WO2003082844A1 - Verfahren zur herstellung von ethylenoxid mit integrierter kohlendioxidwäsche - Google Patents

Verfahren zur herstellung von ethylenoxid mit integrierter kohlendioxidwäsche Download PDF

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WO2003082844A1
WO2003082844A1 PCT/EP2003/003086 EP0303086W WO03082844A1 WO 2003082844 A1 WO2003082844 A1 WO 2003082844A1 EP 0303086 W EP0303086 W EP 0303086W WO 03082844 A1 WO03082844 A1 WO 03082844A1
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gas stream
iii
ethylene
ethylene oxide
carbon dioxide
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Norbert Asprion
Christoph Grossmann
Karl HÖLEMANN
Gerhard Theis
Peter Wahl
Werner Hefner
Holger Borchert
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Basf Aktiengesellschaft
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/32—Separation; Purification

Definitions

  • a process for producing ethylene oxide comprising the following sequence of steps: 10
  • a gas stream I containing ethylene, oxygen and, if appropriate, inert constituents is passed into a reaction zone and is brought there at a temperature using a catalyst (catalyst K) suitable for the production of ethylene oxide
  • a gas stream III is produced from the gas stream II by removing ethylene oxide, by using the main or
  • a gas stream IV is produced from at least part of gas stream III by mixing a partial amount of gas stream III or the total amount of gas stream III in an absorption zone II with an aqueous solution L containing (i) a tertiary alkanolamine, and optionally (ii) brings a secondary aliphatic amine into intimate contact and removes the solution L loaded with carbon dioxide 30 and the non-absorbed parts as gas stream IV from the absorption zone II and further purifies the gas stream IV if necessary (step III)
  • gas stream I is made available by inerting the main or total amount of gas stream IV, oxygen, ethylene
  • step IV 35 components and possibly the main or total amount of the part of gas stream III which did not pass through step III are mixed (step IV).
  • the present invention relates to a process for the production of ethylene oxide, in which processes for the production of ethylene oxide by oxidation of ethylene with oxygen in a cyclic process are generally known (cf. K. Weissermehl, H.-J. Arpe, Industrial Organic Chemistry, 5th edition, 1998, Wiley-VCH, chapter 7.1.2 In particular, it is also known that the carbon dioxide formed as a by-product in the oxidation 45 by washing out can be removed from the cycle gas using a potash solution (cf. loc. cit. p. 164).
  • the solvent can be regenerated by heating or stripping, the acid gas salts being thermally decomposed and / or stripped off using steam. After the regeneration process, the solvent can be
  • alkanolamines used to remove acid gas contaminants from hydrocarbon gas streams include monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), diethylethanolamine (DEEA), diisopropylamine (DIPA), aminoethoxyethanol (AEE) and methyldiethanolamine (MDEA).
  • MEA monoethanolamine
  • DEA diethanolamine
  • TEA triethanolamine
  • DEEA diethylethanolamine
  • DIPA diisopropylamine
  • AEE aminoethoxyethanol
  • MDEA methyldiethanolamine
  • the object of the present invention was therefore to provide a further process for the production of ethylene oxide.
  • steps I and II The procedure in steps I and II is generally known and is described, for example, in K. Weissermehl, H.-J. Arpe, Industrielle 35 Organic Chemistry, 5th edition, 1998, Wiley-VCH, chapter 7.1.2. or Ulimann's encyclopedia of industrial chemistry, edition 5, 1987, volume A 10, pages 117 to 134.
  • gas stream I has the following composition 40:
  • Nitrogen, noble gases or saturated hydrocarbon compounds such as methane are generally used as inert gases.
  • oxidation products of ethylene are substances that usually arise during the oxidation of ethylene to ethylene oxide under the conditions of step I. These include acetaldehyde and acetic acid.
  • Suitable catalysts and their preparation are described for example in WO 00/15335, WO 00/15334, WO 97/46317, US 4728634, US 4761394.
  • the catalyst K is generally an alpha- ⁇ l 2 0 3 -supported silver catalyst containing rhenium as a promoter.
  • This preferably additionally contains an alkali metal as a promoter, e.g. Sodium.
  • the catalysts K preferably also contain an element selected from the group consisting of sulfur, molybdenum, tungsten and chromium.
  • catalysts K very particularly preferably contain cesium and sulfur as further promoters.
