制备环氧乙烷的方法技术

本发明专利技术描述用高选择性环氧化催化剂制备环氧乙烷的方法。该方法包括操作环氧乙烷制备系统，该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，各系统在操作上相互连接，以提供乙烯与氧的部分氧化，以产生环氧乙烷并回收环氧乙烷产物。为提供环氧化反应器进料的低二氧化碳浓度。将实质部分含至少３０％高至１００％气态产物的环氧乙烷回收系统二氧化碳送到产生二氧化碳贫化气流的二氧化碳去除系统。二氧化碳贫化气流与氧和乙烯结合以提供环氧化反应器进料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及环氧乙烷的高效生产，其使用高选择性环氧化反应催化剂，将乙烯与氧进行部分氧化反应。近年来已经发展出新的高选择性乙烯环氧化反应催化剂，它相对于传统的高活性环氧化反应催化剂提供选择性的益处。该高选择性催化剂由美国专利第4,761,394号和第4,766,105号中可知。然而，对一给定的环氧乙烷的产率而言，高选择性催化剂比高活性催化剂使用较高的反应温度，且其比传统的高活性环氧化反应催化剂显示出较快的催化剂减活化速率。因此需要开发一种方法在制备环氧乙烷中从使用高选择性环氧化反应催化剂来利用选择性的益处，而不会导致如前所述的相关的负面效果。根据本专利技术，提供了环氧乙烷的制备方法，该方法包括将包含乙烯、氧和一定浓度二氧化碳的反应器进料加入到包含高选择性环氧化催化剂且在环氧化反应条件下操作的环氧化反应区域；自该环氧化反应器区域产生环氧化反应器流出物；将至少部分所述环氧化反应器流出物加入到用于使所述至少部分所述环氧化反应器流出物分离成气态塔顶流及环氧乙烷流的环氧乙烷吸收器装置；使该气态塔顶流分成分离的部分流，如果存在，及剩余的部分流，其中该剩余部分流为该气态塔顶流的至少30％高至100％。将该剩余部分流作为含二氧化碳的进料气体加入到用于使该含二氧化碳的进料气体分离成二氧化碳贫化气流及二氧化碳气流的二氧化碳去除系统装置；及使至少部分所述二氧化碳贫化气流与氧和乙烯结合，以由此形成所述反应器进料。附图说明图1为表示环氧乙烷制备方法的工艺流程图，该制备方法包括本专利技术方法的一定特征。图2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的本专利技术使用(“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3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的本专利技术使用(“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4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2和图3所示选择性以及反应器冷却液温度的值。本专利技术方法的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，各系统在操作上相互连接，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，通常以接近其生成的速率自环氧乙烷制备系统去除。已发现在使用高选择性环氧化反应催化剂制备环氧乙烷中，通过在恒定转化率或工作速率下将乙烯与氧部分氧化反应，大大改善了催化剂有用的使用寿命，且其它益处由改变典型的环氧化反应器进料的组成而得到。在环氧乙烷方法中典型的环氧化反应器进料一般包括乙烯、氧和一定浓度的二氧化碳，该浓度在大部分情况下都超过总环氧化反应器进料的4摩尔％。在环氧化反应器进料中该高二氧化碳浓度对高活性环氧化催化剂的催化性能特性通常没有明显不期望的影响；然而在环氧化反应方法中，使用高选择性环氧化反应催化剂与使用高活性环氧化反应催化剂相比，通过处理某种环氧化反应器进料可以得到巨大的工艺上的益处，该进料具有相对于传统的环氧乙烷制备方法低的二氧化碳浓度。本专利技术方法提供实现前述益处的方法，该益处通过提供环氧化反应器进料的降低的二氧化碳浓度，在处理环氧化反应器进料中使用高选择性环氧化催化剂产生。为回收作为产物的环氧乙烷，将来自环氧化反应器的环氧化反应器流出物加入到环氧乙烷吸收器系统。