DE2248285C3 - Verfahren zur Anreicherung und Reinigung von Äthylenoxid aus einem Reaktionsgemisch, das durch Umsetzung von Äthylen mit molekularem Sauerstoff hergestellt worden ist - Google Patents

Description

«einer guten LösUchkeit m Wasser nur schwer ent- Gemäß dieser Fig.l wird in die Absorptionsfemen laßt, sind besondere Aiifarbeirungsverfahren kolonne 18 über Leitung 16 das Gasgemisch aus dem zur Auftrennung der verhaltmsmaßig verdünnten und Reaktor eingespeist, wobei am Boden über Leitung Verunreinigungen^enthaltenden Absorbatlösung und 29 das wäßrige Absorbät abgezogen und nach Durchzor Gewinnung des Äthylenoxids oder von Äthylen- 5 gang durch den Wärmeaustauscher 29 in den DampföXid-Denvaten erforderlich. abst, eicher 30 eingeleitet wird. Das Restgas wird über

Ziff Aufarbeitung solcher Absoruate wird heute Leitung 10 aus der Absorptionskolonne 18 abgezo-

bei aUenmdustnellen Großanlagen der gleiche Ver- gen und wieder dem Reaktor 11 zugeleitet. Dem

fahrenstyp verwende^ zu dem auch das erfmdungs- Dampf abstreifer 30 wird der erforderliche Heißdampf

gemäße Verfahren gehört _{lo aber} ^ _{4Q führt Die} ßodenflüssigkeit ge-

Dieser vorgenannte Verfahrenstyp weist minde- langt über Leitung 35 in die Absorptionskolonne 18

steps zwei Trennstufen auf denen sich gegebenen- zurück und dient dort als Absorptionsmittel,

falls die Umwandlung eines Teils oder des gesamten In Fig. 1 wird das dampfförmige Kopfprodukt

erhaltenen Äthylenoxids in Athylenglykol oder dessen aus Säule 30 (Trennstufe I) über Leitung 31 in die

Polymerisate oder die Abtrennung des Äthylenoxids ,₅ Trennstufe H, die durch den Phasentrenner 42, die

als solcnem in einer dntten Trennstufe anschließen Reabsorptionssäule 146 und die Destillationssäule

^⁵⁸¹¹¹¹· ........ 46 gebildet wird, geleitet. Die Leitung 31 enthält

Dabei wird das Absorbät in der Trennstufe I in einen Wärmeaustauscher 41, der in etwa dem

eine den größten Teil des Wassers, einen großen Teil Wärmeaustauscher 41 von F i g. 6 der vorgenannten

der Komponenten mit geringerer Flüchtigkeit als *o deutschen Patentschrift entspricht, und führt zum

Athylenoxid, einen kleinen Teil des Äthylenoxids als Phasentrenner 42. Im Gegensatz zu I i g. 7 der deut-

Athylenglykol und gegebenenfalls geringe Mengen sehen Patentschrift 2 200926, die ebenfalls einen

an Komponenten mit größerer Flüchtigkeit als Äthy- solchen Phasentrenner aufweist, werden die gasför-

lenoxid enthaltende Bodenfraktion und in eine den mi_ge und die flüssige Phase jetzt verschiedenen wei-

größten Teil des Äthylenoxids, einen großen Teil der a₅ teren Behandlungen unterzogen. Der Dampf wird

Komponenten mit größerer Fluchügkeit als Äthylen- über Leitung 144 zur Reabsorptionssäule 146 gelei-

oxid, einen geringen Teil des Wassers und gegebenen- tet, die in etwa mit der Reabsorptionssäule 46 von

falls geringe Mengen an Komponenten mit geringerer F i g. 7 der vorgenannten deutschen Patentschrift

