(57)【要約】本発明は、炭酸塩スクラッビング系統における熱損失、炭酸塩スクラッビングの際のグリコール生成、および循環ガスによる触媒汚染を回避するための、エチレンオキサイド反応器から出てくる循環ガスの処理方法を提供する。図（１／１）は、特許を請求するプロセスの概略図である。
2005502704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環ガス流をスクラッビング（気液接触洗浄）してエチレンオキサイドを除去し、該スクラッビング済み循環ガス流を熱炭酸塩吸収塔溶液と接触させてＣＯ2を吸収し、ＣＯ2を吸収した後の該循環ガス流をエチレンオキサイドの製造に再循環させるエチレンオキサイドの製造方法において、第一接触段階として、エチレンオキサイド除去工程からの前記のスクラッビング済み循環ガス流を加熱水性液と接触させて、該循環ガス流を加熱し、そのガス流中に含まれるエチレンオキサイドをスクラッビングにより除去し、且つ前記加熱水性液を冷却すること、前記の加熱済み循環ガスを熱炭酸塩吸収段階に送り込みＣＯ2を除去すること、第二接触段階として、前記炭酸塩吸収工程からの循環ガスを、第一接触段階から出てくる水性液と、これを冷却した後接触させることによって、該循環ガスを冷却し、且つ該循環ガスから炭酸塩を除去すること、第二接触段階から出て来る水性液を第一接触段階へ送り込むこと、および、第二接触段階から出て来る冷却済み循環ガスをエチレンオキサイドの反応に送り込むこと、を含む改良された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレンオキサイド製造プロセスの二酸化炭素除去系統における熱回収手順の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレンを分子状酸素で酸化してエチレンオキサイドを生成させるプロセスでは、その酸化中に二酸化炭素も生成される。この生成二酸化炭素の蓄積を防ぐには、生成された二酸化炭素を分離することが必要である。米国特許第３，５２３，９５７号参照。
【０００３】
エチレンオキサイド反応装置から出てくる二酸化炭素を除去するには一般に熱炭酸塩法（炭酸カリウムスクラッビング法）が使用され、この方法ではスクラッバー（気液接触洗浄装置）中で水でスクラッビング（気液接触洗浄）することによって反応ガスから生成物であるエチレンオキサイドを取り出した後、その反応ガスの全部または一部をＣＯ2吸収塔に送り込む。エチレンオキサイドを取り出した後に反応系統から出てくる洗浄済み循環ガスの温度は、通常、スクラッバーと同程度に冷えているか、あるいは洗浄後にガスが再圧縮されていればそれより若干高い温度である。更に、この循環ガスには低い温度で水が飽和しているだけである。このガスをＣＯ2吸収塔に直接送り込むと、このガスによって炭酸塩スクラッビング洗浄溶液が冷えてしまう。循環供給ガスの加熱、および、そのガス温度より高いＣＯ2吸収塔の作動温度でそのガスに水を飽和させるに要する水の蒸発に起因する冷却によって、炭酸塩溶液から熱が奪われる。この奪われた熱またはエネルギーは、炭酸塩溶液を蒸気で加熱して二酸化炭素を大気中に放出する場所であるＣＯ2系統のストリッピング（再生塔）部分で補充しなければならない。
【０００４】
吸収塔に供給されるガスを加熱することの他にも、水は反応系統内の触媒に有害なので、吸収塔から出てきたガスを冷却して水を除去し、ガスをエチレンオキサイド反応装置に戻せるようにする必要がある。更に、考えられる炭酸塩汚染からエチレンオキサイド触媒を保護するために、吸収塔から出てきたガスを水で洗浄して、反応部分に炭酸塩が入り込まないことを確実にする必要がある。通常、上記のガス冷却とガス洗浄は二つの独立した操作で行われている。すなわち、冷却は通常の熱交換器で行われ、洗浄は洗浄塔で行われる。従って、ガスの冷却から得られる熱は冷却水に逃げてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
