本發(fā)明專利技術(shù)提供了用于從乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法和設(shè)備。乙烯和氧氣被送至反應(yīng)器管，其中反應(yīng)器管在反應(yīng)容器內(nèi)被上部和下部管板固定。反應(yīng)容器具有分離格柵，將反應(yīng)容器劃分為上游區(qū)和下游區(qū)。冷卻劑從上部冷卻劑回路被送至上游區(qū)，并從上游區(qū)移出至上部冷卻劑回路。部分冷卻劑作為蒸氣從上部冷卻劑回路被移除。冷卻劑從下部冷卻劑回路被送至下游區(qū)并從下游區(qū)移出至下部冷卻劑回路。額外的冷卻劑被加入下部冷卻劑回路。存在從下游區(qū)穿過分離格柵到上游區(qū)的冷卻劑的凈流動。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法和設(shè)備。
技術(shù)介紹
環(huán)氧乙烷被用作化學(xué)中間體，主要用于乙二醇的生產(chǎn)，但也用于乙氧化物，乙醇-胺，溶劑和二醇醚類的生產(chǎn)。其由乙烯與氧氣或空氣的直接氧化生產(chǎn)。通常在10-30bar 的壓力和200-300°C的溫度下，乙烯與氧氣流經(jīng)氧化銀催化劑。該反應(yīng)是放熱的且典型的反應(yīng)器由裝填有催化劑的管組件組成。冷卻劑環(huán)繞該反應(yīng)器管，移除反應(yīng)熱并實(shí)現(xiàn)溫度的控制。已開發(fā)了多種反應(yīng)器設(shè)計以降低副產(chǎn)物的生產(chǎn)，從而提高環(huán)氧乙烷產(chǎn)品的質(zhì)量。 在US 3，147，084中，反應(yīng)器被管板橫向劃分為上游反應(yīng)區(qū)和下游冷卻區(qū)。換熱流體分別在這兩個隔離區(qū)內(nèi)循環(huán)，然而少量的在兩個區(qū)域之間的流體滲漏是允許的。在US 5，292，904 中，反應(yīng)器被隔板橫向劃分為反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)。在冷卻區(qū)用作換熱流體的熱水被送至氣液分離罐，且從罐中流出的熱水被送至反應(yīng)區(qū)。EP 821 678公開了用單室反應(yīng)器的系統(tǒng)，其中在至少低于離開反應(yīng)器的換熱流體溫度20°C的溫度下，部分或全部的換熱流體在其下游端被引入反應(yīng)器。EP 1 358 441公開了一種與換熱器聯(lián)用的傳統(tǒng)類型的管式反應(yīng)器，該換熱器與管式反應(yīng)器的放料口形成整體。US 4，203，906公開了一種反應(yīng)器，其中開孔的屏蔽板將反應(yīng)器劃分為兩個換熱區(qū)。換熱流體可以流過換熱區(qū)之間的開孔屏蔽板，但仍然能維持兩個區(qū)之間的溫度差。在兩個區(qū)之間并沒有大量的換熱介質(zhì)的流動。EP 0 911 313公開了一種反應(yīng)器，其中隔板將反應(yīng)器劃分為上部空間和下部空間，基本上允許加熱介質(zhì)在上部空間和下部空間中的獨(dú)立循環(huán)。其為反應(yīng)器管中催化劑層提供了溫度控制。本申請的專利技術(shù)人試圖提供用于從乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的設(shè)備和方法，其中副產(chǎn)物的量最小。希望該設(shè)備的設(shè)計簡單且節(jié)約成本，以及能夠進(jìn)行能量有效的工藝操作。專利技術(shù)概述相應(yīng)地，本專利技術(shù)提供了用于從乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的設(shè)備，包括具有反應(yīng)器管的反應(yīng)容器，該反應(yīng)器管被上部和下部管板固定；分離格柵，將反應(yīng)容器劃分為上游區(qū)和下游區(qū)；上部冷卻劑回路，在此冷卻劑可以被送至上游區(qū)，從上游區(qū)移出并再循環(huán)至上游區(qū)，且其中部分冷卻劑可作為蒸氣從上部冷卻劑回路被移除；以及下部冷卻劑回路，在此冷卻劑可以被送至下游區(qū)，從下游區(qū)移出并再循環(huán)至下游區(qū)，且其中額外的冷卻劑可加入下部冷卻劑回路；其中該分離格柵允許冷卻劑從下游區(qū)到上游區(qū)的凈流動。