ВЫДЕЛЕНИЕ ПРОПИЛЕНОКСИДА ИЗ СМЕСИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПРОПИЛЕНОКСИД И МЕТАНОЛ
PROPYLENE OXIDE RECOVERY FROM PROPYLENE OXIDE AND METHANOL MIXTURE

Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 50% мас. пропиленоксида и от 50 до 85% мас. метанола. Этот способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение полярного растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну; и
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части от 40 до 70°С и при давлении от 300 до 750 мбар.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения смесь (М) образуется в реакции пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанового, цеолитсодержащего катализатора в неподвижном слое. Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, в котором указанная реакция включает взаимодействие пропена с пероксидом водорода в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанового, цеолитсодержащего катализатора в неподвижном слое. Эта реакция эпоксидирования приводит либо непосредственно, либо после, по меньшей мере, одной стадии обработки к смеси (М), которая содержит от 5 до 50% мас. пропиленоксида и от 50 до 85% мас. метанола, и способ настоящего изобретения далее включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение полярного растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну; и
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части от 40 до 70°С и при давлении от 300 до 750 мбар.
Пропиленоксид и метанол могут быть разделены дистилляцией при атмосферном давлении или давлении выше атмосферного, особенно в диапазоне от 1 до 5 бар, только в том случае, когда используется дистилляционная колонна, имеющая очень большое число теоретических тарелок, и в то же самое время устанавливается очень высокое флегмовое отношение (число), благодаря отгонке азеотропа.
Эти смеси, содержащие пропиленоксид и метанол, являются, например, результатом процессов эпоксидирования, где пропен взаимодействует с гидропероксидом, таким как пероксид водорода, в присутствии метанола в качестве растворителя.
Патент США US 5849938 раскрывает процесс, где пропиленоксид отделяется от метанола в неочищенном продукте эпоксидирования олефина посредством экстрактивной дистилляции, в которой в качестве экстрагирующего растворителя используется слаболетучий полярный растворитель, содержащий гидроксигруппы, такой как вода или пропиленгликоль, пропиленгликоль является особенно предпочтительным. Согласно этому документу из предшествующего уровня техники используемая обычно дистилляционная колонна имеет от 20 до 60 теоретических тарелок, и отношение флегма/дистиллят находится, как правило, в интервале от 5 до 15. Согласно примерам типичное отношение составляет 9. Типичные температуры в основании колонны находятся в интервале от 90 до 120°С, давление, при котором проводится дистилляция, составляет от 0,55 до 3,44 бар. Согласно примеру предпочтительное давление в нижней части дистилляционной колонны составляет 2,76 бар и, следовательно, значительно выше стандартного давления. В качестве типичной фракции пропиленоксида получаются фракции, содержащие 300 или 1500 частей на миллион (ч.н.м.), и из нижней части колонны, полученные согласно примерам, содержат до 6300 ч.н.м. пропиленоксида.
Патент США US 6500311 В1 раскрывает процесс, в котором имеет место разделение метанола и пропиленоксида. В качестве экстрагирующего растворителя используется неполярный растворитель, а именно углеводород с 7-9 атомами углерода, такой как н-октан.
Целью настоящего изобретения является способ отделения пропиленоксида от метанола, который в сравнении с процессами, описанными в предшествующем уровне техники, имеет улучшенный энергетический баланс и дополнительно ведет к потокам из верхней части и потокам из нижней части колонны, имеющим меньшую степень загрязнения по отношению к метанолу и пропиленоксиду соответственно.
Еще одной целью настоящего изобретения является способ отделения пропиленоксида от метанола, в котором используется недорогой экстрагирующий растворитель, который одновременно предусматривает более мягкие условия дистилляции, чем те, которые описаны на предшествующем уровне техники.
Еще одной целью настоящего изобретения является способ получения пропиленоксида, в ходе которого пропиленоксид отделяется от метанола, в котором это отделение имеет вышеупомянутые преимущества, таким образом, воспроизводя процесс получения пропиленоксида энергетически и также в отношении чистоты отогнанных фракций с преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники.
Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 50% мас. пропиленоксида и от 50 до 85% мас. метанола, при этом указанный способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение полярного растворителя в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части от 40 до 70°С и при давлении от 300 до 750 мбар.
Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды; указанный способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве 2% мас. от смеси (М) или меньше;
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части от 40 до 70°С и при давлении от 300 до 750 мбар.
Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 15% мас. воды, при этом указанный способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части от 40 до 70°С и при давлении от 300 до 750 мбар, в котором дистиллят частично в виде флегмы возвращается в указанную экстрактивную дистилляционную колонну и в котором массовое отношение флегмы к дистилляту меньше или равно 4.
Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды; указанный способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение воды в указанную экстрактивную дистилляцию;
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С и при давлении от 300 до 750 мбар;
(iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный поток нижней части содержит 100 ч.н.м. пропиленоксида или меньше, и отвод верхнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный верхний поток содержит 100 м.д. метанола или меньше.
Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды; указанный способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение воды в виде пара при давлении не более чем 2 бар в указанную экстрактивную дистилляционную колонну;
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С и давлении от 300 до 750 мбар.
Настоящее изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды; указанный способ включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение воды в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве 2% мас. от смеси (М) или меньше;
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны при температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С и давлении от 300 до 500 мбар;
(iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный поток нижней части содержит 100 ч.н.м. пропиленоксида или меньше, и отвод верхнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный верхний поток содержит 10 ч.н.м. метанола или меньше.
Настоящее изобретение относится к способу получения пропиленоксида, реакция включает взаимодействие пропена с гидропероксидом в метаноле в качестве растворителя, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды, или приводит к смеси, будучи обработанной, для получения указанной смеси (М); указанный способ, кроме того, включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение воды в виде пара при давлении не более чем 2 бар в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве от 0,45 до 1% мас. от смеси (М);
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде головного потока (из верхней части) при давлении от 450 до 500 мбар и при температуре в нижней части колонны от 50 до 60°С;
(iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный поток нижней части содержит 100 ч.н.м. пропиленоксида или меньше, и отвод верхнего потока из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный верхний поток содержит 50 м. д. метанола или меньше.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет диаграмму, изображающую предпочтительный вариант настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет диаграмму, изображающую процесс предшествующего уровня техники.
