一种环氧乙烷的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种生产环氧乙烷的方法，它包括：将乙烯、高纯氧及平衡气与循环气加入到充填了催化剂的反应器内，生成气态混合物；将从反应器出来的气态混合物通入回收单元以选择性地分离为含环氧乙烷和二氧化碳的气体；将至少一部分含二氧化碳的气体通入二氧化碳提取单元以选择性地分离成二氧化碳及废气；将至少一部分废气泄放掉并将剩余部分作为循环气循环返回；并从该回收单元回收环氧乙烷。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环氧乙烷的制造方法，更具体地说，涉及以高纯氧对乙烯进行选择性氧化生产环氧乙烷的方法。
技术介绍
环氧乙烷在工业上是用氧气对乙烯进行银催化部分氧化来生产的。氧气源可以是市场供应的氧气或空气。通常，在以氧气为基础的方法中，将乙烯、氧气及平衡气(ballast gas)与循环气混合，并送入反应器中。反应器包含许多管子，它们装在一个容器内部并按照类似于管壳式换热器那样排列。反应管子内充填了在含少量助催化剂的多孔载体上的银催化剂。冷却剂循环在包围着反应管的壳程内以维持温度处于控制之下。在以氧气为基础的方法中，向反应管送入的气体流的典型组成包含20～30％(摩尔)乙烯、5～10％(摩尔)氧、4～20％(摩尔)氩气、30～50％(摩尔)平衡气、1～15％(摩尔)二氧化碳，组成的其余部分为乙烷、水及少量1，2-二氯乙烷。在充满催化剂的管内，乙烯与氧反应生成反应产物环氧乙烷，以及副产物二氧化碳和水。反应为放热反应，在反应管内可能会形成热点。“热点”是反应器内的局部高温区。热点若不适当加以控制就有可能导致不希望出现的失控反应条件。在以氧气为基础的方法中，引入平衡气的目的在于获得一种最佳反应混合物，以便控制温度，避免可燃混合物的存在。高温有利于不希望的二氧化碳生成，降低催化剂活性和催化剂寿命。通过控制反应速率和从反应区移出热量，可以使热点的温度和位置得到控制，从而使朝向环氧乙烷的选择性达到最高并保持催化剂的活性。以往所公开的平衡气体系包括甲烷、乙烷、氮气、二氧化碳以及这些气体的混合物。甲烷作为平衡气要优于氮气，因为其热性质更好。所说的热性质包括较高的摩尔热容和较高的导热系数。美国专利3，119，837公开道，当在平衡气中以甲烷代替氮气时环氧乙烷的收率将得到提高。在以氧气为基础的方法中，反应区的流出物按两个分开的步骤进行处理第一步，移出产物环氧乙烷；第二步，移出副产物二氧化碳。其余的气体在泄放掉其中一部分之后再循环至反应区。相当数量的乙烯就这样随泄放流损失掉了，这也构成选择性的损失。平衡气也随泄放流损失掉了，故而还必须用新鲜平衡气进料予以补充。要求泄放的目的是为了使进入反应器的气体混合物中的杂质浓度维持在可接受的水平。一种杂质，氩气，是随氧气流带入的。另一些杂质，如乙烷或丙烷，存在于乙烯进料流中。环氧乙烷的生产还可包括以空气为基础的方法，作为以氧气为基础的方法的替代方法。在以空气为基础的方法中，未反应气体也可以循环至反应器，但是此种循环的程度由于必须从过程中移出过量的氮气而受到限制。随着空气被加入到氧化反应区，氮气也连续地被加入到过程中去了。当移出氮气时，可观比例的未反应乙烯也就随着氮气而损失掉了。为了限制在这种情况下乙烯的损失，把抽出的气体与另外的空气混合，并通入处于更为极端的条件及银催化剂的存在下的一个或多个增设的氧化反应器中。但是，该增设的反应器(或多个反应器)显著增加了环氧乙烷装置的基本投资。以空气为基础的方法的另一个缺点是所获得的乙烯转化率较低。以空气为基础的方法与以氧气为基础的方法在泄放上存在若干重大差别。以空气为基础的方法需要排出相当数量的泄放流以及一套分段的反应气吸收系统。而以氧气为基础的方法，在引入到闭路循环中的惰性气体数量方面要比以空气为基础的方法少得多，致使泄放量也少得多，未反应乙烯几乎是全部循环。然而，反应器中生成的二氧化碳则必须连续移出。此外，要求进行工艺泄放的目的还为了防止氩气在循环气中的积累。氩气是由深冷空气分离装置产生的氧气源中的主要杂质。作为环氧乙烷生产装置的典型氧气源一般是深度冷冻装置。在采取以氧气为基础的方法的环氧乙烷生产装置中，所使用的典型氧纯度为95％～99．5％。已提出各种各样用于处理来自以氧气为基础的环氧乙烷生产装置的泄放流的方法，以回收乙烯。