世界的規模のエチレンオキサイド製造施設を考えると、効率を少し向上させるだけで巨大な節約になるので、このようなプロセスにおける熱回収の経済性を向上させることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、エチレンオキサイド反応系統から出てくる、エチレンオキサイドを取出した後の循環ガス流を、ＣＯ2吸収工程からエチレンオキサイド反応系統に戻る循環ガス流との直接接触によって加熱した循環水流に直接接触させて加熱し、その後ＣＯ2吸収工程に送り込む。この方法では、エチレンオキサイドのスクラッビング分離中に冷却された循環ガスを加熱し、且つ、より高い温度で循環ガスに水を飽和させた後、熱炭酸塩吸収系統に送り込む。これにより、炭酸塩系統での望ましくない冷却および熱損失が最小限になる。ＣＯ2を除去した後、その循環ガスを、循環ガスの加熱に使用され冷えてしまった循環水流と接触させて、冷却し、残留炭酸塩を洗浄し、且つ水分含有量を低下させた後、反応装置に戻す。従って、ＣＯ2吸収塔から出てきたガスの熱がＣＯ2吸収工程に送り込まれる循環ガスに効率的に移転されることになる。
【０００７】
図面には、エチレンの分子状酸素酸化による通常のエチレンオキサイド製造、および生成物エチレンオキサイドの一般的な水スクラッビングによる分離に関する部分は記載していないが、これらの部分は商業的に広く実施されており周知である。
【０００８】
図面を参照すると、下部５および上部６を有し、その各部分を気−液接触が完全であるように構成した前置飽和塔１が提供される。前記の各部分は、気−液接触を促進するための不活性充填材を含んでいることが好ましい。
【０００９】
エチレンオキサイド反応器からの、スクラッビングによってエチレンオキサイドを取り出した後の循環ガスを、配管４を経由して前置飽和塔１の下部５に導入する。スクラッビング操作から配管４を経由して導入される循環ガスは、比較的冷たく、例えば３２〜５０℃である。下部５で、この循環ガスを、配管７を経由して下部５に導入される上部６からの加熱水流と完全に接触させる。配管７を経由して導入される水流の温度は、例えば７０〜８５℃である。
【００１０】
下部５での接触により、循環ガス流は約６５〜８０℃に加熱され、その温度において水で飽和される。この加熱された循環ガスを、配管８を経由して通常の熱炭酸塩吸収段階に送り込み、エチレンの酸化に際して生成したＣＯ2を除去する。循環ガスを前置飽和塔で加熱してから熱炭酸塩吸収塔に送り込むので、熱炭酸塩流の冷却が最小限になる。
【００１１】
水性接触流を、前置飽和塔１の下部５から配管９を経由して冷却器１０に送り込み、そこで流れを更に例えば４０〜４５℃まで冷却する。冷却された水性流を配管１１を経由して前置飽和塔１の上部６に送り込み、その冷えた水性流を熱炭酸塩吸収工程から配管１２を経由して戻ってくる循環ガス流と完全に接触させ、循環ガスを冷却する。
【００１２】
上部６で、吸収塔からの循環ガスを冷却すると共に、もしエチレンオキサイド反応器に戻ることがあればエチレンオキサイド触媒に有害な影響を与える、循環ガスに含まれる炭酸塩をスクラッビングして除去する。
【００１３】
かくして例えば６５〜８５℃に加熱された水性接触流を上部６から配管７を経由して下部５に送り込み、前に説明したように、循環ガスをその水性流で予熱してから熱炭酸塩吸収塔に送り込む。
【００１４】
例えば４５〜４８℃の温度に冷却され、炭酸塩の含有量が無視できる程度であり、配管１２の流れと比較して水分含量が低下した循環ガスを、配管１３を経由して再循環物としてエチレンオキサイド反応系統に送り戻す。
【００１５】
図面の記載に従って本発明を実施すると、従来の方法に比較していくつかの大きな利点が得られる。ＣＯ2吸収塔からの循環ガスから熱を回収できることに加え、従来の独立に設置した洗浄装置と比べ洗浄水の速さを非常に高く設定し、洗浄能力を改善することができる。更に、熱交換器を使用した場合よりも循環ガスの圧力降下が小さい。このことは、エチレンオキサイド反応系統で必要な動力を低減するのに役立つ。
【００１６】
