СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ МОНОЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ
METHOD OF MONOETHYLENE GLYCOL REGENERATION

Область изобретения
Данное изобретение относится к способу регенерации моноэтиленгликоля из отводимого (сливаемого) потока катализатора.
Предпосылки создания изобретения
Моноэтиленгликоль используют в качестве сырьевого вещества в производстве полиэфирных волокон, полиэтилентерефталатных (ПЭТ) пластмасс и смол. Его включают также в автомобильные антифризные жидкости.
Моноэтиленгликоль обычно получают из этиленоксида, который, в свою очередь, получают из этилена. Этилен и кислород пропускают над катализатором из оксида серебра, получая поток продукта, содержащий этиленоксид, диоксид углерода, этилен, кислород и воду. Поток этого продукта подают на абсорбер этиленоксида, и этиленоксид поглощается рециркулирующим потоком растворителя.
Поток растворителя, уходящий из абсорбера этиленоксида, подается на десорбер этиленоксида, из которого этиленоксид удаляется в виде потока паров. Этиленоксид, полученный из десорбера этиленоксида, может быть очищен для хранения и продажи или может быть далее приведен в реакцию с получением моноэтиленгликоля.
В процессе, описанном в US 6080897 и US 6187972, этиленоксид с использованием катализатора приводят во взаимодействие с диоксидом углерода для получения этиленкарбоната. Этиленкарбонат затем гидролизуют; реакция этиленкарбоната с водой дает поток продукта, этиленгликоля. Поток этого продукта со стадии гидролиза подвергается дегидратации для удаления воды. Дегидратированный поток подвергают дистилляции, причем поток гликоля отводится сверху дистилляционной колонны, а раствор катализатора отводится со дна колонны. Раствор катализатора возвращают на повторный цикл в реактор для карбоксилирования.
В ЕР 776890 описан сходный процесс, при котором поток продукта из реактора для гидролиза разделяют на поток гликоля и раствор катализатора. Раствор катализатора возвращают на повторный цикл в абсорбер этиленоксида. Часть раствора катализатора выгружают в виде отводимого потока катализатора для предотвращения накопления тяжелых компонентов, таких как диэтиленгликоль.
Кроме диэтиленгликоля отводимый поток катализатора, вероятно, содержит продукты разложения катализатора, другие примеси и моноэтиленгликоль. Желательно регенерировать моноэтиленгликоль из отводимого потока катализатора для повышения выхода продукта. Целью данного изобретения было получение способа, который можно использовать для регенерации моноэтиленгликоля из отводимого потока катализатора. Желательно, чтобы данный способ интегрировался в процесс производства моноэтиленгликоля.
Краткое изложение изобретения
Соответственно, данное изобретение представляет способ регенерации моноэтиленгликоля из отводимого потока катализатора, включающий стадии:
а) объединение отводимого потока катализатора, а необязательно и дополнительных отводимых потоков, с потоком тяжелых примесей, содержащим, по меньшей мере, 40 масс.% диэтиленгликоля, с получением объединенного потока;
b) необязательно, дегидратация объединенного потока и
c) доставка объединенного потока со стадии (а) или стадии (b) в колонну для дистилляции и отведения от колонны дистилляции первого потока, содержащего моноэтиленгликоль, и второго потока, содержащего диэтиленгликоль.
Путем объединения отводимого потока катализатора с потоком «тяжелых примесей», содержащим, по меньшей мере, 40 масс.% диэтиленгликоля, и последующей дистилляции можно регенерировать моноэтиленгликоль в виде первого потока сверху дистилляционной колонны и концентрировать тяжелые примеси, соли и катализатор в виде второго потока со дна дистилляционной колонны. Предпочтительно отводить (или удалять) поток катализатора в жидкости, которая представляет собой, главным образом, тяжелые примеси, по сравнению с отводимым (и удаляемым) потоком катализатора в жидкости, которая представляет собой, главным образом, моноэтиленгликоль, так как моноэтиленгликоль более ценен, чем тяжелые примеси. Путем осуществления процесса данного изобретения для регенерации моноэтиленгликоля на производящей этиленгликоль установке, как полагают, можно улучшить общий выход моноэтиленгликоля на производящей этиленгликоль установке.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематический чертеж, представляющий способ по одному из вариантов осуществления данного изобретения.