环氧乙烷吸收器系统可为本领域技术人员熟悉的任何系统或装置，该系统或装置限定环氧乙烷分离区域，并提供自环氧化反应器流出物分离环氧乙烷且产生包含环氧乙烷的环氧乙烷流和包含未反应乙烯、未反应氧及二氧化碳的气态塔顶流的装置。气态塔顶流可进一步包含惰性化合物。为自环氧乙烷制备方法系统去除二氧化碳，并取得环氧化反应器进料中的降低的二氧化碳浓度水平，可使气态塔顶流分成分离部分流及剩余部分流。剩余部分流加入到二氧化碳去除系统，而非必需地使分离部分流(如果有)循环回到环氧化反应器。剩余部分流占全部气态塔顶流的至少30摩尔％高至气态塔顶流的100摩尔％。但是，剩余部分流的摩尔数对气态塔顶流的摩尔数的摩尔比优选在0.4高至1的范围内，该比最优选在0.5至1的范围内。在本专利技术方法的一个特定且尤其优选的具体实施方案中，期望的是使基本上全部气态塔顶流加入到二氧化碳去除系统。基本上指所有(即，100摩尔％)或至少80或90摩尔％的全部气态塔顶流通过且加入到二氧化碳去除系统。二氧化碳去除系统可为本领域技术人员熟悉的任何系统或装置，该系统或装置限定分离区域，并提供使气态塔顶流分离成二氧化碳贫化的气流及二氧化碳气流的装置。二氧化碳气流为系统的排出流，且包括二氧化碳。为在环氧化反应器进料中提供低浓度二氧化碳，重要的是应使二氧化碳贫化气流的二氧化碳浓度尽可能低，该浓度可相对于全部二氧化碳贫化气流小于3摩尔％。但是，二氧化碳贫化气流的二氧化碳浓度优选小于2摩尔％，二氧化碳浓度最优选小于1.5摩尔％。二氧化碳浓度的一般范围自0.1摩尔％至3摩尔％，或0.15摩尔％至2摩尔％，或0.2摩尔％至1.5摩尔％。加入到二氧化碳去除系统的大比例气态塔顶流提供环氧化反应器进料中的显著降低的二氧化碳浓度，由此允许用高选择性环氧化催化剂获得与处理具有低二氧化碳浓度的环氧化反应器进料有关的益处。环氧化反应器进料在适宜的环氧化反应条件下与本文所定义的高选择性环氧化催化剂接触。这种高选择性环氧化反应催化剂在大部分的情况下是包含于环氧化反应区中，该区由环氧化反应器限定，环氧化反应器提供在这种适当的环氧化反应条件下，将环氧化反应器进料与高选择性环氧化反应催化剂接触的装置。本专利技术方法的环氧化反应器进料包括乙烯、氧和一定浓度的二氧化碳。环氧化反应器进料也可包括另外的其它化合物，例如氩、或氮、或甲烷或乙烷、或此类其它化合物的某些结合。典型地，在环氧化反应器进料中的乙烯量可以从1至40摩尔％，在环氧化反应器进料中氧气的量(不包括氮气)可以从3至12摩尔％的范围，在环氧化反应器进料中其它化合物的量可以高至3摩尔％的范围，摩尔％的值是以环氧化反应器进料的总摩尔数计算。本专利技术方法的一个方面为，与高选择性环氧化催化剂接触的环氧化反应器进料具有一般低于4摩尔％的低浓度二氧化碳。但是，环氧化反应器进料中二氧化碳浓度最好小于环氧化反应器进料总摩尔数的2摩尔％，但优选环氧化反应器进料的二氧化碳浓度保持低于1.5或1.25摩尔％，二氧化碳浓度最优选低于1摩尔％。在本专利技术的一般实践中，环氧化反应器进料中的二氧化碳浓度一般为环氧化反应器进料总摩尔数的至少0.1摩尔％，特别为至少0.2摩尔％。本专利技术方法的适宜环氧化反应条件可包括在高选择性环氧化催化剂与环氧化反应器进料接触期间保持在180℃至320℃范围的环氧化反应区域温度。优选环氧化反应区本文档来自技高网...

【技术保护点】
环氧乙烷的制备方法，该方法包括：将包含乙烯、氧和一定浓度二氧化碳的反应器进料加入到包含高选择性环氧化催化剂且在环氧化反应条件下操作的环氧化反应区域；自该环氧化反应器区域产生环氧化反应器流出物；将至少部分所述环氧化反应 器流出物加入到用于使所述至少部分所述环氧化反应器流出物分离成气态塔顶流及环氧乙烷流的环氧乙烷吸收器装置；使该气态塔顶流分成分离的部分流，如果存在，及剩余的部分流，其中该剩余部分流为该气态塔顶流的至少３０％高至１００％。将该剩 余部分流作为含二氧化碳的进料气体加入到用于使该含二氧化碳的进料气体分离成二氧化碳贫化气流及二氧化碳气流的二氧化碳去除系统装置；及　使至少部分所述二氧化碳贫化气流与氧和乙烯结合，以由此形成所述反应器进料。

【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：WE埃文斯，AJ特拉，M马图兹，
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]