MX2013008306A

MX2013008306A - Proceso para la produccion de oxido de etileno.

Info

Publication number: MX2013008306A
Application number: MX2013008306A
Authority: MX
Inventors: Michiel Johannes Franciscus Maria Verhaak
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-09-06
Also published as: EA201391081A1; CA2824902C; BR112013018703A2; CN103328457A; CA2824902A1; WO2012101069A1; AU2012210661B2; US20140018557A1; US8969602B2; CN108947938A

Abstract

La invención se relaciona con un proceso para la producción de óxido de etileno, que comprende los pasos de producir etileno que resulta en una corriente que comprende etileno y etano; producir óxido de etileno sometiendo etileno y etano de la corriente que comprende etileno y etano a condiciones de oxidación que resultan en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir, y etano; y recuperar óxido de etileno de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano.

Description

PROCESO PARA LA PRODUCCION DE OXIDO DE ETILENO Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un proceso para la producción de óxido de etileno.

El óxido de etileno se usa como un intermediario químico, principalmente para la producción de glicoles de etileno, pero también para la producción de etoxilatos, etanol-aminas , solventes y éteres de glicol. Se produce por la oxidación directa de etileno con oxígeno de alta pureza o aire. Se conocen varios procesos para producir el material de partida de etileno. Por ejemplo, se sabe que las corrientes de de hidrocarburos de craqueo de vapor, tales como una corriente de etano, una corriente de nafta, una corriente de gasoil o una corriente de hidrocera, en etileno. Además, se conoce la producción de etileno por deshidrogenación oxidativa (Oxideshidrogenación; ODH) de etano. Sin embargo, otra manera de producir etileno es mediante la conversión de un compuesto oxigenado, tal como metanol, en etileno.

Todos estos procesos de producción de etileno tienen en común que, antes de cualquier etapa posterior en la .que el etileno se convierte además en intermedios químicos útiles, la corriente de producto que contiene etileno tiene que ser purificada. Por ejemplo, la corriente de ' producto que contiene etileno tiene que ser liberada del etano ya- que este Ref.:.216702 último puede interferir en cualquier paso posterior, de modo que una corriente de etileno purificado puede ser alimentada a la etapa subsiguiente, tal como el paso de oxidación de etileno. El etano se puede originar de la alimentación para producir el etileno. Por ejemplo, el craqueo de vapor de etano mencionado anteriormente y los procesos de oxideshidrogenación de etano pueden resultar en corrientes de producto que todavía contendrán etano sin convertir, además del producto de etileno deseado. Además, tal etano puede originarse a partir de procesos de producción de etileno en donde el etano se produce como un subproducto. Por ejemplo, en el craqueo de vapor de nafta, gasóleo o hidrocera mencionados anteriormente, y los procesos de conversión de metanol a etileno, etano se produce como un subproducto. La separación de etano a partir de una corriente de producto de etileno se puede hacer mediante el uso de un divisor de etileno/etano . Tener que separar el etano el etileno es muy engorroso y resulta en un alto gasto para la producción de etileno y resulta en relativamente altas pérdidas de etileno.

Además, en caso de que la corriente de etileno purificado que no contiene etano se utilice para hacer óxido de etileno mediante oxidación, se debe agregar un gas lastre. Para la oxidación de etileno se requiere un agente oxidante, tal como oxígeno o aire de alta pureza. En 1958, el proceso de oxidación directa de etileno fue modificado por Shell para permitir el uso de oxigeno de alta pureza, en lugar de aire, como el oxidante. Ver: JM Kobe, W.E. Evans, R.L. June, y MF Lemanski, Encyclopedia of Catalysis, Istvan Horvath, Ed., iley-Interscience, v.3, p.246, 2003.

Debido a que se requiere un agente oxidante, es importante controlar la seguridad de funcionamiento de la mezcla de reacción.

Históricamente, se utilizó nitrógeno como gas lastre para la epoxidación industrial de etileno. Durante los últimos treinta años, el uso de lastre de metano ha reemplazado gradualmente casi todos los procesos de lastre de nitrógeno comerciales. Una función de un gas de lastre es por lo tanto para controlar esta operatividad segura. Los gases de lastre que se pueden utilizar en la producción de óxido de etileno por oxidación de etileno, son por lo tanto nitrógeno y metano. Es muy complicado proporcionar tal gas de lastre y alimentarlo a la unidad de oxidación de etileno, lo¦ que resulta en un alto gasto para la producción de óxido de etileno.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para la producción de óxido de etileno mediante la producción de etileno y después, la producción de óxido de etileno por oxidación del etileno, cuyo proceso que no tenga los anteriores inconvenientes.