  • the residence time in the reaction zone is in general dimensioned such that the gas stream which leaves the reaction zone in step I (gas stream II) has the following composition:
  • gas stream II Before the gas stream II is transferred to the absorption zone I, a small partial gas stream, usually less than 0.5%, is removed in order to prevent undesired by-products and inert constituents from being present in the gas stream I due to the return of the gas stream IV in the material flow of the starting products (gas flow I) increased continuously with time.
  • gas stream I In step II, the gas stream I is usually virtually completely freed of ethylene oxide by water washing, in that the ethylene oxide dissolves in the aqueous phase.
  • gas stream III After water washing, gas stream III usually has the following composition:
  • the remaining gas stream III is subjected to washing with solution L in order to remove carbon dioxide.
  • step III can be carried out analogously to the removal of acid gases such as carbon dioxide from gas streams such as ammonia or natural gas Solution L is common.
  • Alkanolamines which can be considered as a component of solution L include monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), diethylethanolamine (DEEA), diisopropylamine (DIPA), aminoethoxyethanol (AEE) and methyldiethanolamine (MDEA).
  • MEA monoethanolamine
  • DEA diethanolamine
  • TEA triethanolamine
  • DEEA diethylethanolamine
  • DIPA diisopropylamine
  • AEE aminoethoxyethanol
  • MDEA methyldiethanolamine
  • Step III can be carried out with the usual washing devices used in gas scrubbing or LPG scrubbing. Suitable washing devices, which in an absorption zone
  • the solution L are, for example, packed columns, packing columns and tray columns, radial flow washers, jet washers, venturi washers and rotary spray washers, preferably packing columns, packing columns and tray columns.
  • the solution L loaded with carbon dioxide is regenerated in a regeneration process, comprising a one- or multi-stage expansion, and the carbon dioxide released in the process is removed, and the regenerated solution L, if necessary after a partial flow has been discharged, is returned in step III.
  • the stripping is preferably followed by stripping with a hot inert gas, the stripping gas being passed in countercurrent to the solution L to be regenerated through a desorption column provided with packing, packing or trays.
  • the stripping is usually carried out with an inert gas such as nitrogen or water vapor.
  • Ethylene oxide or other oxidation products of ethylene oxide formed in step I react undesirably with the secondary A in.
  • a partial stream of the loaded solution L is discharged ,
  • the discharged partial stream can, however, continue to be used as solution L in the process according to the invention, provided that it is worked up by distillation in a vacuum distillation, reaction products of the ethylene oxide or its by-products formed in step I being removed with the components of solution L, in particular the secondary amine, and the partial stream thus worked up was also recycled as solution L in step III.
  • the products to be removed are e.g. around hydroxypiperazine.
  • the gas stream IV generally has the following composition:
  • the catalyst activity of the catalyst K can be negatively influenced.
  • an absorption solution III which is an aqueous solution containing a mineral acid or acts higher glycols and then removes the gas stream IV from the absorption zone III.
  • the higher glycols are preferably those which are derived from ethylene oxide and have 2 to 6 ethylene oxide repeating units, particularly preferably di- or tri-ethylene glycol.
  • Gas stream I is then produced from the main amount, preferably the total amount of gas stream IV, by mixing with oxygen, ethylene, possibly inert constituents and possibly the main or total amount of the part of gas stream III which has not passed through step III.
  • Steps I to IV form a continuous cycle.
