СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЯ ИЗ ВОДНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
METHOD OF EXTRACTING PROPYLENE GLYCOL FROM AQUEOUS COMPOSITIONS

Предшествующий уровень техники
Среди публикаций по вопросу получения пропиленоксида имеется только несколько, которые касаются обработки сточных вод и выделения побочных продуктов из реакционной смеси.
WO 2004/000773 относится к способу выделения 1-метокси-2-пропанола и 2-метокси-1-пропанола из водных композиций, предусматривающему: обезвоживание водной композиции, содержащей 1-метокси-2-пропанол и 2-метокси-1-пропанол, до концентрации 1-метокси-2-пропанола и 2-метокси-1-пропанола, по меньшей мере, 90 мас.% в сумме и выделение 1-метокси-2-пропанола, 2-метокси-1-пропанола или их смесей посредством дистилляции. Согласно WO 2004/000773 обезвоживание водной композиции может быть достигнуто мембранным разделением. Посредством этого водную композицию, содержащую 2-метокси-1-пропанол и 1-метокси-2-пропанол, вводят в контакт с полупроницаемой гидрофильной мембраной в подходящем устройстве либо в жидкой фазе в качестве стадии испарения через мембрану, либо в газовой фазе в качестве стадии проникания паров. Разница давлений устанавливается через полупроницаемую мембрану. Фильтрат будет содержать, по существу, воду и только небольшое количество 1-метокси-2-пропанола и 2-метокси-1-пропанола. Согласно WO 2004/000773 основное количество 1-метокси-2-пропанола и 2-метокси-1-пропанола, подаваемое к устройству, не будет проходить мембрану и может быть собрано как ретентат с пониженным содержанием воды.
US 5599955 обеспечивает интегрированный способ производства пропиленоксида из дополнительного подаваемого потока, такого как синтез-газ. В этом способе пропиленоксид производят из подаваемого потока, содержащего водород и оксид углерода. Поток пропилена эпоксидируют перекисью водорода, которая была произведена из водорода, выделенного из части подаваемого потока. Поток израсходованной воды, произведенной реакцией эпоксидирования, обрабатывают, чтобы удалить тяжелые компоненты и возвращают в зону производства перекиси водорода. Рециркуляция израсходованной воды из зоны реакции эпоксидирования и удаление тяжелых соединений устраняет малое количество потока воды, а регенерация тяжелых углеводородов оттуда производит ценный вторичный продукт. Поток израсходованной воды проходит в зону разделения, такую как испаритель, зону дистилляции или зону сорбции.
US 2002/010378 раскрывает сложный процесс подвергания этилена каталитическому газофазному окислению, таким образом получая этиленоксид и заставляя этот этиленоксид реагировать с водой, тем самым давая этиленгликоль. В производстве этиленгликоля путем подачи водного раствора этиленгликоля на концентрирующую обработку в многофункциональном испарителе, метод, рассмотренный US 2002/010378, для производства этиленгликоля содержит использование в качестве источника нагревания, по меньшей мере, одной специфической стадии генерирования пара в многофункциональном испарителе.
US 6288287 раскрывает способ получения глицерина из неочищенного глицерина, содержащего глицерин, диол и воду, предусматривающий подачу неочищенного глицерина в устройство получения, содержащее две или несколько последовательно связанных испарительных колонны и перегонную колонну, присоединенную к конечной испарительной колонне, где нижнюю фракцию каждой испарительной колонны подают в следующую испарительную колонну. Согласно US 6288287, там обеспечивается способ получения глицерина из неочищенного глицерина, содержащего глицерин, диол и воду, предусматривающий стадии: подачи сырого глицерина в устройство получения, содержащее две или несколько последовательно соединенных испарительных колонны и перегонную колонну, присоединенную к конечной испарительной колонне, где нижнюю фракцию каждой испарительной колонны подают в следующую испарительную колонну.
US 5269933 и ЕР 0532905 раскрывают способ разделения смеси из органической жидкости и воды, такой как карбоновые кислоты, включая, например, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, ароматические амины, включая, например, анилин, фенол, и глицерина. Этот способ представляет собой сочетание дистилляции, селективного по отношению к воде испарения через мембрану и обратного осмоса и, в особенности, пригоден для разделения гликоля и воды. Способ согласно US 5269933 содержит дистилляцию смеси, проведение селективного по отношению к воде испарения через мембрану нижнего продукта, полученного из стадии дистилляции, чтобы получить остаток и фильтрат, применение обратного осмоса к, по меньшей мере, дистилляту, чтобы получить остаток и фильтрат, и подачу остатка, полученного из обратного осмоса, для выполнения вслед за этим стадии дистилляции так, чтобы выделенная органическая жидкость присутствовала в качестве остатка от селективного по отношению к воде испарения через мембрану, а отделенная вода присутствовала в качестве фильтрата из стадии селективного по отношению к воде испарения через мембрану, а также в качестве фильтата из ступени обратного осмоса.
Согласно ЕР 0324915 А ценные материалы могут быть выделены из водных растворов путем экстракции и/или дистилляции; этот раствор может быть предварительно сконцентрирован обратным осмосом. Ценные материалы выделяют исключительно дистилляцией с последующим концентрированием раствора путем, при необходимости, многостадийного обратного осмоса. По процессу, раскрытому в ЕР 0324915 А, ценный материал покидает дистилляционную колонну с нижним потоком или верхним потоком.
US 6712882 раскрывает способ обработки сточных вод из процесса промышленного производства пропиленоксида, который включает стадии: (а) подвергание сточных вод обработке в многофункциональном испарителе, приводящей к парообразной верхней фракции и нижней жидкой фракции, содержащей нелетучие загрязняющие примеси; и (б) конденсации, по меньшей мере, части парообразной верхней фракции в поток жидкости, который подвергают отгонке легких фракций, приводящей к верхнему потоку, содержащему летучие органические отходы, и очищенной воде в качестве нижнего жидкого потока.
Соответственно, предшествующий уровень техники описывает несколько возможностей обработки сточных вод, содержащих органические соединения.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ выделения пропиленгликоля из смеси, содержащей пропиленгликоль и воду.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ выделения пропиленгликоля из смеси, содержащей пропиленгликоль и воду, с улучшенным выходом и улучшенными долговременными характеристиками.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ выделения пропиленгликоля из смеси, содержащей пропиленгликоль и воду, где эту смесь получают в качестве побочного продукт процесса эпоксидирования, где пропилен окисляют, чтобы получить пропиленоксид.
Краткое содержание изобретения
Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает способ выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С'');
(II) разделение смеси (С′), полученной в (Ι), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-Ι), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-ΙΙ), содержащую менее 30 масс.% воды.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где смесь (С") далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С- II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где смесь (С") и смесь (C-I) объединяют и далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции,
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ содержит
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды, где смесь (С) получают в качестве побочного продукта процесса эпоксидирования пропилена, содержащего стадию
(а) взаимодействия пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ содержит
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в пределах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дальнейшей ступени дистилляции;
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в пределах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси ( C-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции;
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса, и
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.%» воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса;
где смесь (С) получают в качестве побочного продукта процесса эпоксидирования пропилена, содержащего стадию
(а) взаимодействия пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид; и
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(ИЗ) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Подробное описание изобретения
По настоящему изобретению способ выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, содержит два ступени. В первой ступени (I) получают смесь (С′), которую затем подвергают второй ступени (II). По настоящему изобретению способ выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды.