本專利技術(shù)進(jìn)一步提供了一種從乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法，包括步驟a)將乙烯和氧氣送至反應(yīng)器管，其中反應(yīng)器管被反應(yīng)容器中的上部和下部管板固定，且其中反應(yīng)容器具有分離格柵，將反應(yīng)容器劃分為上游區(qū)和下游區(qū)；b)從上部冷卻劑回路將冷卻劑送至上游區(qū)，從上游區(qū)移出冷卻劑至該上部冷卻劑回路，并從該上部冷卻劑回路將部分冷卻劑作為蒸氣移除；以及c)從下部冷卻劑回路將冷卻劑送至下游區(qū)，從下游區(qū)移出冷卻劑至該下部冷卻劑回路并在該下部冷卻劑回路中添加額外的冷卻劑；其中存在從下游區(qū)穿過該分離格柵至上游區(qū)的冷卻劑的凈流動。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，其中換熱流體分別在被分隔管板分開的兩個隔離區(qū)域中循環(huán)，維持兩個區(qū)域間顯著的溫度差是可能的。這種具有的優(yōu)勢是下游區(qū)可以明顯地冷于上游區(qū)，從而可減少副產(chǎn)物的形成且可提高環(huán)氧乙烷產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，帶有分隔管板的反應(yīng)器昂貴且使用和制作分隔管板帶來機(jī)械上的復(fù)雜之處。本專利技術(shù)人已發(fā)現(xiàn)在本專利技術(shù)的設(shè)備和方法中，盡管反應(yīng)器含有簡單的分離格柵而非固定的管板，維持上游和下游區(qū)之間顯著的溫度差是可能的。通過控制冷卻劑回路使得存在從下游區(qū)穿過該分離格柵至上游區(qū)的冷卻劑的凈流動，而僅有很少或沒有冷卻劑從較熱的上游區(qū)流動到較冷的下游區(qū)，且可維持溫度差。因此，本專利技術(shù)的設(shè)備和方法可用于提供有很少副產(chǎn)物的高質(zhì)量的環(huán)氧乙烷。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的設(shè)備的示意圖。專利技術(shù)詳述將乙烯和氧氣送至帶有反應(yīng)器管的反應(yīng)容器，該反應(yīng)器管被上部和下部管板固定。氧氣可作為氧氣或空氣被送入，但是優(yōu)選作為氧氣送入。優(yōu)選加入致穩(wěn)氣，例如甲烷， 允許在高氧氣含量下操作而并不形成易燃混合物。可加入慢化劑，例如一氯乙烷，氯乙烯或二氯乙烷用于催化劑性能控制。乙烯，氧氣，致穩(wěn)氣和慢化劑優(yōu)選通入循環(huán)氣中，其從環(huán)氧乙烷吸收器中通入反應(yīng)容器。反應(yīng)容器優(yōu)選含有從1000到20000根反應(yīng)器管，優(yōu)選從2500到15000根反應(yīng)器管。反應(yīng)器管的長度優(yōu)選在5到20m的范圍內(nèi)，更優(yōu)選從10到15m，以及內(nèi)徑優(yōu)選在從15 到80mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選從20到75mm，且最優(yōu)選從25到70mm。優(yōu)選反應(yīng)器管基本上是垂直的，從而優(yōu)選它們偏離垂直線不超過5°。反應(yīng)器管的上端與上部管板相連并與反應(yīng)容器的一個或多個進(jìn)口流體連通，同時反應(yīng)器管的下端與下部管板相連且與反應(yīng)容器的一個或多個出口流體連通。優(yōu)選上部和下部管板基本上是水平的，從而優(yōu)選它們偏離水平線不超過3°。反應(yīng)器管中含有催化劑床。催化劑床中可能含有的催化劑顆粒之外的顆粒是，例如惰性顆粒。優(yōu)選催化劑床通過排布在反應(yīng)器管下端的催化劑載體裝置支撐在反應(yīng)器管中。