Sorprendentemente, se encontró que los inconvenientes anteriores se evitan por medio de un proceso integrado en donde el etileno es producido lo que resulta en una corriente que comprende etileno y etano, en donde el etileno y etano de la última corriente se someten a condiciones de oxidación que resultan en el óxido de etileno deseado.

En consecuencia, la presente invención se refiere a un proceso para la producción de óxido de etileno, que comprende los pasos de: producir etileno que resulta en una corriente que comprende etileno y etano; producir óxido de etileno sometiendo etileno y etano a partir de la corriente que comprende etileno y etano a condiciones de oxidación que resultan en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano; y recuperar óxido de etileno a partir de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano.

Una ventaja de la presente invención es que no hay etano tiene que ser separado de la corriente de producto: que contiene etileno que resulta del paso de producción de etileno. Esto resulta en un proceso global mucho más simple utilizando menos procesos de separación y equipo. Además, el etano no separado funciona ventajosamente como un gas lastre en el siguiente paso de oxidación de etileno de manera que nada o substancialmente menos gas lastre necesita" ser agregado. Aún además, la separación de la corriente que comprende etileno y etano que resulta del paso de producción de etileno del presente proceso es ventajosamente automáticamente, y por lo menos parcialmente, efectuado en el paso de producción de óxido de etileno en el que el etileno es consumido y se convierte en óxido de etileno que puede ser separado más fácilmente del etano no consumido. Todas estas y otras ventajas resultan en una reducción sustancial de gastos, por ejemplo, ahorros en los costos para la compresión, refrigeración, etc. necesarios para separar etano del etileno. Estas y otras ventajas se describen más adelante .

GB1314613 describe el uso de etano como un gas lastre en la producción de óxido de etileno del etileno. Sin embargo, el proceso integrado de la presente invención no se describe ni se sugiere en GB1314613.

El paso de oxidación de etileno en el presente proceso resulta en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano. El óxido de etileno puede ser recuperado fácilmente de tal corriente por medio de métodos conocidos por la persona experimentada en la técnica. Es decir, óxido de etileno puede ser separado de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano que resulta en una corriente que comprende etileno sin convertir y etano. El etileno sin convertir y el etano de la última corriente pueden ser reciclados dentro del presente proceso y, venta osamente, ser convertidos y reutilizados, respectivamente, después de tal reciclaje.

Después de que el óxido de etileno es separado de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano y antes de tal reciclaje del etileno sin convertir restante y etano, cualquier dióxido de carbono es eliminado. Es decir, ya sea una parte o todo el dióxido de carbono es eliminado. El dióxido de carbono puede ser producido en el paso de producción de óxido de etileno. Formas de eliminar el dióxido de carbono, tal como un lavado cáustico, son conocidos por la persona experimentada en la técnica .

Etileno sin convertir, y opcionalmente etano, de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano que resulta del paso de producción de óxido de etileno pueden ser reciclados al paso de producción de óxido de etileno. Es decir, ya sea una parte o todo el etileno sin convertir, y opcionalmente etano, se recicla de tal manera. El etileno sin convertir reciclado, es entonces convertido ventajosamente como todavía en ese paso de oxidación de etileno. Además, el etano reciclado se vuelve a usar venta osamente como un gas lastre en ese paso de oxidación de etileno. En esta modalidad, preferiblemente; una corriente que comprende etileno sin convertir y étário es separada de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano que resulta del paso de producción de óxido de etileno, y después se recicla al paso de producción de óxido de etileno. Tal reciclado tiene, tanto las ventajas en que la conversión de etileno sin converir en óxido de etileno se efectúa hasta ahora, mientras que el reuso de etano como un gas lastre también se efectúa al mismo tiempo .

En los casos en los que el etileno se produce a partir de una alimentación que contiene etano en el paso ' de producción de etileno del presente proceso, etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano que resulta del paso de producción de óxido de etileno también se puede reciclar al paso de producción de etileno. En la última modalidad, etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano se recicla al paso de producción de etileno. Es decir, ya sea parte o todo el etano se recicla de tal manera. -Esta modalidad tiene la ventaja de que más de etileno puede ser producido mediante el reciclaje de etano sin convertir mientras que etano que aún no se convierte después de tal reciclado, entonces, automáticamente puede ser reutilizado como un gas lastre en el paso de oxidación de etileno.