В стадии (I) получают смесь (C″), которая далее может быть разделена посредством обратного осмоса.
Следовательно, настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ содержит
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С′′);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
где смесь (С") далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Согласно ступени (I) смесь испаряют в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С"). Предпочтительно, эту смесь испаряют в от 2 до 6 стадиях испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, в частности, в 3, 4 или 5 стадий испарения и/или дистилляции, предпочтительно в 3 стадии испарения и/или дистилляции. Также возможно объединять последнюю стадию испарения или дистилляции согласно ступени (I) с дистилляцией согласно ступени (II).
Испарители и/или дистилляционные колонны эксплуатируют при уменьшении рабочих давлений и температур. Предпочтительно, первую стадию испарения или дистилляции проводят при давлении от 1,5 до 5,5 бара, предпочтительно, от 2,0 до 5,0 бара, в особенности, от 2,5 до 4,5 бара, например 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, или 3,2 бара; и при температуре от 111 до 156°C, предпочтительно, от 120 до 152°C, в особенности, от 127 до 148°C, более предпочтительно от 130 до 140°C.
Предпочтительно, вторую стадию испарения или дистилляции проводят при давлении от 1,3 до 5,0 бара, предпочтительно, от 1,4 до 4,0 бара, в особенности, от 1,5 до 3,0 бара, например, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1 или 2,2 бара; и при температуре от 107 до 152°С, предпочтительно, от 110 до 144°С, в особенности, от 111 до 134°С, более предпочтительно, от 118 до 125°С.
Предпочтительно третью стадию испарения или дистилляции проводят при давлении от 0,7 до 4,0 бара, предпочтительно, от 0,8 до 3,0 бара, в особенности, от 0,9 до 2,0 бара, например, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 или 1,4 бара; и при температуре от 90 до 144°С, предпочтительно, от 95 до 135°С, в особенности, от 90 до 125°С, более предпочтительно от 105 до 115°С.
В случае если проводят четвертую стадию испарения или дистилляции, эту четвертую стадию испарения или дистилляции осуществляют, предпочтительно, при давлении от 0,1 до 1,5 бара, предпочтительно, от 0,2 до 1,2 бара, в особенности, от 0,3 до 1,0 бара, например, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7 или 0,8 бара; и при температуре от 70 до 115°С, предпочтительно, от 75 до 110°С, в особенности, от 75 до 100°С.
Смесь (С) подвергают ряду обработок испарения и/или дистилляции в последовательных стадиях при прогрессивно более низких давлениях.
Вследствие градиента давления между последовательными стадиями, имеется в результате уменьшение температуры кипения в последовательных стадиях. Этот градиент позволяет конденсирующиеся пары из одной секции использовать в качестве нагревающей среды для последующей стадии. Таким образом, стадия, как используется в этом контексте, представляет собой секцию многоступенчатого испарителя, нагреваемого, предпочтительно, парами, предпочтительно, водяным паром, а также парами, высвобождаемыми для последующей секции, где их используют, чтобы подавать, по меньшей мере, часть тепла, необходимого для испарения. Остающийся жидкий продукт из одной стадии, предпочтительно, представляет собой более концентрированную жидкость, подаваемую на следующую стадию.
По меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции, используемые для задач настоящего изобретения, могут эксплуатироваться в так называемом методе с прямоточным питанием: подаваемое сырье вводят в первую стадию и пропускают от стадии к стадии, параллельно парам, предпочтительно, потоку водяного пара, в то время как жидкий «продукт» извлекают из последней стадии. Также возможно эксплуатировать процесс испарения в так называемом противоточном методе. Альтернативно, многоступенчатое испарение может быть проведено в так называемом параллельном методе, который включает разделение подачи сточных вод по различным стадиям серии испарения.
В общем, стадия будет иметь выпускное отверстие для пара и выпускное отверстие для жидкости, а также средства нагревания для обеспечения тепла испарения. Такие средства нагревания могут, например, быть в форме ребойлера, установленного у жидкой (то есть, нижней) части стадии. Альтернативно, средства нагревания могут быть в форме нагревающих поверхностей, подобных трубкам или тарелкам. Все такие средства нагревания имеют общее в том, что их ввод тепла обеспечивается за счет паров от предыдущей стадии. Подача тепла для первой стадии многоступенчатого испарителя будет обычно либо обеспечиваться свежим паром, либо другим потоком процесса, способным подавать тепло при нужной температуре. Водяной пар, выделяемый в качестве верхней фракции из последней стадии, нужным образом конденсируют охлаждающей водой. Поток конденсата, полученный таким образом, затем может быть пропущен на следующую ступень, в то время как извлеченное тепло конденсации может быть применено в другом месте в процессе, либо удалено охлаждающей средой.
Обычно все испарители и дистилляционные колонны могут быть использованы для способа по изобретению. Предпочтительно, используют выпарные аппараты с падающей пленкой жидкости в качестве ребойлеров и башни, оборудованные тарелками, особенно тарелками Тормана (Thormann).
По настоящему изобретению, смесь (С) содержит воду и пропиленгликоль. Предпочтительно, смесь (С) содержит менее 99,9 масс.% воды, например, от 70 до 99,5 масс.% воды, предпочтительно от 80 до 99,0 масс.% воды, более предпочтительно от 90 до 98 масс.% воды. Смесь (С) также содержит, предпочтительно, менее 30 масс.% пропиленгликоля, например, от 0,01 до 25 масс.% пропиленгликоля, предпочтительно, от 0,1 до 20 масс.% пропиленгликоля, более предпочтительно, от 0,5 до 15 масс.% пропиленгликоля, в особенности, от 1,0 до 10% по весу пропиленгликоля, наиболее предпочтительно, от 1,5 до 5 масс.% пропиленгликоля.
Смесь (С′) может также включать органические растворители или дополнительные органические соединения, предпочтительно, в количестве менее 10 масс.%, в особенности менее 5 масс.%.
Смесь (С′), получаемая в стадии (I), содержит пропиленгликоль и воду. Предпочтительно, смесь (С′) содержит от 80 до 99,9 масс.% воды и от 2,5 до 15 масс.% пропиленгликоля, более предпочтительно, от 85 до 99,0 масс.% воды и от 5 до 12,5 масс.% пропиленгликоля, в особенности, от 88 до 95 масс.% воды и от 6 до 10 масс.% пропиленгликоля.
Смесь (С"), получаемая в стадии (I), содержит, по меньшей мере, 70 масс.% воды. Предпочтительно, смесь (С") содержит от 90 до 99,99 масс.% воды и от 0,01 до 0,5 масс.% пропиленгликоля, более предпочтительно, от 95 до 99,9 масс.% воды и от 0,05 до 0,25 масс.% пропиленгликоля, в особенности, от 98 до 99,5 масс.% воды и от 0,07 до 0,1 масс.% пропиленгликоля.
Согластно ступени (II) смесь (C′), полученную в (I), разделяют в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистиляции, получая смесь (C-I), содержащую по меньшей мере, 70 масс% воды, и смесь (C-II), содержащую менее 30 масс.% воды.
Дистилляция согласно ступени (II) может быть проведена в любой подходящей дистилляционной колонне. Предпочтительно, используют выпарной аппарат с падающей пленкой жидкости в качестве ребойлера и башню, оборудованную тарелками, особенно тарелками Тормана.