Flüchtigkeit als Äthylenoxid enthaltende Kopffraktion vergleichbar ist. Ein wäßriges Absorptionsmittel wird

aufgetrennt. Diese Trennstufe I wird im allgemeinen 30 über Leitung 95 in die Reabsorptionssäule 146 ein-

durch Abstreifen mit Dampf durchgeführt. gespeist, und ein Abgas, das hauptsächlich aus flüch-

Die letztgenannte, den größten Teil des Äthylen- tigen Komponenten, wie Äthylen, anderen niederoxids enthaltende Fraktion wird anschließend in einer molekularen Kohlenwasserstoffen und Kohlendioxid Trennstufe II weiter aufgetrennt, wobei man eine besteht und nur eine vernachlässigbare Äthylenoxidalle Bestandteile mit größerer Flüchtigkeit als Äthy- _3S menge enthält, wird über Leitung 147 aus Säule 146 lenoxid und einen geringen Teil des ursprünglich abgezogen. Dieser Ableitungsstrom kann natürlich vorhandenen Äthylenoxids enthaltende Kopffraktion gegebenenfalls verdichtet und zur Vermeidung des und eine gereinigte und angereicherte wäßrige Äthy- Verlustes des darin enthaltenen Äthylens wieder in lenoxidlösung als Bodenfraktion erhält. den Oxidationsreaktor zurückgeleitet werden. Die

Durch geeignete Maßnahmen kann anschließend 40 wäßrige Bodenflüssigkeit aus der Reabsorptionssäule monomeres und/oder polymeres Athylenglykol ange- 146, welche unter anderem Äthylenoxid und Kohlenreichert und abgetrennt werden. dioxid enthält, fließt über Leitung 151 zu Leitung 44

Wenn aber Athylenoxid als solches aus der als und wird auf diese Weise mit der flüssigen Phase aus

Bi lenfraktion von Trennstufe II erhaltenen und an- dem Phasentrenner 42, die ebenfalls in Leitung 44

gereicherten wäßrigen Äthylenoxidlösung oder aus 45 fließt, vereinigt. Die gesamte Flüssigkeit wird dann in

einem Teil dieser Lösung gewonnen werden soll, so die Destillationssäule 46 eingespeist. Wie im System

kann der TrennstufeII eine zusätzliche Trennstufe III von Fig. 5 der deutschen Patentschrift 2 200 926

angeschlossen werden, in der reines oder ziemlich wird die unerwünschte angereicherte und gereinigte

reines Äthylenoxid und eine die Verunreinigungen wäßrige Lösung von Äthylenoxid, welche einen be-

mit geringerer Flüchtigkeit als Äthylenoxid und einen 50 sonders hohen Gehalt an Äthylenoxid und einen seh^r

kleinen Teil des ursprünglich vorhandenen Äthylen- niedrigen Gehalt an anderen Verunreinigungen als

oxids enthaltende wäßrige Flüssigkeit erhalten wer- Athylenglykol aufweist, als Bodenprodukt aus Säule

den. 46 erhalten. Die gasförmige Kopffraktion der De-

Es sind auch von dem vorbeschriebenen Verfah- stillationssäule 46, die eine geringere Menge flüchtige renstyp abweichende Verfahren bekannt, die jedoch 55 Bestandteile und eine größere Menge an Äthylenbisher nicht in großtechnischem Maßstab eingesetzt oxid als die Kopffraktion der Säule 46 im System worden sind. von F i g. 5 der vorgenannten deutschen Patentschrift

Verfahren des vorstehend beschriebenen Typs sind enthält, wird über Leitung 47 in. Leitung 31 einge-

in der deutschen Patentschrift 2 200 926, F i g. 1 bis 7 speist und auf diese Weise mit der Kopffraktion der

und F i g. 8, beschrieben. F i g. 8 stellt das eigentliche 60 Dampfabstreifsäule 30 vereinigt, um zu verhindern,

