TWI464157B - 環氧烷純化系統 - Google Patents

Description

環氧烷純化系統

本申請案主張2008年7月31日申請之美國臨時申請案61/137,485的優先權，其說明書以引用方式併入本文，以及本申請案係為與下列共同擁有的美國專利申請案共同申請：於2008年7月31日申請，序號61/137,494，標題為"環氧烷回收系統(Alkylene Oxide Recovery Systems)"，具有代理人檔案號66720；於2008年7月31日申請，序號61/137,517，標題為"環氧烷回收系統(Alkylene Oxide Recovery Systems)"，具有代理人檔案號66715；於2008年7月31日申請，序號61/137,514，標題為"環氧烷純化方法及系統(Alkylene Oxide Purification Processes and Systems)"，具有代理人檔案號64979A；及於2008年7月31日申請，序號61/137,493，標題為"環氧烷回收系統(Alkylene Oxide Recovery Systems)"，具有代理人檔案號64976A。

本揭露案關於用於自含有環氧烷之進料流回收環氧烷之蒸餾塔。更特定言之，本揭露案關於用於自不純進料流中之環氧烷分離乙醛之環氧烷純化塔。

全世界以每年數百萬噸的量製造環氧乙烷。其可藉由以下方法大量製備：在高溫下(例如攝氏一百(100)度(℃)至 五百(500)℃)及在超大氣壓力(例如二(2)至二十五(25)大氣壓(atms))下，在適當催化劑(例如含銀催化劑)上，以空氣或純氧氧化乙烯，藉此乙烯與氧反應形成環氧乙烷。

環氧乙烷產生反應器流出物，其可包括環氧乙烷、未轉化的乙烯及氧、二氧化碳、醛、其他低分子量烴及定性氣體，諸如氬及氮，可以水處理以移除環氧乙烷。環氧乙烷可從所產生的環氧乙烷與水的混合物接著被進一步精煉成具有用於工業應用之足夠純度的形式。

本揭露案的具體實例提供一種用於自進料流中之環氧烷移除乙醛及用於提供可直接地被傳送至乙二醇反應方法的環氧烷-水流之方法、塔及系統。具體實例可適用於商業規模的環氧烷產生。

在一些具體實例中，環氧烷純化塔(AOPC)包括第一區段，其將包括環氧烷、水、乙醛及其他雜質之進料流轉化成包括環氧烷、乙醛、水及其他雜質之進料流氣相部分與包括環氧烷及水之進料流液相部分。AOPC進一步包括位於塔中第一區段上方的第二區段，其自從第一區段進入第二區段之乙醛、水及其他雜質分離環氧烷。第二區段包括位於第二區段底部收集呈液相之環氧烷、乙醛及其他雜質之板，及位於該板用於移除呈液相之環氧烷、乙醛及其他雜質之第一側輸出口，及位於第二區段頂部用於移除純化環氧烷出口流之第二側輸出口。

在各種不同具體實例中，用於自環氧烷分離乙醛之方法包括引入包括環氧烷之進料流至AOPC的第一區段，其中該塔包括第一區段及位於第一區段上方的第二區段；及將進料流分離成：進料流氣相部分，其中進料流氣相部分包括環氧烷、乙醛、水及其他雜質；以及包括環氧烷及水之進料流液相部分，其中液相部分以環氧烷-水流離開第一區段。該方法亦包括自從第一區段進入第二區段的乙醛、水及其他雜質分離環氧烷以產生純化環氧烷流。

定義

如用於本文中，"蒸餾"及"蒸餾方法"指的是根據其於揮發性之差異藉由汽化及後續的冷凝分離化合物的方法，如用於純化或濃縮。在本文討論的具體實例中，蒸餾可在水混合物(亦即進料流)上執行以純化、回收、及/或分離環氧烷(例如環氧乙烷)，其中"水混合物"可被定義為呈液體形式的環氧烷、水與其他化合物的混合物。如用於本文中，術語"蒸餾"、"回收"、"純化"及"分離"應被理解為指的是如本文所述的蒸餾方法。

如用於本文中，"環氧烷純化塔"、"純化塔"及/或"塔"指的是，例如一般直立的圓柱塔或塔，其含有分離階，諸如板及/或填充元件，其中板及/或填充元件提供用於使液體及氣體接觸之表面積，促進液體及氣體間的質量傳送。如將被瞭解的，塔亦可具有其他形狀及一般方向，包括置於水平方向之多邊形塔。環氧烷純化塔包括藉由板(例如煙囪板)分離的第一區段及第二區段。如本文所討論的環氧烷純 化塔或塔可具有範圍自例如65公分(cm)至6公尺(m)之直徑及具有範圍自例如6m至60m或更高之高度。

如用於本文中，"熱交換器"指的是建來用於將熱自一種流體傳送至其他流體之裝置，不論該等流體是否藉由固體牆分離以致於它們未曾混合，或該等流體是直接接觸的。此外，"顯熱"指的是在並未伴隨著狀態改變的溫度改變期間被物質所吸收或釋出的熱。因此"顯熱熱交換器"指的是將熱自一種流體傳送至其他流體而不改變加熱流體的狀態之熱交換器。

如用於本文中，“潛熱”指的是在狀態改變期間，例如在蒸汽冷凝期間，由物質所釋放或吸收的能量的量。因此"潛熱熱交換器"指的是在加熱流體(例如蒸汽)的狀態改變期間，自一種流體傳送熱至其他流體之熱交換器。

如用於本文中，“分離階”定義為在蒸餾設備中之容積、裝置或裝置組合，在其內或在其上相被帶進密切接觸，其中在相之間發生質量傳送，而有助於使該等相平衡，且其中該等相可然後被機械分離。對於各種不同具體實例而言，具有理論板相當高度(“HETP”)之各板塔的板及/或填充塔的填充是分離階，因為該處有使流體密切接觸、發生相間擴散且使流體分離的位置。因此，在蒸餾設備中板的數目亦可被認為是藉由使用填充得到相等的分離階數。對於各種不同具體實例而言，術語，具有HETP的分離階、板及/或填充可互相交換使用，除非有另外相反陳述。

如熟習該項技術者所瞭解的，決定用於蒸餾設備之平 衡階數(理論板)可根據在物質中(例如本揭露案的水混合物)將被分離之化合物(例如呈液態的環氧乙烷、水及其他化合物)的質量均衡及平衡考量來計算。分離階的效率及因此的實際使用之分離階的數目可藉由蒸餾設備所使用的機械設計與操作條件決定。對於本文所提供的各種不同具體實例而言，透過蒸餾設備的分離階效率的使用，平衡階數(或理論板)可用於取代本揭露案所提供的分離階數。

如用於本文中，"冷凝器"是使蒸氣轉化成為液體之裝置。在本文所討論的具體實例中，進料流氣相部分可進入冷凝器，其中在進料流氣相部分中的一些化合物冷凝成為液體，同時其他化合物通過冷凝器且維持在氣相中。亦如用於本文中，"回流冷凝器"是使得沸騰液體上之蒸氣冷凝且能流回含有沸騰液體之容器中以預防容器內容物煮乾之冷凝器。

如用於本文中，"一"，”該”，"至少一"及"一或更多"可互相交換使用。當術語"包含"及其變體出現在說明書及申請專利範圍時，這些術語並沒有限制的意思。因此，例如，位於環氧烷回收塔以將部分的"一"進料流轉化成氣相部分的第一區段可被解釋成意謂環氧烷回收塔包括"一或更多"進料流。