  • step IV by reducing fresh raw materials (substances that step
  • step II have not yet passed through) - i.e. oxygen, ethylene, possibly inert constituents - with a circulating gas stream - i.e. gas stream IV and the part of gas stream III that has not passed through step III - gas stream I which is then implemented in accordance with step I. becomes.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid mit integrierter Kohlendioxidwäsche unter Verwendung einer aminhaltigen AbsorptionslösungZusammenfassungVerfahren zur Herstellung von Ethylenoxid, umfassend die nachstehende Schrittsequenz: I) man führt einen Gasstrom I, enthaltend Ethylen, Sauerstoff und ggf. inerte Bestandteile, in eine Reaktionszone und bringt sie dort mit einem für die Herstellung von Ethylenoxid geeigneten Katalysator (Katalysator K) bei einer Temperatur von 200 bis 300°C in Kontakt, wobei unter Bildung von Ethylenoxid und Kohlendioxid eine Gasstrom II entsteht, den man aus der Reaktionszone entfernt (Schritt I); II) man stellt aus dem Gasstrom II durch Entfernung von Ethylenoxid einen Gasstrom III her, indem man die Haupt- oder Gesamtmenge von Gasstrom II in einer Absorptionszone I in innigen Kontakt mit einer wässrigen Absorptionslösung bringt und die nicht absorbierten Teile als Gasstrom III aus der Absorptionszone I entfernt (Schritt II); III) man stellt zumindest aus einem Teil des Gasstroms III einen Gasstrom IV her, indem man eine Teilmenge des Gasstrom III oder die Gesamtmenge des Gasstroms III in einer Absorptionszone II mit einer wässrigen Lösung L, enthaltend (i) ein tertiäres Alkanolamin, und ggf. (ii) ein sekundäres aliphatisches Amin in innigen Kontakt bringt und die mit Kohlendioxid beladene Lösung L und die nicht absorbierten Teile als Gasstrom IV aus der Absorptionszone II entfernt und den Gasstrom IV ggf. weiter reinigt (Schritt III); IV) man stellt Gasstrom I bereit, indem man die Haupt- oder Gesamtmenge von Gasstrom IV, Sauerstoff, Ethylen, ggf. inerte Bestandteile und ggf. die Haupt- oder Gesamtmenge des Teils von Gasstrom III, der Schritt III nicht durchlaufen hat, vermischt (Schritt IV).

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON ETHYLENOXID MIT INTEGRIERTER KOHLENDIOXIDWASCHE
5
Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid, umfassend die nachstehende Schrittsequenz : 10
I) man führt einen Gasstrom I, enthaltend Ethylen, Sauerstoff und ggf. inerte Bestandteile, in eine Reaktionszone und bringt sie dort mit einem für die Herstellung von Ethylenoxid geeigneten Katalysator (Katalysator K) bei einer Temperatur
15 von 200 bis 300°C in Kontakt, wobei unter Bildung von
Ethylenoxid und Kohlendioxid eine Gasstrom II entsteht, den man aus der Reaktionszone entfernt (Schritt I)
II) man stellt aus dem Gasstrom II durch Entfernung von Ethylenoxid einen Gasstrom III her, indem man die Haupt- oder
20 Gesamtmenge von Gasstrom II in einer Absorptionszone I in innigen Kontakt mit einer wässrigen Absorptionslösung bringt und die nicht absorbierten Teile als Gasstrom III aus der Ab- sorptionszone I entfernt (Schritt II)
III) man stellt zumindest aus einem Teil des Gasstroms III einen 25 Gasstrom IV her, indem man eine Teilmenge des Gasstrom III oder die Gesamtmenge des Gasstroms III in einer Absorptions- zone II mit einer wässrigen Lösung L, enthaltend (i) ein tertiäres Alkanolamin, und ggf. (ii) ein sekundäres aliphati- sches Amin in innigen Kontakt bringt und die mit Kohlendioxid 30 beladene Lösung L und die nicht absorbierten Teile als Gasstrom IV aus der Absorptionszone II entfernt und den Gasstrom IV ggf. weiter reinigt (Schritt III)
IV) man stellt Gasstrom I bereit, indem man die Haupt- oder Gesamtmenge von Gasstrom IV, Sauerstoff, Ethylen, ggf. inerte
35 Bestandteile und ggf. die Haupt- oder Gesamtmenge des Teils von Gasstrom III, der Schritt III nicht durchlaufen hat, vermischt (Schritt IV) .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 40 von Ethylenoxid, bei dem Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid durch Oxidation von Ethylen mit Sauerstoff in einem Kreis- prozess sind allgemein bekannt (vgl K. Weissermehl, H.-J. Arpe, Industrielle Organische Chemie, 5. Auflage, 1998, Wiley-VCH, Kapitel 7.1.2. Insbesondere ist auch bekannt, dass das bei der Oxi- 45 dation als Nebenprodukt gebildete Kohlendioxid durch Auswaschen aus dem Kreisgas mittels einer Pottaschelösung entfernt werden kann (vgl. loc. cit. S. 164).
