UA52630C2 - Спосіб дистиляції етиленоксиду - Google Patents

Abstract

Спосіб дистиляції етиленоксиду з етиленоксидвмісної суміші в колоні при абсолютному тискові від 2 до 10 бар та температурі від 20 до 180°С, при якому чистий етиленоксид відводять через головку або через боковий відвід концентратора колони, причому суміш пропускають через кілька розміщених одна за одною зон з структурованими пакетами металевих пластин або з насадками, засипаними наповнювачами, причому ці зони з'єднані з однією або кількома системами гасіння, розміщеними поза колоною.

Description

Винахід стосується нового способу дистиляції етиленоксиду із етиленоксид-вмісної суміші в колоні, причому чистий етиленоксид відводять через головку або через боковий відвід концентратора колони.

Етиленоксид може бути одержаний шляхом оксидування етилену киснем. При цьому оксидування здійснюють, як правило, в реакторі з "нерухомий каталізатором при температурі від 230 до 270 ОС (ШІтапп'з Епсісіоредіа ої Іпдивійа! Спетівігу, 5 (й Еа., Мої. А 10, 117-135).

Одержуваний при виробництві етиленоксиду реакційний залишок, що містить етиленоксид, етилен, діоксид вуглецю, ацетальдегід, а також легкокиплячі фракції, такі як метан, оброблюють водою, щоб таким чином відокремити етиленоксид. Із одержаної при цьому суміші, що містить етиленоксид та воду, після вилучення легкокиплячих фракцій можна шляхом дистиляції одержати етиленоксид в чистій формі.

Завдяки своїй високій реактивності, етиленоксид є важливим проміжним продуктом в хімічній промисловості. Він служить, наприклад, для синтезу етиленгліколю, простих ефірів етиленгліколю, оліго- або поліетиленгліколів або етаноламінів.

З іншого боку, висока реактивність етиленоксиду становить суттєву технічну проблему при його дистиляції, оскільки за наявних при цьому умов під дією запального джерела він може вибухоподібне розпадатися. До того ж, він схильний - разом з наявною водою - до утворення гліколів.

Тому задачею цього винаходу була розробка нового способу дистиляції етиленоксиду із етиленоксид- вмісної суміші, при якому повністю пригнічується або припиняється реакція розпаду етиленоксиду, особливо на її початковій стадії.

Було винайдено, що дистиляцію етиленоксиду із етиленоксид-вмісної суміші в колоні при абсолютному тискові від 2 до 10бар та температурі від 20 до 1802 з відведенням чистого етиленоксиду в рідкому або газоподібному агрегатному стані через головку або через боковий відвід концентратора колони можна здійснювати шляхом пропускання суміші через кілька розміщених одна згодною зон зі структурованими пакетами металевих пластин або насадками, засипаними наповнювачами, із яких щонайменше одна зв'язана із системою гасіння, через яку при збільшенні тиску в колоні понад граничне значення ззовні колони в зону (зони) подають рідкий, змішуваний із етиленоксидом гасильний засіб.

Суміш, що підлягає дистиляції, є, переважно, результатом синтезу етиленоксиду і поряд з етиленоксидом містить ще воду. В цьому разі іншими складовими суміші можуть бути, наприклад, етиленгліколь, олігоетиленгліколі, альдегіди, такі як формальдегід або ацетальдегід або метан.

Але винайденим способом можна також дистилювати суміші, що поряд з етиленоксидом містять, наприклад, метанол, гліколі, моно-, ді- або триетаноламін або С1-С4-моно- або діалкілетаноламіни.

Суміш, що підлягає дистиляції, містить, 10 - 9Омас.9о, переважно 30 - 7Омас.9о етиленоксиду та 90 - 10мас.9о, переважно 70 - ЗОмас.9о води. Крім того, суміш може містити 0 - 1О0мас.9о, переважно 0 - 5мас.9о етиленгліколю, а також 0 - 10мас.9о, переважно 0 - 5мас.9о ацетальдегіду. Розуміється, що сума складових суміші становить 100мас.9о.

Згідно з винаходом, новий спосіб здійснюють в колонні, переважно в колоні з концентратором. Придатні колони є звичайними, відомими дистиляційними колонами, описаними, наприклад, в Шітапп'5 Епсісіореадіа ої Іпдивіла! Спетівігу, 5 (п Ед., Мої. 3, 4-83...4 - 94, або в книзі Клауса Заттлера (Кіаиз Зешег, "Тпептізспе

Тгеппмепангеп: Спипаіадеп, Аизієдипо, Аррагаїе", Мепад Спетіє, 1988, 25-27).

Всередині колона має кілька зміщених одна з одною зон зі структурованими пакетами металевих пластин або насадками з наповнювачами. Особливе значення має те, що, завдяки спеціальній схемі пропускання суміші, що підлягає дистиляції, через ці зони, досягається дуже добре дистиляційне відокремлення, а також усувається розпад етиленоксиду. При цьому може бути доцільним встановлення всередині колони додаткових зон зі структурованими пакетами металевих пластин або насадками з наповнювачами, що слугують лише для запобігання розпаду.