Además, en tales casos en los que el etileno se produce a partir de una alimentación que contiene etano en él paso de producción de etileno del presente proceso, etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano que resulta del paso de producción de óxido de etileno también puede ser reciclado tanto al paso de producción de etileno y el paso de producción de óxido de etileno. En la última modalidad, etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano se recicla al paso de producción de etileno y al paso de producción de óxido de etileno. Esta modalidad se ilustra en la Figura 1.

Cuando en la presente descripción se hace referencia a reciclado al "paso de producción de etileno" o "paso de producción de etileno", o reciclado al "paso de producción de óxido de etileno", "paso de la producción de óxido de etileno" o "paso de oxidación de etileno", tales pasos no sólo cubren el paso de producción del producto deseado en cuestión, sino también el paso de generar la corriente de producto en cuestión.

En el diagrama de flujo de la Figura 1, la corriente 1 que comprende una alimentación que contiene etano se alimenta a la unidad de producción de etileno 2. La corriente 3 que comprende etileno y etano y la corriente 4 que comprende un agente oxidante, tal como oxigeno de alta pureza o aire, se alimentan a la unidad de producción de óxido de etileno 5. La corriente 6 que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir, etano y dióxido de carbono se envía a la unidad de separación de óxido de etileno 7. El óxido de etileno se recupera a través de la corriente 8. Además, la corriente 9 que comprende etileno sin convertir, etano y dióxido de carbono se divide en dos subcorrientes 9a y 9b. La subcorriente 9a se recicla a la unidad de producción de óxido de etileno 5. La subcorriente 9b se alimenta a la unidad de eliminación de dióxido de carbono 10. La corriente 11 que comprende etileno sin convertir y etano se divide en dos subcorrientes lia y 11b. La subcorriente lia se recicla a la unidad de producción de óxido de etileno 5. La subcorriente 11b se alimenta a la unidad de separación de etileno/etano 12. La corriente 13 que comprende etileno sin convertir y la corriente 14 que comprende etano sin convertir se recicla a la unidad de producción de óxido de etileno 5 y a la unidad de producción de etileno 2, respectivamente. Además, una tercera corriente puede ser separada en la unidad de separación de etileno/etano 12, es decir, una corriente de purga superior que comprende componentes no condensables, tales como oxigeno y/o argón (la tercera corriente rio se muestra en la Figura 1) . Aún además, la corriente 3 puede ser sometida a hidrotratamiento en una unidad hidrotratadora antes de entrar en la unidad de producción de óxido de etileno 5 (la unidad hidrotratadoraque no se muestra en la Figura 1) para convertir cualquier acetileno presente.

Una modalidad de la presente invención, en donde el etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano que resulta del paso de producción de óxido de etileno no se recicla al paso de producción de etileno sino solamente en el paso de producción de óxido de etileno, se ilustra en la Figura 2. En la última modalidad, etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano es solamente reciclado al paso de producción de óxido de etileno. Tal modalidad se aplica especialmente de manera ventajosa a los casos en los que durante la producción de etileno se produce etano como un subproducto, como por ejemplo en el proceso de conversión de metanol a etileno mencionado anteriormente.

Para una explicación del diaqrama de flujo de la Figura 2, se hace referencia a la explicación anterior del diagrama de flujo de la figura 1, siendo la única diferencia que en el diagrama de flujo de la figura 2 la corriente 14 no se recicla a la unidad de producción de etileno 2.

En el paso de producción de óxido de etileno.; del presente proceso, el óxido de etileno se produce sometiendo etileno y etano de la corriente que comprende etileno y etano, que se origina del paso de producción de etileno, a las condiciones de oxidación que resultan en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano.

Una ventaja del presente proceso es que la corriente de producto que resulta del paso de producción de etileno también comprende etano, además de etileno que será oxidado en el siguiente paso. El etano es un gas lastre apropiado en la oxidación de etileno. . Como se discutió anteriormente, normalmente nitrógeno o metano se agregan como un gas lastre en la oxidación de etileno. Ahora que en la presente invención, el etano presente en la corriente de producto que contiene etileno que resulta de las funciones del paso de producción de etileno como un gas lastre en el paso de producción de óxido de etileno, nada o sustancialmente menos de un gas lastre separado, tal como nitrógeno o metano, tiene que ser agregado. Esto resulta en un proceso de oxidación de etileno mucho más simple y más eficiente.