Предпочтительно, смесь (C-I) получают в качестве верхнего погона, а смесь (С-II) получают в качестве нижнего погона дистилляции.
По настоящему изобретению смесь (C-I) содержит, по меньшей мере, 70 масс.% воды, а смесь (С-II) содержит менее 30 масс.% воды. Предпочтительно, смесь (C-I) содержит от 90 до 99,99 масс.% воды и от 0,01 до 0,5 масс.% пропиленгликоля, более предпочтительно, от 95 до 99,9 масс.% воды и от 0,05 до 0,25 масс.% пропиленгликоля, в особенности, от 98 до 99,5 масс.% воды и от 0,07 до 0,1 масс.% пропиленгликоля.
Предпочтительно, смесь (С-II) содержит от 2,5 до 20 масс.% воды и от 50 до 90 масс.%» пропиленгликоля, более предпочтительно, от 5 до 15 масс.% воды и от 60 до 80 масс.% пропиленгликоля, в особенности, от 7 до 12 масс.% воды и от 65 до 75 масс.% пропиленгликоля.
По настоящему изобретению ступень (II) способа по настоящему изобретению может быть проведена непосредственно после ступени (I). Также возможно, что смесь (С′), полученную в ступени (I), дополнительно обрабатывают перед ступенью (II). Эта смесь может быть нагрета или охлаждена, либо обработана иным подходящим образом.
Также возможно по альтернативному варианту выполнения изобретения, что смесь (С′) непосредственно вводят в ступень разделения посредством обратного осмоса. Также возможно, что смесь (С′), полученную в ступени (I), далее обрабатывают перед ступенью разделения посредством обратного осмоса. Смесь может быть нагрета или охлаждена, либо обработана иным подходящим образом.
Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает способ выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дальнейшей ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
По альтернативному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
где смесь (С") далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
По альтернативному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополни-тельной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
где смесь (С") и смесь (C-I) объединяют и далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
По другому варианту выполнения настоящего изобретения этот способ может дополнительно содержать стадию (III):
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
Согласно ступени (III), по меньшей мере, один пропиленгликоль выделяют из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции. Предпочтительно, ступень (III) проводят с использованием колонны с разделительными стенками. В ступени (III) получают смесь (С-III) и смесь, содержащую, в основном, пропиленгликоль. В предпочтительном варианте выполнения изобретения в стадии (III) получают смесь (С-IIIа), смесь (С-IIIб) и смесь (С-IIIв), содержащую, в основном, пропиленгликоль. Предпочтительно смесь (С-III) или смесь (С-IIIа) содержит от 10 до 70 масс.% воды, предпочтительно, от 15 до 55 масс.% воды, в особенности, от 20 до 40 масс.% воды, например, 30 до 35 масс.% воды.
Предпочтительно, по меньшей мере, один пропиленгликоль, предпочтительно в качестве смеси (С-IIIв), получают с чистотой более 95%, предпочтительно, более 98%, в особенности, более 99%, например, 99,1%, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% или 100%, наиболее предпочтительно, в интервале от 99,5 до 99,9%. Предпочтительно, смесь (С-IIIв) получают в виде бокового погона.
Дистилляция по ступени (III) может быть проведена в одну, две, три или большее количество стадий, предпочтительно, в одну или две стадии, более предпочтительно, в одну стадию.
2
3
Все подходящие дистилляционные колонны могут быть использованы для дистилляции по ступени (III). Предпочтительны колонна с разделительными стенками, оборудованная сетчатой насадкой 500 м/м, поставляемая Koch Glitsch, Montz, Sulzer, и выпарной аппарат с падающей пленкой жидкости, эксплуатируемый с давлением 16 бар водяного пара.
Дистилляционную колонну, используемую в ступени (III), предпочтительно, эксплуатируют при давлении от 0,01 до 0,15 бара, предпочтительно, от 0,03 до 0,10 бара, например, 0,04 бара, 0,05 бара, 0,06 бара, 0,07 бара, 0,08 бара или 0,09 бара; и температуре в нижней части от 120 до 200°С, предпочтительно, от 140 до 180°С, в особенности, от 160 до 170°С.
Предпочтительно, пропиленгликоль, предпочтительно, в виде смеси (С-IIIв) получают в качестве бокового погона дистилляции. Предпочтительно, смесь (С-IIIа) получают в качестве верхнего погона дистилляции. Также возможно в контексте настоящего изобретения, что получают другие потоки, такие как нижние погоны. Предпочтительно, смесь (С-IIIб) получают в качестве нижнего погона.
По настоящему изобретению ступень (III) способа по настоящему изобретению может быть проведена непосредственно после ступени (II). Также возможно, что смесь (С-II), полученную в ступени (II), далее обрабатывают перед ступенью (III). Эта смесь может быть нагрета или охлаждена, или обработана иначе подходящим образом. Также возможно, что смесь (С-II) объединяют с, по меньшей мере, одной другой смесью, полученной в способе по настоящему изобретению, перед ступенью (III).
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где этот способ дополнительно содержит ступень
(III) выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
По настоящему изобретению смесь (C-I), полученная в стадии (II), может быть далее разделена на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
По настоящему изобретению также возможно, что смесь (С"), полученную в ступени (I), непосредственно подвергают дополнительной ступени разделения посредством обратного осмоса. В этом случае, смесь (С") разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Также возможно объединять смесь (С") и смесь (C-I) и затем подвергать объединенные смеси разделению посредством обратного осмоса.
Ступень разделения посредством обратного осмоса, предпочтительно, проводят при рабочем давлении от 30 до 120 бар, предпочтительно, от 60 до 110 бар, более предпочтительно, от 80 до 100 бар, в особенности, около 90 бар. Ступень разделения посредством обратного осмоса, предпочтительно, проводят при температуре от 20 до 80°С, более предпочтительно, от 30 до 60°C, предпочтительно, от 35 до 45°C, в особенности, около от 38 до 42°C, например 39°C, 40°C или 41°C.
По настоящему изобретению ступень разделения посредством обратного осмоса, предпочтительно, проводят при использовании от 2 до 8 каскадов. Обратный осмос, предпочтительно, проводят при использовании от 2 до 8 каскадных модулей, соединенных параллельно, предпочтительно, при использовании от 4 до 6 каскадных модулей, например, 5 каскадных модулей.
В каждой стадии отношение поданного материала к ретентату составляет, предпочтительно, от около 20 до около 60, например, от 25 до 55 или 50.
Предпочтительно, один из четырех различных типов модулей обратного осмоса, которые, как правило, используют для процессов обратного осмоса, используют для способа по настоящему изобретению. Предпочтительно, используют трубчатые, плоские и рамочные, спиральные и половолоконные модули.
Трубчатые мембраны не представляют собой самонесущие мембраны. Их располагают на внутренней части трубки, изготовленной из материала, который является опорным слоем для мембраны. Поскольку локализацию трубчатых мембран осуществляют внутри трубки, поток в трубчатой мембране направлен обычно изнутри наружу. Трубчатые мембраны обычно имеют диаметр в интервале около от 5 до 15 мм.
Что касается капиллярных мембран, эта мембрана выступает в качестве селективного барьера, который является достаточно прочным, чтобы противостоять давлениям фильтрации. По этой причине поток через капиллярные мембраны может идти как изнутри наружу, так и снаружи внутрь. Диаметр капиллярных мембран составляет намного меньше, чем таковой у трубчатых мембран, а именно, от 0,5 до 5 мм. Из-за меньшего диаметра возможности закупорки являются намного более высокими в случае капиллярной мембраны.