例如，美国专利4，904，807公开了一种氩选择性膜的应用，用这种膜处理泄放流后，可将其分离为两股流，1)富氩气流，放空，2)富乙烯流，可循环返回到环氧乙烷反应器中；美国专利4，769，047公开了压力回转吸收的应用，用以从泄放气中移出乙烯并将之循环返回到反应器中。这两种方法的主要缺点是相关设备的基本投资大。还有一些其他专利讨论了环氧乙烷的制造。美国专利3，083，213公开道，采用高纯氧会降低环氧乙烷的收率。美国专利5，262，551公开了一种用于乙烯环氧化的方法，在生产过程中，乙烯与氧按3～9的摩尔比，在银催化剂及卤化物气体抑制剂的存在下，在200～300psig．(磅／平方英寸，表压)下进行反应。文中提到的乙烯进料包含约30～90％(摩尔)乙烯。特别是，高浓度乙烯进料，据公开，显示出改善的选择性。据信，迄今尚没有有关降低环氧乙烷生产中杂质的实际工业解决办法。因此，需要提供一种选择性极高、乙烯随泄放流损失最小的环氧乙烷制造新方法，以便改善环氧乙烷生产过程的收率。专利技术目的因此，本专利技术的一个目的是提供能够改善以氧气为基础生产环氧乙烷的收率的方法。另一个目的是提供能够使选择性达到最高，并使随泄放的损失最小的环氧乙烷生产方法。又一个目的是提供通过调节乙烯、甲烷、氧及二氧化碳中至少一种的浓度来提高朝向环氧乙烷的选择性生产的方法。专利技术概述本专利技术涉及一种生产环氧乙烷的方法，它包括将乙烯、高纯氧及平衡气与循环气相合并，形成气态反应混合物；将该反应混合物送入充填了催化剂的反应器中，于是，从反应器中流出流出物；将至少一部分从反应器出来流出物通入回收单元以选择性地取出环氧乙烷，从而得到取出了环氧乙烷的气流；将至少一部分该取出了环氧乙烷的气流通入二氧化碳提取单元(stripping unit)以选择性移出其中的二氧化碳；将至少一部分驱除了二氧化碳的气流泄放掉并将剩余部分作为循环气循环返回；将该循环气再压缩。本专利技术还涉及一种通过减少环氧乙烷生产中存在的氩气来提高环氧乙烷收率的方法，该方法包括将乙烯、高纯氧及平衡气与循环气相合并，形成气态反应混合物；将该反应混合物送入充填了催化剂的反应器中，于是，从反应器中流出流出物；将至少一部分从反应器出来的流出物通入回收单元以选择性地取出环氧乙烷，从而形成取出了环氧乙烷的气流；将至少一部分该取出了环氧乙烷的气流通入二氧化碳提取单元以选择性移出其中的二氧化碳；将至少一部分驱除了二氧化碳的气流泄放掉并将剩余部分作为循环气循环返回；将该循环气再压缩；以及调节泄放流率以有效地降低氩气浓度。另外，还调节乙烯、高纯氧、平衡气及二氧化碳中至少一种的浓度。降低氩气浓度使得可以对循环中其他气体浓度进行调节，从而改善循环气的传热性质。循环气传热性质的改善可减少反应器中形成的热点的效应，从而提高朝向环氧乙烷的选择性并延长催化剂寿命。循环气中氩气浓度的降低可减少循环压缩机的负荷，从而减少因以较轻气体(如乙烯和／或甲烷，和／或氧气)置换较重气体(氩气)而引起的压缩功。替代地，也可以在维持压缩机的负荷不变的条件下通过提高其氩气浓度降低了的循环气的流率来提高环氧乙烷产量。本专利技术还涉及一种生产环氧乙烷的方法，它包括让乙烯与高纯氧按乙烯对高纯氧至少为约1的摩尔比，在催化剂及抑制剂的存在下进行反应，其中引入到反应区中的进料气包含15～40％(摩尔)乙烯、4～20％(摩尔)氩气、6～10％(摩尔)非常高纯氧、15～65％(摩尔)平衡气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产环氧乙烷的方法，它包括： ａ）将乙烯、高纯氧及平衡气与循环气相合并，形成气态反应混合物； ｂ）将所述反应混合物送入充填了催化剂的反应器中，于是，从反应器中流出流出物； ｃ）将至少一部分从所述反应器出来的流出物通入回收单元以选择性地取出环氧乙烷，从而形成取出了环氧乙烷的气流； ｄ）将至少一部分该取出了环氧乙烷的气流通入二氧化碳提取单元以选择性移出其中的二氧化碳； ｅ）将至少一部分驱除了二氧化碳的气流泄放掉并将剩余部分作为循环气循环返回；以及 ｆ）将该循环气再压缩。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V帕帕瓦斯利奥，ML瓦格纳，RW戴，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]