环氧乙烷和乙二醇的生产方法技术

本发明专利技术提供一种用于生产环氧乙烷和任选的乙二醇的方法。在环氧乙烷吸收塔急冷区下游的一个或多个位置处加入碱，以维持５．５－９．５的ｐＨ。这减轻了环氧乙烷和乙二醇装置中的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产环氧乙烷的方法和生产乙二醇的方法。
技术介绍
环氧乙烷作为化学中间产物而主要用于生产乙二醇，也用于生产 乙氧基化物、乙醇-胺、溶剂和二醇醚。它通过乙烯与氧或空气直接氧化制得。通常在10-30 bar的压力和200-300°C的温度下，使乙烯和 氧通过氧化银催化剂。反应是放热的，和典型的反应器由包含数千根 填充有催化剂的管子的大管束组成。冷却剂围绕反应器管，脱除反应 热和允许温度控制。将来自环氧乙烷反应器的产物物流供应至环氧乙烷吸收塔。吸收 塔具有初始急冷区，其中使产物物流与冷却的循环含水急冷物流接触， 和将碱性溶液连续加入循环急冷物流。在US 4， 822， 926中描述了这种 急冷区。据描述，含水急冷物流中和可能已经在反应器中形成的酸性 化合物，例如乙酸和甲酸。US 5， 336, 791中描述了另一种急冷区。使气体物流从急冷区流向环氧乙烷吸收塔的主区，其中用水洗涤 它以回收环氧乙烷。将所得的富含环氧乙烷的水物流称为富吸收剂， 和将它送至环氧乙烷汽提塔。在环氧乙烷汽提塔中，对环氧乙烷进行 汽提和将浓缩的环氧乙烷物流送至环氧乙烷精制过程，例如浓缩、蒸 馏和再吸收。将称为贫吸收剂的剩余液体循环至环氧乙烷吸收塔。可以将高纯环氧乙烷冷却、储存和输送至消费者。作为替代，可 以将装置中生产的环氧乙烷导至乙二醇装置。乙二醇通常通过使环氧 乙烷与过量的水反应而制备，通常在150-25(TC的温度下进行。在这 些条件下，反应速率快和不需要催化剂。环氧乙烷与水的反应通常产生二醇产物物流，所述二醇产物物流含有差不多90wt。/。的单乙二醇，剩余部分主要是二乙二醇、 一些三乙 二醇和少量的更高级同系物。使二醇产物物流通过具有降低的压力的 连续蒸馏塔以脱除水，使所述水返回乙二醇反应器。通过减压蒸馏分 离单-、二-和三-乙二醇。已经将碳钢通常用于环氧乙烷和乙二醇装置中的反应器容器和管 路。在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1987版) 的"环氧乙烷，，条目中声明，由于环氧乙烷是非腐蚀性的，所以反应 器和装置的传送环氧乙烷的区域通常由低碳钢制成。但本专利技术人已经 观测到环氧乙烷/乙二醇装置的区域腐蚀，和已经致力于理解该腐蚀的 机理以提供减轻该腐蚀的解决方案。
技术实现思路
因此，本专利技术提供用于生产环氧乙烷和任选的乙二醇的方法，包 括以下步骤(i)将乙烯和氧供应至环氧乙烷反应器，其中使乙烯和氧反应以生 产环氧乙烷，从而生产反应器产物物流；(i i)将反应器产物物流供应至具有急冷区和急冷区下游的吸收塔 区的环氧乙烷吸收塔，其中在急冷区中使反应器产物物流与循环含水 溶液接触和将碱加入循环含水溶液，和其中通过在吸收塔区内在水中 吸收而从反应器产物物流中回收环氧乙烷，从而生产富吸收剂物流；(i i i)将富吸收剂物流供应至环氧乙烷汽提塔，其中用蒸汽汽提富 吸收剂物流，从而生产浓缩的环氧乙烷物流和贫吸收剂物流；(iv) 将贫吸收剂物流循环至环氧乙烷吸收塔；和(v) 任选地，将浓缩的环氧乙烷物流供应至环氧乙烷精制设备，从 而生产纯化的环氧乙烷物流；和(vi) 任选地，将浓缩的环氧乙烷物流、纯化的环氧乙烷物流或任 意其它含环氧乙烷的物流供应至乙二醇装置，生产乙二醇；其中所述方法包括如下附加步骤(vii) 在环氧乙烷吸收塔急冷区下游的一个或多个位置处加入碱，5以在其中二醇酯水解成有机酸和乙二醇的至少一个区域中维持5. 5-9. 5的pH。附图说明图1的示意图显示了用于生产环氧乙烷的本专利技术方法的优选实施 方案。图2的示意图显示了用于生产乙二醇的本专利技术方法的优选实施方 案，其可以与图1中显示的用于生产环氧乙烷的方法组合。 图3的图线显示了环氧乙烷装置中两种不同物流中的pH。 图4的图线显示了环氧乙烷装置中物流的铁含量和pH之间的关系。具体实施例方式专利技术人已经研究了环氧乙烷/乙二醇装置的腐蚀，和已经确定了腐 蚀发生的机理。专利技术人也已经确定了解释为什么近来在装置中观测到 腐蚀、但是在该研究之前通常观测不到腐蚀的原因。最后，专利技术人已 经^没计了减轻腐蚀的方法。