TWI235154B - Preparation of ethylene oxide by directly oxidizing of ethylene with air or oxygen - Google Patents

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TWI235154B TW088116105A TW88116105A TWI235154B TW I235154 B TWI235154 B TW I235154B TW 088116105 A TW088116105 A TW 088116105A TW 88116105 A TW88116105 A TW 88116105A TW I235154 B TWI235154 B TW I235154B
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Description

1235154 A7 B7 五、發明説明（ — 、本發明係關於-種藉乙缔之直接氧化作用來製備環氧乙 後又稱為E0)之方法，並關於一種方法，根據其，二醇 =精水解、加壓脫水、真空脫水及後續蒸館等作用而由E〇 製成。 目則，E0係藉由有銀觸媒存在下的乙晞與空氣或氧之直 接氧化作用來工業製備。反應係高放熱的（每莫耳乙婦產生 自225至400千焦耳（kJ)總熱）；目此，為消散反應之過量 熱’使用習用管-殼式反應器，反應混合物被引導穿過管和 滞騰液體’例如，煤油或四氫奈，近來經常係水，該沸騰 液體係在管間循環作為熱載體。本發明係關於一種方法， 根據其，水係使用作為熱載體。 此種型式之方法說明於，例如，優曼（Ullmann)的工業化 學百科全書（Encycl〇pedia ofIndustrial Chemistry),第 5 版，a 10冊117以下等頁中。根據其，乙埽和氧係裝填人循環氣 體流，其，除反應物外，還包含惰性氣體及乙婦全反應之 副產.物-二氧化碳。 、在已知方法中，於乙烯之直接氧化作用中製成之水蒸氣 通常係經由閥擴張至蒸氣柵之壓力。在此期間，來自擴張 作用的水蒸氣之能量含量未被利用。 聞名世界製造方法之中的大部份環氧乙燒⑽）逐漸進一 步處理成單乙二醇。為增進]5〇水解作用之選擇性，水解反 應器係以高過量水（水·· E〇之重量比為15:1)操作。結果， 較高碳二醇（尤其係二甘醇、三甘醇等等）之比率可被迫減 少。水解反應器慣例係在自12(rc至25〇t^溫度和3〇_4〇巴 O:\60\60378-911202.DOC\ 4 ^ ^ 本紙張尺度適财S @家標準(CNS) A4規格(2腦297公爱） 1235154 A7 B7
(bai*)之壓力下操作。水解產物係先脫水至剩餘水含量為 100-200 ppm，然後接著分餾成為純的各種二醇。 脫水作用通常係在具漸減壓力之壓力_交錯塔的階式槽中 實行。為了熱整合，所以通常僅有第一個壓力塔之油腳再 沸器係以新鮮蒸氣加熱，相反地，所有其他壓力塔皆係以 各自的前一塔之蒸氣加熱。依水解反應器排放物之水含量 及第一個塔之油腳再沸器中使用之外來蒸氣的壓力/溫度水 準而定，加壓脫水階式槽係由2至7個塔組成。加壓脫水作 用之後係真空脫水作用。脫水過含二醇之溶液係在多個塔 中分餾成純物質單乙二醇、二-及三乙二醇。 口 本發明之一主旨係積極地使用，至最適宜程度，以水作 為熱載體之環氧乙烷直接氧化作用中製成之水蒸氣，及增 進EO及/或單乙二醇之製備方法的經濟效率。 頃發現該主旨係藉由使用水作為熱載體，同時形成接著 要擴張之水蒸氣的藉空氣或氧直接氧化乙晞以製備E〇之方 法來達成。本發明包括實行水蒸氣在一或多個反壓蒸氣渦 輪機中的擴張作用。 蒸氣渦輪機係以已知方式描述為具旋轉移動部份之加熱 引擎，其中不斷流動蒸氣之壓力降以一或多個步驟轉變成 機械工作。