Фиг.2 представляет собой схематический чертеж, представляющий способ по альтернативному варианту осуществления данного изобретения.
Подробное описание изобретения
На производящей этиленгликоль установке этиленоксид реагирует, необязательно через этиленкарбонат, с получением моноэтиленгликоля. Для катализа на стадии(ях) реакции используют один или более из гомогенных катализаторов. Один или более из гомогенных катализаторов выделяют из потока продукта, гликоля, и возвращают в зоны реакции через поток рециклизации катализатора. Отводимый поток катализатора, содержащий моноэтиленгликоль, отбирают из потока рециклизации катализатора. Выраженный в масс. процентах поток рециклизации катализатора, предпочтительно от 0,0001 масс.% до 10 масс.%, более предпочтительно от 0,001 до 1 масс.%, от потока возвращения катализатора на повторный цикл отделяют в виде отводимого потока катализатора.
По одному из вариантов осуществления данного изобретения способ регенерации моноэтиленгликоля осуществляют на производящей этиленгликоль установке, по существу, как описано в US 6080897 и US 6187972. Установка включает реактор для получения этиленоксида (где этилен приводят во взаимодействие с кислородом с получением потока продукта, содержащего этиленоксид), абсорбер этиленоксида (где этиленоксид поглощается рециркулирующим потоком растворителя), устройство для десорбции этиленоксида (где этиленоксид удаляется в виде потока паров), реактор для карбоксилирования (где этиленоксид приводят во взаимодействие с диоксидом углерода в присутствии гомогенного катализатора с получением этиленкарбоната), реактор для гидролиза (где этиленкарбонат приводят во взаимодействие с водой в присутствии гомогенного катализатора с получением этиленгликоля) и аппарат для очистки потока продукта, гликоля. Гомогенный(ые) катализатор(ы) для карбоксилирования и гидролиза выделяют из потока продукта, гликоля, и рециклизируют в реакторы карбоксилирования и гидролиза. (Предпочтительно катализатор(ы) рециклизируют в реактор карбоксилирования, и поэтому он(и) присутствует(ют) в потоке из реактора карбоксилирования, который подается в реактор для гидролиза.)
В другом воплощении данного изобретения способ регенерации моноэтиленгликоля осуществляют на установке для производства этиленгликоля, состоящей из реактора для получения этиленоксида, абсорбера этиленоксида и десорбер этиленоксида, как описано выше. Однако этиленоксид из десорбера непосредственно поставляют в реактор для гидролиза, где этиленоксид реагирует с водой в присутствии гомогенного катализатора с получением этиленгликоля. (Реакция идет не через этиленкарбонат). Установка дополнительно включает аппарат для очистки потока продукта, гликоля. Катализатор гидролиза выделяют из потока продукта, гликоля, и рециклизируют в реактор для гидролиза. Это воплощение не является предпочтительным, так как более высокую селективность обычно получают, когда реакция идет через промежуточное соединение этиленкарбонат.
В еще одном воплощении изобретения данный способ осуществляют на установке для производства этиленгликоля, в которой абсорбер этиленоксида действует и как абсорбер с поглощением этиленоксида рециркулирующим потоком растворителя, и как реактор с превращением этиленоксида в этиленкарбонат и/или этиленгликоль в присутствии одного или более гомогенных катализаторов. Данная установка включает реактор для получения этиленоксида, абсорбер этиленоксида, необязательно, дополнительные реакторы, где происходит дополнительное карбоксилирование и гидролиз, и аппарат для очистки продуктов реакции. Катализатор(ы) для карбоксилирования и гидролиза выделяют из потока продукта реакции, гликоля, и рециклизируют в абсорбер этиленоксида.
