改进制备方法操作的方法技术

本发明专利技术描述一种改进制备环氧乙烷的现有系统的工艺及操作的方法。环氧乙烷制备系统包括含一定体积高活性环氧化催化剂的环氧化反应器系统。该方法包括用一定体积高选择性催化剂代替部分该体积高活性环氧化催化剂，并改进该工艺系统的操作，以对具有降低的二氧化碳浓度的环氧化反应器系统提供进料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由改进反应器系统改进现有环氧乙烷制备方法的操作。在发现乙烯部分氧化成环氧乙烷所用的高选择性乙烯环氧化催化剂之前，且甚至在发现该高选择性催化剂之后的某些情况中，仍设计环氧乙烷制备方法系统使用高活性乙烯环氧化催化剂。使用高活性乙烯环氧化催化剂提供取得给定环氧乙烷生产的所需较低反应器温度。近年来已开发新型高选择性催化剂，该新型催化剂提供超过较早开发的高活性乙烯环氧化催化剂的选择性益处。此种高选择性催化剂可自美国专利第4,761,394号及第4,766,105号了解。但是，由于其较低活性，高选择性催化剂采用较高反应温度以达到给定环氧乙烷产率。通常，典型环氧乙烷制备系统包括环氧化反应器系统、环氧乙烷回收系统及二氧化碳去除系统。这些系统操作上相互连接，以提供乙烯与氧的部分氧化，以产生环氧乙烷并回收该环氧乙烷产物。二氧化碳为环氧化反应的不想要的副产物，且为防止其在系统中积累，通常自环氧乙烷制备系统以接近其生成的速率去除。通常，有意用某种类型环氧化催化剂设计环氧乙烷制备系统，且在出现高选择性催化剂之前，设计了很多乙烯制备系统使用高活性环氧化催化剂。在这里引用催化剂的选择性时，术语“选择性”Sw是指，对于一种催化剂在给定工作速率w下，生成的所需环氧乙烷相对于转化的全部乙烯的摩尔百分比(％)，且工作速率是定义为每小时每单位体积催化剂产生的环氧乙烷的量(例如，千克/米3)。在这里引用催化剂的活性时，术语“活性”Tw指达到给定工作速率所需的温度。因此，高活性环氧化催化剂为，与其它环氧化催化剂相比，对于每一定量环氧化催化剂获得给定环氧乙烷产率能采用较低反应温度的催化剂。并且，高选择性环氧化催化剂为对于给定温度比其它环氧化催化剂提供更大的转化成环氧乙烷产物的转化进料百分比的催化剂。随着高选择性催化剂的开发，已发现在很多情况下在制备环氧乙烷中用此高选择性催化剂代替高活性催化剂可有多种经济和操作益处。在设计使用高活性乙烯氧化催化剂的传统环氧乙烷制备系统中，用高选择性乙烯氧化催化剂代替高活性催化剂可大有益处。但是，由于两种催化剂的特性差异，使用高活性催化剂的环氧乙烷制备系统的设计可能妨碍用高选择性催化剂简单替代高活性催化剂。由于高活性催化剂一般比高选择性催化剂采用较低反应器温度，经常设计该反应器系统使用较低操作温度和压力。同样，与采用高选择性催化剂者相比，自采用高活性催化剂的环氧化反应产生的二氧化碳副产物的量趋向于明显更高。此导致在环氧化反应器进料和环氧化反应器流出物中二氧化碳浓度较高。此种二氧化碳浓度差异对二氧化碳去除系统的设计和操作以及环氧化反应及反应器系统可能具有影响。因此，在设计使用高活性环氧化催化剂的环氧乙烷制备方法系统中，为利用此种催化剂的益处，需要提供用高选择性催化剂代替高活性催化剂。基于以下揭示，本专利技术的其它方面、目的及数个优点将变得明显。本专利技术提供一种改进现有环氧乙烷制备方法的操作的方法，该方法包括将具有第一二氧化碳浓度的第一反应器进料加入到包括环氧化反应器的环氧化反应器系统，该环氧化反应器包含第一体积高活性环氧化催化剂；自该环氧化反应器系统产生第一环氧化反应器流出物；将至少部分该第一环氧化反应器流出物加入到用于使该第一环氧化反应器流出物分离成具有第二二氧化碳浓度的第一循环流及第一环氧乙烷流的环氧乙烷吸收器；使该第一循环流分成第一分离部分及第一剩余部分；提供包含二氧化碳吸收器和溶剂再生器的二氧化碳去除系统，其中该二氧化碳吸收器用于接收含二氧化碳的进料气体以及用于使该含二氧化碳的进料气体与贫溶剂接触，以产生富溶剂及二氧化碳贫化的气流，且其中该溶剂再生器用于接收该富溶剂并自此分离二氧化碳且产生该贫溶剂及二氧化碳气流；使至少部分该第一剩余部分作为含二氧化碳的进料气体加入到该二氧化碳去除系统，以产生具有第三二氧化碳浓度的第二循环流作为二氧化碳贫化气流，并产生第一二氧化碳排出流作为二氧化碳气流；使至少部分该第一分离部分和至少部分该第二循环流与氧和乙烯结合，以由此形成所述第一反应器进料；自环氧化反应器去除至少部分该第一体积高活性环氧化催化剂，并用第二体积高选择性环氧化催化剂的替代加料代替，以提供改进的环氧化反应器系统；将具有低于所述第一二氧化碳浓度的第四二氧化碳浓度的第二反应器进料加入到具有该替代加料的该改进的环氧化反应器系统；自该改进的环氧化反应器系统产生第二环氧化反应器流出物；将至少部分该第二环氧化反应器流出物加入到用于使该第二环氧化反应器流出物分离成具有第五二氧化碳浓度的第三循环流及第二环氧乙烷流的所述环氧乙烷吸收器；使该第三循环流分离成第二分离部分(如果有)及第二剩余部分；使至少部分该第二剩余部分作为所述含二氧化碳的进料气体加入到该二氧化碳去除系统，以产生具有第六二氧化碳浓度的第四循环流作为所述二氧化碳贫化气流，并产生第二二氧化碳排出流作为所述二氧化碳气流；及使至少部分所述第二分离部分(如果有)和至少部分所述第四循环流与氧和乙烯结合，以由此形成第二反应器进料。