依蒸氣去除之形式而定，不同型式之蒸氣渦輪 機係有差別的；在稱為反壓蒸氣渦輪機的機器中，所消耗 之蒸氣旎量為其他目的，一般係為加熱作用而進一步利 用。 對在本發明中之用途而言，原則上任何反壓蒸氣渦輪機 本紙張尺/ 豕標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1235154 五、發明説明（ 皆可使用。 蒸氣渦輪機通常係在固定條件下以蒸氣給料來操作。與 其相反，根據本發明，蒸氣渦輪機係以連續增加之蒸氣流 速及上升之蒸氣壓力來操作。對此溶液之經濟效專而言， 平均時間内的條件（蒸氣流速、壓力）係重要的。 乙婦氧化作用中使用之工業觸媒隨著操作時間之增加而 失去活性，且環氧乙烷之部份氧化作用選擇性減少，該工 業觸媒通常包含及於15重量％為在支架上微細顆粒層形式 之銀。為使E0工廠之產率在漸增之操作時間下保持固定， 所以反應溫度必須在相同轉換速率下增加，作為其之结 果，所產生之水蒸氣之壓力增加。同時減少之選擇性導致 較大蒸氣速率。在習用工業工廠之情形中，經常在操作起 始時，在30巴範圍内之水蒸氣壓上升，而在2年之操作時間 之後，持續增加至約65巴之值。 依所供應之能量而^，蒸氣滿輪機可驅動一或多個工作 機械纟其係万法泵（為運送循環水）或壓縮機（為氣體方法 泥）及/或一或多個發電機。 餵入蒸氣漏輪機之水蒸氣通常有自25至 30至65巴之壓力。 杈住你目 在特別佳之方法變化中，在藉水解、加壓脫水 ==顧等作用，而自環氧乙垸製造單乙二醇之方法 機擴張L i氧化作用中產生之水蒸氣係，經由蒸氣渴輪 機擴張至加壓脫水塔之油腳再 脫水塔之油腳再彿器之壓力， ：：心，個加壓 …乳/¾輪機之廢蒸氣係用 本紙張尺j 訂 、準(CNS) A4規格(210X297公爱） 1235154
於=熱加壓脫水塔或階式槽之第一個加壓脫水塔。 ;藉二醇加壓脫水步驟之適當設計’加壓脫水作用所需之 ，氣速率可近似於乙埽直接氧化作用中產生之蒸氣速率。 其明顯地使平均時間内的高壓蒸氣之外部消耗減少。 抑加壓脫水塔或階式槽之第一個加壓脫水塔係藉油腳再滞 器加熱，而冷凝物重回E〇反應階段。 "根據進-步具體實施例’藉蒸氣滿輪機之擴張作用係進 行至蒸氣柵之壓力或至消耗者，例如，蒸氣注射器或油腳 再沸器，之操作壓力。 藉由本發明之方&，E0及/或#乙二醇工廠之特殊能量消 耗可藉由高度熱整合來減少。二醇方法中的塔主要可以來 自加壓脫水作用之污染蒸氣來操作。外部供應之高壓蒸氣 在平均時間内明顯減少。 經濟且有活力地最適合溶液係依位置界線條件而定，尤 其係蒸氣柵水準及能量成本。 藉參考圖示及實例而更詳細說明本發明於後。 後列實例中之蒸氣數據係適用於E〇反應中觸媒之平均操 作期間。 Μ式簡單說明 圖1、2及3係以三個圖例分別說明來自反壓蒸氣渦輪機中 %乳乙稀反應之蒸氣之多種利用。 凰式元件符號說明 1 表示飽和蒸氣； 2 表示冷凝液； 本紙森準(CNS) Α4規格(210x297公爱） 1235154 A7
3 表示飽和蒸氣； 4 表示柵蒸氣； 5 表示飽和蒸氣； 6 表示冷凝液； A 表示分離器； B 表示下游容器； D 表示蒸氣鼓； G 表示發電機； I 表示蒸氣注射器 K 表示塔； Μ 表示工作機器； Ν 表示蒸氣柵； s 表示再沸氣； T 表示蒸氣渦輪機；及 w 表示加工水。 圖1圖示蒸氣之多種利用之實例，該蒸氣係來自與發電機 連接之反應蒸氣渦輪機中之E〇反應，並擴張成二醇加壓脫 水作用之第一個步驟的油腳再彿器之反壓。蒸氣數據列於 表卜 、 自E0反應器之蒸氣鼓〇中除去之飽和蒸氣1係在反壓蒸氣 渦輪機T内擴張成2 1巴絕對壓力。渦輪機丁驅動產生電力之 發電機G(例如，400伏）。依渦輪機τ之效率而定，驅動力係 約2百萬瓦特。渦輪機τ内的擴張作用係在濕蒸氣區域内發 生’因為在分離器A内，分離冷凝液2及飽和蒸氣3。冷凝 本紙張尺紋咒榻言钱準(CNS)八4規格(21〇 [297 公爱)8^