Придатними наповнювачами є, наприклад, відомі кільця Рашіга, кільця Полла або кільця Бялецкі із металу або кераміки в якості відокремлюючого матеріалу.

Придатними структурованими пакетами металевих пластин є також відомі і наявні в продажу, наприклад, під назвами Сетрак? ((сІйвси, Іпсо. ОаМаб5, ТХ, США), Меїайраке (Серг. Зцігег, УмМіпіеппиг,

Швейцарія) або РеїіІарак. Вони описані в ШОІІтапп'з Епсісіоредіа (див. вище) або в книзі Райнхарда Біллета (Веіпнага Віпеї "Раскей Томегз іп Ргосеввіпд апа Епміготепіа! Тесппоіоду", Мепад Спетіє, УУеіппеїт, 1995, 25-27).

Поряд з цими зонами в дистиляційній колоні є також звичайні збірні та розподільні системи.

Питома площа поверхні зони зі структурованим пакетом металевих пластин становить, як правило, 100 - 1000м2, переважно 125 - 750м2 на 1м3 зони.

Питома площа поверхні зони із засипкою наповнювачами становить, як правило, 100 - 1000ме на 1м3 зони.

Дистиляцію здійснюють переважно в колоні, що містить кілька зон зі структурованими пакетами металевих пластин.

Особливо доцільно здійснювати новий спосіб в колоні, що містить 2 - 20, переважно 3 - 15, зокрема 4 - 8, особливо переважно 4 - 6 таких зон зі структурованими пакетами металевих пластин.

Висота окремих зон становить 1 - 15м, переважно З - 8м.

Зони зі структурованими пакетами металевих пластин або насадки з наповнювачами з'єднані з розміщеними поза колоною гасильними системами, що містять гасильний засіб.

Гасильна система, що, як правило, містить резервуар, наповнений гасильним засобом з додаванням незначної кількості інертного газу, наприклад, азоту, через трубопроводи та відомі вимірювальні та регулюючі пристрої з'єднана з колоною. При цьому гасильний засіб після відкривання вентилів може бути насосами поданим до колони. В переважній формі виконання винаходу гасильні системи розміщені над вказаними вище зонами. Таким чином при гасінні використовують гідростатичний тиск гасильного засобу.

Для оптимального розподілення гасильного засобу в колоні можуть бути використані наявні в колоні збірні та розподільні системи.

В якості гасильних засобів можуть бути використані рідини, здатні змішуватись з етиленоксидом.

Переважно використовують водний засіб. Зокрема, гасильним засобом є вода. При цьому гасильна вода (наприклад, холодна вода або річкова вода) може містити допоміжні засоби, наприклад, антифриз.

Вибуховий розпад газоподібного етиленоксиду зв'язаний зі збільшенням тиску до десяти крат від початкового значення. Якщо відбувається розпад рідкого етиленоксиду, то внаслідок утворення газів може бути досягнутий ще більший тиск. При перевищенні встановленого граничного значення тиску вмикається процес гасіння. В загальному випадку граничне значення перевищення тиску понад робочим тиском в колоні становить від 0,01 до 4бар, переважно від 0,1 до 2бар, особливо переважно від 0,2 до 1бар, зокрема близько 0,5бар. Через 5 - 60 секунд, переважно через 15 секунд гасильний засіб надходить до пакованих зон.

Фронт розпаду, розповсюджуючись вниз, рухається швидше, ніж фронт гасіння. Розпад зупиняється лише в нижній зоні, як тільки ця зона наповниться гасильним засобом і пануючі там умови більше не допускають розпаду етиленоксиду. Фронт розпаду рухається нагору, а фронт гасіння йому назустріч, в результаті чого і відбувається процес гасіння.

При гасінні доцільно подавати до колони стільки гасильного засобу, переважно води, щоб відношення мас етиленоксиду та гасильного засобу в області між двома зонами, що підлягає гасінню, становило менше, ніж 80 : 20, переважно менше, ніж 70: 30.

Доцільним є здійснення способу, при якому кожна зона з металевими пакетами або з насадками з наповнювачем з'єднана з окремою гасильною системою.

Доцільно для верхньої гасильної системи встановлювати резервуар більшого об'єму, ніж для решти гасильних систем. При 1,5 - 2-разовому перевищенні об'єму цього резервуара витікання гасильного засобу можу здійснюватись у всій колоні, завдяки чому додатково інтенсифікується процес гасіння.

В способі згідно з винаходом, який здійснюють безперервно, етиленоксид-вмісну суміш, що підлягає дистиляції, подають в частину колони, що становить 30 - 8095, переважно близько 5095, виміряну від основи колони. Зворотне відношення становить від 1,5: 1 до 6 : 1, переважно від 2,5: 1 до 3,5 : 1. Дистиляцію здійснюють при абсолютному тискові від 2 до 10бар, переважно від 2,5 до 4бар, при температурі від 10 до 180"С, переважно від 30 до 15070.