Спиральные мембраны состоят из двух слоев мембраны, помещенных на материал коллектора фильтрата. Эта мембранная оболочка обернута вокруг помещенного в центре отвода для фильтрата. Это вызывает более высокую плотность упаковки мембран. Питающий канал помещают на умеренной высоте, чтобы предотвращать закупорку мембранной структуры.
Смесь под давлением течет вдоль внешней поверхности мембранных рукавов. Раствор проникает и течет внутри спирального рукава по направлению к центральной трубке, которая выводит его из модуля.
Мембраны, которые состоят из плоских пластин, называют подушкообразными мембранами. Название подушкообразная мембрана происходит от формы, подобной подушке, которую две мембраны имеют, когда они упакованы вместе в мембранной структуре. Внутри «подушки» расположена опорная плита, которая придает твердость.
Внутри модуля помещены множественные подушки с определенным расстоянием между ними, которое зависит от содержание растворенных твердых веществ в растворе. Этот раствор течет сквозь мембраны изнутри наружу. Когда обработка завершена, фильтрат собирают в пространство между мембранами, откуда он уходит через отводы.
Половолоконные мембраны представляют собой мембраны с диаметром ниже около 0,1 мкм.
В качестве мембран могут быть использованы все мембраны с достаточной стабильностью по отношению к органическим соединениям, например, мембраны, имеющие активный слой из ацетата целлюлозы, композита или полиамида. Предпочтительно, используют мембраны с полиамидным активным слоем в качестве спиральных мембранных модулей.
По предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения смесь (C-I), полученная в ступени (II), - либо по альтернативному варианту выполнения изобретения смесь (С"), полученная в ступени (I), либо смесь (С"), объединенная со смесью (C-I), - могут быть разделены на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
Смесь (С-Ia) содержит, по меньшей мере, 90 масс.% воды. Предпочтительно, смесь (С-Iа) содержит, по меньшей мере, 95 масс.% воды, более предпочтительно, по меньшей мере, 98 масс.% воды, в особенности, по меньшей мере, 99 масс.% воды, например 99,3 масс.%, 99,4 масс.%, 99,5 масс.%, 99,6 масс.%, 99,7 масс.%, 99,8 масс.%, 99,9 масс.% или 99,99 масс.%, наиболее предпочтительно, в интервале от 99,8 до 99,95 масс.%.
Смесь (С-Ia), предпочтительно, содержит менее 1 масс.% других органических или неорганических соединений, более предпочтительно, менее 0,5 масс.%, в особенности, менее 0,25 масс.%.
Смесь (C-Iб) содержит менее 95 масс.% воды. Предпочтительно, смесь (C-Iб) содержит от 80 до 95 масс.% воды, в особенности, от 82 до 92 масс.% воды, более предпочтительно, от 85 до 90 масс.% воды. Смесь (C-Iб) далее содержит менее 25 масс.% других органических или неорганических соединений, предпочтительно, от 1 до 20 масс.%, в особенности, от 2,5 до 15 масс.%, более предпочтительно, от 5 до 10 масс.%.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, как описано выше, где смесь (C-I) или смесь (С") или смесь (С"), объединенную со смесью (C-I), далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
По настоящему изобретению способ, который описан выше, может также содержать стадию (III) и дополнительно разделение обратным осмосом.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, как описано выше, где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса, и этот способ дополнительно содержит стадию
(III) выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дальнейшей ступени дистилляции.
Смесь (I-б) содержит, предпочтительно, менее 5 масс.% органических соединений, таких как монопропиленгликоль, дипропиленгликоль, метоксипропанолы или гидроксиацетон.
Следовательно, по другому варианту выполнения настоящего изобретения эта смесь (C-Iб) может быть объединена со смесью (С-II) перед ступенью (III), следовательно, предпочтительно, приводя к улучшенному выходу пропиленгликоля.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где смесь (С-1б) и смесь (С-II) объединяют перед ступенью (III).
По настоящему изобретению в ступени (I) смесь испаряют в от 2 до 6 стадий испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, в особенности, от 3 до 5 стадий испарения и/или дистилляции, предпочтительно, 3 или 4 стадии испарения и/или дистилляции.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) или три стадии дистилляции от (Д1) до (Д3).
Предпочтительно, три стадии испарения проводят при уменьшении рабочих давлений.
Предпочтительно, три стадии испарения проводят при уменьшении рабочих давлений в интервалах от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 156°С, от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С, от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где три стадии испарения по ступени (I) проводят при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где три стадии дистилляции по ступени (I) проводят при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(Д1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(Д2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(Д3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
По настоящему изобретению смесь (С) содержит, по меньшей мере, один пропиленгликоль. Предпочтительно, смесь (С) содержит, по меньшей мере, один пропиленгликоль в количестве менее 30 масс.%, например от 0,01 до 25 масс.%, предпочтительно, от 0,1 до 20 масс.%, более предпочтительно, от 0,5 до 15 масс.%, в особенности, от 1,0 до 10 масс.%, наиболее предпочтительно от 1,5 до 5 масс.%.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где смесь (С) содержит от 0,01 до 25 масс.% пропиленгликоля.
Например, смесь (С) может также содержать гидроксиацетон в количестве около 0,2 масс.% и дипропиленгликоль в количестве около 0,4 масс.%.
Подходящие смеси могут, например, быть получены в качестве побочных продуктов промышленных процессов, например, в эпоксидировании пропилена. Предпочтительно, смесь (С) получают в качестве побочного продукта в процессе эпоксидирования пропилена. В рамках настоящего изобретения также возможно, что любую смесь, полученную в качестве побочного продукта в процессе эпоксидирования пропилена, далее обрабатывают перед введением в ступень (I) способа по настоящему изобретению.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где смесь (С) получают в качестве побочного продукта процесса эпоксидирования пропилена.
Предпочтительно, эпоксидирование пропилена проводят с использованием гидроперекиси в присутствии катализатора.
По другому варианту выполнения настоящего изобретения смесь (С) может быть получена в качестве побочного продукта процесса эпоксидирования пропилена. Предпочтительно, процесс эпоксидирования пропилена содержит стадию (а)
(а) взаимодействие пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где смесь (С) получают в качестве побочного продукт процесса эпоксидирования пропилена, содержащего стадию (а) взаимодействия пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид.
В контексте настоящего изобретения термин "гидроперекись" относится к соединению формулы ROOH. Детали относительно получения гидроперекисей и относительно гидроперекисей, которые могут, среди прочих, быть использованы в способе настоящего изобретения, могут быть найдены в DE-A-19835907, соответствующее содержание которой включено в контекст настоящего изобретения путем ссылки. Примеры гидроперекисей, которые могут быть использованы для целей настоящего изобретения, представляют собой, между прочим, гидроперекись трет-бутила, гидроперекись этилбензола, гидроперекись трет-амила, гидроперекись кумола, гидроперекись циклогексила, гидроперекись метилциклогексила, гидроперекись тетрагидронафталина, гидроперекись изо-бутилбензола, гидроперекись этилнафталина, надкислоты, такие как надуксусная кислота, и перекись водорода. Смеси из двух или нескольких гидроперекисей также могут быть использованы по настоящему изобретению. Предпочтение отдают использованию перекиси водорода в качестве гидроперекиси в способе по настоящему изобретению, и дальнейшее предпочтение отдают использованию водного раствора перекиси водорода. Наиболее предпочтительно, водный раствор перекиси водорода содержит перекись водорода в концентрации в интервале от 1 до 90, более предпочтительно, от 10 до 70 и особенно предпочтительно, от 30 до 50 масс.% относительно общей массы раствора. Также возможно использовать смесь из двух или нескольких различных гидроперекисей.