術語"及/或"意謂一種、多於一種或所有的條列元件。

如用於本文中，術語“約”可不被限制為具體的精確值。在至少一個例子中，由術語“約”指稱的變量可參照量測儀器的精密度決定。

亦於本文中的，伴隨端點之數值範圍的記載包括在該範圍內的次集合的所有數目(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等)。

本揭露案的上述摘述並不意圖描述各個所揭露的具體實例或本揭露案的每一個實現。接下來的敘述更尤其例示說明具體實例。在說明書全文的數個地方中，透過實施例的清單提供指導，其可用於各種組合。在各個例子中，所記載的清單僅充作代表性群組且不應被解釋為排除性的清單。

本揭露案的具體實例包括用於自進料流中之環氧烷分離乙醛及用於提供可被直接地傳送至乙二醇反應方法的環氧烷-水流之塔、方法及系統。具體實例可適用於商業規模的環氧烷產生。

如本文所討論的，本揭露案的具體實例包括自進料流回收環氧烷。較佳的具體實例包括自進料流回收環氧乙烷。同樣地，本文將描述關於環氧乙烷之本揭露案的具體實例。然而，熟習該項技術者將瞭解本揭露案的具體實例亦應用於其他環氧烷，尤其是包括環氧丙烷、環氧丁烷、環氧甲烷。

系統的具體實例，包括熱交換器及可操作地連接至熱交換器的環氧乙烷純化塔(EOPC)。

本揭露案的具體實例達成在單一蒸餾塔中環氧乙烷及 雜質(例如乙醛)的分離，其利用水混合物作為進料流，自進料流移除部分環氧乙烷及其他組分之塔的第一區段，及自從第一區段進入第二區段的乙醛、水及其他雜質分離環氧乙烷的第二區段，如本文進一步討論的。另外，EOPC的使用可產生可直接地饋入至乙二醇反應器的環氧乙烷-水流。再者，在一些具體實例中，當建立如本文所述的系統時，相較於具有2或3個用於純化環氧乙烷的蒸餾塔，單一塔的使用可導致較低的設備成本。在一些具體實例中，純環氧乙烷可作為側流自EOPC輸出，同時環氧乙烷含有輕雜質，例如尤其是二氧化碳、氧、氮及氬，可作為頂流自塔輸出。

可執行數個步驟以得到可用作至EOPC進料流之水混合物。如本文所述的，產生環氧乙烷及在進一步反應中使用產生的環氧乙烷的步驟可在一個地方發生，例如在環氧乙烷處理廠。然而，各種步驟亦可於分離設施發生。

此外，在環氧乙烷產生單元中，環氧乙烷產生方法可與環氧乙烷回收方法互連。在某些情況下，其中環氧乙烷產生單元係連同下游產物製造單元操作，舉例而言，諸如乙二醇製造單元，環氧乙烷方法亦可與乙二醇製造方法互連以使能量利用最大化，其轉而可降低產生成本。

用於本揭露案的方法烯類(烯烴)特徵在於下列結構式(I)： 其中R₁ 及R₂ 各自獨立地選自氫及低級單價基，較佳的C₁ -C₆ 烷基包括甲基、乙基、丙基、丁基及具有至多6個碳原子的較高同系物。較佳地，R₁ 及R₂ 各自獨立地選自氫、甲基及乙基。更佳地，各R₁ 及R₂ 為氫，及較佳的烯烴是乙烯。於本揭露案的方法產生之對應的環氧烷較佳地特徵在於下列結構式(II)： 其中R₁ 及R₂ 在本文係就反應物烯烴界定。最佳地，環氧烷是環氧乙烷(亦即R₁ 及R₂ 皆為氫)。

氧可以純分子氧提供至方法中。或者，氧可以含氧氣體提供，其中氣體進一步含有一或多種氣態組分，例如氣態稀釋劑，例如氮、氦、甲烷及氬，其就氧化方法而言基本上是惰性。在一些具體實例中，適當的含氧氣體是空氣。另外，含氧氣體可含有一或多種下列氣相組分：水、二氧化碳及各種氣態促進劑及/或氣態副產物抑制劑，如本文所討論的。

在原料氣體中的烯類對氧的相對容積比例可在根據任何已知習知值之範圍內。典型地，在原料中的烯類對氧之容積比例可自約2：1至約6：1變化。類似地，惰性氣體、稀釋劑或其他氣態組分，例如水、二氧化碳及氣態促進劑及氣態副產物抑制劑的量可根據於該技藝中所發現的已知的習知範圍變化。

本揭露案可應用於任何適當反應器中的環氧化反應，例如固定床反應器，固定床管狀反應器，連續攪拌槽反應 器(CSTR)及流體床反應器，其各種變化為技藝中已熟知。熟習此項技術者亦可毫無困難地決定回收未反應進料的需要性，採用單一通過系統或藉由採用以串聯配置的反應器使用相繼反應以增加乙烯轉化率。

所選操作的特定模式可藉由程序經濟學被指定。烯類(烯烴)(較佳為乙烯)至環氧烷(較佳為環氧乙烷)的轉化，舉例而言，視所欲的質量速度及生產力而定，可藉由在自約攝氏二百(200)度(℃)至約三百(300)℃之溫度下及可在自約五(5)大氣壓(五百零六(506)千帕(kPa))至約三十(30)大氣壓(3,040kPa)的範圍之壓力下，連續引入含有烯類(例如乙烯)及氧或含氧氣體之進料流至含有催化劑之反應器而進行。在大規模反應器中之滯留時間可在約0.1至約5秒之等級上。在一些具體實例中，可使原料通過在反應器中之催化劑，例如含有銀之催化劑。所產生的環氧烷，較佳為環氧乙烷，可接著被分離及使用進一步程序自反應產物回收。

在幾乎所有含有環氧乙烷及水之方法中，在環氧乙烷及水之間會發生某種程度的反應以形成乙二醇。在具有較高溫度及較長滯留時間的系統中反應性是最高的。在大部分情況下，在EOPC中，乙二醇的形成是不理想的，因為反應條件不理想且單乙二醇(MEG)的形成會引起進一步的副反應。舉例而言，MEG會與額外的環氧乙烷反應形成較高的二醇，例如，二乙二醇及三乙二醇，或者二醇會以各副反應被氧化形成所產生的羥乙醛導致對MEG較低的總體方法效率。單乙二醇可自乙烯經由中間產物環氧乙烷而產 生，其中環氧乙烷於乙二醇反應器中與水反應產生MEG，如本文所討論的。對MEG的高選擇性是合乎所要的，因為MEG對於工業應用是重要的原始材料，包括MEG於製造聚酯樹脂、膜及纖維的用途。此外，MEG在抗凍劑、冷卻劑、飛機防冰器與除冰器及溶劑的產生是重要的。

乙二醇可藉由環氧乙烷的水解產生(經催化或未經催化)。環氧乙烷水解可以酸或鹼催化進行或經由在中性介質中未經催化之水解進行。對於有水的反應而言，酸催化水解藉由質子化活化環氧乙烷。然而，鹼催化水解導致對乙二醇相當低的選擇性，除了乙二醇之外還產生二乙二醇及較高二醇(例如三乙二醇及四乙二醇)。乙二醇單醚可藉由醇與環氧乙烷的反應而製造。乙醇胺亦可藉由環氧乙烷與氨的反應而製造。舉例而言，參見US專利第4,845,296號。

