним или более компонентами, причем эти термины приведены в отношении содержания в исходной смеси. Они являются "обогащенными", когда содержат не менее чем 1,5-кратное, 2-кратное, 5-кратное, 10-кратное, 100-кратное или 1000-кратное содержание, а "обедненными", когда они содержат не более 0,75-кратного, 0,5-кратного, 0,1-кратного, 0,01-кратного или 0,001-кратного содержания одного или более компонентов относительно исходной смеси.

Термины "уровень давления" и "уровень температуры" используют здесь и далее для характеристики давления и температур, чтобы показать, что давление и температуры не обязательно должны быть указаны в виде точных значений давления/температуры. Уровень давления или уровень температуры может находиться в пределах, например, ±1%, 5%, 10%, 20% или 50% от среднего значения. Множество уровней давления и температуры может представлять собой непересекающиеся или перекрывающиеся диапазоны. Тот же уровень давления/температуры может, например, все еще присутствовать, даже когда давление и температуры снизились из-за потерь при теплопередаче или из-за охлаждения. Уровни давления, указанные в данной заявке в барах, представляют собой абсолютные давления.

"Перегонная колонна" в смысле применения данного термина в данной заявке относится к блоку для разделения, предназначенному для по меньшей мере частичного разделения на фракции смеси веществ, вводимых в газообразном или жидком состоянии или в виде двухфазной смеси, содержащей доли жидкого и газообразного веществ, возможно также в сверхкритическом состоянии, путем перегонки/ректификации, то есть соответственно с образованием из смеси веществ чистых веществ или по меньшей мере смесей веществ, имеющих разные составы. Перегонные колонны обычно выполнены в виде цилиндрических металлических контейнеров, снабженных внутренними элементами, например, разделительными тарелками или упорядоченными или неупорядоченными наполнителями. Перегонная колонна содержит кубовый испаритель. Это устройство, имеющее теплообменник, который нагревается и который предназначен для нагревания накапливающейся в нижней части ректификационной колонны жидкой фракции, известной также как кубовая жидкость. С помощью кубового испарителя часть кубового продукта непрерывно испаряется и подается рециклом в газообразной форме в зону разделения.

Напротив, "скруббер" в смысле применения данного термина в данной заявке относится к блоку разделения, предназначенному для прохождения газовой смеси, вводимой в газовом состоянии в противотоке относительно жидкости, называемой промывающей жидкостью/поглощающей жидкостью, для переноса компонентов газовой смеси из указанной газовой смеси в промывающую жидкость. Компоненты, переносимые из газовой смеси в промывающую жидкость, могут быть твердыми, жидкими или газообразными веществами, в данном случае, в частности, вода и уксусная кислота, которые присутствуют в газовой смеси в газообразной или тонкодисперсной жидкой форме. Кроме того, скруббер может содержать внутренние элементы, которые могут быть спроектированы аналогично внутренним элементам перегонной колонны и введены для обеспечения наибольшей возможной площади теплопередачи между газовой смесью и промывающей жидкостью. Однако скруббер обычно не содержит кубового испарителя.

«Экстракционная колонна» в смысле применения данного термина в данной заявке относится к жидкость-жидкостному экстрактору, в котором экстракцию проводят в противотоке. Можно применять различные конструкции, но все они основаны на общем рабочем принципе. В частности, экстракционные колонны могут иметь стоячую вертикальную конфигурацию, в которую в верхнюю часть постоянно вводится жидкость с более высокой относительной плотностью (в данном случае смесь экстрагируемых жидкостей), а в нижнюю часть - жидкость с более низкой относительной плотностью (в данном случае экстрагент). Для получения наибольшей возможной площади переноса между жидкостями проводят также получение тонкой дисперсии. Особенно подходящие устройства и внутренние элементы облегчают интенсивное перемешивание. Жидкость с меньшей относительной плотностью (насыщенный экстрактом растворитель) извлекают в верхней части экстракционной колонны.

Более подробно о конструкциях и специфических воплощениях таких колонн можно посмотреть учебники (см., например, K. Sattler, "Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, Apparate", 3rd edition, Wiley-VCH, Weinheim 2001).