Weiterhin ist es bekannt, mittles wässriger Lösungen von Alkanol- 5 aminen Sauergase aus Gasströ en wie Synthesegas, Raffineriegas oder Ammoniak oder Erdgas zu entfernen. Das Lösungsmittel kann durch Erhitzen oder Strippen regeneriert werden, wobei die Sauergassalze thermisch zersetzt und/oder mittels Dampf abgestrippt werden. Nach dem Regenerationsprozess kann das Lösungsmittel wie-
10 derverwendet werden. Bevorzugte, beim Entfernen von Sauergasverunreinigungen aus Kohlenwasserstoffgasströmen verwendete Alkanolamine umfassen Monoethanolamin (MEA) , Diethanolamin (DEA) , Triethanolamin (TEA) , Diethylethanolamin (DEEA) , Diisopropylamin (DIPA) , Aminoethoxyethanol (AEE) und Methyldiethanolamin (MDEA) .
15
In dem US-Patent US 4,336,233 wird eine der derzeit wirksamsten Waschflüssigkeiten zum Entfernen von Kohlendioxid und HS aus einem Gasstrom beschrieben. Es handelt sich dabei um eine wäss- rige Lösung von Methyldiethanolamin (MDEA) und Piperazin als Ab-
20 Sorptionsbeschleuniger oder Aktivator (aMDEA(R) , BASF AG, Ludwigshafen) . Das Entfernen von Kohlendioxid und H S unter Verwendung von MDEA wird ferner in den folgenden Patenten der Anmelderin detaillierter beschrieben: US 4,551,158; US 44,553,984; US 4,537,753; US 4,999,031; CA 1 291 321 und CA 1 295
25 810.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid bereitzustellen. 30
Demgemäß wurde die vorstehend definierte Erfindung gefunden.
Die Vorgehensweise in Schritt I und II ist allgemein bekannt und beispielsweise in K. Weissermehl, H.-J. Arpe, Industrielle 35 Organische Chemie, 5. Auflage, 1998, Wiley-VCH, Kapitel 7.1.2. oder Ulimann' s encyclopedia of industrial chemistry, edition 5, 1987, volume A 10, Seiten 117 bis 134 beschrieben.
Im allgemeinen weist der Gasstrom I die folgende Zusammensetzung 40 auf:
20 bis 40 % Ethylen 1 bis 10 % Sauerstoff - 35 bis 70 % sonstige inerte Gase 45 - 0 bis 10 % Kohlendioxid
0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens Als inerte Gase werden im allgemeinen Stickstoff, Edelgase oder gesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen wie Methan eingesetzt.
Sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens sind Stoffe, die üblicherweise bei der Oxidation des Ethylens zu Ethylenoxids unter den Bedingungen des Schritts I entstehen. Hierzu zählen Acetaldehyd und Essigsäure.
Geeignete Katalysatoren und deren Herstellung sind beispielsweise in der WO 00/15335, WO 00/15334, WO 97/46317, US 4728634, US 4761394 beschrieben.
Bei dem Katalysator K handelt es sich im Allgemeinen um einen al- pha-Αl203-geträgerten Silberkatalysator, enthaltend Rhenium als Promotor.
Dieser enthält bevorzugt als Promotor zusätzlich ein Alkalimetall, z.B. Natrium. Weiterhin entalten die Katalysatoren K neben deM Alkalimetall bevorzugt ein Element, ausgewählt aus der Gruppe Schwefel, Molybdän, Wolfram und Chrom. Ganz besonders bevorzugt enthalten die Katalysatoren K neben Rhenium als weitere Promotoren Cäsium und Schwefel.
Die Verweilzeit in der Reaktionszone, eine Funktion der Strö- mungsgeschwindigkeit und der Dicke des Katalysatorbettes, wird im allgemeinen so bemessen, dass der Gasstrom, der die Reaktionszone in Schritt I verlässt (Gasstrom II) , folgende Zusammensetzung aufweist:
- 10 bis 35 % Ethylen
1 bis 9 % Sauerstoff,
1 bis 5 % Ethylenoxid
40 bis 70 % sonstige inerte Gase
0,5 bis 15 % Kohlendioxid - 0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens
Bevor der Gasstrom II in die Absorptionszone I überführt wird, wird im ggf. ein kleiner Teilgasstrom, üblicherweise weniger als 0,5%, entnommen, um zu verhindern, dass sich unerwünschte Neben- produkte und inerte Bestandteile im Gastrom I durch die Rückführung von Gasstrom IV in den Stoffstrom der Ausgangsprodukte (Gasstrom I) mit der Zeit kontinuierlich erhöht. In Schritt II wird der Gasstrom I durch eine Wasserwäsche üblicherweise praktisch vollständig von Ethylenoxid befreit, indem das Ethylenoxid sich in der wässrigen Phase löst. Nach der Wasserswäsche weist der Gasstrom III üblicherweise folgende Zusammensetzung auf:
10 bis 35 % Ethylen 5 - 1 bis 9 % Sauerstoff,
0 bis 5000 pp Ethylenoxid
- 0,5 bis 15 % Kohlendioxid
- 35 bis 70 % sonstige inerte Gase
0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens 10
Der verbleibende Gasstrom III wird zur Kohlendioxid-Entfernung einer Wäsche mit Lösung L unterzogen.