在一些例子中，為了產生環氧乙烷，乙烯的原料及純氧或空氣，在與循環氣體摻合之後，會連同其他化合物進入環氧乙烷反應器。環氧乙烷反應器可為如本文所討論的固定床反應器或流體床反應器。在一些具體實例中，壓艙氣體(例如甲烷、氮)可被添加到原料氣體以增加入口氣體的較低可燃性極限，增強系統的安全及穩定性。此外，在一些具體實例中，小量的二氯乙烯或其他含氯化合物可被引入原料氣體中以減少副反應及改良乙烯氧化的選擇性。

在一些具體實例中，乙烯至環氧乙烷的單程轉化率會是低的(例如在1%或更少左右)。所形成的氣態反應流出物含有稀釋濃度的環氧乙烷以及尤其是未反應的乙烯與氧、 醛、酸雜質、氮及氬。在一些具體實例中，醛可包括甲醛及乙醛。在一些具體實例中，乙烯至環氧乙烷的單程轉化率可範圍在自5%至25%內。

環氧乙烷可自氣態反應流出物分離及回收。例如，在吸收器塔中，來自反應器之氣態反應流出物可以吸收劑(例如水)洗滌形成含有環氧乙烷之水混合物。環氧乙烷於水的吸收可自未反應的乙烯、氧及/或其他氣態組分(例如二氧化碳、氮、氬)回收環氧乙烷。剩餘的氣態材料可接著被回收為循環氣體而與乙烯及純氧的原料混合，且饋入環氧乙烷反應器用於產生環氧乙烷作為氣態反應流出物。

來自吸收塔之含有環氧乙烷的水混合物可接著通過汽提器(例如汽提塔)，其中將蒸汽引入移除環氧乙烷產物作為頂部餾出物。來自汽提器之頂部餾出物產物含有二氧化碳、環氧乙烷、氣態惰性物及水蒸氣，可接著被冷卻至使環氧乙烷及水部分冷凝，可將所得的蒸氣及液體的混合物(或僅蒸氣)通過環氧乙烷再吸收器，在其中未冷凝的環氧乙烷蒸氣再吸收於水中。自再吸收步驟，可得到水混合物，其含有再吸收環氧乙烷及醛類雜質，例如甲醛與乙醛，以及溶解的二氧化碳與其他氣態雜質。此水混合物接著使用於本揭露案具體實例中的水混合物作為進料流經進一步純化。

在本文的圖中，如將可瞭解的，顯示於本文具體實例之元件可被增加、交換及/或消除以提供任何數目之方法及/或系統的額外的具體實例。此外，如將可瞭解的，提供於 圖中的元件的比例及相對規模是意圖例示說明本發明的具體實例，不應理解為限制方式。

本文之圖遵循編號規定，其中第一位數字對應於所繪圖之圖號及剩餘的數字識別在圖中之元件或組件。在不同圖之間類似的元件或組件可藉由使用類似的數字識別。例如，110可標記於圖1之元件"10"，及類似的元件可於圖2被標記為210。此外，提供於一或多個圖之元件及/或組件的本文敘述可適用於且有關於例示說明相同元件及/或組件數目但其未必提供明白敘述的其他圖。所以，舉例而言，當於圖1之元件"10"於本文被明白地討論時，此明白的討論亦可適用於其可能出現之其他圖的元件"10"。

圖1提供根據本揭露案的環氧乙烷純化塔(EOPC)100(或塔100)的具體實例的示意圖。如圖1的具體實例所顯示的，塔100可包括位於塔100之第一區段102及第二區段104，其中第二區段104位於第一區段102上方，及二個區段102、104由板106分離，例如煙囪板或允許蒸氣傳上去且預防液體自第二區段104傳下去至第一區段102之其他裝置或構造。

在一些具體實例中，第一區段102可位於塔100的下半部及第二區段104可位於塔100的上半部。如本文所討論的，本揭露案的具體實例可被用來純化產生自再吸收步驟之環氧乙烷水混合物，下文稱為進料流。

在塔100內的操作條件可根據加工條件調整。在各種不同具體實例中，塔可在大氣壓力下操作。在一些具體實 例中，塔100可在稍微高於大氣壓力下操作。在某些具體實例中，遍及塔100可有壓力上的梯度且此梯度可遍及塔及/或塔100的不同區段逐漸地改變或可為突然的壓力改變。

第一區段102可具有許多如本文所討論的組件，包括入口及出口。於圖1中，進料入口提供於第一區段102的上部以引入進料流108到第一區段102中。

產生自吸收於吸收器、汽提器及後續再吸收器中之稀釋環氧乙烷混合物的進料流108可被引入第一區段102。在一些具體實例中，進料流108可呈液相進入第一區段102。此外，在各種不同具體實例中，進料流108可以液相及氣相的組合進入第一區段102。於進料流108中，除了水及環氧乙烷以外，可能的化合物的例子尤其包括乙二醇、寡(乙二醇)、醛，諸如甲醛及/或乙醛，二氧化碳及甲烷。

在一些具體實例中，將被純化的進料流108，在各個情況下以其重量為基準，包括自約5至約95重量%，較佳地自約5至約50重量%及更佳地約5至約20重量%的環氧乙烷及自約95至約5重量%，較佳地自約95至約50重量%及更佳地約95至約80重量%的水。進料流108可進一步包括在約每百萬份0.1莫耳份(mol ppm)至約500mol ppm範圍的醛。例如，進料流108可包括在約1mol ppm至約20mol ppm範圍的乙醛。將可瞭解的是在各個情況下進料流108的成分的和是100%。

如本文所討論的，在一些具體實例中，進料流108可 於第一區段102分離成進料流氣相部分及進料流液相部分。然而，有許多方式達成進料流108的分離。

舉例而言，如熟習此項技術者將可瞭解的，塔100的設計及操作，包括第一及第二區段102，104，可尤其視進料流108的組成以及所欲產物的組成而定。在一些例子中，例如，對於雙組分進料，諸如McCabe Thiele方法或Fenske方程式之分析方法可被用來決定用於達成進料流108的所欲分離之平衡階數。對於多組分進料流而言，模擬模式可被用於設計(例如決定為達成所欲分離所需的平衡階數)及操作(例如決定最佳化操作條件)二者。此外，一旦平衡階數決定，熟習此項技術者可使用實驗決定用於塔中之分離階數(例如實際板數或填充高度)以達成所欲的分離。

在一些具體實例中，本揭露案的第一區段102可包括分離階(例如板，堆積填充及/或結構填充)以執行進料流108的分離。在一些具體實例中，第一區段102可包括不同類型的分離階的組合，諸如板與填充。板可為常見於純化塔的層板類型，尤其是包括篩板、泡罩板及/或閥板。在一些具體實例中，在各板之間的距離可改變。此外，在使用填充的具體實例中，填充材料可為隨機堆積填充，舉例而言，諸如金屬及/或陶瓷拉西環、Pall環或Bialecki環。填充材料亦可為結構板金填充，諸如該等已知及商業可得的，例如命名為Gempak ®者(Kock-Glitsch,LP,Dallas,Tex.,U.S.A)及/或Mellapak ®者(Gebr.Sulzer,Winterthur,Switzerland)。