Как указано в начале, особенно при использовании MoVNbTeOx катализаторов в ОДГ в качестве побочных продуктов могут образовываться значительные количества соответствующих карбоновых кислот используемых парафинов. Побочными продуктами также являются, помимо прочего, монооксид углерода и диоксид углерода. Газовая смесь, извлекаемая из ОДГ реактора, обычно также содержит реакционную и технологическую воду, оставшийся кислород и оставшийся этан. Такую газовую смесь называют в данной заявке "технологический газ" из ОДГ «первая смесь компонентов». Как указано, технологический газ содержит один или более олефинов в качестве основного продукта(ов), а также побочные продукты и не вступившие в реакцию реагенты. В случае ОДГ-Э основными продуктами являются этилен и уксусная кислота.

Преимущества изобретения

В US 2014/0249339 А1 описано проведение операции промывки технологического газа из ОДГ водой для охлаждения и вымывания из указанного газа водорастворимых компонентов (так называемое быстрое охлаждение водой). Жидкость, образуемая в таком быстром охлаждении водой, по существу представляет собой водный раствор уксусной кислоты, имеющий содержание уксусной кислоты обычно 5-20% (масс.), например, около 11% (масс.). Раствор уксусной кислоты образуется при температуре, как правило, от 75°С до 100°С, например, около 90°С. Его также называют ниже в данной заявке как "вторая смесь компонентов". Будет понятно, что раствор уксусной кислоты, образуемый при таком быстром охлаждении водой, может также содержать дополнительные компоненты, например, легкие углеводороды, которые вымываются до определенной степени.

Для получения уксусной кислоты из раствора уксусной кислоты можно, в принципе, применять различные способы, например, обычные способы перегонки, способы экстракции растворителем и/или способы с применением подходящих ловушек. С точки зрения экономии энергии, в частности, в уровне техники обычно применяют последние способы из-за более разбавленных растворов уксусной кислоты.

Настоящее изобретение включает как указанное быстрое охлаждение водой, в котором получают водный раствор уксусной кислоты, так и применение жидкость-жидкостной экстракции водного раствора уксусной кислоты, например, при использовании метил-трет-бутилового простого эфира (МТВЕ) или этилацетата с последующей отгонкой растворителя. Водный раствор уксусной кислоты сначала подают в экстракционную колонну, которая преимущественно работает при атмосферных условиях (атмосферное давление и температура окружающей среды). Уксусную кислоту экстрагируют из водного раствора уксусной кислоты в экстракционной колонне при использовании перечисленных растворителей. Полученную смесь растворитель-уксусная кислота затем перегоняют в перегонной колонне при атмосферных условиях с получением чистой уксусной кислоты. В нижней части этой перегонной колонны образуется по существу чистая уксусная кислота, а в верхней части получают смесь компонентов, которую в данной заявке ниже называют также как "четвертая" смесь компонентов, и которая содержит уксусную кислоту, не перешедшую в нижнюю часть перегонной колонны, небольшие количества воды и, в иных случаях, преимущественно растворитель. До или после введения в перегонную колонну смесь растворитель-уксусная кислота нагревают. Такое нагревание предпочтительно проводят до уровня температуры, близкого к температуре испарения смеси растворитель - уксусная кислота. Таким образом, затраты энергии на перегонку, которые в значительной степени обусловлены затратами на тепло кубового испарителя, применяемого в процессе перегонки, можно снизить согласно настоящему изобретению, в то время как одновременно, как раскрыто ниже, другие потоки материала могут эффективно охлаждаться.

В целом, в настоящем изобретении предложен способ производства этилена, в котором этан в исходной реакционной смеси частично каталитически превращается путем окислительного дегидрирования (ОДГ, ОДГ-Э) в присутствии кислорода с получением газообразной первой смеси компонентов, содержащей по меньшей мере этан, этилен, уксусную кислоту и воду. Следовательно, настоящее изобретение, в принципе, можно применять в известном способе ОДГ-Э. Для более подробной информации приводится ссылка на техническую литературу, указанную в начале. Первую смесь компонентов, полученную в ОДГ-Э, можно подвергнуть кондиционированию, например, предварительному охлаждению, перед тем как обрабатывать ее, как описано в данной заявке ниже в способе согласно настоящему изобретению. Первая смесь компонентов представляет собой полученный газ/технологический газ из ОДГ-Э.