裝
五、發明説明（ Π: 鼓D。飽和蒸氣3銀入二醇加壓脫水作用之
=個步㈣油腳再。在不適當速度之情形中，飽I f蒸氣4補充。自油腳再_流出之冷凝液^ 樣泵送回蒸氣鼓D。 Π 二示第二個實例。在此，擴張作用係實行至5巴絕對 數據參見表2)，藉由蒸氣揭輪機τ，一或多個工 :機:Μ(Λ工泵、壓縮機）可以和百萬瓦特之能量驅 和’“大邵份餵入塔之油腳再沸器s(蒸氣”。剩餘 飽和蒸氣4排放至蒸氣柵N。 Λ3顯示第三個實例。擴張作用係實行至17巴絕對反壓 (J4乳數據參見表3)。蒸氣滿輪機T係以約3.8百萬瓦特之能 量驅動產生電力之發電機G(例如，彻伏）。飽和蒸氣3係大 邵^排放進入蒸氣柵1^(蒸氣4)。部份蒸氣5操作一或多個 二氣/射器I。在所不之實例中，使用注射器，塔κ之底部 殊加熱且同時，排放之底部蒸氣係藉由下游容器B内產生之 減壓而冷部（4發冷卻作用）。在此情形中，冷凝液係銀入 加工水W中。 表1 流編號1 總流 路力 嘴/小 °c 1 _ 52.3 2 2.6 3 49.7 4 9.3 5 59 6 59 溫詹 一 53 21 21 41 21 21 卜268 215 215 400 242 215 g:氣體 ------- 1 :读跑 一g ir 1 g g g 1 、準(CNS) A4規格(210X297公爱） 1235154 A7 B7 五、發明説明（7 ) 表2 流編號1 1 2 3 4 5 6 總流 嘴/小時 31.4 2.8 28.6 12.6 16 16 壓力 巴絕對 53 5 5 5 5 5 溫度 °c 268 152 152 152 152 152 g 1 g g g 1 g :氣體 1 :液體 表3 、 流編號1 1 2 3 4 5 6 總流 嘲/小時 83.7 4.8 78.9 63.4 15.5 壓力 巴絕對 53 17 17 17 17 溫度 °c 268 204 204 204 204 g 1 g g g g :氣體 1 :液體 Π \60\6017R-911?02 ΠΠΓ\ 4 "10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐）

Claims (1)

1235154 第〇881161〇5號專利申請案 A8 中文申睛專利範圍替換本(94年1月）§
六、申請專利範圍 1· 一種製備環氧乙烷之方法，其係使用水作為熱載體，同 時形成接著要擴張之水蒸氣的藉空氣或氧直接氧化乙 烯，其包括在一或多個反壓蒸氣渦輪機丁中進行水蒸氣之 擴張作用。 ' 2. =據中請專利範圍第1項之方法，其中蒸氣滿輪機T驅動 一或多個工作機器M(尤其係加工泵及壓縮機）及/或— 多個發電機G。 < 3. 根據申請專利範圍第…項之方法，其中银人蒸氣滿輪 機丁之水蒸氣有自25至70巴之壓力。 4·根據中請專利範圍第3項之方法，其中餵入蒸氣滿輪機τ 之水蒸氣有自30至65巴之壓力。 5 ·根據申請專利範圍第丨或2項之方法，其單乙二醇係藉由 水解、加壓脫水、真空脫水及後續蒸餾等作用而由環氧 ^烷製成，且在乙烯之直接氧化作用中發生之水蒸氣係 藉瘵氣渦輪機τ擴張成加壓脫水塔之油腳再沸器s或階式 槽之第一個加壓脫水塔之油腳再沸器3之壓力，且其中= 氣渦輪機T之廢氣係用於加熱加壓脫水塔或階式槽之第二 個加壓脫水塔。 •根據申請專利範圍第i或2項之方法，其中擴張作用係藉 蒸氣滿輪機T進行至蒸氣柵N之壓力，或至消耗者（尤^ 係蒸氣注射器或油腳再沸器）之操作壓力。 、 60378-940127.doc
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