Dabei kann, abgesehen von den nachfolgend beschriebenen bevorzug- 15 ten Varianten für die Aufarbeitung der beladenen Lösung L sowie die Nachbehandlung des Gasstroms IV, in Schritt III analog vorgegangen werden, wie es bei der Entfernung von Sauergasen wie Kohlendioxid aus Gasströmen wie Ammoniak oder Erdgas mittels Lösung L allgemein üblich ist.
20
Alkanolamine, die als Komponente von Lösung L in Betracht kommen, umfassen Monoethanolamin (MEA) , Diethanolamin (DEA) , Triethanol- amin (TEA) , Diethylethanolamin (DEEA) , Diisopropylamin (DIPA) , Aminoethoxyethanol (AEE) und Methyldiethanolamin (MDEA) .
25
In dem US-Patent US 4,336,233 wird eine der derzeit wirksamsten Waschflüssigkeiten zum Entfernen von Kohlendioxid und H2S aus einem Gasstrom beschrieben. Es handelt sich dabei um eine wäss- rige Lösung von Methyldiethanolamin (MDEA) und Piperazin als Ab-
30 Sorptionsbeschleuniger oder Aktivator aMDEA(R) (BASF AG, Ludwigshafen) . Das Entfernen von Kohlendioxid und H2S unter Verwendung von MDEA wird ferner in den folgenden Patenten der Anmelderin detaillierter beschrieben: US 4,551,158; US 44,553,984; US 4,537,753; US 4,999,031; CA 1 291 321 und CA 1 295
35 810.
Der Schritt III kann mit den üblichen, in der Gaswäsche oder der LPG-Wäsche eingesetzten Waschvorrichtungen durchgeführt werden. Geeignete Waschvorrichtungen, die in einer Absorptionszone einen
40 innigen Kontakt zwischen dem Gasstrom III und der Waschflüssigkeit, der Lösung L, gewährleisten, sind beispielsweise Füllkörper-, Packungs- und Bodenkolonnen, Radialstromwäscher, Strahlwäscher, Venturiwäscher und Rotations-Sprühwäscher, bevorzugt Packungs-, Füllkörper- und Bodenkolonnen. Üblicherweise wird die mit Kohlendioxid beladene Lösung L in einem Regenerationsverfahren , umfassend eine ein- oder mehrstufige Entspannung, regeneriert und das dabei freigewordene Kohlendioxid entfernt, und die regenerierte Lösung L, ggf nach Ausschleusen eines Teilstroms, in Schritt III zurückgeführt.
In dem Regenerationsschritt schließt sich an das Entspannen bevorzugt ein Strippen mit einem heißen inerten Gas an, wobei das Strippgas im Gegenstrom zur zu regenerierenden Lösung L durch eine mit Füllkörpern, Packungen oder Böden versehene Desorptions- kolonne geleitet wird. Das Strippen wird üblicherweise mit einem inerten Gas wie Stickstoff oder Wasserdampf durchgeführt.
Bei dem In-Kontakt-Bringen des Gasstroms I mit der Lösung L lässt es sich oftmals nicht vermeiden, dass ein kleiner Teil des
Ethylenoxids oder sonstigen Oxidationsprodukten des Ethylenoxids , die in Schritt I gebildet werden, z.B. Acetaldehyd, in unerwünschter Weise mit dem sekundären A in reagieren. Um zu vermeiden, dass sich die Menge dieser Umsetzungprodukte durch die Rück- führung der beladenen Lösung L, die das Regenerationsverfahren durchlaufen hat, in der Lösung L kontinuierlich vergrößert, wird ein Teilstrom der beladenen Lösung L, üblicherweise weniger als 10% des GesamtStromes, ausgeschleust.