En la presente invención, gas lastre adicional, tal como nitrógeno o metano, se puede agregar al paso de producción de óxido de etileno. Sin embargo, también está previsto ' en ' caso en donde el etileno se produce a partir de una alimentación que contiene etano en el paso de producción de etileno del presente proceso, que la conversión en el paos de producción de etileno se ajusta en función de la cantidad deseada dé gas lastre necesario en el paso de producción de óxido de etileno etapa. Es decir, en caso de que la demanda de gas lastre en el paso de producción de óxido de etileno es relativamente bajo, la conversión en el paos de producción de etileno puede ser tan alto de manera que relativamente menos ' 'etá'ftó sin convertir está presente en la corriente de producto que resulta del paso de producción de etileno. Y, a la inversa, en caso de que la demanda de gas lastre en el paos de producción de óxido de etileno es relativamente alto, la conversión en el paso de producción de etileno puede ser tan bajo, de manera que relativamente más etano sin convertir está presente en la corriente de producto que resulta del paso de producción de etileno. Alternativamente, la conversión en el paos de producción de etileno puede mantenerse constante y gas lastre adicional, tal como nitrógeno o metano, se puede agregar al paso de producción de óxido de etileno, como se mencionó anteriormente. Por ejemplo, la conversión en el paso de producción de etileno del presente proceso puede variar desde 5 hasta 90%, apropiadamente desde 10 hasta 60%.

En el paso de producción de óxido de etileno !del presente proceso, etileno y etano de la corriente que comprende etileno y etano se ponen en contacto con un agénte oxidante. El agente oxidante puede ser oxigeno de alta pureza o aire, pero es preferiblemente oxigeno de alta pureza -que puede tener una pureza superior al 90%, preferiblemente mayor que 95%, más preferiblemente mayor .que 99%, y lo'"' "más preferiblemente mayor que 99.9%. Presiones de reacción típicas son 1-40 bar, apropiadamente 10 a 30 bar y temperaturas de reacción típicas son 100-400°C, apropiadamente 200-300°C.

Además, las cantidades de etileno y etano, respectivamente, como se alimentan al paso de producción de óxido de etileno del presente proceso, puede ser desde 10 hasta 90 % en peso, apropiadamente desde 20 hasta 80 % en peso de etileno, y 90 hasta 10 % en peso, apropiadamente desde 80 hasta .20 % en peso de etano, respectivamente, todas las cantidades basadas en la cantidad total de la corriente o las corrientes que comprenden etileno y/o etano como se alimenta al paso de producción de óxido de etileno.

La cantidad mínima de etileno que se refiere al anterior puede ser de 1 % en peso, 5 % en peso, 10 % en peso, 20 % en peso, 25 % en peso, 30 % en peso o 35 % en peso. La máxima cantidad de etileno como es referida anteriormente puede ser un 99 % en peso, 95 % en peso, 90 % en peso, 80 % en peso, 70 % en peso, 60 % en peso, 55 % en peso, 50 % en peso ó 45' % en peso. La cantidad mínima de etano como es referida anteriormente puede ser 1 % en peso, 5 % en peso, 10 % en peso, 20 % en peso, 25 % en peso, 30 % en peso o 35 % en peso. La máxima cantidad de etano como es referida anteriormente puede ser 99 % en peso, 95 % en peso, 90 % en peso, 80 % en peso, 70 % en peso, 60 % en peso, 55 % en peso, 50 % en peso o 45 % en peso.

Además, se prefiere que en el paso de producción de óxido de etileno del presente proceso, etileno y etano se ponen en contacto con un catalizador, preferiblemente un catalizador que contiene plata. Un reactor típico para el paso de producción de óxido de etileno consiste de un ensamble de tubos que están llenos de catalizador. Un refrigerante puede rodear los tubos del reactor, eliminando calor de la reacción y permitiendo el control de temperatura.