Если указано, что такая первая смесь компонентов содержит этан, этилен, уксусную кислоту и воду, будет понятно, что это не исключает возможности того, что смесь компонентов содержит другие компоненты, в частности, побочные продукты процесса ОДГ-Э или компоненты, уже присутствующие в исходной реакционной смеси, но не претерпевшие изменений в процессе ОДГ-Э, которые описаны в данной заявке как инертные компоненты. Инертный компонент не обязательно представляет собой классический инертный газ, а также включает, например, метан любого типа, присутствующий в исходной реакционной смеси, который, если и подвергается, то незначительному превращению в процессе ОДГ-Э.

В настоящем изобретении предложено, что по меньшей мере часть газообразной первой смеси компонентов подвергают операции промывки промывающей жидкостью с получением жидкой второй смеси компонентов, содержащей воду и уксусную кислоту. Операцию промывки, в частности, осуществляют в скруббере, таком, как был описан в данной заявке ранее. Операцию промывки используют не только для очистки такой первой смеси компонентов, но, в частности, также для ее охлаждения. В принципе, такая операция промывки известна из уровня техники и также называется быстрым охлаждением водой (см. выше).

В настоящем изобретении также предложено, что первую часть второй смеси компонентов используют для формирования промывающей жидкости и что вторую часть второй смеси компонентов подвергают экстракции растворителем с получением жидкой третьей смеси компонентов, содержащей органический растворитель и уксусную кислоту. Таким образом, согласно настоящему изобретению, формируется контур, в котором промывающая жидкость всегда формируется из кубовой жидкости скруббера. Преимущественно, когда, как отмечается ниже в данной заявке, первую и вторую части второй смеси компонентов охлаждают перед их соответствующим использованием. Это является существенной особенностью настоящего изобретения. Экстракцию растворителем предпочтительно проводят с помощью экстракционной колонны, такой как была описана в начале данной заявки.

Наконец, в настоящем изобретении предложено, что по меньшей мере часть жидкой третьей смеси компонентов нагревают и подвергают перегонке с получением жидкости, преимущественно или исключительно содержащей уксусную кислоту. Таким образом, данную перегонку используют для получения насыщенного уксусной кислотой продукта, в частности, по существу чистой уксусной кислоты (ледяной уксусной кислоты). Применение настоящего изобретения позволяет производить такой чистый продукт и, таким образом, полностью использовать продуктивность ОДГ-Э синтеза.

Однако авторами настоящего изобретения было обнаружено, что, в частности, такая перегонка имеет сравнительно высокие требования по энергии, так как в данном случае требуются нагревающие среды, которые не могут быть обеспечены без дополнительных затрат энергии. В частности, перегонку, как ее можно применять в настоящем изобретении, осуществляют при использовании кубового испарителя, работающего с паром низкого давления. Такой пар низкого давления можно обеспечить только при высоких затратах и, следовательно, перегонка является основным элементом потребления энергии при разделении такого типа. Эта проблема также решена в настоящем изобретении.

Согласно настоящему изобретению, нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подверженной перегонке, осуществляют по меньшей мере частично в условиях теплообмена с первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов. Другими словами, третью смесь компонентов/ее часть, подвергнутую перегонке, нагревают или даже предварительно испаряют или полностью испаряют перед осуществлением перегонки (хотя, как указано, возможно также нагревание с помощью промежуточного испарителя в процессе перегонки). Это позволяет осуществить перегонку с меньшими затратами энергии, так как меньшие количества тепла и, следовательно, пара низкого давления необходимо обеспечить в кубовом испарителе соответствующей перегонной колонны. Нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подвергнутой перегонке, в частности, осуществляют при уровне температуры от 40°С до 120°С, который ниже уровня температуры, необходимого для работы кубового испарителя (120°С - температура кипения уксусной кислоты и минимальная необходимая температура куба).