Der ausgeschleuste Teilstrom kann jedoch_ im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter als Lösung L genutzt werden, sofern man ihn z.B. in einer Vakuumdestillation destillativ aufarbeitet, wobei Umsetzungsprodukte des Ethylenoxids oder dessen in Schritt I gebildeten Nebenprodukten mit den Komponenten der Lösung L, insbesondere dem sekundären Amin entfernt werden und man den so aufgearbeiteten Teilstrom als Lösung L ebenfalls in Schritt III zurückführt.
Bei den zu entfernenden Produkten handelt es sich z.B. um Hydro- xypiperazin.
Der Gasstrom IV weist im Allgemeinen folgende Zusammensetzung auf:
- 10 bis 40 % Ethylen
1 bis 10 % Sauerstoff,
- 40 bis 70 % sonstige inerte Gase
- 0 bis 5000 ppm Ethylenoxid
- 0 bis 5 % Kohlendioxid - 0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens Es lässt sich mitunter nicht verhindern, dass die Aminkomponenten der Lösung L in Spuren im Gasstrom IV mitgerissen werden und durch die Recyclierung des Gasstroms IV Bestandteil des Gasstroms
I werden. Hierdurch kann die Katalysatoraktivität des Katalysa- tors K negativ beeinflusst werden.
Um dies zu verhindern, empfiehlt es sich, Gasstrom IV nach dem Verlassen der Absorptionszone II in einer Absorptionszone III zu reinigen, indem man ihn in innigen Kontakt mit einer Absorptions- lösung III bringt, bei der es sich um eine wässrige Lösung enthaltend eine Mineralsäure oder höhere Glycole handelt und den Gasstrom IV anschließend aus der Absorptionszone III entfernt.
Bei den höheren Glycolen handelt es sich bevorzugt um solche, die sich von Ethylenoxid ableiten und 2 bis 6 Ethylenoxid-Wiederho- lungseinheiten aufweisen, besonders bevorzugt um Di- oder Tri- ethylenglycol .
Aus der Hauptmenge, bevorzugt der Gesamtmenge von Gasstrom IV, wird anschließend durch Vermischung mit Sauerstoff, Ethylen, ggf. inerten Bestandteilen und ggf. der Haupt- oder Gesamtmenge des Teils von Gasstrom III, der Schritt III nicht durchlaufen hat, Gasstrom I hergestellt.
Die Schritte I bis IV bilden einen kontinuierlich durchlaufenen Kreisprozess . Bei diesem Kreisprozess wird in Schritt IV durch Verminderung von frischen Ausgangsprodukten (Stoffen, die Schritt
II noch nicht durchlaufen haben) - also Sauerstoff, Ethylen, ggf. inerte Bestandteile - mit einem Kreisgasstrom - also dem Gasstrom IV und dem Teil von Gasstrom III, der Schritt III nicht durchlaufen hat - Gasstrom I bereitgestellt, der dann wiederum gemäß Schritt I umgesetzt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Ethylenoxid, umfassend die nachstehende Schrittsequenz :
I) man führt einen Gasstrom I, enthaltend Ethylen, Sauerstoff und ggf. inerte Bestandteile, in eine Reaktionszone und bringt sie dort mit einem für die Herstellung von Ethylenoxid geeigneten Katalysator (Katalysator K) bei einer Temperatur von 200 bis 300°C in Kontakt, wobei unter Bildung von Ethylenoxid und Kohlendioxid eine Gasstrom II entsteht, den man aus der Reaktionszone entfernt (Schritt I)
II) man stellt aus dem Gasstrom II durch Entfernung von Ethylenoxid einen Gasstrom III her, indem man die Hauptoder Gesamtmenge von Gasstrom II in einer Absorptionszone
I in innigen Kontakt mit einer wässrigen Absorptionslö- sung bringt und die nicht absorbierten Teile als Gasstrom
III aus der Absorptionszone I entfernt (Schritt II)
III) man stellt zumindest aus einem Teil des Gasstroms III einen Gasstrom IV her, indem man eine Teilmenge des Gas- ström III oder die Gesamtmenge des Gasstroms III in einer
Absorptionszone II mit einer wässrigen Lösung L, enthaltend (i) ein tertiäres Alkanolamin, und ggf. (ii) ein sekundäres aliphatisches Amin in innigen Kontakt bringt und die mit Kohlendioxid beladene Lösung L und die nicht ab- sorbierten Teile als Gasstrom IV aus der Absorptionszone
II entfernt und den Gasstrom IV ggf. weiter reinigt (Schritt III)