Гомогенные катализаторы, которые, как известно, стимулируют карбоксилирование, включают галогениды щелочных металлов, такие как йодид калия и бромид калия, и галогенированные органические фосфониевые или аммонийные соли, такие как йодид трибутилметилфосфония, йодид тетрабутилфосфония, йодид трифенилметилфосфония, бромид трифенилпропилфосфония, хлорид трифенилбензилфосфония, бромид тетраэтиламмония, бромид тетраметиламмония, бромид бензилтриэтиламмония, бромид тетрабутиламмония и йодид трибутилметиламмония. Гомогенные катализаторы, которые, как известно, стимулируют гидролиз, включают основные соли щелочных металлов, такие как карбонат калия, гидроксид калия и бикарбонат калия или металаты щелочных металлов, такие как молибдат калия. Возможно, что катализатор может стимулировать как карбоксилирование, так и гидролиз, но предпочтительно использовать разные катализаторы, чтобы стимулировать карбоксилирование и гидролиз. Предпочтительные гомогенные катализаторные системы включают комбинацию йодида калия и карбоната калия и комбинацию йодида калия и молибдата калия.
Отводимый поток катализатора объединяют с потоком тяжелых примесей, содержащим, по меньшей мере, 40 масс.% диэтиленгликоля с получением объединенного потока. Поток тяжелых примесей предпочтительно содержит, по меньшей мере, 60% диэтиленгликоля. Поток тяжелых примесей может также включать высшие гликоли, такие как триэтиленгликоль, соли металлов, продукты разложения катализаторов, сложные эфиры и альдегиды. Поток тяжелых примесей предпочтительно является потоком со дна колонны рециклизации моноэтиленгликоля. При обычном процессе очистки моноэтиленгликоля поток неочищенного гликоля направляют на колонну очистки моноэтиленгликоля, откуда конечный моноэтиленгликоль отбирают в виде побочного потока, а верхний поток возвращают на повторное использование. Донный поток подают на колонну рециклизации моноэтиленгликоля для дальнейшей регенерации моноэтиленгликоля. Донный поток из этой колонны рециклизации при способе по данному изобретению желательно объединять с потоком отводимого катализатора.
Предпочтительно весь отводимый поток катализатора объединяют со всем потоком тяжелых примесей с получением объединенного потока, хотя возможно, что один или оба из отводимого потока катализатора и потока тяжелых примесей разделяют так, что только часть отводимого потока катализатора или часть потока тяжелых примесей включаются в объединенный поток.
В одном из вариантов осуществления данного изобретения дополнительные отводимые потоки, которые содержат моноэтиленгликоль, объединяют с отводимым потоком катализатора и потоком тяжелых примесей с получением объединенного потока. Дополнительные отводимые потоки предпочтительно представляют собой охлажденный отводимый поток и/или отводимый поток гликоля.
Охлажденный отводимый поток происходит из секции резкого охлаждения установки для производства этиленгликоля. Поток продукта в виде газа, содержащий этиленоксид, производимый путем реакции этилена и кислорода в реакторе для получения этиленоксида, предпочтительно подается в секцию резкого охлаждения перед тем, как его подают в абсорбер этиленоксида. В секции резкого охлаждения поток газообразного продукта контактирует с холодным рециркулирующим водным охлаждающим потоком, и предпочтительно основной раствор непрерывно добавляют к рециркулирующему охлажденному потоку. Охлажденный поток выходит из секции охлаждения, предпочтительно от рециркулирующего водного раствора. Охлажденный поток обычно включает воду, этиленоксид, этиленгликоль, соли и другие примеси, подобные сложным эфирам, кислотам и альдегидам. Перед тем как он соединяется с отводимым потоком катализатора и потоком тяжелых примесей, охлажденный поток предпочтительно подвергается гидролизу, так что этиленоксид в отводимом охлаждающем потоке превращается в этиленгликоль и предпочтительно подвергается последующему концентрированию или дегидратации. Предпочтительно весь дегидратированный охлажденный отводимый поток в целом объединяют с отводимым потоком катализатора и потоком тяжелых примесей с получением объединенного потока, хотя возможно, что в объединенный поток включается часть охлажденного отводимого потока.