Чистий етиленоксид відводять через відвід головки колони або через боковий відвід концентратора колони.

Перевагу має виконання способу, при якому чистий етиленоксид в газоподібному агрегатному стані відводять через головку, а в газоподібному або в рідкому агрегатному стані - через боковий відвід колони.

Коли етиленоксид відводять через концентратор колони, доцільним є відведення легкокиплячих фракцій, наприклад, формальдегіду, через головку.

При дистиляції суміші, що містить етиленоксид та воду, воду як правило, відводять в зумпф колони.

При дистиляції суміші, що містить етиленоксид, воду та ацетальдегід, чистий етиленоксид відводять переважно через головку колони, суміш, що містить ацетальдегід, етиленоксид та воду, відводять через боковий відвід у відвідній частині колони, а воду відводять в зумпф колони.

При дистиляції суміші, що містить етиленоксид, воду, формальдегід та ацетальдегід, суміш формальдегіду та етиленоксиду відводять переважно через головку колони, чистий етиленоксид - через боковий відвід концентратора колони, суміш, що містить ацетальдегід, етиленоксид та воду, - через боковий відвід у відвідній частині колони, а воду відводять в зумпф колони.

Тепло, необхідне для дистиляції, може бути підведене різними способами. Наприклад, при дистиляції суміші, що містить етиленоксид та воду, тепло можна підводити в зумпф колони, у відвідну частину колони або шляхом нагрівання суміші, що підлягає дистиляції.

При дистиляції суміші, що містить етиленоксид та воду, особливо вигідно підводити тепло у вивідну частину колони або шляхом нагрівання суміші, що підлягає дистиляції, оскільки водна система за своєю природою містить гасильний засіб, що протидіє розпаду етиленоксиду.

Особливу перевагу має здійснення винайденого способу при проведенні дистиляції в колоні, оснащеній оболонкою, причому, проміжний простір між колоною та оболонкою наповнюють інертним газом, наприклад, діоксидом вуглецю або азотом, переважно азотом. Завдяки цьому рішенню, здійснюється додатковий захист від зовнішніх джерел запалення, що можуть викликати вибуховий розпад етиленоксиду.

Новий спосіб забезпечує проведення безперервного процесу дистиляції етиленоксиду із суміші, що містить етиленоксид, із забезпеченням встановлення контролю над спонтанним процесом вибухового розпаду етиленоксиду без руйнування дистиляційного обладнання вибухом. Чистота етиленоксиду, одержаного за допомогою нового способу згідно з винаходом, дуже висока. Наприклад, при дистиляції водної етиленоксид-вмісної реакційної суміші, що є відходом процесу синтезу етиленоксиду, одержують етиленоксид, що містить ацетальдегіду максимум ЗбОмлн", а води максимум бОмлн".

Claims (10)

1. Спосіб дистиляції етиленоксиду із етиленоксидвмісної суміші в колоні при абсолютному тискові від 2 до 10 бар та температурі від 20 до 1807С, причому чистий етиленоксид в рідкому або газоподібному агрегатному стані відводять через головку або через боковий відвід концентратора колони, який відрізняється тим, що суміш пропускають через кілька розміщених одна за одною зон з структурованими пакетами металевих пластин або з насадками, засипаними наповнювачами, з яких щонайменше одна зона з'єднана із системою гасіння, через яку при збільшенні тиску в колоні понад граничне значення ззовні колони в зону (зони) подають рідкий змішуваний з етиленоксидом гасильний засіб.

2. Спосіб згідно з п.!І, який відрізняється тим, що дистилюють суміш, яка містить етиленоксид та воду.

3. Спосіб згідно з п.І, який відрізняється тим, що дистилюють суміш, в якій масова частка етиленоксиду становить 10-9090, а масова частка води становить 90-1095.

4. Спосіб згідно з п.1, який відрізняється тим, що питома площа поверхні зони з структурованими пакетами металевих пластин становить від 100 до 1000м" на Ім" зони.

5. Спосіб згідно з п.1, який відрізняється тим, що питома площа поверхні зони з засипкою наповнювачами становить 100-1000м" на Ім" зони.

6. Спосіб згідно з п.І, який відрізняється тим, що дистиляцію здійснюють в колоні, яка містить кілька зон з структурованими пакетами металевих пластин.

7. Спосіб згідно з п.І, який відрізняється тим, що дистиляцію здійснюють в колоні, яка містить від 2 до 20 зон з структурованими пакетами металевих пластин.

8. Спосіб згідно з п.!І, який відрізняється тим, що кожна зона з структурованими пакетами металевих пластин або з насадками, засипаними наповнювачами, з'єднана з окремою системою гасіння.

9. Спосіб згідно з п.!І, який відрізняється тим, що як гасильний засіб використовують водний засіб.

10. Спосіб згідно з п.1І, який відрізняється тим, що гасильний засіб подають до зони (до зон), як тільки тиск в колоні перевищує робоче значення тиску на 0.01- 4 бар.