En caso de que un catalizador que contiene plata se utilice en el paso de producción de óxido de etileno del presente proceso, la plata en el catalizador que contiene plata se encuentra preferiblemente en la forma de óxido de plata. Se prefiere un catalizador que comprende partículas en donde la plata se deposita sobre un portador. Materiales portadores apropiados incluyen materiales refractarios, tales como alúmina, magnesia, zirconia, sílice y mezclas de los mismos. El catalizador también puede contener un componente promotor, por ejemplo, renio, tungsteno, molibdenó, cromo, compuestos que forman nitrato o nitrito y combinaciones de los mismos. Preferiblemente, el catalizador es un catalizador peletizado, por ejemplo en la forma de un catalizador de lecho .fijo, o un catalizador en polvo, por ejemplo en la forma de un catalizador de lecho fluidizado. " " La naturaleza del catalizador de oxidación de etileno, en su caso, no es esencial en términos de la obtención de las ventajas de la presente invención como se describe 'en'" "este documento. La cantidad del catalizador de oxidación de etileno no es esencial. Si se utiliza un catalizador, preferiblemente se utiliza una cantidad catalíticamente eficaz del catalizador, es decir, una cantidad suficiente para promover la reacción de oxidación de etileno. Aunque una cantidad específica de catalizador no es crítica para la invención, se puede expresar preferencia por el uso del catalizador en una cantidad tal que la velocidad espacial •horaria del gas (GHSV) es desde 100 hasta 50,000 hr"1, apropiadamente desde 500 hasta 20,000 hr-1, más apropiadamente desde 1,000 hasta 10, 000 hr-1, lo más apropiadamente desde 2,000 hasta 4, 000 hr"1.

En la presente descripción, "GHSV, por sus siglas en inglés" o velocidad espacial horaria del gas es la unidad de volumen de gas a temperatura y presión normales (0°C, 1 atmósfera, en este caso, 101.3 kPa) que pasa sobre una unidad de volumen de catalizador y por hora. .. Z-l Un moderador, por ejemplo, un clorohidrocarburo tal como monocloroetano (cloruro de etilo) , cloruro de viniló o dicloroetano, se pueden suministrar para el control .del rendimiento del catalizador en el paso de producción de óxido de etileno del presente proceso. Más apropiadamente,^ se utiliza cloruro de etilo.

Moderadores que se pueden utilizar apropiadamente en el paso de producción de óxido de etileno del presente proceso también se describen en GB1314613 mencionado anteriormente, la descripción de la cual se incorpora a la presente por referencia. GB1314613 describe el uso de un inhibidor (es decir, un moderador) , seleccionado de dicloruro de etileno, cloruro de vinilo , diclorobenceno, monoclorobenceno, diclorometano, y fenilos clorados, bifenilos clorados y polifenilos clorados , en la producción de óxido de etileno del etileno.

La naturaleza del moderador, si lo hay, no es esencial en términos de la obtención de las ventajas de la presente invención como se describe en este documento. La cantidad del moderador no es esencial. La cantidad de tales moderador en la mezcla de reacción puede variar desde 1 parte por millón en volumen (ppmv) hasta 2 % en vol., apropiadamente 1 hasta 1000 ppmv. La cantidad mínima de moderador en la mezcla de reacción puede ser de 0.1 ppmv, 0.2 ppmv, 0.5 ppmv, 1 ppmv, 2 ppmv, 5 ppmv, 10 ppmv o 50 ppmv. La cantidad máxima de moderador en la mezcla de reacción puede ser 2 % en vol . , : 1 % en vol., 1,000 ppmv, 800 ppmv o 700 ppmv.

Un intervalo apropiado para la cantidad de moderador que puede ser utilizado en el paso de producción de óxido de etileno del presente proceso también se describe en GB1314613 mencionado anteriormente en relación con el grupo : de inhibidores específicos mencionado anteriormente (es decir, los moderadores) como se describe en GB1314613, la descripción del cual se incorpora a la presente por referencia .

Ejemplos de procesos de oxidación de etileno, incluyendo catalizadores y otras condiciones de proceso, se describen por ejemplo en US20090281345 y GB1314613 mencionado anteriormente, las descripciones de las cuales se incorporan aquí por referencia. Todos estos procesos de oxidación de etileno son apropiados para el paso de oxidación de etileno de la presente invención.

De acuerdo con la presente invención, el proceso para la producción de etileno en el paso de producción de etileno puede ser cualquier proceso, siempre y cuando resulte en una corriente que comprende etileno y etano. Un ejemplo de tal proceso es un proceso de corrientes de hidrocarburos de craqueo de vapor, tal como una corriente de etano, una corriente de nafta, una corriente de gasoil o una corriente de hidrocera, en etileno. La corriente de producto que resulta del proceso de craqueo de vapor siempre contendrá, además del producto de etileno, algo de etano sin convertir y/o subproducto etano.