В установках для производства этиленгликоля, где абсорбер этиленоксида функционирует только как абсорбер (т.е. он не функционирует также и как реактор), ненасыщенный адсорбент подается в абсорбер для поглощения этиленоксида, и насыщенный адсорбент, содержащий этиленоксид, отводится из абсорбера. Предпочтительно часть потока отбирают из ненасыщенного адсорбента, чтобы избежать избыточного накопления гликолей в свободном адсорбенте, и это известно как отводимый поток гликоля. Предпочтительно весь отводимый поток гликоля концентрируют или дегидратируют и объединяют с потоком отводимого катализатора и потоком тяжелых примесей с получением объединенного потока, хотя возможно, чтобы в объединенный поток включалась некоторая часть отводимого потока гликоля.
В одном из вариантов осуществления данного изобретения объединенный поток дегидратируют перед тем, как его подают на дистилляционную колонну на стадии (с). Дегидратация предпочтительна, если объединенный поток содержит значительные количества воды (например, более 40 масс.% воды) и особенно если охлажденный поток или поток гликоля, который не был дегидратирован, включается в объединенный поток.
Объединенный поток подают в дистилляционную колонну. Предпочтительно дистилляционная колонна является вакуумируемой колонной с давлением в интервале от 0,1 до 500 мбар. Первый поток, содержащий моноэтиленгликоль, забирают сверху или около вершины дистилляционной колонны. Предпочтительно первый поток представлен по существу чистым моноэтиленгликолем (например, по меньшей мере, 95 масс.% моноэтиленгликолем). Первый поток предпочтительно направляют в секцию очистки гликоля установки для производства этиленгликоля, например в дегидраторную колонну или в колонну очистки моноэтиленгликоля. Альтернативно, первый поток может быть направлен в резервуар для продукта. Второй поток, содержащий диэтиленгликоль, отводят со дна или около дна дистилляционной колонны. Кроме диэтиленгликоля второй поток, вероятно, может содержать высшие гликоли (например, триэтиленгликоль), продукты разложения катализатора и другие примеси. Предпочтительно второй поток дорабатывают, чтобы регенерировать диэтиленгликоль и тяжелые гликоли, или сжигают.
На фиг.1 показан предпочтительный вариант осуществления способа данного изобретения. Кислород (1) и этилен (2) подают в поток рециркуляции газа (3). Поток рециркулируемого газа (3) подают в реактор для получения этиленоксида (4), где этилен реагирует с кислородом с получением этиленоксида. Содержащий этиленоксид поток газообразного продукта (5) подается в секцию резкого охлаждения (6), где газы охлаждаются и примеси удаляются путем контактирования потока газа с рециркулирующим водным потоком. Охлажденный газовый поток (7) подается из секции охлаждения в секцию абсорбции и десорбции этиленоксида (8), где этиленоксид поглощается водным абсорбентом, а затем выделяется в виде потока паров. Отводимые сверху газы (9) из секции абсорбции этиленоксида подаются на установку для удаления диоксида углерода (10). Диоксид углерода удаляется в виде выпускаемого потока диоксида углерода (11) и, необязательно, подается как возмещаемый диоксид углерода (12) для реакции карбоксилирования. Отводимые сверху газы, которые не удаляются в секции удаления диоксида углерода (10), рециклизируют в реактор для получения этиленоксида (4) в виде рециклизируемого потока газа (3).