在其中採用隨機填充的具體實例中，提供所需分離階數之總需求填充高度，可藉由使計算出的平衡階數乘以理論層板的相當高度或HETP而決定。HETP是將給予與平衡階相同分離之填充高度值。如熟習此項技術者已知者，HETP可視所選擇的填充的類型而變化。

在一些具體實例中，填充的總高度可以在各區之間的蒸氣-液體再分配器分成一或更多區，以例如，順應由於填充結構完整性之高度限制或順應進料流或產物流。在一些具體實例中，填充相較於板可提供較低壓力下降之優點，不過也必須考量來自選擇板或填充之成本上的差異。

在當第一區段102具有板(例如板塔)的具體實例中，板可為用來提供在第一區段102內在向上流蒸氣及向下流液體之間接觸之物理裝置。在一些例子中，板的效能可低於理論的100%效能平衡階，因此第一區段102可具有比理論蒸氣-液體平衡階所需數目更多的實際物理板(分離階)。

在一些具體實例中，各板可在不同的溫度及壓力下，其中底板可具有最高壓力及溫度。在一些具體實例中，當沿著第一區段102向上進行時，各隨後階之溫度及壓力減少。在一些例子中，在第一區段102進料流108的各進料組分之蒸氣-液體平衡可以獨特的方式對各階不同壓力及溫度條件反應。這意謂著，在一些具體實例中，各組分在各階的氣相及液相中建立不同的濃度導致於進料流108中的組分分離。

如本文所討論的，可使用McCabe Thiele方法、Fenske 方程式或模擬模式計算達成所欲分離之平衡階數。如熟習此項技術者將瞭解的，一旦使用如所提及的方法決定於第一區段102中之平衡階數，則使用例行實驗可決定分離階的範圍。

如圖1所顯示的，進料流108可在第一區段102頂部，在一些提供於第一區段102中之分離階109(例如板及/或填充)上方，進入第一區段102。在各種不同具體實例中，進料流108可在分離階109下方或在特定分離階進入第一區段102。

此外，汽提氣體110可引入到塔100的第一區段102中。例如，汽提氣體110可在第一區段102的下部被引入以使進料流108以逆流方式與汽提氣體110接觸。在一些具體實例中，汽提氣體110可為蒸汽或熱水。蒸汽汽提可為自進料流108分離環氧乙烷的經濟方法。

雖然圖1的具體實例例示說明汽提氣體110被引入第一區段中，但是在一些具體實例中，蒸汽可藉由使用置於塔100內部或外部之加熱機構於第一區段102內產生。舉例而言，可採用蒸汽加熱再沸器來加熱於第一區段102底部的水及使其沸騰。

在一些具體實例中，汽提氣體110及包括於第一區段102中之分離階109可藉由將進料流108的部分轉化成進料流108的氣相部分111而自進料流108移除環氧乙烷。如用於本文中，"進料流氣相部分"是進料流108的部分，其係在第一區段102產生且在一些具體實例中，可直接以蒸氣 進入第二區段104，如本文所討論的。在一些具體實例中，進料流108的氣相部分111可進入位於第一區段102的冷凝器，如本文進一步討論的。進料流108的氣相部分111可包括環氧乙烷、水、乙醛及其他雜質。此外，進料流108的氣相部分111可包括以進料流108的一部分進入第一區段102的水，以及以汽提氣體110的一部分進入第一區段102的水。

如圖1所顯示的，在一些具體實例中，進料流108的氣相部分111可經由板106(諸如煙囪板)自第一區段102流至第二區段104。如用於本文中，"煙囪板"是以允許蒸氣透過該板上升之方式設計的板，但可藉由在收集板上累積向下流的液體預防液體透過該板傳下去。因此，當目標是使蒸氣通過板及收集留下到板的液體時，可使用煙囪板106。

在一些具體實例中，煙囪板106可為具有煙囪112或豎管的實心金屬板，豎管蓋有帽子以避免液體透過豎管向下流。如用於本文中，"帽子"指的是一種覆蓋物，其係鬆鬆地連結至豎管，可允許蒸氣流向上及流出豎管，同時預防液體自第二區段104進入豎管。如用於本文中，"豎管"或煙囪是一種開放的管，其沿伸穿過板及高於板一些距離使得液體可停滯及累積在板上。

如將可瞭解的，煙囪板106可額外地增強向上流蒸氣通過塔100的分布，其中塔100可含有分離階(例如板、堆積填充、結構填充或板與填充的混合物)。此外，煙囪板106可被設計成在擾亂條件期間，使所收集的液體經由煙囪112 溢流回到第一區段102中。如用於本文中，術語"擾亂條件"被定義為其中有離方法正常運轉之擾動及/或偏差的條件。

在一些具體實例中，進料流108的氣相部分111可藉由通過煙囪板106進入第二區段104。此外，在其中第二區段104包括填充或板與填充的混合物之一些具體實例中，煙囪112可被設計使得煙囪112頂部延伸越過於塔100的第二區段104中的一些填充及/或板。

第二區段104可包括分離階109以自第一區段102進入第二區段104之乙醛、水及其他雜質分離環氧乙烷。在圖1所顯示之具體實例中，第二區段104可自含於進料流108之氣相部分111中的乙醛分離環氧乙烷。如熟習此項技術者所瞭解的，乙醛及環氧乙烷難以分離，因為各化合物的沸點相對接近。具體而言，環氧乙烷具有約10.4℃的沸點，同時乙醛具有約20.85℃的沸點。因為自乙醛分離環氧乙烷的難度，塔的第二區段104相較於第一區段102包括增加量的分離階109。例如，塔的第二區段104可包括約20個分離階至約200個分離階。相比之下，第一區段102可包括約1個分離階至約10個分離階。

為了執行於第二區段104的分離，將熱提供到煙囪板106，以及提供到遍及塔100第二區段104的分離階109。此外，第二區段104可包括位於第二區段104頂部之冷凝器114以冷凝自第一區段102進入第二區段104之某些化合物。例如，冷凝器114可冷凝進入第二區段104之環氧乙烷以及其他化合物，包括水、甲醛、乙醛及其他雜質。 在一些具體實例中，冷凝器114可提供液體回流到包含冷凝化合物的第二區段104。

以此方式，煙囪板106可收集含有呈液相之水、環氧乙烷、乙醛及其他雜質的液體回流以在位於煙囪板106的第一側輸出口116自第二區段104移除作為沖洗流118。在一些具體實例中，沖洗流118可包括來自進料流108之約60%的乙醛及至少80%的乙醛於進料流108的氣相部分111中。

在一些具體實例中，塔100可以如此方式操作使得產生沖洗流118，其夠小到允許沖洗流118以最小量的環氧乙烷損失被清除或破壞。例如，在各種不同具體實例中，沖洗流118可包括在約0至約5莫耳%環氧乙烷範圍之環氧乙烷。

另外，在一些具體實例中，塔100可以如此方式操作使得產生沖洗流118，其含有清除或破壞是不經濟的量之環氧乙烷。在該具體實例中，沖洗流118可為了回收於沖洗流118的環氧乙烷而被傳送至分離塔以繼續分離，或按途徑送到小型加工設施，其在精煉系統中回收乙二醇之前將所含的環氧乙烷轉化成乙二醇。

