TW314512B - - Google Patents

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314512 A 7 B7_ 五、發明説明（） 本發明背景 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係爲一種環氧乙烷的製造法。 美國專利說明書第4 904 807號中陳述之環氧乙烷製 造法包括於甲烷、二氧化碳、及氬氣存在下在反應器中使 乙烯與自由氧反應而生成環氧乙烷；自反應器中引出反應 器流出物，其經分離環氧乙烷後成爲循環流；自循環流中 移除二氧化碳及氬氣後成爲處理後循環流並送回反應器， 將額外反應物及甲烷輸入反應器。 輸入反應器之額外反應物（乙烯及含自由氧氣體）係用 以補充生成環氧乙烷所消耗之反應物。輸入甲烷係使甲烷 濃度維持在美國專利說明書第3 1 1 9 8 3 7號中陳述之有 利反應條件》 二氧化碳爲反應副產物，爲使二氧化碳濃度維持在即定 範圍之下，需移除部分二氧化碳。 於製程中氬氣與含自由氧氣體共同輸入。爲使氬氣維持 在既定範圍之下，循環流在去除環氧乙烷後需除去部分氬 氣。同時在輸入之含自由氧氣體中亦加入少量氮氣。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在已知方法中氬氣之移除，包含自循環流中分出一支流 並使其通入膜單元之入口，於膜單元中含氬氣體流自滲透 部分出口流出，而殘餘流則自殘餘部分出口流出並導入循 環流。 當通過膜單元之流量增加時，膜面積亦要相對增大。 本發明目的之一即爲降低膜單元之膜面積。 爲達此目的，依據本發明法，環氧乙烷之製造包括於甲 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）' 五、發明説明（ A7 B7 院、氬氣、及一氧化碳存在下在反應器中使乙儲與自由氧 反應生成環氧乙烷；自反應器中引出反應器流出物，其經 分離環氧乙烷後成爲循環流，循環流經移除二氧化碳及氬 氣後成爲處理後循環流並送回反應器；將額外反應物及甲 烷輸入反應器，本方法中氬氣之移除係自循環流分出一支 流並使其通入膜單元之入口，自膜單元之滲透部分出口移 除含氬氣流並自膜單元之殘餘部分出口移除殘餘流，將殘 餘流導入循環流’同時以惰性氣體氣洗膜單元之滲透側。 本發明繼以實例並參照所附圖1詳細說明。 圖式簡單說明 圖1表示本發明方法之流程圖。 圖號簡單說明 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 代表管線 4 代表管線 8 代表管線 1 1代表壓縮機 1 6代表側流 1 9代表流程 2 3代表管線 2 9代表進料口； 32代表滲透部分出口 3 5代表虛線； 40代表管線；及 2代表反應器； 6代表環氧乙烷去除單元； 9代表管線； 1 2代表管線； 1 8代表流程； 22代表二氧化碳去除單元； 2 4代表管線； 3 0代表膜單元； 33代表殘餘部分出口； 3 6代表管線； 4 2代表管線。 ---------^------1T------/ (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ________B7 五、發明説明（） 將包括乙烯、含自由氧氣體、氬氣、二氧化碳、及甲烷 之混合物經管線1輸入反應器2。於反應器2中在甲烷及其 它成份（如二氧化碳及氬氣）存在下，乙烯與自由氧反應 生成環氧乙烷。反應器2中裝有觸媒。所用觸媒、反應條 件及反應物濃度均已爲人熟知，由於其與本發明相關性不 大，故不予深入討論。 自反應器2中經管線4引出反應器流出物。反應器流出 物中含環氧乙烷、二氧化碳 '甲烷及氬氣。二氧化碳爲反 應副產物之一，而另一副產物爲乙烷。本發明中氬氣及少 量氮氣係與含自由氧氣體共同輸入製程。 以環氧乙烷去除單元（6)將反應器流出物所含之環氧乙 烷分離並以管線8移除，循環流以管線9輸出。環氧乙烷 去除單元已爲人熟知，在此不予討論。 循環流中之其它成分則在環氧乙烷去除單元之下游除去 。在本發明中吾人之著眼點並不在於氮氣及乙烷之移除。 於環氧乙烷去除單元6之下游處以壓縮機11將循環流加 壓，以彌補因去除單元所造成之壓損。 將管線1 2之加壓後循環流分爲側流1 6及主流。將主流 分爲1 8及1 9二流程。於流程1 9中以二氧化碳去除單元2 2 除去二氧化碳》自二氧化碳去除單元22中以管線23移除 含二氧化碳流，並以管線2 4將低二氧化碳含量之經處理 流移出。二氧化碳去除單元已爲人熟知，在此不予討論。 支流1 6之流率爲介於1 - 5 %之循環流流率，流程1 9之流 率爲介於10-40%之循環流流率，流程18之流率爲上二 一 6 - 本纸伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 装 訂------\ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 14512 A7 _____B7五、發明説明（） 者之平衡量。 