Поток (13) этиленоксида и воды выходит из секции десорбции и подается в реакторы для карбоксилирования и гидролиза (14). Пополняющий диоксид углерода (12), необязательно, подается в реакторы для карбоксилирования. В реакторах для карбоксилирования этиленоксид взаимодействует с диоксидом углерода в присутствии гомогенного катализатора карбоксилирования с получением этиленкарбоната. В реакторах для гидролиза этиленкарбонат (и, возможно, также этиленоксид) взаимодействует с водой в присутствии гомогенного катализатора гидролиза с получением моноэтиленгликоля. Поток выпускаемого диоксида углерода (15) удаляют из реакторов (14). Поток продукта из реактора (16), содержащий моноэтиленгликоль, подается в установку для дегидратации гликоля (17). Воду (18) из установки дегидратации удаляют. Дегидратированный поток (19), состоящий главным образом из гликолей и гомогенных катализаторов, подают в установку для отделения катализатора (20). Поток продукта (21), состоящий главным образом из гликолей, подается на установку очистки гликолей (22). Продукт, моноэтиленгликоль (23), забирают из установки очистки гликоля (22).
Поток рециклизации катализатора (24) отводится из установки отделения катализатора (20) и подается в реакторы для карбоксилирования. Свежий катализатор (25) также может подаваться в реакторы для карбоксилирования. Поток отводимого катализатора (26) отбирается из потока рециклизации катализатора (24). Поток тяжелых примесей (27), состоящий главным образом из диэтиленгликоля, выходит из установки очистки гликоля (22).
Охлажденный отводимый поток (29) выходит из установки резкого охлаждения (6) и подается на установку для гидролиза (30), где этиленоксид в охлажденном вытекающем потоке превращается в этиленгликоль. Гидролизованный охлажденный выпускаемый поток (31) подается в дегидратор (32), где вода (37) удаляется. Выпускаемый поток гликоля (33) выходит из установки абсорбции и десорбции (8), в частности от десорбированного абсорбента, который подается в абсорбер этиленоксида. Отводимый поток гликоля (33) также подается в дегидратор (32). Поток из дегидратора (32) соединяется с потоком отводимого катализатора (26) и потоком тяжелых примесей (27) с образованием объединенного потока (28).
Объединенный поток (27) подается на дистилляционную колонну (34). Моноэтиленгликоль (35) удаляется сверху колонны. Поток (36), содержащий диэтиленгликоль, соли, примеси и продукты разложения катализатора, удаляют со дна колонны.
На фиг.2 представлен другой предпочтительный вариант осуществления способа данного изобретения. Большинство технических деталей сходны с деталями, представленными на фиг.1. Однако охлажденный газообразный поток (7) подается из секции охлаждения на установку абсорбции этиленоксида и реакционную установку (8а), где этиленоксид поглощается водным абсорбентом и взаимодействует в присутствии катализатора карбоксилирования и катализатора гидролиза с получением этиленкарбоната и этиленоксида. Поток (13а), содержащий этиленоксид, этиленкарбонат и этиленгликоль, подается на реакторы карбоксилирования и конечного гидролиза (14а), где происходит дальнейшая реакция этиленоксида до этиленкарбоната и этиленкарбоната до этиленгликоля. Пополнение диоксида углерода (12а), необязательно, подается на установку абсорбции этиленоксида и реакционную установку (8а). Выпускаемый поток диоксида углерода (15а) удаляется из конечных реакторов (14а). Рециклизируемый поток катализатора (24а) подается из установки отделения катализатора (20) в установку абсорбции этиленоксида и реакционную установку (8а). Свежий катализатор (25а) также подается в установку абсорбции этиленоксида и реакционную установку.
Необязательно диоксид углерода (38) может рециклизироваться из конечных реакторов (14а) в установку абсорбции этиленоксида и реакционную установку (8а). Абсорбент (39) рециклизируют из конечных реакторов в установку абсорбции этиленоксида и реакционную установку (8а).
В этом варианте осуществления нет отводимого потока гликоля, поэтому объединенный поток (28) составлен из отводимого потока катализатора (26), потока тяжелых примесей (27) и охлажденного потока, который был подвергнут гидролизу и дегидратации.