Нагревание можно осуществлять с помощью одного или более теплообменников, через которые проходит третья смесь компонентов перед введением в перегонную колонну. В еще одном воплощении настоящего изобретения подвод тепла можно альтернативно или дополнительно осуществить напрямую в процессе перегонки с помощью промежуточного испарителя, который также можно нагревать тем же способом. Применение промежуточного испарителя приводит также к сохранению энергии в нижней части перегонной колонны. Таким образом, в данном случае тоже по меньшей мере часть жидкой третьей смеси компонентов нагревают и подвергают перегонке с получением жидкости, преимущественно или исключительно содержащей уксусную кислоту, при этом нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подвергнутой перегонке, осуществляют по меньшей мере частично в условиях теплообмена в первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов. Только этот теплообмен происходит в данном случае в другом месте.

Следовательно, нагревание согласно только что раскрытому воплощению настоящего изобретения является особенно преимущественным, так как его можно осуществлять путем интеграции тепла, при которой можно проводить в любом случае необходимое охлаждение первой смеси компонентов и/или первой и/или второй части второй смеси компонентов.

Как уже отмечалось выше, вторую смесь компонентов/ее первую и/или вторую часть охлаждают перед ее применением в качестве промывающей жидкости, а также перед ее введением в экстракцию растворителем. Вторую смесь компонентов/ее первую и/или вторую часть формируют на уровне температуры, особенно преимущественном для нагревания третьей смеси компонентов, в частности, от 80°С до 100°С, например, примерно 90°С, и степень охлаждения до уровня температуры от 25°С до 50°С, например, примерно 40°С, во многом соответствует степени нагревания третьей смеси компонентов. Первую смесь компонентов также можно, перед ее введением в скруббер, подвергнуть охлаждению в условиях теплообмена с третьей смесью компонентов, так что достигаемая в скруббере мощность охлаждения и, следовательно, нагревание второй смеси компонентов снижается.

Согласно настоящему изобретению, вторая смесь компонентов, то есть кубовая жидкость скруббера, содержит, в частности, от 5% до 20% (масс.), например, примерно 11% (масс.), уксусной кислоты и в оставшейся части по меньшей мере 80% (масс.) воды. Вторая смесь компонентов содержит оставшуюся часть других побочных продуктов ОДГ-Э, таких как были раскрыты ранее.

Как отмечалось выше, вторую смесь компонентов, то есть кубовую жидкость скруббера, формируют, в частности, при уровне температуры от 80°С до 100°С. Первую и/или вторую часть второй смеси компонентов, как указано выше, охлаждают до уровня температуры от 25°С до 50°С, в частности, до уровня температуры, например, примерно 40°С.

Экстракцию растворителем согласно настоящему изобретению преимущественно проводят при использовании по меньшей мере одного растворителя, имеющего температуру кипения в диапазоне от 40°С до 100°С (при атмосферном давлении). В целом, можно отметить, что чем выше уровень температуры второй смеси компонентов и чем ниже давление третьей смеси компонентов, тем более эффективны меры, предложенные в настоящем изобретении. Кроме того, чем ниже температура упаривания растворителя, применяемого в экстракции растворителем, тем большими преимуществами обладает настоящее изобретение, так как это гарантирует, что уровень температуры, при котором испаряется третья смесь компонентов, является соответственно низким. Особенно предпочтительно согласно настоящему изобретению использовать метил-трет-бутиловый простой эфир (МТВЕ).

Эти преимущества, в частности, достигаются, когда операцию промывки, возможно экстракцию растворителем и перегонку, а также нагревание третьей смеси компонентов проводят при уровне давления, по существу равном атмосферному давлению, например, при уровне давления от 90 кПа до 120 кПа (0,9 до 1,2 бар) (абс.), в частности, при примерно атмосферном давлении.

В процессе экстракции растворителем, например, под действием только гидростатики, уровень давления может быть также значительно выше и зависит, в частности, от высоты колонны и плотностей применяемых текучих сред. В процессе экстракции растворителем можно формировать дополнительную смесь компонентов, преимущественно содержащую воду из второй смеси компонентов и части растворителя(ей), при этом дополнительную смесь компонентов нагревают в условиях теплообмена с первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов. Дополнительная смесь компонентов может содержать от 1 до 10 процентов по массе, в частности, от 1 до 5 или от 2 до 4 процентов по массе, растворителя(ей). Дополнительную смесь компонентов подают на операцию отпарки.