如本文所討論的，在一些具體實例中，環氧乙烷可自塔100的第二區段104之進料流108的氣相部分111分離。大部分自進料流108的氣相部分111分離之環氧乙烷成為純化環氧乙烷出口流120，同時小部分可成為變成沖洗流118的液體回流的一部分，如本文所討論的。在一些具體實 例中，純化環氧乙烷流120可在位於第二區段頂部104之第二側輸出口121自塔100的第二區段104移除。例如，純化環氧乙烷出口流120可在第二區段104中之板及/或填充109上方移除。

如本文所討論的，第二區段104可包括位於第二區段頂部104的冷凝器114。在一些具體實例中，第二側輸出口121可位於冷凝器114下方。此外，在各種不同具體實例中，第二側輸出口121可為冷凝器114的部件。換句話說，純化環氧乙烷出口流120可在冷凝器114冷凝及自冷凝器114移除，及因此自塔100的第二區段104移除。

此外，當環氧乙烷可自塔100移除作為純化環氧乙烷出口流120時，環氧乙烷包括輕雜質，尤其例如二氧化碳、氧、氮及氬，其可自塔100的頂部移除作為輕雜質流119。

如本文所討論的，進入塔100的第一區段102之進料流108可分離成氣相部分111及液相部分123。液相部分123可自第一區段102的底部移除作為環氧乙烷-水流122。在一些具體實例中，環氧乙烷-水流可具有包括以環氧乙烷-水流122的總重量為基準至多10重量%環氧乙烷之組成。較佳地，環氧乙烷-水流122可包括以環氧乙烷-水流122的總重量為基準，在約1至約10重量%的範圍內之環氧乙烷，及以環氧乙烷-水流122的總重量為基準，在約90至約99重量%範圍內的水。在各種不同具體實例中，環氧乙烷-水流122或進料流208的液相部分可包括在饋入第一區段102之進料流108中所含環氧乙烷的約20至約90%之間。

在一些具體實例中，塔100係以如此的方式操作使得產生具有適合將環氧乙烷-水流122無進一步純化饋入至乙二醇反應器之組成的環氧乙烷-水流122，其中環氧乙烷係藉由與水反應轉化成乙二醇。如熟習此項技術者所瞭解的，已知乙醛為用於各種化合物的前驅物，例如巴豆醛及/或乙二醇酯，其會導致劣質的乙二醇品質。例如，於環氧乙烷-水流122中的高乙醛水平會導致具有超標的紫外光(UV)透射量測及/或超標的總羰基量測之純化MEG產生。因此，減少於環氧乙烷-水流122中之乙醛水平是合乎需要的，如本揭露案的具體實例所述的。在該具體實例中，以環氧乙烷-水流122的總重量為基準，環氧乙烷-水流122可包括在約1與約65%之間的於進料流108中所含有的乙醛。

圖2例示說明根據本揭露案之系統的具體實例。如圖2所顯示的，系統224包括如本文所述的熱交換器226及塔200。塔包括藉由煙囪板206分離的第一區段202及第二區段204。

在圖2所顯示的具體實例中，自吸收於吸收器、汽提器及後續再吸收器中之稀釋環氧乙烷混合物而產生的進料流208可被引入熱交換器226以加熱進料流208。熱交換器226可用於進入方法中的低能量或低溫度流的整合。例如，熱交換器226可在將進料流208饋入塔200之前，加熱低溫度進料流208，其中進料流208加熱至沸點而因此蒸餾環氧乙烷及來自進料流208的其他組分。在一些具體實例中，熱交換器226可主要為顯熱熱交換器，例如，殼管熱交換 器或層板熱交換器。

在一些具體實例中，如本文所定義的顯熱熱交換器的使用，可允許熱被添加到進料流208同時限制進料流208可達到的最高溫度到用在熱交換器熱輸入側液體的溫度。如用於本文中，"顯熱"指的是在並未伴隨著狀態改變的溫度改變期間被物質所吸收或釋出的熱。因此"顯熱熱交換器"指的是自一種流體傳送熱至其他流體而不改變加熱流體的狀態之熱交換器。使用顯熱熱交換器亦可減少作為於熱交換器226中加熱介質的高壓蒸汽的使用。相較於如本文所提供的低壓蒸汽，減少高壓蒸汽的使用可增加加熱含有環氧乙烷之進料流208的安全性，因為環氧乙烷是對高溫有敏感性之反應性化合物。顯熱熱交換器的使用亦可允許在熱交換器226與在環氧乙烷加工廠中其中熱是過量的其他區域之間的能量整合，其係藉由將過量熱流按途徑送到熱交換器226以加熱進料流208及隨後冷卻過量熱流。

在額外的具體實例中，熱交換器226可為如本文所討論的潛熱熱交換器，其中低壓蒸汽可被用作為加熱流體。如用於本文中，低壓蒸汽可在遞增高於進入熱交換器226之進料流208的溫度下供應。對於各種不同具體實例而言，低壓蒸汽的遞增較高溫度可為高於進入熱交換器226之進料流208之溫度約5至10℃。低壓蒸汽值的例子可包括，但不限於，1-500psia(每平方英吋之絕對磅力)，其中5-50psia及/或10-30psia冷凝壓力為適當值範圍。

在使用殼管熱交換器的各種不同具體實例中，熱交換 器226可使用逆向流操作，使用在高溫下，在熱交換器226頂部進入熱交換器226的熱交換流體228(例如水或低壓蒸汽)。當流體228流動加熱進料流208，能量自流體228傳送到進料流208，實際上冷卻流體228。在一些具體實例中，經冷卻的熱交換流體230可自在底部的熱交換器102的側邊離開熱交換器102，如圖2所顯示的。在一些具體實例中，熱交換器226可使用平行流操作。

雖然例示說明於圖2的熱交換器226顯示進料流208進入熱交換器226的底部且向上流至熱交換器226，但是進料流208亦可自頂部至底部流經熱交換器226。熱交換流體228入口及出口點可對應地修改以加熱進料流208。其他熱交換器226配置亦是可能的。

其他熱交換器226配置及/或組態的例子可包括，但不限於，插入類型再沸器及/或內部再沸器。對於各種不同具體實例而言，插入類型再沸器及/或內部再沸器可為置於當場至少部分位於在分離階209下方第一區段202內部，其中其可被用來提供熱使塔200底部之液體至少部分汽化(例如提供沸騰)。對於各種不同具體實例而言，插入類型再沸器及/或內部再沸器可利用潛熱或顯熱於加熱塔200的液體組分。對於各種不同具體實例而言，亦可能使用熱交換器226與插入類型再沸器或內部再沸器二者來提供沸騰於塔200中。對於各種不同具體實例而言，亦可能以插入類型再沸器及/或內部再沸器作為用於塔200沸騰的唯一熱源來操作塔200。對於各種不同具體實例而言，插入類型再沸器及 /或內部再沸器作為用於塔200沸騰的唯一熱源的使用，也許是因為對於熱的需要比可被或擬傳送至熱交換器226中者更大所致。