专利技术人令人意想不到地发现环氧乙烷吸收塔中存在的有机酸的盐与环氧乙烷反应，从而形成二醇酯。例如对于曱酸盐 o o且 + /0\ + C。2 + H20 - Jl a OH + NaHC03(注意如果供应的碱性溶液是氢氧化钠，则存在钠盐；如使用另一种碱，则将存在另一种盐)。将这些二醇酯输送至环氧乙烷吸收塔下 游环氧乙烷/乙二醇装置中的多个位置，和在某些条件下(通常条件为贫含环氧乙烷和富含水)，二醇酯水解形成有机酸以及乙二醇，例如<formula>formula see original document page 6</formula>这种酸的产生在其中条件促进水解的装置内的任意位置处产生酸 性环境。虽然环氧乙烷吸收塔中有机酸的盐的浓度是低的，但是环氧 乙烷吸收塔下游位置中二醇酯的连续水解可以导致有机酸逐渐增多和导致pH下降。pH可以达到导致装置腐蚀的水平(例如低于pH 4)。在多个环氧乙烷装置中，将贫吸收剂暴露于开放式冷却塔，但是 由于环境的原因，较新的装置趋向于具有封闭式冷却系统。专利技术人相 信在具有开放式冷却塔的系统中，大多数酸和二醇酯蒸发，和因此通 过环氧乙烷吸收塔下游的二醇酯水解形成少量的酸。在具有封闭式冷 却系统的较新系统中，酸和二醇酯不能蒸发，和环氧乙烷吸收塔下游 的酸含量可能局部增大，使得可能发生明显腐蚀。另外，在具有开放 式冷却系统的系统中，需要将大量的补充水加入环氧乙烷吸收塔，因 为水损失于大气中。这种补充水含有低含量的胺或其它化学品，以技 制补充水的pH。这些胺或其它化学品可以中和通过二醇酯水解形成的 酸，所以添加补充水可能减轻酯水解的作用和降低腐蚀。对于封闭式 冷却系统，需要少得多的补充水，因此胺或其它化学品的浓度将较低， 和酸的中和将相应减少，可能增大腐蚀。一种防止酸腐蚀的方法是用不锈钢装置代替碳钢装置，但是这是 昂贵的选择，和如果在延长的时间段内暴露于足够低的pH，即使是不 锈钢也会腐蚀。本专利技术人已经确定在二醇酯水解发生的位置处发生酸 腐蚀，和已经能够通过确定二醇酯水解发生的位置和相应加入碱而减 轻该腐蚀。 一旦已经确定酯水解区域就容易实现该目标方法，并且即 使在具有封闭式冷却系统的系统中，也能够连续使用碳钢装置。在本 专利技术人确定二醇酯水解机理之前，没有想到在环氧乙烷吸收塔急冷区 下游的区域处pH可能降低和从而导致腐蚀。因为在急冷区下游没有添 加碱性或酸性物种，因此没有预期过pH的明显变化。本专利技术人已经令 人意想不到地发现环氧乙烷吸收塔下游的pH可能存在明显改变，已经 确定了解释pH变化的机理，和已经开发了防止环氧乙烷/乙二醇装置 中腐蚀的有效方法。本领域技术人员公知在环氧乙烷反应器中使乙烯和氧反应以生产 环氧乙烷。氧可以作为氧或作为空气供应，但优选作为氧供应。通常 供应压载气(例如甲烷)，以允许在不产生易燃混合物的条件下在高氧 水平下操作。可以供应抑制剂(例如单氯乙烷或二氯乙烷)，用于催化剂性能控制。优选将乙烯、氧、压载气和抑制剂供应至循环气体，所 述循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产环氧乙烷和任选的乙二醇的方法，包括以下步骤：　（ｉ）将乙烯和氧供应至环氧乙烷反应器，其中使乙烯和氧反应以生产环氧乙烷，从而生产反应器产物物流；　（ｉｉ）将反应器产物物流供应至具有急冷区和急冷区下游的吸收塔区的环氧乙烷 吸收塔，其中在急冷区中使反应器产物物流与循环含水溶液接触和将碱加入循环含水溶液，和其中通过在吸收塔区内在水中吸收而从反应器产物物流中回收环氧乙烷，从而生产富吸收剂物流；　（ｉｉｉ）将富吸收剂物流供应至环氧乙烷汽提塔，其中用蒸汽汽提富吸 收剂物流，从而生产浓缩的环氧乙烷物流和贫吸收剂物流；　（ｉｖ）将贫吸收剂物流循环至环氧乙烷吸收塔；和　（ｖ）任选地，将浓缩的环氧乙烷物流供应至环氧乙烷精制设备，从而生产纯化的环氧乙烷物流；和　（ｖｉ）任选地，将浓缩的环氧乙 烷物流、纯化的环氧乙烷物流或任意其它含环氧乙烷的物流供应至乙二醇装置，生产乙二醇；　其中所述方法包括如下附加步骤：　（ｖｉｉ）在环氧乙烷吸收塔急冷区下游的一个或多个位置处加入碱，以在其中二醇酯水解成有机酸和乙二醇的至少一个区域中 维持５．５－９．５的ｐＨ。...

【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：DM雷克斯，AA斯玛蒂杰克，
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]