Фиг.3 представляет диаграмму, изображающую другой процесс предшествующего уровня техники.
Согласно настоящему изобретению пропиленоксид выделяется из смеси (М), которая содержит от 5 до 50% мас. пропиленоксида и от 50 до 85% мас. метанола. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения смесь (М) содержит от 5 до 15% мас., предпочтительно от 6 до 12% мас. и особенно предпочтительно от 8 до 10,5% мас. пропиленоксида и от 55 до 85% мас., предпочтительно от 60 до 80% мас. и особенно предпочтительно от 65 до 75% мас. метанола.
В соответствии с настоящим изобретением смесь (М) может содержать одно или более дополнительных соединений. Что касается этих соединений, не существует специальных ограничений при условии, что пропиленоксид может быть отогнан сверху из экстрактивной дистилляционной колонны, с тем чтобы отделить пропиленоксид от метанола, содержащегося в (М).
Согласно предпочтительному варианту осуществления смесь (М) дополнительно содержит воду, более предпочтительно воду в количестве до 25, более предпочтительно от 1 до 25, более предпочтительно от 2 до 25, более предпочтительно от 3 до 25% мас., более предпочтительно от 4 до 25, более предпочтительно от 5 до 25, более предпочтительно от 6 до 25, более предпочтительно от 7 до 25, более предпочтительно от 8 до 25, более предпочтительно от 9 до 25 и еще более предпочтительно от 10 до 25% мас. воды в расчете на общую массу смеси (М). Кроме того, смесь (М), например, может содержать от 10 до 25 или от 10 до 20, или от 10 до 15, или от 15 до 25, или от 15 до 20, или от 20 до 25% мас. воды в расчете на общую массу смеси (М).
Согласно предпочтительному варианту исполнения, где (М) содержит от 10 до 25% мас. воды, (М) предпочтительно содержит от 5 до 45, более предпочтительно от 5 до 40, более предпочтительно от 5 до 35, более предпочтительно от 5 до 30, более предпочтительно от 5 до 25, более предпочтительно от 5 до 20 и еще более предпочтительно от 5 до 15% мас. пропиленоксида в расчете на общую массу смеси (М).
Таким образом, настоящее изобретение также предоставляет способ, как описано выше, в котором смесь (М) содержит от 50 до 85% мас. метанола, от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 10 до 25% мас. воды в расчете на общую массу смеси (М).
В дополнение к метанолу и пропиленоксиду, и предпочтительно к воде, смесь (М) может содержать, по меньшей мере, еще одно соединение.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения смесь (М) прямо или косвенно является результатом процесса, где пропиленоксид получается взаимодействием пропена с гидропероксидом в присутствии метанола как растворителя. Таким образом, смесь (М) может дополнительно содержать непрореагировавший пропен и/или непрореагировавший гидропероксид, и/или, по меньшей мере, один побочный продукт указанной реакции эпоксидирования, такой как пропиленгликоль и/или ацетальдегид.
Реакционная смесь, полученная из указанной реакции эпоксидирования, может быть прямо введена в (i) в виде смеси (М), если содержание (М) в отношении метанола, пропиленоксида и предпочтительно воды находится внутри вышеуказанных интервалов.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения реакционная смесь, полученная из вышеуказанной реакции эпоксидирования, обрабатывается перед введением в (i) способа изобретения. Обработка реакционной смеси, полученной из вышеуказанной реакции эпоксидирования, может быть проведена любым возможным путем при условии, что получается смесь (М), которая может быть введена в (i). Указанная обработка может содержать отделение и/или добавление, по меньшей мере, одного соединения из и/или к смеси, полученной из реакции эпоксидирования. Предпочтительно, по меньшей мере, одно соединение отделяется от смеси, полученной из реакции эпоксидирования.
Согласно более предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения, по меньшей мере, одно соединение отделяется от смеси, полученной во время обработки из реакции эпоксидирования, например, по меньшей мере, одно соединение, имеющее более низкую температуру кипения, чем пропиленоксид, метанол и предпочтительно вода.
В зависимости от применяемых условий реакции и реагентов, используемых для реакции эпоксидирования, указанными низкокипящими соединениями могут быть, например, непрореагировавший пропен и/или пропан, последний вводится в реакцию эпоксидирования, например, в случае, когда, используется, например, пропен такой химической чистоты, которая имеет объемное отношение пропен:пропан примерно от 99,5:0,5 до 94:6.
Согласно еще более предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения непрореагировавший пропен отделяется от реакционной смеси, полученной из реакции эпоксидирования, по меньшей мере, в одной дистилляционной колонне, и высоко кипящая фракция, в которой соответствующее содержание метанола, пропиленоксида и воды находится внутри вышеупомянутых интервалов, вводится в качестве (М) в (i) способа настоящего изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, указанная реакция включает взаимодействие пропена с гидропероксидом в метаноле в качестве растворителя, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды, или предпочтительно приводит к смеси, содержащей пропиленоксид, метанол, воду, непрореагировавший пропен и, возможно, пропан, указанная смесь, будучи обработанной для получения вышеуказанной смеси (М), включает от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды, и указанная смесь подвергается затем, по меньшей мере, стадиям от (i) до (iii), как описано выше и в дальнейшем. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения обработка предпочтительно включает отделение пропена и, если присутствует, предпочтительно также пропана, и/или ацетальдегида с помощью дистилляции, с тем чтобы получить смесь (М), предпочтительно содержащую не более чем 500 ч.н.м., предпочтительно не более чем 400 ч.н.м. и особенно предпочтительно не более чем 350 ч.н.м. пропена, и содержащую не более чем 50 ч.н.м., предпочтительно не более чем 25 ч.н.м. и особенно предпочтительно не более чем 10 м.д. пропана, и предпочтительно не более чем 200 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 150 м.д. и особенно предпочтительно не более чем 100 ч.н.м. ацетальдегида. Таким образом, получается смесь (М), содержащая особенно предпочтительно не более чем 350 м.д. пропена и не более чем 10 м.д. пропана, и не более чем 100 м. д. ацетальдегида. Согласно другой предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения смесь (М), введенная в (i), содержит не более 1% мас., более предпочтительно не более 0,75% мас. и особенно предпочтительно не более 0,65% мас. высококипящих соединений, таких как метоксипропанолы и/или гидропероксиды.