IV) man stellt Gasstrom I bereit, indem man die Haupt- oder Gesamtmenge von Gasstrom IV, Sauerstoff, Ethylen, ggf. inerte Bestandteile und ggf. die Haupt- oder Gesamtmenge des Teils von Gasstrom III, der Schritt III nicht durchlaufen hat, vermischt (Schritt IV) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gasstrom I die folgende Zusammensetzung aufweist:
20 bis 40 % Ethylen 1 bis 10 % Sauerstoff - 35 bis 70 % sonstige inerte Gase 0 bis 10 % Kohlendioxid 0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,' wobei der Gasstrom II die folgende Zusammensetzung aufweist:
10 bis 35 % Ethylen
1 bis 9 % Sauerstoff, 1 bis 5 % Ethylenoxid
40 bis 70 % sonstige inerte Gase - 0,5 bis 15 % Kohlendioxid
0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gasstrom III die folgende Zusammensetzung aufweist:
10 bis 35 % Ethylen
1 bis 9 % Sauerstoff,
0 bis 5000 ppm Ethylenoxid 0,5 bis 15 % Kohlendioxid - 35 bis 70 % sonstige inerte Gase
- 0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Gasstrom IV die folgende Zusammensetzung aufweist:
10 bis 40 % Ethylen
1 bis 10 % Sauerstoff,
40 bis 70 % sonstige inerte Gase 0 bis 5000 ppm Ethylenoxid - 0 bis 5 % Kohlendioxid
0 bis 5 % sonstige Oxidationsprodukte des Ethylens
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Katalysator K um einen alpha-Al 03-geträgerten Silber- katalysator, enthaltend Rhenium als Promotor, handelt.
7. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Katalysator K als Promotor zusätzlich ein Alkalimetall enthält.
Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Katalysator K als Promotor zusätzlich ein Alkalimetall und ein Element, ausgewählt aus der Gruppe Schwefel, Molybdän, Wolfram und Chrom enthält.
9. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Katalysator als Promotor Cäsium und Schwefel enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei es sich bei 5 den inerten Gasen um Stickstoff, Edelgase oder gesättigte
Kohlenwasserstoffverbindungen handelt .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei man die mit Kohlendioxid beladene Lösung L in einem Regenerationsver-
10 fahren, umfassend eine ein- oder mehrstufige Entspannung, regeneriert und das dabei freigewordene Kohlendioxid entfernt, und die regenerierte Lösung L, ggf. nach Ausschleusen eines Teilstroms, in Schritt III zurückführt.
15 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich im Regenerationsschritt an das Entspannen ein Strippen mit einem inerten Gas anschließt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei sich bei dem inerten Gas um 20 Stickstoff oder Wasserdampf handelt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , wobei man den aus der regenerierten Lösung L ausgeschleusten Teilstrom in einer Vakuumdestillation destillativ aufarbeitet, wobei Um-
25 Setzungsprodukte des Ethylenoxids oder dessen in Schritt I gebildeten Nebenprodukten mit den Komponenten der Lösung L entfernt werden und den so aufgearbeitete Teilstrom ebenfalls in Schritt III zurückführt.
30 15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei sich bei den in Schritt I gebildeten Nebenprodukten um Acetaldehyd handelt.
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei sich bei den Umsetzungsprodukten des Ethylenoxids mit Lösung L um Hydroxypiperazin han-
35 delt.
17. Verfahren nach einem der /Ansprüche 1 bis 16, wobei man zur weiteren Reinigung den Gasstrom IV nach dem Verlassen der Absorptionszone II in einer Absorptionszone III in innigen Kon-
40 takt mit einer Absorptionslösung III bringt, bei 'der es sich um eine wässrige Lösung, enthaltend eine Mineralsäure oder höhere Glycole, handelt, und ihn anschließend aus der Absorptionszone III entfernt.
45 18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei es sich bei den Glycolen um Diethylenglykol oder Triethylenglykol handelt.
PCT/EP2003/003086 2002-03-28 2003-03-25 Verfahren zur herstellung von ethylenoxid mit integrierter kohlendioxidwäsche WO2003082844A1 (de)

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