對於各種不同具體實例而言，插入類型再沸器及/或內部再沸器可被置於第一區段202底部液體水平下方以汽化液體產生塔蒸氣以用於良好的蒸氣/液體接觸及多階分離。以此方式提供的沸騰與使液體自第一區段202底部經由再循環回路轉向到外部再沸器形成對比，因為在轉向液體流中環氧乙烷的存在，這樣的使用將會提高安全考量。對於各種不同具體實例而言，使用插入類型再沸器及/或內部再沸器，取代典型含有環氧乙烷的外部循環迴路及再沸器，可藉由減少在塔200外面的環氧乙烷存貨幫助增加系統固有的安全性，及如果循環迴路未能適當地操作，幫助減少環氧乙烷暴露於高溫介質的機會。

在一些具體實例中，進入塔200的第一區段202的進料流208可在預定溫度下或在預定溫度範圍，其中預定溫度係根據進料流的沸點選擇。例如，進料流208可在約30℃至約140℃的範圍之溫度下進入第一區段202。在一些具體實例中，可操作熱交換器226以加熱進料流208到預定溫度或預定溫度範圍。例如，熱交換器226可被操作以加熱進入熱交換器226之進料流208在約70℃至約120℃的範圍之溫度。藉由在進料流208進入第一區段202之前加熱進料流208，較少的能量花費在加熱在第一區段202裡面的進料流208。如熟習此項技術者所瞭解，可將熱交換器226 的不同操作參數改變以加熱進料流208到預定溫度，尤其是包括熱交換流體228的類型，熱交換流體228的流速及/或熱交換流體228的入口溫度。

如圖2所顯示的，進料流208可在第一區段202頂部進入塔200的第一區段202。如本文所討論的，第一區段202可包括一些分離階209以幫助進料流208至進料流208的氣相部分211及進料流208的液相部分223的轉化。如圖2所顯示的，進料流208可在包括於第一區段202內之分離階下方進入第一區段202。然而，如本文所討論的，進料流208亦可在第一區段202頂部其他位置進入第一區段202。

如例示說明於圖2所顯示的具體實例，第一區段202亦可包括在分離階209上方位於第一區段202頂部的冷凝器232。進料流208的氣相部分211可流到冷凝器232使進料流208的氣相部分211冷卻及部分冷凝，製造經由煙囪板206進入第二區段204的富含環氧乙烷蒸氣流233及與第一區段202物理連通的液體回流流。

類似於進料流208的氣相部分211，富含環氧乙烷蒸氣流233可包括流入第二區段204中之環氧乙烷、乙醛、水及其他雜質。然而，冷凝器232可部分冷凝進料流208的氣相部分211部分，因此，相較於圖1所顯示的具體實例，進入第二區段204的水的量明顯較少大大地少。此外，來自冷凝器232的液體回流可與自第一區段202移除之進料流208的液相部分223混合作為如本文所討論的環氧乙烷- 水流222。

如於圖2例示說明的，在一些具體實例中，冷凝器232可位於與塔200整合的第一區段202頂部。在該具體實例中，冷凝器232可為回流冷凝器。回流冷凝器可直接地將冷凝蒸氣返回到第一區段202，而任何非可冷凝的氣體(例如進料流208的氣相部分211)可在冷凝器232頂部被釋出。在一些具體實例中，自冷凝器232移除之熱部分可有用地採用於環氧乙烷純化塔200方法的其他部件及/或於環氧乙烷處理廠的其他部件。

在一些具體實例中，冷凝器232可自塔200分離，其中進料流208的氣相部分211可按途徑送到冷凝器232。在該具體實例中，系統224可包括提供用於自冷凝器232按途徑返回到第一區段202的液體回流流及按途徑送到塔200的第二區段204之富含環氧乙烷蒸氣流之路徑的方法流。

如本文所討論的，富含環氧乙烷蒸氣流233可經由煙囪板206被引入塔的第二區段204。在第二區段204中，環氧乙烷可自從第一區段202進入第二區段204的乙醛、水及其他雜質分離。具體而言，富含環氧乙烷蒸氣流233可被分離到液相沖洗流218與到可分別經由第一側輸出口216與第二側輸出口221自塔200移除的純化環氧乙烷出口流220中。

如本文所討論的，塔200的第二區段可包括分離階209、置於第二區段頂部204之冷凝器234及輸入至煙囪板206以自從第一區段202進入第二區段204的乙醛、水及其 他雜質分離環氧乙烷的熱。

圖3例示說明根據本揭露案系統324的具體實例。如本文所討論的，系統324包括根據本揭露案的熱交換器326及塔300。

如圖3所顯示的，在一些具體實例中，進料流308可分離到進料流308的第一部分325及進料流308的第二部分327。在一些具體實例中，進料流308可為使得第一部分325為在分離之前進料流308的約25容積%及第二部分327可為在分離之前進料流308的約75容積%。第一部分325及第二部分327的其他相對比例亦是可能的。

在各種不同具體實例中，進料流308可在熱交換器326之前分離，其中第一部分325按途徑環繞熱交換器326及在位於包括於第一區段302的分離階309上方的第一入口329進入塔300的第一區段302。進料流308的第二部分327可按途徑到熱交換器326，其中可如本文所討論的使用加熱流體328將進料流308的第二部分327加熱。經加熱的進料流308的第二部分327可接著在位於包括於第一區段302的分離階309下方的第二入口331進入塔300的第一區段302。

藉由將進料流308分成二部分及提供相同物到第一區段302上方及分離階309下方，進入第一入口329的冷進料流可冷凝進入第二入口331之經加熱進料流308的第二部分327的部分以形成進料流308的氣相部分311。以這種方式，於進料流308的第一325與第二327部分中進入第 一區段302的水以及來自汽提氣體310的水，可被冷凝，預防水進入進料流308的氣相部分311。因此，藉由使進料流308分開，第一區段302以類似於其中第一區段302在第一區段302頂部包括冷凝器的具體實例操作，同時節省必須在第一區段302內安裝及操作之冷凝器的儀器及加工成本。

如本文所討論的，氣相部分311可經由煙囪板306進入第二區段304，其中氣相部分311可被分離形成沖洗流318及純化環氧乙烷出口流320。此外，進料流308的液相部分323可自第一區段302移除及直接地按途徑送到乙二醇反應器，如本文所討論的。

對於各種不同具體實例而言，根據本揭露案分離的環氧乙烷可被加工提供進一步下游產物，舉例而言，諸如1,2-二醇類、1,2-二醇醚類、1,2-碳酸酯類及烷醇胺類。因為本揭露案提供對環氧乙烷的分離及純度的改良，可思及的是將本文所提供的改良將進而提供對這些下游方法及/或產物的改良。用於產生1,2-二醇類、1,2-碳酸酯類、1,2-二醇醚類及烷醇胺類的改良方法亦因此提供於本文中。

環氧乙烷轉化成1,2-二醇或1,2-二醇醚的反應可包含，例如，適當地在酸性或鹼性催化劑下，使環氧乙烷與水反應。例如，對於1,2-二醇優先於1,2-二醇醚的優先製造而言，環氧乙烷可與十倍莫耳過量的水在液相反應中，在酸催化劑例如(以總反應混合物為基準)0.5-1.0wt%硫酸的存在下，在50-70℃及絕對1巴下反應，或在氣相反應中， 在130-240℃及絕對20-40巴下，較佳地不存在催化劑下反應。如果降低水的比例，1,2-二醇醚於反應混合物中的比例將增加。因此產生的1,2-二醇醚可包含二醚、三醚、四醚或其他多醚類。或者，1,2-二醇醚可藉由用醇(諸如甲醇或乙醇)轉化環氧乙烷而製備或藉由用醇置換至少部分水而製備。所產生的1,2-二醇及二醇醚可用於食品、飲料、菸草、化妝品、熱塑性聚合物、固化樹脂系統、清潔劑、熱傳送系統等工業之各種各樣的最終使用的應用。