En la presente descripción, "nafta" se refiere a ' una mezcla que comprende hidrocarburos saturados que tienen un punto de ebullición que se encuentra en el intervalo desde 20 hasta 200°C. Generalmente, los hidrocarburos tienen entre. 5 y 12 átomos de carbono. Además, "gasoil" se refiere a una mezcla que comprende hidrocarburos saturadosque tienen un punto de ebullición desdé 200 hasta 600°C, e "hidrocera" se refiere a una mezcla que comprende hidrocarburos saturados que tienen un punto de ebullición en el intervalo desde 250 hasta 700°C.

El proceso de craqueo de vapor se lleva a cabo a temperaturas elevadas, preferiblemente en el intervalo desde 650 hasta 1000°C, más preferiblemente desde 750 hasta 950°C. La conversión está típicamente en el intervalo desde 40 hasta 75 % mol, con base en el número total de moles de hidrocarburo proporcionados a la zona de craqueo. Procesos de craqueo de vapor de la corriente de hidrocarburos son bien conocidos. Se hace referencia, por ejemplo, a Kniel et al., Ethylene, eystone to the petrochemical industry, Marcel Dekker, Inc., Nueva York, 1980, en particular capitulo 6 y 7.

. Más adelante, la presente invención y sus ventajas se ilustran adicionalmente con referencia a un proceso en" el "que el etileno se produce por deshidrogenación oxidativa (Oxideshidrogenación; ODH) de etano.

En una modalidad, la presente invención se refiere a un proceso para la producción de óxido de etileno, que comprende los pasos de : producir etileno sometiendo una corriente que comprende etano a las condiciones de oxideshidrogenación que redultan en una corriente que comprende etileno y etano sin convertir ; producir óxido de etileno sometiendo etileno y etano sin convertir de la corriente que comprende etileno y etano sin convertir a las condiciones de oxidación que resultan en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano sin convertir; y recuperar óxido de etileno de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano sin convertir .

Preferiblemente, en la modalidad de oxideshidrogenación de etano mencionada anteriormente, · una corriente que comprende etileno sin convertir y etano sin convertir se separa de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano sin convertir y se recicla al paso de producción de óxido de etileno. Además, preferiblemente, la corriente separada que comprende etileno sin convertir y etano sin convertir es además separada en una corriente que comprende etileno sin convertir que sé recicla al paso de producir óxido de etileno y una corriente que comprende etano sin convertir que se recicla al paso de producción de etileno.

Además, venta osamente, la separación de este último no es critica de manera que una separación completa de etano del etileno no es necesaria. En la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención, etano es tanto material de partida en el paso de producción de etileno y gas lastre en el subsiguiente paso de producción de óxido de etileno. Todo lo que importa es que la subcorriente separada que comprende más etileno que la otra subcorriente separada se recicla al paso de producción de óxido de etileno, mientras que la otra subcorriente separada se recicla al paso de producción de etileno.

Antes del reciclado de las corrientes, dióxido de carbono puede ser eliminado parcial o completamente, de una manera como es discutido por ejemplo anteriormente con referencia a las Figuras 1 y 2.

Los diagramas de flujo de las Figuras 1 y 2 son igualmente aplicables a la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención como se describió anteriormente, con la condición de que en la última modalidad él agente de oxidación no sólo debe ser alimentado a la unidad de producción de óxido de etileno 5 sino también a la unidad de producción de etileno 2 (la alimentación del último agente de oxidación no se muestra en las Figuras 1 y 2) . ' ¦ Las mismas ventajas como las descritas anteriormente se aplican a la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención. ; Una ventaja adicional de la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención es que no hay necesidad de eliminar agente oxidante restante, en su caso, de la corriente de producto que resulta del paso de producción de etileno, debido a que es necesario de cualquier forma agente de oxidación en la producción posterior de óxido de etileno. Por ejemplo, US20100256432 aborda el requisito engorroso para eliminar el oxigeno sin reaccionar de una corriente de producto de oxideshidrogenación de etano.

Además, ventajosamente, la misma fuente de agente oxidante tal como se utiliza para la alimentación de agente de oxidación al paso de producción de óxido de etileno del presente proceso, se puede utilizar para la alimentación de agente de oxidación al paso de producción de etileno de la modalidad de oxideshidrogenación de etano del presente proceso. Esto se ilustra en la Figura 3. Para una explicación del diagrama de flujo de. la Figura 3, se hace referencia a la explicación anterior del diagrama de flujo de la Figura 1,· la única diferencia que en el diagrama de flujo de la figura 3 hay una corriente adicional 15- que comprende un agente de oxidación que es alimentado á la unidad de producción de etileno 2 y que se origina de la misma fuente utilizada para la corriente 4 que comprende un agente de oxidación que se alimenta a la unidad, de producción de óxido de etileno 5.