Как уже кратко указывалось в начале данной заявки, согласно настоящему изобретению в результате перегонки получают газообразную четвертую смесь компонентов, содержащую по меньшей мере органический растворитель(и) из экстракции растворителем и небольшие количества воды, а также уксусную кислоту. Преимущественно, воду можно преимущественно отделять в простом жидкость-жидкостном сепараторе. Полученную таким образом водную фазу преимущественно по меньшей мере частично подают на операцию отпарки вместе с водной фазой, обедненной уксусной кислотой, из экстракции. В операции отпарки органический растворитель(и) и другие легкие побочные продукты по меньшей мере частично вытесняются из водной фазы при использовании отпарного газа.

Особенно подходящим в качестве отпарного газа согласно настоящему изобретению является пар низкого давления при уровне температуры от 120°С до 220°С. Следовательно, операция отпарки также представляет собой стадию разделения, характеризующуюся высокими энергетическими затратами, особенно, когда пар низкого давления нужно подавать для этого процесса специально. Поэтому нагревание обедненной уксусной кислотой водной фазы из процесса экстракции и/или водной фазы из четвертой смеси компонентов может также быть преимущественным, так как это повышает летучесть растворителя и ускоряет отпарку. Такое нагревание, в частности, можно также проводить с помощью теплообменника с первой и/или второй частью второй смеси компонентов.

В настоящем описании предложена также установка для производства этилена, содержащая по меньшей мере один реактор, предназначенный для частично каталитического превращения этана в исходной реакционной смеси путем окислительного дегидрирования в присутствии кислорода с получением газообразной первой смеси компонентов, содержащей по меньшей мере этан, этилен, уксусную кислоту и воду. Установка снабжена по меньшей мере одной промывной колонной, предназначенной для проведения операции промывки по меньшей мере части газообразной первой смеси компонентов первой промывающей жидкостью с получением жидкой второй смеси компонентов, содержащей воду и уксусную кислоту. Кроме того, обеспечены средства, предназначенные для применения первой части второй смеси компонентов для формирования промывающей жидкости и по меньшей мере одной экстракционной колонны, предназначенной для проведения экстракции растворителем второй части второй смеси компонентов с получением жидкой третьей смеси компонентов, содержащей по меньшей мере один органический растворитель и уксусную кислоту. Наконец, обеспечены средства, предназначенные для нагревания по меньшей мере части жидкой третьей смеси компонентов, и по меньшей мере одна перегонная колонна, предназначенная для по меньшей мере частичной перегонки нагретой жидкой третьей смеси компонентов или ее нагретой части с получением жидкости, преимущественно или исключительно содержащей уксусную кислоту.

Для понимания особенностей и преимуществ соответствующей установки сделана прямая ссылка на особенности и преимущества, раскрытые со ссылкой на способ, предложенный в настоящем изобретении. Преимущественно, такая установка предназначена для осуществления такого способа.

Более подробно настоящее изобретение раскрыто далее со ссылкой на прилагаемый чертеж, иллюстрирующий предпочтительное воплощение настоящего изобретения.

Краткое описание чертежа

На Фиг. 1 показан способ согласно одному из воплощений настоящего изобретения.

Подробное описание чертежа

На Фиг. 1 показан способ согласно особенно предпочтительному воплощению настоящего изобретения в виде блок-схемы способа, обозначенного в целом 100.

В способе 100 поток а технологического газа из процесса ОДГ-Э 1, показанный здесь только в очень схематическом виде, подают в нижнюю зону скруббера 2, в верхнюю зону которого вносят поток b материала, описанный в данной заявке ниже. Таким образом, по меньшей мере основная часть воды, присутствующей в потоке а технологического газа, и уксусную кислоту, присутствующую в потоке а технологического газа, отделяют в нижней части скруббера 2. Полученный таким образом из верхней части скруббера 2 поток с технологического газа освобождают по меньшей мере от основной части присутствующей воды и присутствующей уксусной кислоты.