В контексте настоящего изобретения термин "гидропероксид" относится к соединению формулы ROOH. Подробности относительно получения гидропероксидов и относительно гидропероксидов, которые могут быть использованы, среди прочего, в способе настоящего изобретения, могут быть найдены в Немецкой заявке на патент DE-A-19835907, соответствующее содержание которой включено в контекст настоящего изобретения ссылкой. Примерами гидропероксидов, которые могут быть использованы для целей настоящего изобретения, являются, среди прочего, трет-бутилгидропероксид, этилбензол-гидропероксид, трет-амилгидропероксид, кумол-гидропероксид, циклогексилгидропероксид, метилциклогексилгидропероксид, тетрагидронафталин-гидропероксид, изо-бутилбензол-гидропероксид, этилнафталин-гидропероксид, перкислоты, такие как перуксусная кислота, и пероксид водорода. Смеси двух или более гидропероксидов могут быть также использованы согласно настоящему изобретению. В способе настоящего изобретения преимущество для использования в качестве гидропероксида отдается пероксиду водорода и, кроме того, преимущество отдается использованию водного раствора пероксида водорода. Наиболее предпочтительно водный раствор пероксида водорода содержит пероксид водорода в концентрации в интервале от 1 до 90, более предпочтительно от 10 до 70 и особенно предпочтительно от 30 до 50 мас.%, исходя из общей массы раствора. Возможно также использовать смесь двух или более различных гидропероксидов.
-1
2
Реакция эпоксидирования, из которой прямо или косвенно получается смесь (М), может быть проведена в присутствии любого подходящего катализатора или подходящей комбинации двух или более катализаторов. Особенно предпочтительно используется цеолит, содержащий титан, среди которых цеолиты, известные специалистам как "силикалиты титана" (TS), особенно предпочтительны. Такие цеолиты, содержащие титан, в частности цеолиты, имеющие кристаллическую структуру MFI-типа, а также пути их получения описаны, например, в Международной заявке WO 98/55228, Европейских заявках ЕР-А-0311983 или ЕР-А-0405978. Соответствующее содержание этих документов включено ссылкой. В дополнение к Si (кремнию) и Ti (титану), указанные цеолитные материалы могут содержать дополнительные элементы, такие как алюминий, цирконий, олово, железо, кобальт, никель, галлий, бор или небольшие количества фтора. Возможно, чтобы титан цеолита, частично или полностью, был заменен ванадием, цирконием или ниобием, или любой смесью двух или более указанных компонент. Цеолиты, содержащие титан и имеющие MFI-структуру, как известно, дают характеристическую картину при дифракции в Х-лучах. Кроме того, эти материалы обнаруживают колебательные полосы ИК-спектра приблизительно при 960 см. Следовательно, возможно отличить цеолиты, содержащие титан, от кристаллической или аморфной TiO-фазы или от титанатов щелочных металлов. В следующем предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один цеолитсодержащий катализатор содержит, по меньшей мере, один из элементов - титан, германий, теллур, ванадий, хром, ниобий, цирконий. Особенно предпочтительными являются цеолитсодержащие катализаторы, имеющие пентазильную цеолитную структуру, в частности структурные типы, которые с помощью дифракции Х-лучей могут быть отнесены к структурным типам - ABW-, ACO-, AEI-, AEL-, AEN-, AET-, AFG-, AFI-, AFN-, AFO-, AFR-, AFS-, AFT-, AFX-, AFY-, AHT-, ANA-, APC-, APD-, AST-, ATN-, АТО-, ATS-, АТТ-, ATV-, AWO-, AWW-, BEA-, BIK-, BOG-, BPH-, BRE-, CAN-, CAS-, CFI-, CGF-, CGS-, СНА-, CHI-, CLO-, CON-, CZP-, DAC-, DDR-, DFO-, DFT-, DOH-, DON-, EAB-, EDI-, EMT-, EPI-, ERI-, ESV-, EUO-, FAU-, FER-, GIS-, GME-, GOO-, HEU-, IFR-, ISV-, ITE-, JBW-, KFI-, LAU-, LEV-, LIO-, LOS-, LOV-, LTA-, LTL-, LTN-, MAZ-, MEI-, MEL-, МЕР-, MER-, MFI-, MFS-, MON-, MOR-, MSO-, MTF-, MTN-, MTT-, MTW-, MWW-, NAT-, NES-, NON-, OFF-, OSI-, PAR-, PAU-, PHI-, PHO-, RON-, RSN-, RTE-, RTH-, RUT-, SAO-, SAT-, SBE-, SBS-, SBT-, SFF-, SGT-, SOD-, STF-, STI-, STT-, TER-, THO-, TON-, TSC-, VET-, VFI-, VNI-, VSV-, WIE-, WEN-, YUG-, ZON, а также смешанные структуры, по меньшей мере, из двух или более приведенных выше структур. Кроме того, возможно использовать цеолитсодержащие катализаторы, содержащие титан, со структурой ITQ-4, ITQ-9, SSZ-24, TTM-1, UTD-1, CIT-1 или CIT-5. Кроме того, цеолиты, содержащие титан, являются цеолитами структурных типов ZSM-48 или ZSM-12. Цеолиты, содержащие титан, структур MFI, MFL или MFI/MEL - смешанных структур, а также структур MWW, ВЕА или смешанных структур из них являются предпочтительными в контексте настоящего изобретения. В контексте настоящего изобретения цеолитсодержащие катализаторы, содержащие титан, которые вообще относятся к типам "TS-1", "TS-2" или "TS-3", также как и цеолиты, содержащие титан, обнаруживающие структуру, которая изоморфна цеолиту бета, являются, среди прочего, предпочтительными.