En el paso de producción de etileno de la modalidad de oxideshidrogenación de etano mencionado anteriormente de la presente invención, una corriente que comprende etano se pone en contacto con un agente de oxidación, lo que resulta en deshidrogenación oxidativa del etano en etileno. El agente de oxidación puede ser oxigeno de alta pureza o aire, pero es preferiblemente oxigeno de alta pureza que puede tener una pureza superior que 90%, preferiblemente mayor que 95%, más preferiblemente mayor que 99%, y lo más preferiblemente mayor que 99.9%.

Además, se prefiere que la corriente que comprende etano se pone en contacto con un catalizador. El catalizador puede ser un catalizador de óxido de metal, preferiblemente un catalizador de óxido de metal mezclado que es un catalizador de óxido de metal que contiene dos o más metales diferentes, preferiblemente como máximo cuatro o cinco metales diferentes. Preferiblemente, el catalizador es un catalizador peletizado, por ejemplo, en la forma de un catalizador de lecho fijo, o un catalizador en polvo,: por ejemplo en la forma de un catalizador de lecho fluidizado.

Ejemplos de procesos de oxideshidrogenación de etano, incluyen catalizadores y otras condiciones de procesó:, se describen por ejemplo en US7091377, WO2003064035, US20040147393, O2010096909 y US20100256 32 mencionado anteriormente, las descripciones de las cuales se incorporan aquí por referencia.

Un catalizador de oxideshidrogenación de etano apropiado es un catalizador de óxido de metal mezclado que contiene molibdeno, vanadio, teluro y niobio como los metales, que pueden tener la siguiente fórmula: MoiVaTebNbcOn en donde a es desde 0.01 hasta 1, b es desde > 0 hasta 1, c es desde > 0 hasta 1, y n es un número que está determinado por la valencia y frecuencia de elementos distintos del oxigeno. La naturaleza del catalizador de oxideshidrogenación de etano no es esencial en términos de la obtención de las ventajas de la presente invención corno se describe en este documento.

La cantidad del catalizador de oxideshidrogenación de etano, en su caso, no es esencial. Si se utiliza un catalizador, preferiblemente se utiliza una cantidad catalíticamente eficaz del catalizador, es decir, una cantidad suficiente para promover la reacción de oxideshidrogenación de etano. Aunque una cantidad específica de catalizador no es crítica para la invención, se puede expresar preferencia por el uso del catalizador en una cantidad tal que la velocidad espacial horaria del gas (GHSV) es desde 100 hasta 50,000 hr"1, apropiadamente desde1200 hasta 20,000 hr-1, más apropiadamente desde 300 hasta 10,000 hr"1, lo más apropiadamente desde 500 hasta 5,000 h"1.

En la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención, las presiones de reacción típicas son 0.1-20 bar, de manera apropiada 1-10 bar, y temperaturas de reacción típicas son 100-600°C, de manera apropiada 200-500°C.

En general, la corriente de producto resultante del paso de producción de etileno en la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención comprende agua además de etileno y etano sin convertir. El agua puede ser separada fácilmente de la corriente de producto, por ejemplo, por enfriamiento de la corriente de producto de la temperatura de reacción a una temperatura más baja, por ejemplo temperatura ambiente, de modo que el agua se condensa y después se pueden separar de la corriente de producto .

Preferiblemente, el agua se separa de la corriente de producto que resulta del paso de producción de etileno en la modalidad de oxideshidrogenación de etano de la presente invención, y la corriente de producto resultante entonces se envía directamente al siguiente paso, es decir, el paso de oxidación de etileno. De esta manera, no existe ventajosamente ningún paso intermedio, diferente de la eliminación de agua. Por lo tanto, no hay necesidad de separar etileno de etano sin convertir y/o eliminar cualquier monóxido de carbono o dióxido de carbono antes del paso de oxidación de etileno.