Из нижней части скруббера 2 извлекают раствор уксусной кислоты в форме потока d материала. Как отмечалось ранее в данной заявке, раствор уксусной кислоты имеет содержание уксусной кислоты, например, примерно 11% (масс.) и уровень температуры, например, примерно 90°С. Поток с материала охлаждают в трех теплообменниках 3, 4 и 5, из которых теплообменники 3 и 4 работают с потоками 1 и u материала, раскрытыми в данной заявке ниже, а теплообменник 5 работает, например, с охлаждающей водой. Ниже по потоку от теплообменника 5 часть потока d материала ответвляется в виде потока b материала, ранее упомянутого в данной заявке выше. Это обеспечивает соответствующий контур. Другими словами, часть водного раствора уксусной кислоты, сливаемого из нижней части, используют в верхней части скруббера 2 после соответствующего охлаждения.

Остаточный поток, оставшийся после отведения потока b материала, который теперь для ясности обозначается как поток е, вводят при уровне температуры, например, примерно 40°С в верхнюю зону экстракционной колонны 6, которую эксплуатируют при атмосферном уровне давления и уровне температуры, соответствующем температуре окружающей среды. В нижнюю зону экстракционной колонны 6 подают поток f растворителя, который формируют при использовании потока g растворителя, формируемого так, как раскрыто в данной заявке ниже, и потока h растворителя, сливаемого из бака 7 для растворителя. В бак 7 для растворителя можно, в свою очередь, подавать поток i растворителя. Растворитель может быть удален из бака 7 для растворителя с помощью потока k инертного газа. Растворитель может, в частности, представлять собой МТВЕ, а инертный газ может быть, в частности, азотом.

Сливаемый таким образом из верхней зоны экстракционной колонны 6 поток представляет собой поток 1 материала, содержащий по существу уксусную кислоту и применяемый растворитель. Указанный поток пропускают с помощью насоса 8 через ранее упомянутый теплообменник 3, нагревают в нем и таким образом предварительно испаряют или даже полностью испаряют и вводят в перегонную колонну 9, которую также эксплуатируют при атмосферном уровне давления. Как уже отмечалось выше, теплообменник 3 необязательно должен представлять собой отдельное устройство для потока 1 материала, а скорее может также быть интегрирован в виде промежуточного испарителя в перегонной колонне 9.

Кубовый испаритель 10 перегонной колонны 9 может, в частности, работать при использовании пара низкого давления. Путем нагревания потока 1 материала можно, как указано ранее, согласно настоящему изобретению добиться сохранения энергии с помощью более низких затрат энергии в кубовом испарителе 10. Требуемое охлаждение потока d материала можно проводить одновременно, как следствие. В нижней части перегонной колонны 9 образуется по существу чистая уксусная кислота (ледяная уксусная кислота), которую можно извлечь в виде потока m материала, перекачиваемого с помощью насоса 11 через теплообменник 12, работающий с холодной водой и, например, выгружаемого в виде продукта на границах установки.

Продукт из верхней части перегонной колонны 9 преимущественно содержит растворитель, применяемый в экстракционной колонне 6, и небольшие количества воды и уксусной кислоты. Его сливают в виде потока n материала, пропускают через теплообменник 13, работающий с охлаждающей водой, и совместно с потоком х материала, более подробно раскрытого в данной заявке ниже, вводят в сепаратор 14. Из указанного сепаратора с помощью насоса 15 извлекают поток о материала, преимущественно содержащий растворитель и небольшие количества уксусной кислоты, причем его первую часть возвращают рециклом в виде потока р материала в качестве флегмы в дистилляционную колонну 9, а его вторую часть используют в виде потока q материала для формирования ранее указанного потока g растворителя. С этой целью поток q материала объединяют с другим потоком r растворителя, подаваемого с помощью насоса 16 из другого бака 17 для растворителя. В другой бак 17 для растворителя подают растворитель в виде потока s материала. Затем из сепаратора 14 с помощью насоса 18 извлекают поток t материала, который преимущественно является водным, но также содержит остатки используемого растворителя и используется, как раскрыто в данной заявке ниже.