Предпочтительно, в качестве гидроперекиси используют перекись водорода.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где в стадии (а) гидроперекись представляет собой перекись водорода.
По стадии (а) пропилен вступает в реакцию с гидроперекисью, давая смесь (С-а), содержащую пропиленоксид.
По стадии (а) этого способа пропилен вступает в реакцию с гидроперекисью в присутствии растворителя. По настоящему изобретению могут быть использованы все подходящие растворители, известные специалисту. Подходящий растворитель представляет собой, например, метанол.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где в стадии (а) растворитель представляет собой метанол.
Реакция по стадии (а) может быть проведена в одну или несколько стадий. Также можно разделять один или несколько компонентов реакционной смеси между стадиями реакции. Также можно добавлять один или несколько компонентов к реакционной смеси между индивидуальными стадиями реакции.
Соответственно, можно проводить одну из стадий реакций в периодическом режиме или в полунепрерывном режиме или в непрерывном режиме, и независимо от этого другую стадию реакции в периодическом режиме или в полунепрерывном режиме или в непрерывном режиме.
Реакцию эпоксидирования в стадии (а), предпочтительно, проводят в присутствии, по меньшей мере, одного цеолитного катализатора.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где в стадии (а) катализатор представляет собой, по меньшей мере, один титановый цеолитный катализатор.
Предпочтительно, в стадии (а) используют в качестве катализатора, по меньшей мере, один титановый цеолитный катализатор, а растворитель представляет собой метанол.
Следовательно, настоящее изобретение также обеспечивает способ, который описан выше, где в стадии (а) катализатор представляет собой, по меньшей мере, один титановый цеолитный катализатор, а растворитель представляет собой метанол.
4
4
Цеолиты представляют собой, как известно, кристаллические алюмосиликаты, имеющие упорядоченную структуру каналов и клеток и содержащие микропоры, которые, предпочтительно, менее около 0,9 нм. Сетка таких цеолитов составлена из тетраэдров SiO и AlO, которые соединены через общие мостики кислорода. Краткий обзор этих известных структур может быть найден, например, в W.М.Meier, D.Н.Olson and Ch. Baerlocher, "Atlas of Zeolite Structure Types", Elsevier, 5th edition, Amsterdam 2001.
Цеолиты, в которых нет алюминия и в которых часть Si (IV) в силикатной решетке заменена титаном в виде Ti (IV), также известны. Эти титановые цеолиты, в особенности, те, что имеют кристаллическую структуру типа MFI, и возможные пути получения их описаны, например, в ЕР 0311983 А2 или ЕР 0405978 А1. Кроме кремния и титана, такие материалы могут также включать дополнительные элементы, такие как алюминий, цирконий, олово, железо, кобальт, никель, галлий, германий, бор или малые количества фтора. В цеолитных катализаторах, которые были, предпочтительно, регенерированы способом по изобретению, часть или весь титан цеолита может быть замещен ванадием, цирконием, хромом или ниобием или смесью из двух или нескольких из этих элементов. Мольное отношение титана и/или ванадия, циркония, хрома или ниобия к сумме кремния и титана и/или ванадия и/или циркония и/или хрома и/или ниобия лежит обычно в интервале от 0,01:1 до 0,1:1.
Титановые цеолиты, в особенности, те, что имеют кристаллическую структуру типа MFI, и возможные пути их получения описаны, например, в WO 98/55228, ЕР 0311983 А2, ЕР 0405978 А1, ЕР 0200260 А2.
-1
2
Известно, что титановые цеолиты, имеющие структуру MFI, могут быть идентифицированы через специфическую рентгеновскую дифракционную картину, а также через полосу колебания кристаллической решетки в инфракрасной (ИК) области при около 960 см, и таким образом отличаться от титанатов щелочных металлов или кристаллических и аморфных фаз TiO.
Может быть сделано особое упоминание содержащих титан, германий, теллур, ванадий, хром, ниобий, цирконий цеолитов, имеющих структуру пентасилцеолита, в особенности, типов, которые могут быть отнесены рентгенокристаллографически к структурам ABW, АСО, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFO, AFS, AFT, AFX, AFY, АНТ, ANA, АРС, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, ВСТ, BEA, ВЕС, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CDO, CFI, CGF, CGS, СНА, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME, GON, GOO, HEU, IFR, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, МЕР, MER, MMFI, MFS, MON, MOR, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NEES, NON, NPO, OBW, OFF, OSI, OSO, PAR, PAU, PHI, PON, PHO, PON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN SFO, SGT, SOD, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFI, VNI, VSV, WEI, WEN, YUG и ZON, а также смешанным структурам из двух или нескольких из указанных выше структур. Кроме того, титансодержащие цеолиты, имеющие структуры ITQ-4, SSZ-24, ТТМ-1, UTD-1, CIT-1 CIT-5, также можно использовать в способе по изобретению. Другие титансодержащие цеолиты, которые могут быть указаны, представляют собой цеолиты, имеющие структуру ZSM-48 или ZSM-12.
Для целей настоящего изобретения предпочтение отдают использованию Ti цеолитов, имеющих структуру MFI, структуру MEL, смешанную структуру MFI/MEL или структуру MWW. Также предпочтение в частности отдают Ti-содержащим цеолитным катализаторам, которые, в общем, указывают как "TS-1", "TS-2", "TS-3", а также Ti цеолитам, имеющим каркасную структуру, изоморфную с бета-цеолитами. Особенное предпочтение отдают использованию цеолитных катализаторов структуры TS-1 и структуры Ti-MWW.
Катализаторы, особенно предпочтительно, титановые цеолитные катализаторы и еще более предпочтительно, катализаторы, имеющие структуры TS1 или MWW, могут быть использованы в виде порошка, в виде гранул, в виде микросфер, в виде формованных тел, имеющих, например, форму пеллет, цилиндров, колес, звезд, сфер и так далее, либо в виде экструдатов, таких как экструдаты, имеющие, например, длину от около от 1 до 10, более предпочтительно от 1 до 7 и еще более предпочтительно от 1 до 5 мм, и диаметр от около от 0,1 до 5, более предпочтительно от 0,2 до 4 и особенно предпочтительно от 0,5 до 2 мм. Чтобы увеличить объемную плотность экструдатов, предпочтительно, экструдаты разделяют потоком, состоящим, в основном, из инертного газа.
Для каждого из этих методов формирования, можно использовать, по меньшей мере, одно дополнительное связующее и/или, по меньшей мере, один склеивающий агент и/или, по меньшей мере, один формирующий поры агент. Перед использованием катализатора в реакции эпоксидирования настоящего изобретения, возможна соответствующая предварительная обработка катализатора. В случае если катализатор используют как катализатор на носителе, в качестве носителя может, предпочтительно, быть использован такой, который является инертным, то есть который не вступает в реакцию с перекисью водорода, олефином и окисью олефина.