載體裝置可包括篩網(wǎng)或彈簧。任選地，反應(yīng)器管也含有一個或多個惰性物質(zhì)顆粒的單獨(dú)床，其用于加熱原料流或冷卻反應(yīng)產(chǎn)物。可選地，可用桿狀金屬插入物代替惰性物質(zhì)床。對于這種插入物的進(jìn)一步描述，參考US 7，132，555。優(yōu)選的催化劑顆粒含有沉積在載體上的銀。適宜的載體物質(zhì)包括難溶物，例如氧化鋁，氧化鎂，氧化鋯，二氧化硅，及其混合物。該催化劑顆粒也可含有促進(jìn)劑組分，例如，釕，鎢，鉬，鉻，形成硝酸鹽或亞硝酸鹽的化合物，及其結(jié)合。分離格柵將反應(yīng)容器劃分為上游區(qū)和下游區(qū)，并允許從下游區(qū)到上游區(qū)的冷卻劑的凈流動。分離格柵是有孔的板，反應(yīng)器管可穿過該孔。盡管反應(yīng)器管與分離格柵之間可以接觸，但反應(yīng)器管與分離格柵沒有連接在一起(例如焊接)。因此，反應(yīng)器管的一部分可位于上游區(qū)中且同一反應(yīng)器管的另一部分可位于下游區(qū)中。當(dāng)分離格柵安裝在反應(yīng)容器中使得反應(yīng)器管穿過分離格柵中的孔時，其具有開口區(qū)域使得冷卻劑可以穿過該分離格柵。分離格柵中的孔大于反應(yīng)器管的外徑以便該反應(yīng)器管可容易地穿過這些孔(典型的公差為從0. 2到3mm)，且管和分離格柵之間的縫隙提供了該分離格柵一些或全部的開口面積。此外，分離格柵上可能有額外的孔(反應(yīng)器管不從中穿過)，其也提供了分離格柵的部分開口面積。優(yōu)選分離格柵的開口面積是反應(yīng)容器橫截面的0. 5到8%，更優(yōu)選從1到5%以及最優(yōu)選從1到3%。由于在制造分離格柵上的孔以使在組裝過程中反應(yīng)器管可以穿過時所產(chǎn)生的制造公差，難以獲得更小的開口面積，并且由于會導(dǎo)致大量的冷卻劑從上游區(qū)流向下游區(qū)，從而可能導(dǎo)致下游區(qū)的加熱以及增加副產(chǎn)物形成，所以更大的開口面積也是不優(yōu)選的。分離格柵優(yōu)選是金屬的且更優(yōu)選從單個金屬板制造。最優(yōu)選的金屬是碳鋼。分離格柵的厚度優(yōu)選低于100mm，更優(yōu)選為從5到50mm且最優(yōu)選為從10到30mm。優(yōu)選分離格柵通過垂直桿懸掛在上部管板上。優(yōu)選地，這些桿還承載著傳統(tǒng)的管支撐格柵，其處于適宜的位置，通常在高度上每隔1. 5-2. 5m,以固定管的位置。傳統(tǒng)的管支撐格柵是有孔的板，反應(yīng)器管從孔中穿過，且額外地有用于蒸汽和水通過的孔。傳統(tǒng)的管支撐格柵與分離格柵的區(qū)別在于傳統(tǒng)管支撐格柵的設(shè)計允許大量的流體流動穿過該格柵，而分離格柵的設(shè)計僅允許有限的流體流動穿本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．用于從乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的設(shè)備，包括具有反應(yīng)器管的反應(yīng)容器，該反應(yīng)器管被上部和下部管板固定；分離格柵，將反應(yīng)容器劃分為上游區(qū)和下游區(qū)；上部冷卻劑回路，在此冷卻劑可以被送至上游區(qū)，從上游區(qū)移出并再循環(huán)至上游區(qū)，且其中部分冷卻劑可作為蒸氣從上部冷卻劑回路被移除；以及下部冷卻劑回路，在此冷卻劑可以被送至下游區(qū)，從下游區(qū)移出并再循環(huán)至下游區(qū)，且其中額外的冷卻劑可加入下部冷卻劑回路；其中該分離格柵允許冷卻劑從下游區(qū)到上游區(qū)的凈流動。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：W·范馬云，
申請(專利權(quán))人：國際殼牌研究有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：NL
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