熱炭酸塩法にとって非常に重要なことであるが、二番目の利点は、ＣＯ2吸収塔に供給する循環ガス中に残留するエチレンオキサイド量を低減できることである。循環ガスからスクラッビングでエチレンオキサイドを除去する場合、一般に、少量ではあるが若干量のエチレンオキサイドがガス中に残留する。このガスを熱炭酸塩系統に送り込むと、その中に含まれている残留エチレンオキサイドがグリコールに変換され、そのグリコールは流れの中に蓄積し、最後はＣＯ2排気中に排出される。グリコールは汚染問題を引き起こし、それを除去するための設備が必要になることも多い。吸収塔に供給する循環ガス量が増加するにつれ、エチレンオキサイド反応系統内のＣＯ2濃度を低く維持するためには、吸収塔への供給物中の残留エチレンオキサイドを低減することが特に重要となる。例えば、エチレンオキサイド反応ガス中のＣＯ2目標が７体積％であれば、循環ガスのわずか約２０％が吸収塔に供給される。しかし、ＣＯ2を１体積％に維持する必要がある場合には、すべての循環ガスが吸収塔に供給され、その結果、吸収塔への供給物中の残留エチレンオキサイド量を低減しないと、生成してくる可能性のあるグリコール量が５倍に増加する。
【００１７】
添付図を参照しながら以下の実施例により本発明を例示する。
【実施例】
【００１８】
６００，０００メトリックトン／年のエチレンオキサイドプラントで、反応装置からのエチレンオキサイドをスクラッビングした後の循環ガス流４の流量は、典型的な組成がＣＯ2が２．２体積％、水分含量が０．３９体積％である低ＣＯ2設計の場合、１３，３００ｋｇモル／時間である。残留エチレンオキサイドの含有量は容積で３０ｐｐｍである。温度は４１℃で圧力は２０．０バールである。水循環流７の流量は、温度４３℃で約７０，４００ｋｇモル／時間である。ガス冷却部６を出た後の循環水流は７９．３℃に加熱されていた。この水を循環ガスすなわち前置飽和塔１の充填部分５と接触させる。するとガスは７７℃に加熱され、液は５７℃に冷やされ、約２８２０万ｋｃａｌが液体からガスへ移転する。ガスの温度は７７℃に上昇し、水分含量も２．１２体積％に上昇する。ＣＯ2吸収塔に供給するガス中のエチレンオキサイド含量は６０％減少する。
【００１９】
ガス加熱部５からの水をポンプで熱交換器１０に送入し４３℃に冷却した後、ガス冷却部６の頂部に戻す。上部の冷却部では、前記の冷却した水をＣＯ2吸収塔から出てきたガスと充填部６で再び接触させる。ＣＯ2吸収塔から配管１２を経由して戻ってくるガスの温度は９８℃であり、水分含量は３．６体積％である。このガスは部分６で循環水によって４５℃に冷却され、ガス中の水分含量は０．４９体積％に減少する。ガスが冷却されることに加え、その循環ガスが下部５の水中に溶解していたエチレンオキサイドを捕集するので、吸収塔から戻ってくる流れ１２では零であったエチレンオキサイドの含量が流れ１３では容積で１７．５ｐｐｍに増加する。従って、最初の供給ガス中に存在していたエチレンオキサイドの６０％を回収することになる。
【００２０】
配管１３を経由して反応系統に帰還する循環ガス中のＣＯ2含量は、初めの供給ガス中で２．１体積％であったものが吸収塔で減少し、１．０体積％になる。帰還ガスの圧力は１９．７バールであり、系統全体での圧力降下はわずか０．３バールであることを示しており、その内の０．２バールが前置飽和塔１によるものである。この圧力降下は、通常の熱交換器を使用した場合の約０．６バールと対比されるものである。
【００２１】
本実施例では、本発明によって以下の目的が達成された。すなわち、ＣＯ2吸収塔からのガス流１２中の利用可能な熱の約６２％が回収され、ＣＯ2吸収塔へ供給する循環ガスへ伝達された。ＣＯ2吸収塔からの帰還ガスを洗浄、冷却し、ガス中の水分含量を減少させた。ＣＯ2吸収塔へ供給するガス中の残留エチレンオキサイド含量を６０％低減した。従来の設計よりも小さな圧力降下でこれらの目的を達成した。
【００２２】
世界的なエチレンオキサイド施設を考えると、極めて大きな節約が達成されることになる。
【００２３】
図面中の前置飽和塔に示した部分５および６を、独立した別個の容器とすることもでき、あるいは、ＣＯ2吸収塔などの他の容器と組み合わせることもできる。その概念は同一であり、部分５および６は説明した方式と同様の方式で機能する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施に関する概略図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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