根據本揭露案所蒸餾的環氧乙烷轉化成烷醇胺之轉化可包含，例如，使環氧乙烷與氨反應。雖然無水氨有助於單烷醇胺的製造，但可使用無水氨或氨水，而當單烷醇胺是較佳的時，可使用無水氨。所產生的烷醇胺類可被用於，例如，天然氣的處理。藉由使氧化烯烴與二氧化碳反應，氧化烯烴可被轉化成對應的1,2-碳酸酯。若需要，可藉由後續使1,2-碳酸酯與水或醇反應形成1,2-二醇而製備1,2-二醇。對於可適用的方法而言，可參照美國專利第6,080,897號，其以引用方式併入本文。

應理解已以例示說明的方式做出以上敘述，而非限制性的。雖然具體實例已例示說明及敘述於本文，熟習該項技術者應瞭解對所顯示的具體實例而言，其他組件配置係可被取代的。除了由先前技術所限制的範圍外，申請專利範圍意圖涵蓋本揭露案各種不同具體實例的如此之適應或變化。

在上述詳細敘述中，出於精簡本揭露案的目的，各種 不同特徵一起歸類於例示性的具體實例中。此揭露方法不被解釋為反映出任何申請專利範圍需要比被明白地記載在申請專利範圍之特徵更多特徵之意圖。更準確地說，如下列申請專利範圍反映的，發明標的在於少於單一揭露的具體實例的所有特徵。因此，下列申請專利範圍以此併入詳細說明中，其中各申請專利範圍以其本身存在作為本發明個別的具體實例。

本揭露案的具體實例

下列實施例僅為例示說明的目的提供且不意圖限制本揭露案的的範圍。

實施例1 比較實施例：

在本實施例中，具有分離階及位於塔頂部之冷凝器的蒸餾塔係於得自Aspen Technology,Inc.(Cambridge,MA USA)之ASPENPLUS® Release 2004.1中模擬。進料流在含有再沸器之塔的下部進入塔，及冷凝器位於塔的頂部。純化環氧乙烷自塔頂部提取作為側流，環氧乙烷-水流係在塔底部自塔移除及輕雜質流係在塔頂部自塔移除。表1提供各種入口及輸出流的內含。

實施例2

在本實施例中，塔係根據本揭露案的具體實例提供。回流冷凝器係位於煙囪板下方之第一區段。塔係在ASPEN中以二個分離的RADFRAC區塊模擬。第一區段模擬具有6個分離階，其中進料流入口在階6上方或底階上方。加工蒸汽亦在階6饋入提供額外的熱到第一區段。部分蒸氣冷凝器被列入RADFRAC區塊中以模擬回流冷凝器。列入回流比率3。達成30,500的蒸氣餾出物速率。將第一區段的氣相部分饋入第二RADFRAC區塊，其模擬塔的第二區段。第二區段列有再沸器、部分蒸氣冷凝器、40個分離階、200的回流比率及200公斤每小時(kg/hr)的沖洗流動。進料流氣相部分被列出進入分離階38及純化環氧乙烷流係在分離階3在29,350kg/hr速率下輸出為側流。表2提供進入及離開如於ASPEN中模擬的塔之流的組成性構成。

在本實施例中，第一區段被列出在第二區段提供低沖洗流動。雖然沖洗流動是低的，但是環氧乙烷濃度是相對地高。然而，如在表2可觀察到的，相較於提供於實施例1所描述之比較實施例中的環氧乙烷-水流，在模擬離開第一區段之環氧乙烷-水流中乙醛的量大大地減少。此外，相對於進料流，在環氧乙烷水流中的過量水是因為汽提氣體注入(例如蒸汽)。

實施例3

在本實施例中，改良塔條件以允許更多水進入塔的第二區段及經由沖洗流離開，稀釋環氧乙烷濃度。在本實施例中，回流冷凝器位於煙囪板下方之第一區段。塔係類似於實施例2在ASPEN中以二個分離的RADFRAC區塊模擬。第一區段模擬具有6個分離階，其中在階6(亦即底階)上具有進入塔的進料流。將汽提氣體在分離階6饋入。部分蒸氣冷凝器被列入RADFRAC區塊中以模擬回流冷凝器。列入回流比率2。達成30,500kg/hr的蒸氣餾出物速率。將來自第一區段的進料流氣相部分饋入第二RADFRAC區塊，其模擬塔的第二區段。第二區段列有再沸器、部分蒸氣冷凝器、40個分離階、250的回流比率及170kg/hr沖洗流動。第一區段的氣相部分被列出進入分離階38及純化環氧乙烷流以29,350kg/hr之速率在分離階3的側輸出口輸出。表3提供進入及離開塔的流的組成。

在本實施例中，第二區段被列出在第二區段提供低沖洗流動，但將條件修改為在沖洗流中提供較低的環氧乙烷濃度。為達成此，相較於實施例2，更多水通過煙囪及第二區段的基底溫度增加了約30℃。如表3所見的，環氧乙烷-水流中之乙醛量相對於實施例1大大地減少。此外，相對於進料流，在環氧乙烷水流中的過量水是因為汽提氣體注入(例如蒸汽)。

實施例4

在本實施例中，第一區段不包括冷凝器。塔係在ASPEN中以二個分離的RADFRAC區塊模擬。第一區段模擬具有6個分離階，其中在階1(亦即頂階)具有進料。亦在分離階6將汽提氣體饋入第一區段。進料流溫度及汽提氣體注入係 調整成提供穿過煙囪板之所欲的蒸氣流。將進料流氣相部分饋入第二RADFRAC區塊，其模擬塔的第二區段。第二區段列有再沸器、部分蒸氣冷凝器、40個分離階及120的回流比率及1,000kg/hr頂部蒸氣速率。進料流氣相部分被列出進入分離階35及純化環氧乙烷係在分離階3的側輸出口以29,350kg/hr的速率輸出。表4呈現了進入及離開塔的各流組成。

在本實施例中，第二區段被列出在第二區段提供低沖洗流動，但將條件修改為在相同流中提供較低的環氧乙烷濃度。為達成此，相較於實施例2所顯示的，更多水通過煙囪及第二區段的基底溫度增加了約40℃。如表4所見的，於第一區段環氧乙烷-水流之乙醛量是環氧乙烷-水流相對實施例1所顯示的大大地減少。此外，相對於進料流，在 環氧乙烷水流中的過量水是因為汽提氣體注入(例如蒸汽)。

實施例5

在本實施例中，冷凝器並未被包括於第一區段。塔係在ASPEN中以二個分離的RADFRAC區塊模擬。第一區段模擬具有6個分離階，其中在階1(亦即頂階)具有進料。亦在分離階6將汽提氣體饋入第一區段。進料溫度及汽提氣體注入係調整成提供穿過煙囪板之所欲的蒸氣流。進料流氣相部分饋入第二RADFRAC區塊，其模擬塔的第二區段。第二區段列有再沸器、部分蒸氣冷凝器、40個分離階及140的回流比率及1,600kg/hr輕雜質流速率。進料流氣相部分被列出進入分離階35及純化環氧乙烷係在分離階3的側輸出口以29,350kg/hr的速率輸出。表5呈現了進入及離開塔的各流組成。