Preferiblemente, por lo menos parte del óxido de etileno se convierte en monoetilenglicol (MEG) , que es un producto líquido útil. La conversión de óxido de etileno a MEG se puede hacer utilizando cualquier proceso de producción de MEG que utiliza óxido de etileno. Típicamente, el óxido de etileno se hidroliza con agua a MEG. Opcionalmente, el óxido de etileno se convierte primero con dióxido de carbono a carbonato de etileno, que es posteriormente hidrolizado a MEG y dióxido de carbono. Se proporciona agua a la zona de MEG como una alimentación que contiene agua, preferiblemente agua pura o vapor. El producto MEG se obtiene de la zona de MEG como un efluente que comprende MEG. Los procesos apropiados para la producción de óxido de etileno y MEG se describen por ejemplo en US2008139853, US200923414 , US2004225138 , US20044224841 y US2008182999, las descripciones de los cuales se incorporan aquí por referencia.

La invención ' se ilustra adicionalmente mediante el siguiente Ejemplo. ' Ej emplo En este experimento, el etileno se oxida en óxido de etileno (EO) sobre un catalizador que contiene renio preparado de acuerdo con US20090281345 y que tiene un contenido de plata de 17.5 % en peso, utilizando aire como una fuente de oxígeno (agente oxidante) , utilizando etano como gas lastre, y utilizando cloruro de etilo (CE) como moderador .

El experimento se realizó en un modo de "un solo paso" o "paso único" sin ningún reciclado. Una corriente de gas de entrada se puso en contacto con el catalizador en un microrreactor tubular de acero en forma de U que se sumerge en un baño de metal fundido con control de temperatura. La corriente de gas de entrada comprende 25 ¦% de vol. de etileno, 8.3 % de vol. de oxigeno, 0.6% % de vol. dióxido de carbono, 260 partes por millón por volumen (ppmv) de CE, 32.3 % de vol. de etano, comprendiendo el resto de nitrógeno que se origina desde el aire que fue utilizado como la fuente de oxigeno y de la mezcla que contiene CE que se utilizó como el moderador .

Un caudal de gas de 254 cc/minuto fue dirigido a través de una carga de 4.6 g de catalizador, proporcionando una velocidad espacial horaria de gas (GHSV) de 2850 h-1. La presión total fue de 16.5 bares manométricos . Generación de 3.48 % de vol. de OE en la corriente de producto que corresponde a un ritmo de trabajo de 195 kg de producto por metro cúbico de lecho de catalizador por hora (kg/m3/h) . La temperatura del catalizador para alcanzar el ritmo de trabajo objetivo fue de 244°C.

Los resultados del experimento se muestran en la Tabla 1 a continuación. El experimento muestra que el etano se puede utilizar como un gas lastre en la oxidación de etileno a EO. Además, cuando se utiliza etano como gas lastré; la selectividad de la reacción de oxidación de etileno a EO es alta. Además, el etano se convierte sólo en una pequeña medida .

Tabla 1 Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Proceso para la producción de óxido de etileno, caracterizado porque comprende los pasos de: producir etileno que resulta en una corriente que comprende etileno y etano; producir óxido de etileno al someter etileno y etano de la corriente que comprende etileno y etano a condiciones de oxidación que resultan en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano; y recuperar óxido de etileno a partir de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el etileno que sin convertir de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano se reciclan al paso de producción de óxido de etileno.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque una corriente que comprende etileno sin convertir y etano se separa de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano y se recicla al paso de producción de óxido de etileno.

. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el etileno se produce de una alimentación que contiene etano, y etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano se recicla al paso de producción de etileno.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el etileno se produce de una alimentación que contiene etano, y etano de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano se recicla al paso de producción de etileno y al paso de producción de óxido de etileno.

6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende los pasos de: producir etileno sometiendo una corriente que comprende etano a las condiciones de oxideshidrogenación que resultan en una corriente que comprende etileno y etano sin convertir; producir óxido de etileno al someter etileno y etano sin convertir de la corriente que comprende etileno y etano sin convertir a las condiciones de oxidación que resultan en una corriente que comprende óxido de etileno, etileno, sin convertir y etano sin convertir; y - :··¦* recuperar óxido de etileno de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano» sin convertir.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque una corriente que comprende etileno sin convertir y et'ano sin convertir se separa de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano sin convertir y se recicla al paso de producción de óxido de etileno .

8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque una corriente que comprende etileno sin convertir y etano sin convertir se separa de la corriente que comprende óxido de etileno, etileno sin convertir y etano sin convertir, la corriente que comprende etileno sin convertir y etano sin convertir se separa en una corriente que comprende etileno sin convertir que se recicla al paso de producción de óxido de etileno y una corriente que comprende etano sin convertir que se recicla al paso de producción de etileno.

9. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por lo menos parte de óxido de etileno se convierte' en monoetilenglicol .