Хотя и возможно проводить реакцию, используя суспензионный катализатор, особое предпочтение отдается гетерогенному катализатору и еще более предпочтительно катализатору в неподвижном слое. Следовательно, согласно этому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения не является необходимым отделять катализатор от реакционной смеси, полученной из реакции эпоксидирования.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид, метанол и предпочтительно воду, как описано выше, в котором смесь (М) прямо или косвенно, после, по меньшей мере, одной стадии обработки, получается из процесса эпоксидирования, где пропен прореагировал с гидропероксидом, предпочтительно пероксидом водорода, в присутствии метанола как растворителя и в присутствии катализатора в неподвижном слое, предпочтительно цеолитсодержащего катализатора в неподвижном слое, более предпочтительно титанового, цеолитсодержащего катализатора в неподвижном слое, еще более предпочтительно титанового силикалитного катализатора типа TS-1 в неподвижном слое, и в котором указанный катализатор не должен быть отделен из реакционной смеси, полученной в результате процесса эпоксидирования.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, указанная реакция включает взаимодействие пропена с гидропероксидом, предпочтительно пероксидом водорода, в присутствии метанола в качестве растворителя, указанная реакция приводит к смеси (М), содержащей от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды, или предпочтительно приводит к смеси, содержащей пропиленоксид, метанол, воду, непрореагировавший пропен и, возможно, пропан, указанная смесь обрабатывается, чтобы получить вышеуказанную смесь (М), включающую от 5 до 15% мас. пропиленоксида, от 50 до 85% мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды, и указанная смесь затем подвергается обработке, по меньшей мере, на стадиях от (i) до (iii), как описано выше и впоследствии, где эпоксидирование проводится в присутствии катализатора в неподвижном слое, предпочтительно цеолитсодержащего катализатора в неподвижном слое, более предпочтительно титанового цеолитсодержащего катализатора в неподвижном слое, еще более предпочтительно титанового силикалитного катализатора типа TS-1 в неподвижном слое, и где указанный катализатор не должен быть отделен от реакционной смеси, полученной из процесса эпоксидирования.
В (i) настоящего изобретения может быть использована любая подходящая экстрактивная дистилляционная колонна. Предпочтительно колонна имеет до 80 теоретических тарелок, как, например, от 10 до 80 или от 20 до 80, или от 30 до 80, или от 40 до 80, или от 50 до 80, или от 60 до 80, или предпочтительно от более чем 60 до 80, как, например, от 61 до 80, или от 65 до 80, или от 70 до 80, или от 75 до 80. Предпочтительно колонна имеет более чем 60 теоретических тарелок, как, например, от 61 до 65 теоретических тарелок. Две или более колонны могут быть использованы согласно настоящему изобретению, в котором две или более колонны могут быть соединены последовательно и/или две или более колонны могут быть смонтированы параллельно. Предпочтительно используется одна колонна.
Согласно (ii) настоящего изобретения используется, по меньшей мере, один полярный растворитель. В отношении химической природы, по меньшей мере, одного полярного растворителя не существует специальных ограничений при условии, что экстрактивная дистилляция возможна при условиях (iii). Таким образом, углеводороды, особенно углеводороды с 7-9 атомами углерода, такие как октан, не используются ни одни, ни в комбинации с полярным растворителем, таким как вода.
Предпочтительными полярными растворителями являются вода, спирты, содержащие одну или более гидроксигрупп, такие как содержащие одну, две или три гидроксигруппы, предпочтительно моноолы и диолы, или эфиры, предпочтительно эфирные соединения, содержащие, по меньшей мере, одну гидроксигруппу, предпочтительно одну гидроксигруппу, такие как 1-метокси-2-пропанол и/или 2-метокси-1-пропанол. Особенно предпочтительной является вода, когда, например, может быть использована деминерализованная вода, питьевая вода, пригодная промышленная вода, пригодная вода сточных вод, особенно соответствующим образом обработанная вода сточных вод, пригодная вода из процесса или может быть использована смесь двух или более указанных типов воды. Вода, введенная в процесс настоящего изобретения, должна быть в значительной степени свободна от органических соединений, особенно в значительной степени свободна от метанола. Согласно одной из предпочтительных форм настоящего изобретения вода, введенная в (ii), является технической водой из соответствующего процесса, такого как процесс, проведенный на установке эпоксидирования, в которой проводится способ настоящего изобретения. Согласно одному аспекту настоящего изобретения техническая вода берется из процесса с установки эпоксидирования, где метанол как растворитель реакции эпоксидирования и вода отделяются друг от друга, как это описано в случае стадии (v) ниже. Предпочтительно вода берется из нижней части, по меньшей мере, одной дистилляционной колонны, в которой метанол как растворитель реакции эпоксидирования и вода разделены. Более предпочтительно вода, полученная из вышеуказанного процесса разделения, оптимальным образом вводится в (ii) после одной или более дополнительных стадий очистки, и метанол, полученный из вышеуказанного процесса разделения, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки, рециркулирует как растворитель в реакцию эпоксидирования. Таким образом, настоящее изобретение относится также к способу, как описано выше, в котором интегрированный процесс осуществляется обработкой смеси, содержащей метанол и воду, отделением метанола и воды друг от друга, и рециркуляцией отделенной воды, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки, предпочтительно без любых дополнительных стадий очистки, в (ii), и возможно рециркуляцией отделенного метанола, возможно после одной или более дополнительных стадий очистки, как растворителя в реакцию эпоксидирования, из которой получается смесь (М), введенная в (i).
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где вода вводится как полярный растворитель в вышеуказанную экстрактивную дистилляционную колонну в (ii).
Согласно более предпочтительному варианту осуществления никакой другой растворитель, кроме воды, не вводится как полярный растворитель в (ii). Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, как описано выше, пропиленгликоль не используется в качестве полярного растворителя.