Наиболее предпочтительно, используют катализатор Ti-TS1 или Ti-MWW, которые производят, в первую очередь, формируя микросферы, например, микросферы, формируемые согласно ЕР 0200260 А2, а затем формируя указанные микросферы, чтобы получить формованные тела, предпочтительно, экструдаты, которые описаны выше.
Следовательно, реакции в стадиях (а), предпочтительно, проводят в суспензии или режиме неподвижного слоя, наиболее предпочтительно, в режиме неподвижного слоя.
Можно проводить одну из стадий реакций в изотермическом или адиабатическом реакторе, а другую стадию реакции, независимо от этого, в изотермическом или адиабатическом реакторе. Термин "реактор", как его используют в этом отношении, содержит одиночный реактор, каскад из, по меньшей мере, двух последовательно соединенных реакторов, по меньшей мере, два реактора, которые эксплуатируют параллельно, либо множество реакторов, где, по меньшей мере, два реактора последовательно соединены и где, по меньшей мере, два реактора эксплуатируют параллельно.
Каждый из реакторов, описанных выше, особенно реакторы по предпочтительному варианту выполнения изобретения, могут эксплуатироваться в режиме нисходящего потока или восходящего потока.
В случае если реакторы эксплуатируют в режиме нисходящего потока, предпочтительно использовать реакторы с неподвижным слоем, которые являются, предпочтительно, трубчатыми, многотрубными или многотарельчатыми реакторами, наиболее предпочтительно, оборудованными, по меньшей мере, одной охлаждающей рубашкой. В этом случае реакцию эпоксидирования проводят при температуре от 30 до 80°С, и температурный профиль в реакторах поддерживают на таком уровне, чтобы температура охлаждающей среды в охлаждающих рубашках была, по меньшей мере, около 40°С, а максимальная температура в слое катализатора составляла около 60°С. В случае работы реакторов в нисходящем потоке, возможно выбирать условия реакции, такие как температура, давление, скорости подачи и относительные количества исходных материалов так, чтобы реакция протекала в одной фазе, более предпочтительно, в одной жидкой фазе, либо в многофазной системе, содержащей, например, 2 или 3 фазы. Что касается режима работы в нисходящем потоке, особенно предпочтительно проводить реакцию эпоксидирования в многофазной реакционной смеси, содержащей жидкую фазу, обогащенную водной перекисью водорода, содержащую метанол, и жидкую фазу, обогащенную органическим олефином, предпочтительно, фазу, обогащенную пропиленом.
В случае если реакторы эксплуатируют в режиме восходящего потока, предпочтительно использовать реакторы с неподвижным слоем. Еще более предпочтительно использовать, по меньшей мере, два реактора с неподвижным слоем. По еще одному варианту выполнения изобретения, по меньшей мере, два используемых реактора соединяют последовательно или эксплуатируют параллельно, более предпочтительно, эксплуатируют параллельно. В общем, необходимо оборудовать, по меньшей мере, один из используемых реакторов охлаждающими средствами, такими как охлаждающая рубашка. Особенно предпочтительно, когда используют, по меньшей мере, два реактора, которые соединены параллельно и могут эксплуатироваться поочередно. В случае если реакторы эксплуатируют в режиме восходящего потока, эти два или несколько реакторов, соединенных параллельно, представляют собой, особенно предпочтительно, трубчатые реакторы, многотрубные реакторы или многотарельчатые реакторы, более предпочтительно многотрубные реакторы и особенно предпочтительно кожухотрубные реакторы, содержащие множество трубок, как например, от около от 1 до 20000, предпочтительно, от 10 до 10000, более предпочтительно, от 100 до 9000, более предпочтительно, от 1000 до 8000 и особенно предпочтительно, от 3000 до 7000 трубок. Чтобы регенерировать катализатор, используемый для реакции эпоксидирования, возможно для, по меньшей мере, одного из реакторов, соединенных параллельно, участвовать в работе для соответствующей стадии реакции, а катализатор, присутствующий в этом реакторе, подлежащий регенерированию, всегда в, по меньшей мере, одном реакторе, будет доступным для реакции исходного материала или исходных материалов в каждой стадии в ходе непрерывного процесса.
В качестве охлаждающей среды, используемой для охлаждения среды реакции в указанных выше реакторах, оборудованных охлаждающими рубашками, нет никаких специфических рекомендаций. Особенно предпочтительными являются масла, спирты, жидкие соли или вода, такая как речная вода, жесткая вода и/или морская вода, которая может в каждом случае, например, предпочтительно, быть взята из реки и/или озера и/или моря, близких к химическому заводу, на котором используют реактор по изобретению и способ по изобретению, и, после любого необходимого подходящего удаления суспензированного материала фильтрацией и/или седиментацией, быть использована непосредственно без дальнейшей обработки для охлаждения реакторов. Вторичная охлаждающая вода, которая, предпочтительно, проходит вокруг по замкнутому циклу, особенно полезна для целей охлаждения. Эта вторичная охлаждающая вода, в общем, по существу, представляет собой деионизированную или деминерализованную воду, к которой, предпочтительно, был добавлен, по меньшей мере, один агент, препятствующий биологическому обрастанию. Более предпочтительно, эта вторичная охлаждающая вода циркулирует между реактором по изобретению и, например, градирней. Предпочтение, аналогично, отдают вторичной охлаждающей воде, которая находится, например, в, по меньшей мере, одном противоточном теплообменнике, например, речной воде, жесткой воде и/или морской воде.
По предпочтительному варианту выполнения изобретения, в способе по изобретению используют перекись водорода в форме водного раствора с содержанием перекиси водорода обычно от 1 до 90 масс.%, предпочтительно, от 10 до 70 масс.%, более предпочтительно, от 10 до 60 масс.%. Раствор, имеющий от 20 до менее 50 масс.% перекиси водорода, особенно предпочтителен.
th
По другому варианту выполнения настоящего изобретения, может быть использован неочищенный водный раствор перекиси водорода. В качестве неочищенного водного раствора перекиси водорода может быть использован раствор, который получают экстракцией смеси, в основном, чистой водой, где смесь получают из процесса, известного как антрахиноновый процесс (смотри, например, Ullmann's Encycolpedia of Industrial Chemistry, 5 edition, volume 3 (1989), pages 447-457). В этом процессе формируемую перекись водорода обычно выделяют экстракцией из рабочего раствора. Эта экстракция может быть проведена по существу чистой водой, и получают неочищенную водную перекись водорода. По одному варианту выполнения настоящего изобретения, этот неочищенный раствор может быть использован без дальнейшей очистки. Производство такого неочищенного раствора описано, например, в ЕР 1122249 А1. Относительно термина "по существу чистая вода", ссылка сделана на параграф 10 страницы 3 ЕР 1122249 А1, которая включена путем ссылки.
th
Чтобы получать перекись водорода, которую, предпочтительно, используют, возможно применять, например, антрахиноновый процесс, посредством которого осуществляют, фактически, все мировое производство перекиси водорода. Обзор антрахинонового процесса приведен в "Ullmann's Encycolpedia of Industrial Chemistry", 5 edition, volume 13, pages 447-456.
Аналогично можно получать перекись водорода конверсией серной кислоты в пероксодисерную кислоту анодным окислением с одновременным выделением водорода на катоде. Гидролиз пероксодисерной кислоты затем ведет через пероксомоносерную кислоту к перекиси водорода и серной кислоте, которую таким образом получают обратно.
Конечно, получение перекиси водорода из элементов также возможно.