Из нижней зоны экстракционной колонны 6 с помощью насоса 19 извлекают поток u материала, преимущественно содержащий воду, а также остатки применяемого растворителя, пропускают через ранее указанный теплообменник 4, объединяют также с ранее упомянутым потоком t материала и вводят в отпарную колонну 20. Пар низкого давления вводят в отпарную колонну 20 в качестве отпарного газа в виде потока v материала. Отпарная колонна 20 имеет нижнюю секцию 21 колонны и верхнюю секцию 22 колонны, при этом нижняя секция 21 колонны и верхняя секция 22 колонны отделены друг от друга переливным желобом 23, например, желобом с отводом. Нижняя секция 21 колонны и верхняя секция 22 колонны могут, при необходимости, иметь разные размеры.

Верхняя часть верхней секции 22 отпарной колонны 20 может, например, охлаждаться с помощью потока w охлаждающей воды. Таким образом, на переливном желобе 23 формируется жидкость, преимущественно содержащая оставшийся растворитель, присутствующий в потоках u и t материала, который можно извлечь в виде ранее упомянутого потока х материала. Газ в верхней части, оставшийся в верхней части верхней секции 22 отпарной колонны 20, содержит, в частности, легкие углеводороды, которые также вымываются в жидкую фазу в колонне 2 для быстрого охлаждения водой. Их можно сжечь или, например, направить на другое применение.

Из нижней части нижней секции 21 отпарной колонны 20 с помощью насоса 24 извлекают и, например, выгружают на границах установки поток z материала, преимущественно содержащий воду.

Claims (11)

1. Способ (100) производства этилена, в котором этан в исходной реакционной смеси частично каталитически превращают путем окислительного дегидрирования (1) в присутствии кислорода с получением газообразной первой смеси компонентов, содержащей по меньшей мере этан, этилен, уксусную кислоту и воду, при этом по меньшей мере часть газообразной первой смеси компонентов подвергают операции промывки промывающей жидкостью с получением жидкой второй смеси компонентов, содержащей воду и уксусную кислоту, отличающийся тем, что первую часть второй смеси компонентов используют для формирования промывающей жидкости, а вторую часть второй смеси компонентов подвергают экстракции растворителем с получением жидкой третьей смеси компонентов, содержащей по меньшей мере один органический растворитель и уксусную кислоту, и тем, что по меньшей мере часть жидкой третьей смеси компонентов нагревают и подвергают перегонке с получением жидкости, преимущественно или исключительно содержащей уксусную кислоту, причем нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подвергнутой перегонке, осуществляют по меньшей мере частично в условиях теплообмена с первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов.

2. Способ (100) по п. 1, в котором нагревание третьей смеси компонентов или ее части, подвергнутой перегонке, осуществляют при уровне температуры от 40°С до 120°С.

3. Способ (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором вторая смесь компонентов содержит от 5% до 20% масс. уксусной кислоты и в оставшейся части по меньшей мере 80% масс. воды.

4. Способ (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором вторую смесь компонентов формируют при уровне температуры от 80°С до 100°С и первую и/или вторую часть второй смеси компонентов охлаждают до уровня температуры от 25°С до 50°С.

5. Способ (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором экстракцию растворителем осуществляют при использовании по меньшей мере одного растворителя, имеющего температуру кипения в диапазоне от 40°С до 100°С при атмосферном давлении.

6. Способ (100) по п. 5, в котором указанный по меньшей мере один растворитель содержит метил-трет-бутиловый простой эфир.

7. Способ (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере операцию промывки и перегонку осуществляют при уровне давления от 90 кПа до 110 кПа (от 0,9 до 1,1 бар) абс.

8. Способ (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительную смесь компонентов, преимущественно содержащую воду из второй смеси компонентов и части растворителя(ей), формируют в процессе экстракции растворителем, при этом дополнительную смесь компонентов нагревают в условиях теплообмена с первой смесью компонентов и/или с первой и/или со второй частью второй смеси компонентов.

9. Способ по п. 8, в котором дополнительная смесь компонентов содержит от 1 до 10 процентов по массе, в частности, от 1 до 5 или от 2 до 4 процентов по массе, растворителя(ей).

10. Способ (100) по п. 8 или 9, в котором дополнительную смесь компонентов подают на операцию отпарки.

11. Способ (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором перегонку осуществляют при нагревании с помощью пара низкого давления.

Images