Предпочтительный вариант осуществления, согласно которому вода, а не пропиленгликоль используется как полярный растворитель, показывает, среди прочего, преимущества того, что вода является легкодоступной в сравнении с пропиленгликолем и может быть отброшена без вредных экологических воздействий. Следовательно, в случае когда в качестве полярного растворителя используется пропиленгликоль, обработка и рециркуляция пропиленгликоля является необходимой, для того чтобы провести процесс экологически и экономически эффективным. Однако обработка необходимым образом включает, по меньшей мере, одну дополнительную стадию процесса, которая не нужна в случае, когда в качестве полярного растворителя используется вода.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один полярный растворитель вводится в экстрактивную дистилляционную колонну примерно с 15 теоретическими тарелками, более предпочтительно примерно с 10 теоретическими тарелками, ниже верхнего конца экстрактивной дистилляционной колонны.
По меньшей мере, один растворитель, предпочтительно вода, может быть введен в колонну в виде жидкости или в виде пара или в виде жидкости, а также в виде пара. Если используются два или более растворителей, по меньшей мере, один растворитель может быть введен в виде жидкости и, по меньшей мере, один другой растворитель может быть введен в виде пара.
Согласно предпочтительной форме исполнения в качестве полярного растворителя используется вода и вводится в экстрактивную дистилляционную колонну в виде жидкости и/или в виде пара, более предпочтительно в виде пара. Еще более предпочтительно пар, введенный в (ii), имеет давление не более чем 2 бар, более предпочтительно не более чем 1 бар, более предпочтительно не более чем 900 мбар и особенно предпочтительно не более чем 800 мбар.
Что касается количества полярного растворителя, введенного в экстрактивную дистилляционную колонну согласно (ii), то не существует специальных ограничений. Предпочтительно полярный растворитель, в частности вода, вводится в количестве не более чем 2% мас., в расчете на вес смеси (М). Более предпочтительно полярный растворитель вводится в количестве не более чем 1,8, более предпочтительно не более чем 1,6, более предпочтительно не более чем 1,4, более предпочтительно не более чем 1,2 и еще более предпочтительно не более чем 1% мас. в расчете на массу смеси (М). Кроме того, предпочтительными являются количества полярного растворителя, по меньшей мере, 0,2, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,25, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,3, и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 0,4% мас. в расчете на массу смеси (М). Кроме того, предпочтительными интервалами, например, являются от 0,2 до 2, более предпочтительно от 0,3 до 1,6, более предпочтительно от 0,4 до 1,2 и еще более предпочтительно от 0,45 до 1% мас. в расчете на массу смеси (М).
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, в котором в (ii) вводится, по меньшей мере, один полярный растворитель, в частности вода, предпочтительно в виде пара, при давлении предпочтительно не более чем 2 бар, в количестве от 0,45 до 1% мас. в расчете на вес смеси (М).
Предпочтительные массовые отношения пропиленоксид, содержащийся в (М):экстрагирующий растворитель, добавленный в (ii), составляют от 0,6:1 до 70:1, более предпочтительно от 1:1 до 20:1 и особенно предпочтительно от 3:1 до 8:1, например такие, как от 4:1 до 7:1 или от 5:1 до 7:1, или от 6:1 до 7:1.
Дистилляция в (iii) проводится при температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С, при давлении в интервале от 300 до 750 мбар. Другими предпочтительными интервалами давления, при которых проводится дистилляция, являются от 300 до 700 мбар, более предпочтительно от 300 до 650, более предпочтительно от 300 до 600, более предпочтительно от 300 до 550 и еще более предпочтительно от 300 до 500 мбар или от 350 до 750, более предпочтительно от 400 до 750, более предпочтительно от 450 до 750, более предпочтительно от 450 до 700, более предпочтительно от 450 до 650, более предпочтительно от 450 до 600, более предпочтительно от 450 до 550 и особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где в (iii) дистилляция проводится при давлении от 300 до 500, в частности от 450 до 500 мбар.
Термин «давление, при котором проводится дистилляция», как он использован в контексте настоящего изобретения, относится к давлению в верхней части колонны, в которой проводится дистилляция.
Особенно предпочтительные температуры в нижней части экстрактивной дистилляции составляют, например, от 40 до 70°С или от 40 до 65°С, или от 40 до 60°С, или от 45 до 70°С, или от 45 до 65°С, или от 45 до 60°С, или от 50 до 70°С, или от 50 до 65°С, или от 50 до 60°С.
Особенно предпочтительными комбинациями интервалов давления и интервалов температуры в нижней части колонны являются, например, от 300 до 750 мбар и от 40 до 70°С или от 300 до 500 мбар и от 40 до 60°С, или от 450 до 500 мбар и от 50 до 60°С.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, где в (iii) дистилляция проводится при давлении от 300 до 500 мбар и при температуре от 40 до 60°С, более предпочтительно при давлении от 450 до 500 мбар и при температуре от 50 до 60°С.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М) экстрактивной дистилляцией, предпочтительно используя воду в качестве экстрагирующего растворителя в количестве не более чем 2% мас. в расчете на вес (М), в котором экстрактивная дистилляция проводится при низких давлениях 750 мбар и ниже, предпочтительно от 300 до 750 мбар, более предпочтительно от 300 до 500 мбар и особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар, и одновременно при низких температурах 70°С и ниже, предпочтительно от 40 до 70°С, более предпочтительно от 40 до 60°С, и еще более предпочтительно от 50 до 60°С, например таких, как 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 или 59°С.
2
3
2
3
1
1
В качестве экстрактивной дистилляционной колонны, по существу, можно использовать любую колонну. Особенное предпочтение отдается дистилляционной колонне с конфигурацией насадочной колонны, более предпочтительно насадочной колонны, содержащей упорядоченную насадку. Такая насадочная колонна имеет высокую эффективность разделения на метр насадки и проявляет только очень небольшое падение давления. В то время как упомянутая упорядоченная насадка, по существу, может быть любого типа, предпочтение отдается насадке, которая имеет удельную поверхность в интервале от 100 до 750 м/м. Возможно использовать насадку из листового металла, например из Montz (тип B 100 до B 500) или из Sulzer Chem Tech (Mellapak 125 до Mellapak 750), или скрученную насадку из Montz (тип A3 500 до A3 750) или из Sulzer Chem Tech (тип ВХ или CY). Единица м/м относится к площади геометрической поверхности материала, образующего насадку, на кубический метр насадки.