本专利技术也提供一种制备环氧乙烷的方法，其包括通过操作已由本专利技术方法改进的环氧乙烷制备方法制备环氧乙烷。附图说明图1为环氧乙烷制备方法系统的图解表示；且图2为具有改进的环氧化反应系统的图1的环氧乙烷制备方法系统的图解表示。图3说明催化剂使用寿命和高选择性催化剂的选择性的改善，采用催化剂选择性(“S”，以％表示)，在给定的工作速率下，做为累计的环氧乙烷生产(“P”，以千吨/米3表示)的函数的图，用于对高选择性环氧化反应催化剂在相对低的环氧化进料中二氧化碳浓度的条件下的使用(“I”)与高选择性环氧化反应催化剂的传统上使用(“II”)和高活性催化剂的传统上使用(“III”)的比较。图4说明催化剂使用寿命和反应温度的改善，采用反应器冷却液温度(“T”，以℃表示)做为累计的环氧乙烷生产(“P”，以千吨/米3表示)的函数的图，用于对高选择性环氧化反应催化剂在相对低的环氧化进料中二氧化碳浓度的条件下的使用(“I”)与高选择性环氧化反应催化剂的传统上使用(“II”)和高活性催化剂的传统上使用(“III”)的比较；以及图5表示反应器二氧化碳的进料浓度(“CO2”，以摩尔％表示)作为累计的环氧乙烷生产(“P”，以千吨/米3表示)的函数的图，对应于图3和图4所示选择性以及反应器冷却液温度的值。本专利技术方法涵盖改进现有环氧乙烷制备系统的操作，该制备系统已设计使用比一些更最近开发的高选择性环氧化催化剂为高活性但是一般为较低选择性的环氧化催化剂。在本专利技术方法的环氧乙烷制备系统中，环氧化反应器包含第一体积高活性环氧化催化剂。该第一体积高活性环氧化催化剂部分或全部用第二体积高选择性催化剂代替。虽然该较高选择性催化剂在降低的二氧化碳副产物生成率的情况下对给定乙烯进料提供环氧乙烷产率的增加，但是该较高选择性催化剂比高活性催化剂具有较小活性，因此需要较高反应器温度。此种较高环氧化反应器温度常由于设计成使用高活性催化剂的系统的各种机械限制不能由现有环氧化反应器设备取得。但是已发现，在恒定转化率或工作速率下用氧部分氧化乙烯制备环氧乙烷中使用高选择性环氧化催化剂时，环氧化反应器进料的二氧化碳浓度影响催化剂选择性，且反应器温度可由降低环氧化反应器进料的二氧化碳浓度取得显著降低，由此允本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进现有环氧乙烷制备方法的操作的方法，该方法包括：将具有第一二氧化碳浓度的第一反应器进料加入到包括环氧化反应器的环氧化反应器系统，该环氧化反应器包含第一体积高活性环氧化催化剂；自该环氧化反应器系统产生第一环氧化反应器流出 物；将至少部分该第一环氧化反应器流出物加入到用于使该第一环氧化反应器流出物分离成具有第二二氧化碳浓度的第一循环流及第一环氧乙烷流的环氧乙烷吸收器；使该第一循环流分成第一分离部分及第一剩余部分；提供包含二氧化碳吸收器和 溶剂再生器的二氧化碳去除系统，其中该二氧化碳吸收器用于接收含二氧化碳的进料气体以及用贫溶剂接触该含二氧化碳的进料气体，以产生富溶剂及二氧化碳贫化的气流，且其中该溶剂再生器用于接收该富溶剂并自此分离二氧化碳且产生该贫溶剂及二氧化碳气流；　 　使至少部分该第一剩余部分作为含二氧化碳的进料气体加入到该二氧化碳去除系统，以产生具有第三二氧化碳浓度的第二循环流作为二氧化碳贫化气流，并产生第一二氧化碳排出流作为二氧化碳气流；使至少部分该第一分离部分和至少部分该第二循环流与氧和乙 烯结合，以由此形成所述第一反应器进料；自环氧化反应器去除至少部分该第一体积高活性环氧化催化剂，并用第二体积高选择性环氧化催化剂的替代加料代替，以提供改进的环氧化反应器系统；将具有低于所述第一二氧化碳浓度的第四二氧化碳浓度的第 二反应器进料加入到具有该替代加料的该改进的环氧化反应器系统；自该改进的环氧化反应器系统产生第二环氧化反应器流出物；将至少部分该第二环氧化反应器流出物加入到用于使该第二环氧化反应器流出物分离成具有第五二氧化碳浓度的第三循环流及 第二环氧乙烷流的所述环氧乙烷吸收器；使该第三循环流分离成第二分离部分（如果有）及第二剩余部分；使至少部分该第二剩余部分作为所述含二氧化碳的进料气体加入到该二氧化碳去除系统，以产生具有第六二氧化碳浓度的第四循环流作为所述二氧化 碳贫化气流，并产生第二二氧化碳排出流作为所述二氧化碳气流；及使至少部分所述第二分离部分（如果有）和至少部分所述第四循环流与氧和乙烯结合，以由此形成第二反应器进料。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PI驰普曼，AM玛德伽夫卡，GB施普，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]