本實施例類似於實施例4，除了第二區段的基底溫度進一步增加以減少於沖洗流中環氧乙烷量。如可見於表5，於自第一區段移除之環氧乙烷-水流中之乙醛量相對實施例1大大地減少。此外，相對於進料流，在環氧乙烷水流中的過量水是因為汽提氣體注入(例如蒸汽)。

實施例6

在本實施例中，第一區段不包括冷凝器。塔係在ASPEN中以二個分離的RADFRAC區塊模擬。第一區段模擬具有6個分離階。饋入第一區段之進料流經修改使得25%的進料繞越熱交換器。繞越進料流在分離階1(亦即頂階)進入第一區段及預熱進料在分離階6(亦即底階)進入塔。汽提氣體亦在分離階6饋入第一區段。進料溫度及汽提氣體注入係調整成提供穿過煙囪板之所欲的蒸氣流。將來自第一區段進料流氣相部分饋入第二RADFRAC區塊，其模擬塔的第二區段。第二區段列有再沸器、部分蒸氣冷凝器、40個分離階及200的回流比率及1,300kg/hr頂部蒸氣速率。進料流氣相部分被列出進入分離階38及純化EO係在分離階3的側輸出口以29,350kg/hr的速率輸出。表6呈現了進入及離開塔的各流組成。

在本實施例中，採用分開的進料流取代利用於實施例2與3之回流冷凝器的功能。如於數據表中可見的，於環氧乙烷-水流中乙醛的量相對實施例1大大地減少。此外，相對於進料流，在環氧乙烷水流中的過量水是因為汽提氣體注入(例如蒸汽)。

100‧‧‧環氧乙烷純化塔(EOPC)或塔

102‧‧‧第一區段

104‧‧‧第二區段

106‧‧‧板

108‧‧‧進料流

109‧‧‧分離階

110‧‧‧汽提氣體

111‧‧‧氣相部分

112‧‧‧煙囪

114‧‧‧冷凝器

116‧‧‧第一側輸出口

118‧‧‧沖洗流

119‧‧‧輕雜質流

120‧‧‧純化環氧乙烷出口流或純化環氧乙烷流

121‧‧‧第二側輸出口

122‧‧‧環氧乙烷-水流

123‧‧‧液相部分

200‧‧‧塔

202‧‧‧第一區段

204‧‧‧第二區段

206‧‧‧煙囪板

208‧‧‧進料流

209‧‧‧分離階

210‧‧‧汽提氣體

211‧‧‧氣相部分

216‧‧‧第一側輸出口

218‧‧‧液相沖洗流

219‧‧‧輕雜質流

220‧‧‧純化環氧乙烷出口流

221‧‧‧第二側輸出口

222‧‧‧環氧乙烷-水流

223‧‧‧液相部分

224‧‧‧系統

226‧‧‧熱交換器

228‧‧‧熱交換流體或流體

230‧‧‧冷卻的熱交換流體

232‧‧‧冷凝器

233‧‧‧液相部分或富含環氧乙烷蒸氣流

234‧‧‧冷凝器

300‧‧‧塔

302‧‧‧第一區段

304‧‧‧第二區段

306‧‧‧煙囪板

308‧‧‧進料流

309‧‧‧分離階

310‧‧‧汽提氣體

311‧‧‧氣相部分

316‧‧‧第一側輸出口

318‧‧‧沖洗流

319‧‧‧輕雜質流

320‧‧‧純化環氧乙烷出口流

322‧‧‧環氧乙烷-水流

323‧‧‧液相部分

324‧‧‧系統

325‧‧‧第一部分

326‧‧‧熱交換器

327‧‧‧第二部分

328‧‧‧加熱的流體

329‧‧‧第一入口

330‧‧‧冷卻的熱交換流體

331‧‧‧第二入口

圖1提供本揭露案的環氧烷純化塔的具體實例。

圖2提供本揭露案的系統的具體實例。

圖3提供本揭露案的系統的具體實例。

100‧‧‧環氧乙烷純化塔(EOPC)或塔

102‧‧‧第一區段

104‧‧‧第二區段

106‧‧‧板

108‧‧‧進料流

109‧‧‧分離階

110‧‧‧汽提氣體

111‧‧‧氣相部分

112‧‧‧煙囪

114‧‧‧冷凝器

116‧‧‧第一側輸出口

118‧‧‧沖洗流

119‧‧‧輕雜質流

120‧‧‧純化環氧乙烷出口流或純化環氧乙烷流

121‧‧‧第二側輸出口

122‧‧‧環氧乙烷-水流

123‧‧‧液相部分

Claims (10)

1. 一種環氧烷純化塔，其包括：第一區段，其位於塔中以將包括環氧烷、水、乙醛及其他雜質之進料流轉化成包括環氧烷、乙醛、水及其他雜質之進料流氣相部分與包括環氧烷及水之進料流液相部分；及第二區段，其位於塔中在第一區段上方以自從第一區段進入第二區段之乙醛、水及其他雜質分離環氧烷，其中第二區段包括：位於第二區段底部以收集呈液相之環氧烷、乙醛及其他雜質之板，及位於板上用於移除呈液相之環氧烷、乙醛及其他雜質的第一側輸出口；及位於第二區段頂部用於移除純化環氧烷出口流之第二側輸出口；其中該進料流的氣相部分經由板自第一區段流至第二區段。
2. 如申請專利範圍第1項之塔，其中第一區段包括位於與塔整合之第一區段頂部的冷凝器。
3. 如申請專利範圍第1或2項之塔，其中第一區段包括至少一個於第一區段頂部中之分離階。
4. 如申請專利範圍第3項之塔，其中第一區段包括位於該至少一個分離階上方、供進料流第一部分用的第一入口及位於該至少一個分離階下方、供進料流第二部分用的第二入口。
5. 如申請專利範圍第1或2項之塔，其中第二區段包括位於與塔整合之第二區段頂部的冷凝器，其中純化環氧烷出口流在第二側輸出口離開冷凝器。
6. 如申請專利範圍第1或2項之塔，其中第二區段包括至少一個分離階以自進料流氣相部分中之乙醛分離環氧烷。
7. 一種用於自環氧烷分離乙醛之方法，其係藉由使用如申請專利範圍第1項之塔，該方法包括：將包括環氧烷的進料流引入到第一區段；將進料流分離成進料流氣相部分，其中進料流氣相部分包括環氧烷、乙醛、水及其他雜質，以及包括環氧烷及水的進料流液相部分，其中液相部分離開第一區段作為環氧烷-水流；及自從第一區段進入第二區段之乙醛、水及其他雜質分離環氧烷而產生純化環氧烷出口流。
8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中將進料流分離成進料流氣相部分及進料流液相部分包括提供熱至第一區段以產生進料流氣相部分。
9. 如申請專利範圍第7或8項之方法，其包括使進料流氣相部分部分冷凝成液體回流流及富含環氧烷蒸氣流，其中液體回流流是與第一區段物理連通且富含環氧烷蒸氣流流入第二區段中。
10. 如申請專利範圍第7或8項之方法，其中在第二區段自乙醛、水及其他雜質分離環氧烷產生純化環氧烷出口 流，包括自進料流移除至少60%的乙醛。