Согласно настоящему изобретению фракция пропиленоксида, отделенная от метанола и воды, предпочтительно отгоняется в виде верхнего погона.
Фракция пропиленоксида, отогнанная в виде верхнего погона в (iii), предпочтительно содержит, по меньшей мере, 99,0, более предпочтительно, по меньшей мере, 99,5, более предпочтительно, по меньшей мере, 99,6 и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 99,7% мас. пропиленоксида, считая на общую массу фракции пропиленоксида.
Фракция пропиленоксида, отогнанная в виде верхнего погона в (iii), предпочтительно содержит не более чем 500 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 200 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 100 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 50 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 20 ч.н.м. и еще более предпочтительно не более чем 10 ч.н.м. метанола, считая на общую массу фракции пропиленоксида.
Фракция пропиленоксида, отогнанная в виде верхнего погона в (iii), предпочтительно содержит не более чем 200 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 100 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 50 ч.н.м., более предпочтительно не более чем 25 ч.н.м. и еще более предпочтительно не более чем 20 ч.н.м. воды, считая на общую массу фракции пропиленоксида.
Фракция пропиленоксида, отогнанная в виде верхнего погона в (iii), предпочтительно содержит не более чем 0,5, более предпочтительно не более чем 0,3 и еще более предпочтительно не более чем 0,25% мас. пропена и пропана, считая на общую массу фракции пропиленоксида.
В условиях экстрактивной дистилляции согласно настоящему изобретению высококипящая фракция в нижней части колонны содержит, в дополнение к воде и метанолу, не более чем 100 ч.н.м., предпочтительно не более чем 75 и особенно предпочтительно не более чем 50 м. д. пропиленоксида, считая на общую массу высококипящей фракции.
В условиях экстрактивной дистилляции согласно настоящему изобретению, где не пропиленгликоль, а предпочтительно вода используется в качестве экстрагирующего полярного растворителя в (ii), высококипящая фракция содержит, в дополнение к воде и метанолу, не более чем 1, предпочтительно не более чем 0,5 и особенно предпочтительно не более чем 0,2% мас. пропиленгликоля, считая на общую массу высококипящей фракции.
Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения фракция пропиленоксида, отогнанная в виде верхнего погона в (iii), частично в виде флегмы возвращается в экстрактивную дистилляционную колонну. Согласно более предпочтительному варианту исполнения массовое отношение флегма:дистиллят меньше,  чем 5, более предпочтительно меньше или равно 4,5 и особенно предпочтительно меньше или равно 4, например около 3,5 или около 3,6, или около 3,7, или около 3,8, или около 3,9, или 4.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ выделения пропиленоксида из смеси (М), как описано выше, в котором дистиллят, полученный сверху из (iii), частично возвращается в виде флегмы в указанную экстрактивную дистилляционную колонну и в котором отношение флегма:дистиллят меньше или равно 4.
Таким образом, экстрактивный дистилляционный процесс настоящего изобретения объединяет преимущества низких давлений дистилляции, низких температур дистилляции и, одновременно, низкого отношения флегма:дистиллят.
Фракция пропиленоксида, отогнанная в виде верхнего погона, может быть использована как таковая или подвергнута, по меньшей мере, одной дополнительной стадии обработки, в случае когда содержание этой фракции в отношении таких соединений, как пропен, пропан и/или ацетальдегид, является слишком высоким и считается, что при этом пропиленоксид не заслуживает внимания. Такая обработка может содержать, например, фракционную дистилляцию, где низкокипящие отводятся сверху и очищенная фракция пропиленоксида отводится в виде потока нижней части или в виде бокового потока. Затем, если необходимо, этот поток нижней части может быть подвергнут, по меньшей мере, одному дополнительному процессу очистки.
Поток из нижней части колонны, отведенный из экстрактивной дистилляционной колонны в (iii), может быть использован как таковой или после, по меньшей мере, одной стадии обработки, по меньшей мере, в одном ином процессе или может быть рециркулирован в способе настоящего изобретения. Согласно предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения поток из нижней части колонны обрабатывается в одной, двух или более стадиях, для того чтобы произвести смесь, состоящую из, по меньшей мере, 97% мас. метанола, не более чем 2% мас. воды и не более чем 50 ч.н.м. ацетальдегида в расчете на общий вес указанной смеси, и метанол, таким образом очищенный, рециркулируется в способе настоящего изобретения предпочтительно как растворитель для реакции эпоксидирования, в результате которой получается смесь (М).
В зависимости от полярного растворителя, использованного в (ii) в качестве экстрагирующего растворителя, этот растворитель может быть подходящим образом выделен из потока из нижней части колонны и рециркулирован в способе настоящего изобретения предпочтительно как полярный растворитель в (ii). Следующим преимуществом предпочтительного способа настоящего изобретения, согласно которому в качестве полярного растворителя используется вода, является то, что обработка потока из нижней части колонны, полученного в (iii), таким образом, чтобы получить очищенный полярный растворитель, чтобы рециркулировать в (ii), не является необходимой, так как вода легко доступна (дешева), в противоположность, например, пропиленгликолю, описанному в патенте США US 5849938 в качестве предпочтительного экстрагирующего растворителя.