自循環流中移除氬氣之方法包括使支流16通入膜單元 30之進料口 29，經滲透部分出口 32移除含氬氣體，經殘 餘部分出口 33輸出經處理流。膜單元30包括一中空纖維 膜（以虛線3 5表示），此中空纖維含聚颯》爲氣洗膜單 元3 0之殘餘側，吾人以管線3 6輸入惰性氣體，惰性氣體 逆流通過膜單元3 0之殘餘側》 將自二氧化碳去除單元2 2流出之經處理流2 4及由’膜單 元3 0流出之經處理流3 3匯入未處理流1 8，並經管線4 0及 管線1輸入反應器2。額外反應物（乙烯及含自由氧氣體 )及甲烷則以管線4 2導入管線4 0後輸入反應器2。 爲展示氣洗之功能，吾人比較在滲透側加或不加以氣洗 之膜單元3 0之效率。 表1爲未加以氣洗之膜單元其進料、滲透部分流出物及 殘餘部分流出物之組合物及成分之流率。其中膜單元含面 積爲1630米2之中空纖維膜且此中空纖維膜含聚颯。 表1。未加以氣洗之膜單元其進料、滲透部分流出物、 殘餘部分流出物之組合物與成分之流率。（非本發明法） (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 裝. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局工消费合作社印裝 A7 ______B7 五、發明説明（） 進料 滲透部分 殘餘部分 %體積 千莫耳/小時 %體積千莫耳/小時 %體積千莫耳/小時 氮氣 1.22 4.54 0.81 0.14 1.24 4.40 氬氣 9.30 34.06 11.8 2.09 9.17 32.51 氧氣 4.16 15.48 7.70 1.36 3.98 14.12 甲烷 50.24 186.90 38.36 6.75 50.83 180.15 乙烯 27.20 101.19 22.72 4.00 27.42 97.19 乙燒 0.95 3.53 0.63 0.11 0.97 3.42 二氧化碳 6.93 25.78 17.90 3.15 6.39 22.63 總量 100.00 372.02 100.00 17.60 100.00 354.42 表2爲依據本發明之膜單元其進料 '滲透部分流出物及 殘餘部分流出物之組合物及成分流率。其中膜單元含面積 爲1310米2之中空纖維膜且此中空纖維膜含聚颯。所用氣 洗氣體爲甲烷且氣洗氣體之流率爲7. 44千莫耳/小時， 其相當於2莫耳％之進料流率。 表2。加以氣洗之膜單元其進料、滲透部分流出物、殘 餘部分流出物之組合物與成分流率。（依據本發明 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X29?公釐〉 裝------訂------^ (請先閱讀背Vg之注意事項再填莴本頁) Μ Μ

ι、發明説明（) 進料 滲透部分 殘餘部分 %體積 千莫耳/小時 %體積千莫耳/小時 %體積千莫耳/小時 氮氣 1.34 4.99 0.59 0.14 1.36 4.85 氬氣 9.28 34.52 8.85 2.09 9.11 32.44 氧氣 4.15 15.44 7.19 1.70 3.86 13.74 甲烷 50.12 186.46 50.09 11.82 51.17 174.64 乙燦 27.14 101.97 15.54 3.67 27.35 97.30 乙院 1.06 3.94 0.47 0.11 1.08 3.83 二氧化碳 6.91 25.71 17.28 4.08 6.07 21.63 總量 100.00 372.02 100.00 23.60 100.00 348.42 經比較二膜單元之效率，吾人可知經氣洗作用可以相對 較小面積之膜處理約相同量之含氬氣體，且逸出之乙烯量 亦較少。 氣洗氣體之流率較佳爲介於1至10莫耳％之進料流率。 隨氣洗氣體流率之增加，乙烯逸出量減少，但當氣洗氣體 之流率大於10莫耳％時，由於流量過大，而降低之乙烯 逸出量極低，故較難以估算。 經參照附圖之方法，主流被分爲18及19二流程，而二 氣化碳則在流程1 9中移除。另一種方法則爲直接在主流 中移除二氧化碳，如此則不必將主流分流》 膜材質可爲任何可被氬氣選擇性穿透者。適當的膜爲聚 合材料（如聚二甲基矽氧烷或聚）之高密度膜。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 裝 、1τ------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央樣率局員工消費合作社印製 314512 A7 B7五、發明説明（)適當之惰性氣體實例爲甲烷、氮氣、二氧化碳、或此類 氣體混合物。 an m n^i οϋ — I In ml I ml —^ϋ I- _i 1^1 I - - —*. -¾ 、v'° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）