1/2
1/2
Перед использованием перекиси водорода в способе по изобретению возможно освобождать, например, коммерчески доступный раствор перекиси водорода от нежелательных ионов. Доступные методы представляют собой, между прочим, те, которые описаны, например, в US 5932187, DE 4222109 А1 или US 5397475. Аналогично возможно удалять, по меньшей мере, одну соль, присутствующую в растворе перекиси водорода, из раствора перекиси водорода посредством ионного обмена в устройстве, которое содержит, по меньшей мере, один слой некислотного ионита, имеющий площадь поперечного сечения потока F и высоту Н, которые являются такими, что высота Н слоя ионита меньше или равна 2,5×F, в особенности, меньше или равна 1,5×F. Для целей настоящего изобретения принципиально возможно использовать слои всех некислотных ионитов, содержащих катиониты и/или аниониты. Также возможно использовать катеониты и аниониты в виде смешанных слоев внутри одного слоя ионита. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения используют только один тип некислотных ионитов. Дальнейшее предпочтение отдают использованию основного ионного обмена, особенно предпочтительно, таковому основного анионита и, еще более предпочтительно, таковому слабоосновного анионита.
Селективность всего процесса по стадии (а) в отношении перекиси водорода лежит, предпочтительно, в интервале от 78 до 99%, более предпочтительно, в интервале от 88 до 97% и особенно предпочтительно, в интервале от 90 до 96%.
Полная конверсия перекиси водорода составляет, предпочтительно, по меньшей мере, 99,5%, более предпочтительно, по меньшей мере, 99,6%, более предпочтительно, по меньшей мере, 99,7% и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 99,8%.
Смесь (С-а), полученная в стадии (а), предпочтительно, имеет растворитель, предпочтительно, содержание метанола от 50 до 90 масс.%, более предпочтительно, от 60 до 85 масс.% и особенно предпочтительно, от 70 до 80 масс.% относительно общего веса реакционной смеси. Она также может содержать воду, пропиленоксид или пропилен.
Смесь (С-а), полученная из стадии (а), должна быть соответствующим образом обработана, чтобы получить смесь (С).
Смесь (С) по настоящему изобретению, в основном, не содержит органический растворитель, такой как метанол, и пропилен или пропиленоксид. Смесь (С-а) может быть соответствующим образом обработана, чтобы отделить любой органический растворитель, пропилен или пропиленоксид. Подходящие методы для отделения растворителя, пропилена или пропиленоксида известны специалистам в данной области техники.
Например, можно отделять непрореагировавший пропилен от смеси (С-а) дистилляцией на стадии (б).
Также возможно выделять пропиленоксид из смеси дистилляцией на стадии (в), предпочтительно после отделения непрореагировавшего пропилена.
Предпочтительно после этих двух отделений согласно стадиям (б) и (в) смесь содержит воду и растворитель, предпочтительно, метанол.
Полученная смесь может также содержать некоторые побочные продукты, возникающие из одной или нескольких стадий всего процесса эпоксидирования, имеющие точки кипения ниже, чем пропиленоксид. Примеры таких побочных продуктов представляют собой альдегиды, такие как, например, уксусный альдегид и/или формальдегид. Эти побочные продукты могут содержаться в количестве до 0,3 масс.%, предпочтительно, до 0,20 масс.% и особенно предпочтительно, до 0,15 масс.% относительно общей массы смеси, что касается суммы соответствующих масс этих низкокипящих соединений.
Смесь, содержащая воду и растворитель, предпочтительно, метанол, может быть далее разделена в дополнительном процессе разделения в стадии (г), в которой получают смесь (С-д1), содержащую, по меньшей мере, 85 масс.% метанола и до 10 масс.% воды, и вторую смесь (С-д2), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды.
Дистилляция в стадии (г) может быть проведена в одной, двух, трех или более дистилляционных колоннах.
Смесь (С-д2) содержит, по меньшей мере, 90 масс.% воды, более предпочтительно, по меньшей мере, 95 масс.% воды и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 97 масс.% воды. Предпочтительно, смесь (С-д2), по существу, не содержит метанола, то есть она имеет содержание метанола менее 5 чнм (частей на миллион), более предпочтительно, менее 1 чнм. Дополнительно к воде смесь (С-д2) может содержать некоторые побочные продукты, возникающие из одной или нескольких стадий всего процесса эпоксидирования. Примеры таких побочных продуктов представляют собой соединения гликолей, такие как пропиленгликоли. Эти побочные продукты могут содержаться в смеси (С-д2) в количестве до 4 масс.%, предпочтительно, до 3 масс.%.
По способу настоящего изобретения возможно, что смесь, вводимая в стадию (г), содержит побочные продукты, произведенные в, по меньшей мере, одной стадии всего процесса эпоксидирования, такие как простые эфиры гликолей, подобные метоксипропанолам.
Стадии (б), (в) и (г) могут быть применены к смеси (С-а) отдельно или в сочетании. Предпочтительно, смесь (С-а) сначала подвергают стадии (б), полученную смесь подвергают стадии (в), а смесь, полученную из стадии (в), подвергают стадии (г). Кроме того, можно обрабатывать полученные смеси между стадиями (а), (б), (в) и (г), например, нагревая их, либо добавляя или отделяя любые другие компоненты.
Предпочтительно, водяной пар, который обрабатывали согласно стадиям (а), (б), (в) и (г), используют в качестве смеси (С) для способа по настоящему изобретению.
В дальнейшем описаны другие предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения.
По предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III)выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-Н) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
По другому предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ содержит
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.%) воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
По еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
По еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где смесь (С) получают в качестве побочного продукта в процессе эпоксидирования пропилена, содержащего ступень
(а) взаимодействия пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид.
По еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения, настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, два стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды, где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
По еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
По еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды;
(III) выделение, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса и
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
По еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения настоящее изобретение также относится к способу выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса;
где смесь (С) получают в качестве побочного продукта в процессе эпоксидирования пропилена, содержащего ступень
(а) взаимодействия пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид; и
где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
Ниже перечислены предпочтительные способы по настоящему изобретению, получающиеся из следующих вариантов выполнения изобретения с 1 по 13, включая сочетания этих вариантов выполнения изобретения, как явно данные.
1. Способ выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С), содержащей воду и указанный пропиленгликоль, причем указанный способ предусматривает
(I) испарение смеси в, по меньшей мере, две стадии испарения и/или дистилляции при уменьшении рабочих давлений испарителей и/или дистилляционных колонн, получая смесь (С′) и смесь (С″);
(II) разделение смеси (С′), полученной в (I), в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции, получая смесь (C-I), содержащую, по меньшей мере, 70 масс.% воды, и смесь (С-II), содержащую менее 30 масс.% воды,
2. Способ по варианту выполнения изобретения 1, где смесь (С") далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
3. Способ по вариантам выполнения изобретения 1 или 2, где этот способ дополнительно содержит ступень
(III) выделения, по меньшей мере, одного пропиленгликоля из смеси (С-II) в, по меньшей мере, одной дополнительной ступени дистилляции.
4. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 3, где смесь (C-I) далее разделяют на смесь (С-Iа), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
5. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 4, где смесь (С") и смесь (C-I) объединяют и далее разделяют на смесь (С-Ia), содержащую, по меньшей мере, 90 масс.% воды, и смесь (C-Iб), содержащую менее 95 масс.% воды, посредством обратного осмоса.
6. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 5, где смесь (С-1б) и смесь (С-II) объединяют до ступени (III).
7. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 6, где в ступени (I) проводят три стадии испарения от (И1) до (И3) или три стадии дистилляции от (Д1) до (Д3).
8. Способ по варианту выполнения изобретения 7, где проводят три стадии испарения по ступени (I) при уменьшении рабочих давлений в интервалах
(И1) от 1,5 до 5,5 бара при температуре от 111 до 155°С,
(И2) от 1,3 до 5,0 бара при температуре от 107 до 152°С,
(И3) от 0,7 до 4,0 бара при температуре от 90 до 144°С.
9. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 8, где смесь (С) содержит от 0,01 до 25 масс.% пропиленгликоля.
10. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 9, где смесь (С) получают в качестве побочного продукта в процессе эпоксидирования пропилена.
11. Способ по любому из вариантов выполнения изобретения с 1 по 10, где смесь (С) получают в качестве побочного продукт в процессе эпоксидирования пропилена, содержащего стадию
(а) взаимодействия пропилена с гидроперекисью в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и, по меньшей мере, одного катализатора, чтобы получить смесь (С-а), содержащую пропиленоксид.
12. Способ по варианту выполнения изобретиния 11, где в стадии (а) гидроперекись представляет собой перекись водорода.
13. Способ по вариантам выполнения изобретения 11 или 12, где в стадии (а) катализатор представляет собой, по меньшей мере, один титановый цеолитный катализатор, а растворитель представляет собой метанол.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Примеры
Пример 1: Дистилляция, объединенная с обратным осмосом
Поток отходов из бака-хранилища 1000 кг/ч из процесса получения пропиленоксида со следующим составом:
вода
97,45 масс.%,
метоксипропанол (МОП)
0,05 масс.%,
гидроксиацетон (ГА)
0,09 масс.%,
монопропиленгликоль (МПГ)
2,04 масс.%,
монометиловый эфир дипропиленгликоля (ДПГМЭ)
0,32 масс.%,
высококипящие соединения (ВКС)
0,05 масс.%,
2
подвергают дистилляции в четырех последовательных колоннах, которые термически соединены. Потоки, получаемые в верхней части дистилляционных колонн с содержанием воды около от 99,6 до 99,7 масс.%, смешивают вместе, охлаждают до 40°С и подвергают обратному осмосу (полиамидная мембрана, спиральные модули с площадью мембраны 96 м, рабочее давление 90 бар, Т=40°С). Ретентат, полученный после обратного осмоса, и содержимое нижней части последней дистилляционной колонны объединяют и подвергают дальнейшей обработке.
Колонны соединяют таким способом, чтобы первая колонна нагревалась водяным паром, а каждая из следующих колонн нагревалась парами предыдущей колонны.
Колонны эксплуатируют при следующих давлениях и коэффициентах дефлегмации (КД):
Колонна 1 (диаметр 0,3 м, высота 8 м, 7 тарелок): 3,1 бара КД=0,13
Колонна 2 (диаметр 0,3 м, высота 8 м, 7 тарелок): 2.0 бара КД=0,12
Колонна 3 (диаметр 0,3 м, высота 8 м, 7 тарелок): 1.1 бара КД=0,15
Колонна 4 (диаметр 0,6 м, высота 8 м, 8 тарелок): 95 мбар КД=0,25
Для указанного выше потока требуется для дистилляции водяной пар 1 т/ч, 175 КВт.
Получаемые потоки приведены в таблице 1.
Таблица 1
вода
МОП
ГА
МПГ
ДПГМЭ
ВКС
масс. поток [кг/ч]
подача [масс.%]
97,45
0,05
0,09
2,04
0,32
0,05
1000
нижняя часть С1 [масс.%]
96,78
0,04
0,10
2,65
0,39
0,04
767
верхняя часть С1 [масс.%]
99,64
0,08
0,06
0,03
0,08
0,09
233
нижняя часть С2 [масс.%]
95,35
0,03
0,11
3,91
0,53
0,06
516
верхняя часть С2 [масс.%]
99,74
0,06
0,07
0,03
0,10
0,00
250
нижняя часть С3 [масс.%]
91,19
0,02
0,14
7,62
0,91
0,12
264
верхняя часть С3 [масс.%]
99,72
0,04
0,08
0,03
0,13
0,00
252
нижняя часть С4 [масс.%]
8,51
0,00
0,13
82,64
7,33
1,30
24
верхняя часть С4 [масс.%]
99,57
0,02
0,14
0,01
0,26
0,00
227
подача ОО [масс.%]
99,67
0,05
0,09
0,03
0,14
0,02
976
ретентат ОО [масс.%]
91,24
1,38
1,94
0,73
4,07
0,64
32
фильтрат ОО [масс.%]
99,96
0,00
0,03
0,00
0,01
0,00
944
Пример 2 (сравнительный): Дистилляция без обратного осмоса
Из бака-хранилища поток отходов 1000 кг/ч из процесса получения пропиленоксида с составом по примеру 1 подвергали дистилляции в четырех колоннах, которые термически соединены, чтобы получить верхние погоны четырех колонн с содержанием воды около 99,9 масс.%.
Колонны соединяют таким способом, чтобы первая колонна нагревалась водяным паром, а каждая из следующих колонн нагревалась парами предыдущей колонны.
Колонны эксплуатируют при следующих давлениях и коэффициентах дефлегмации:
Колонна 1 (диаметр 0,3 м, высота 25 м): 3,0 бара КД=0,7
Колонна 2 (диаметр 0,3 м, высота 25 м): 2,2 бара КД=0,75
Колонна 3 (диаметр 0,3 м, высота 25 м): 1,5 бара КД=0,8
Колонна 4 (диаметр 0,6 м, высота 18 м): 90 мбар КД=0,6
2
3
2
3
Колонны с 1 по 3 используют 16 м листового металла 250 м/м, колонна 4 использует 10м сетчатой насадки 500 м/м.
Для указанного выше потока требуется для дистилляции водяной пар 1 т/ч, 256 КВт.
Затраты энергии (водяной пар и эл. энергия) для способа по изобретению примерно на 20% ниже в сочетании с капиталовложением, которое на примерно 10% ниже, чем для способа согласно предшествующему уровню техники.
Полученные потоки приведены в таблице 2.
Таблица 2
вода
МОП
ГА
МПГ
ДПГМЭ
ВКС
масс. поток [кг/ч]
подача [масс.%]
97,45
0,05
0,09
2,04
0,32
0,05
1000
нижняя часть С1 [масс.%]
96,73
0,03
0,11
2,67
0,42
0,04
764
верхняя часть С1 [масс.%]
99,87
0,11
0,01
0,00
0,00
0,00
236
нижняя часть С2 [масс.%]
95,31
0,01
0,16
3,85
0,60
0,06
529
верхняя часть С2 [масс.%]
99,93
0,06
0,01
0,00
0,00
0,00
235
нижняя часть С3 [масс.%]
91,69
0,01
0,27
6,85
1,07
0,11
298
верхняя часть С3 [масс.%]
99,96
0,03
0,01
0,00
0,00
0,00
231
нижняя часть С4 [масс.%)]
2,00
0,00
1,78
82,03
12,83
1,27
25
верхняя часть С4 [масс.%]
99,86
0,01
0,13
0,00
0,00
0,00
272
полный поток отходов [масс.%)]
99,90
0,05
0,05
0,00
0,00
0,00
975