Таким образом, настоящее изобретение предоставляет также способ получения пропиленоксида, указанная реакция включает взаимодействие пропена с гидропероксидом, предпочтительно с пероксидом водорода, в метаноле в качестве растворителя и в присутствии титанового силикалитного катализатора в неподвижном слое, указанная реакция приводит к смеси, содержащей пропиленоксид, метанол, воду, непрореагировавший пропен и, возможно, пропан, указанная смесь обрабатывается, по существу, до полного удаления непрореагировавшего пропена, чтобы произвести смесь (М), содержащую 15% мас. пропиленоксида, 50 до 85% по мас. метанола и от 10 до 25% мас. воды указанный способ таким образом включает
(i) введение указанной смеси (М) в экстрактивную дистилляционную колонну;
(ii) дополнительное введение полярного растворителя, предпочтительно воды, более предпочтительно воды в виде пара, в котором пар вводится при давлении не более чем 2 бар, предпочтительно не более чем 1 бар, более предпочтительно не более чем 900 мбар и особенно предпочтительно не более чем 800 мбар, в указанную экстрактивную дистилляционную колонну в количестве не больше, чем 2, предпочтительно от 0,45 до 1% мас. от смеси (М);
(iii) отгонку верхнего погона пропиленоксида из указанной экстрактивной дистилляционной колонны в виде верхнего потока при давлении от 300 до 750, более предпочтительно от 300 до 500, особенно предпочтительно от 450 до 500 мбар, и при температуре в нижней части колонны от 40 до 70°С, предпочтительно от 40 до 60°С и особенно предпочтительно от 50 до 60°С;
(iv) отвод потока нижней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный поток нижней части содержит 100 ч.н.м. пропиленоксида или меньше и предпочтительно 75 ч.н.м. пропиленоксида или меньше, особенно предпочтительно 50 ч.н.м. пропиленоксида или меньше в расчете на общую массу потока нижней части, и отвод потока из верхней части из указанной экстрактивной дистилляционной колонны, указанный поток содержит 500 м. д. метанола или меньше, предпочтительно 200 ч.н.м. метанола или меньше, более предпочтительно 100 ч.н.м. метанола или меньше, более предпочтительно 50 ч.н.м. метанола или меньше, более предпочтительно 20 ч.н.м. метанола или меньше, и особенно предпочтительно 10 ч.н.м. метанола в расчете на общую массу потока из верхней части, и
(v) возможно, по меньшей мере, частично рециркуляцию метанола, содержащегося в потоке нижней части (iv), в качестве растворителя в реакцию, где пропен взаимодействует с гидропероксидом. Следующие примеры и фигуры использованы, чтобы проиллюстрировать настоящее изобретение, и не ограничивают его.
Подробное описание фигур
Фиг.1 представляет предпочтительный вариант согласно изобретению. Смесь (М) и экстрагирующий растворитель (1) вводятся в экстрактивную дистилляционную колонну (К200) (стадии (i) и (ii)). Пропиленоксид отгоняется сверху из (К200) в виде верхнего потока (стадия (iii)). Теплообменник (W230) используется, чтобы сконденсировать верхний поток экстрактивной дистилляционной колонны (К200). В качестве охлаждающего агента (3), использованного в теплообменнике (W230), применяют сильно охлажденную воду и охлаждающую воду соответственно.
Чтобы нагреть ребойлер колонны (К200), используется теплообменник (W200), и пар низкого давления (2) используется в качестве нагревающего источника.
Теплообменник (W220) используется, чтобы предварительно нагреть смесь (М) перед тем, как она вводится в колонну (К200).
Фиг.2 представляет вариант осуществления, где для дистилляции не используется полярный растворитель. Смесь (М) вводится в дистилляционную колонну (К100). Пропиленоксид отгоняется сверху из (К100) в виде верхнего потока, который сжимается в электрическом компрессоре (С100), и поток сжатого пара конденсируется в теплообменнике (W100), где, по меньшей мере, часть теплоты конденсации направляется в ребойлер, используемый в экстрактивной дистилляционной колонне (К100). Теплообменник (WHO), как показано на Фиг.2, используется только для начала процесса дистилляции, т.е. во время непрерывного процесса дистилляции указанный теплообменник (W110) не используется. Охлажденный и сконденсированный поток, выходящий из теплообменника (W100), затем разделяется, и часть потока проходит в первый теплообменник (W130). Охлажденный поток, выходящий из теплообменника (W130), затем проходит во второй теплообменник (W140), где поток охлаждается далее и, в конце концов, рециркулирует в виде флегмы в верхнюю часть колонны (К100). Если необходимо и/или желательно, часть энергии, запасенной в потоке нижней части дистилляционной колонны, может быть использована в следующем теплообменнике (W120), где смесь (М) нагревается или предварительно нагревается перед тем, как она будет введена в колонну (К100).
Фиг.3 представляет другой вариант осуществления, где для дистилляции не используется полярный растворитель. В противоположность процессу, изображенному на фиг.2, процесс согласно фиг.3 включает следующий теплообменник (W101). В зависимости от количества энергии, которая будет отведена от потока сжатого пара и направлена к ребойлеру, используемому в дистилляционной колонне (К100), может быть необходимым разделить поток сжатого пара и направить одну часть потока для нагревания теплообменника (W100), а другую часть - для нагревания теплообменника (W101).
Примеры
Поток, выпуск блока эпоксидирования, из которого отделили почти все легкокипящие компоненты, подвергают воздействию различных ПО/МеОН разделительных узлов (примеры 1-3). Во всех примерах указанный поток имеет состав согласно таблице 1.
Таблица 1Состав потока
Поток
мас.%
Пропилен
0,013423
Формальдегид
0,011839
Ацетальдегид
0,026834
Пропиленоксид (ПО)
9,446765
Метанол
71,97108
Вода
17,54493
Гликолевые эфиры
0,43074
Пропиленгликоль
0,051477
Другие соединения (высококипящие)
Дополнение до 100
Пример 1. Экстрактивная дистилляция в вакууме с водой
Процесс примера 1 проводят в блоке аппаратов, как показано на фиг.1. На фиг.1 изображен теплообменник (W230), в котором верхний поток экстрактивной дистилляционной колонны (К200) охлаждают, используя сильно охлажденную воду и охлаждающую воду соответственно. Для того чтобы нагреть ребойлер колонны, используют теплообменник (W200), и пар низкого давления (2) используют в качестве источника нагревания. Теплообменник (W220) используют для того, чтобы предварительно нагреть смесь (М), т.е. питающий поток согласно таблице 1, перед тем, как он будет введен в колонну (К200).
Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К200), содержащую 80 теоретических тарелок. Используют пар низкого давления (2), для того чтобы нагреть ребойлер колонны через теплообменник (W200). Конденсатор (W230) работает с сильно охлажденной водой (3), которую готовят в блоке охлажденной воды (не показан на фиг.1). Колонна (К200) работает в вакууме при 500 мбар, и в качестве экстрагирующего растворителя (1) используют воду. Точки подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 45 от верхней части колонны, воду в качестве экстрагирующего агента подают на ступень 12 от вершины колонны, при скорости тока 5,2% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке. Очищенный пропиленоксид отбирают в верхней части колонны. Колонна работает при массовом отношении (флегма:дистиллят), равном 3,9. Верхний поток пропиленоксида содержит, кроме легкокипящих, 10 м.д. МеОН и 55 ч.н.м. воды. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальные высококипящие.
Пример 2. Экстрактивная дистилляция (а) с водой и (b) с пропиленгликолем при 2 бар (сравнительные примеры)
Процессы примера 2 проводят в блоке аппаратов, как показано на фиг.1. На фиг.1 изображен теплообменник (W230), в котором верхний поток экстрактивной дистилляционной колонны (К200) охлаждают, используя сильно охлажденную воду и охлаждающую воду соответственно. Для того чтобы нагреть ребойлер колонны, используют теплообменник (W200) и пар низкого давления (2) в качестве источника нагревания. Теплообменник (W220) используется для того, чтобы предварительно нагреть смесь (М), т.е. питающий поток согласно таблице 1, перед тем, как он будет введен в колонну (К200).
(a) Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К200), содержащую 80 теоретических тарелок. Колонна (К200) работает при давлении 2 бар. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют воду. Пар низкого давления используют в качестве внешнего источника нагревания, чтобы нагреть ребойлер колонны. Конденсатор (W230) работает с охлаждающей колонну водой. Мощность ребойлера 31,5 MW, мощность конденсатора 30,2 MW.
Точки подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 50 от верхней части колонны, воду в качестве экстрагирующего растворителя подают на ступень 12 от верхней части колонны, при скорости тока 10,4% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке. Колонна функционирует при массовом отношении (флегма:дистиллят), равном 6,1. Очищенный пропиленоксид отбирают с верхней части колонны. Головной поток пропиленоксида содержит, кроме легкокипящих примесей, 10 м.д. МеОН и не более 1500 ч.н.м. воды. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальные тяжелые бойлеры.
(b) Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К200), содержащую 80 теоретических тарелок. Колонна (К200) работает при давлении 2 бар. В качестве экстрагирующего растворителя (1) используют пропиленгликоль. Пар низкого давления используют в качестве внешнего источника нагревания, чтобы нагреть ребойлер колонны. Конденсатор (W230) работает с охлаждающей колонну водой. Мощность ребойлера 36,5 MW, мощность конденсатора 34,5 MW. Точки подачи следующие: питающий поток колонны подают на ступень 60 от верхней части колонны, пропиленгликоль в качестве экстрагирующего растворителя подают на ступень 2 от верхней части колонны, при скорости потока 30% по отношению к пропиленоксиду, содержащемуся в питающем потоке. Колонна функционирует при массовом отношении (флегма:дистиллят), равном 7.3.
Очищенный пропиленоксид отбирается в верхней части колонны. Головной погон пропиленоксида содержит, кроме легкокипящих, 10 ч.н.м. МеОН. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду, добавленный пропиленгликоль и все остальные высококипящие.
Пример 3. Фракционная дистилляция без полярного растворителя, включая сжатие головного погона дистилляционной колонны (сравнительные примеры)
Процесс примера 3 проводят в блоке аппаратов, как показано на фиг.3.
Вышеописанный поток (таблица 1) подают в экстрактивную дистилляционную колонну (К100), содержащую 80 теоретических тарелок, оборудованную компрессором (С100), для того чтобы сжать выпущенный поток пара головного погона из верхней части колонны. Этот поток используют как источник нагревания для ребойлера дистилляционной колонны. Колонна работает в вакууме при 500 мбар. Экстрагирующий растворитель не используют. Точка подачи питающего потока находится на ступени 68 от вершины колонны. Очищенный пропиленоксид отбирают в верхней части колонны. Колонна функционирует при массовом отношении (флегма:дистиллят), равном 9,4. Мощность ребойлера 49,5 MW. Головной поток пропиленоксида содержит, кроме легкокипящих примесей, 10 ч.н.м. МеОН. Поток из нижней части колонны содержит 50 ч.н.м. пропиленоксида, МеОН, воду и все остальные высококипящие.
Следующая таблица 2 дает обзор описанных примеров.
Таблица 2Обзор описанных примеров
Пример
1
2а
2b
3
Экстрагирующий растворитель
Вода
Вода
Пропиленгликоль
-
Давление вверху [бар]
0,5
2
2
0,5
Температура вверху [°С]
16,1
54,8
54,8
16,1
Сжатие потока пара головного погона
нет
нет
нет
да
Теоретические тарелки
80
80
80
80
Точка подачи (от верха)
45
50
62
68
Точка подачи экстрагирующего растворителя (от верха)
12
12
2
-
Мас. отношение экстр. растворитель/пропиленоксид [%]
5,2
10,4
30
-
Мас. флегмовое число
3,9
6,1
7,3
9,4
Температура в нижней части (К100/К200) [°С]
55,9
89,5
91,5
55,8
Следы пропиленоксида в потоке нижней части [ч.н.м.]
50
50
50
50
Следы МеОН в потоке дистиллята [ч.н.м.]
10
10
10
10
Мощность ребойлера [MW] (К100) или (К200)
22
31,5
36,5
49,5
Потребление энергии электр. конденсатором [MW](C100)
-
-
-
14,5
Мощность конденсатора, охлажд. воду колонны [MW]
-
30,2
34,5
-
(W230)
Мощность конденсатора с сильным охл. воды [MW] (W230)
21,1
-
-
-
Охлажд. колонну вода [MW] (W130)
-
6,0
охлажденная вода [MW] (W140)
-
-
-
3,6
Источник, нагревающий ребойлер (К100/К200)
Пар низкого давления
Пар низкогодавления
Пар низкогодавления
Сжатый пар головного погона