Verfahren der vorgenannten Patentschrift dar, das daß das betreffende Äthylenoxid verlorengeht,

eine vorteilhafte Ausführungsform der Trennstufe II Fig.l der vorliegenden Beschreibung zeigt, wie

betrifft. Diese Ausführungsform ist mit F i g. 1 der die angereicherte und gereinigte wäßrige Lösung von

vorliegenden Beschreibung identisch, die nachstehend Äthylenoxid gewünschtenfalls über Leitung 51 zu

zur Erläuterung abgehandelt wird, wobei darauf hin- 65 einer Destillationssäule 53 (Trennstufe III) geleitet

zuweisen.ist, daß die deutsche Patentschrift 2 200 926 werden kann. Aus dieser Fraktioniersäule, die mit

nicht vorveröffentlicht ist, sondern ein älteres Recht durch Leitung 96 zugespeistem Dampf beheizt wird,

darstellt. wird als in Leitung 54 fließendes Kopfprodukt ziem-

Hch/reines Äthylenoxid gewonnen. Die wäßrige Bo- scheider 42 abgezogenen Flüssigphase vereinigt und denflüssigkeit fließt in Leitung 59, die zu den Leitun- in der zu Trennstufe II gehörenden Destillationsgen 95 und 66 führt, so daß die wäßrige Flüssigkeit kolonne 46 weiter aufgearbeitet,
zur Absorptionssäule 146 bzw. zur Dampfabstreif- Aufgabe der Erfindung ist es nicht nur, einen säule 30 zurückgeleitet wird. 5 erhöhten Trenneffekt zu bewirken, sondern gleich-

Figil zeigt außerdem eine weitere Reirägungs- zeitig soll auch die Wärmebilanz günstig beeinflußt

behandlung für den in Leitung 54 fließenden Äthy- werden.

lenoxidstrom. Leitung 54 führt zur Destillationssäule Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren 101; aus deren Kopf ein Strom von gereinigtem Äthy- zur Anreicherung und Reinigung von Äthylenoxid lenoxid erhalten wird. Dieser Strom wird durch io aus einem Reaktionsgemisch, das durch Umsetzung Leitung 57, die den Wärmeaustauscher 55 enthält, von Äthylen mit molekularem Sauerstoff hergestellt in einen in F i g. 1 nicht gezeigten Lagerbehälter ein- worden ist, durch Behandeln dieses Gemisches mit geleitet. Die in Leitung 102 fließende Bodenfraktion einer wäßrigen Flüssigkeit, Abscheidung von Wasser aus der Säule 101 besteht aus Äthylenoxid von gerin- aus der äthylenoxidhaltigen Lösung in einer ersten gerem Reinheitsgrad. Sie enthält den Hauptteil des 15 Trennstufe mit anschließender Zerlegung der rest-Acetaldehyds, der über Leitung 54 in die Säule 101 liehen Mischung nach Kühlung und anschließender einfließt. Wenn gewünscht, kann das in diesem Strom Phasentrennung in einer zweiten Trennstufe in eine enthaltene Äthylenoxid in einer in F i g. 1 nicht ge- überwiegend aus Wasser und Äthylenoxid bestehende zeigten gesonderten Destillationssäule vom Acetal- Fraktion und in eine zweite Fraktion, und Abtrendehyd abgestreift werden, damit insgesamt eine ao nung der wäßrigen Flüssigkeit aus der erstgenannten höchstmögliche Menge an hochreinem Äthylenoxid dieser beiden Fraktionen in einer dritten Trennstufe, erhalten wird. Der Äthylenoxiddampf aus einer sol- das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in der chen Acetaldehydsäule kann mit dem in Leitung 57 zweiten Trennstufe sowohl die nach Kühlung und fließenden Dampf vereinigt werden. Eine zweite, anschließender Phasentrennung erhaltene Dampfebenfalls aus der Destillationssäule 101 abgezogene 95 phase als auch die erhaltene flüssige Phase weiter ab-Bodenfraktion wird durch Leitung 103 zur Säule 53 kühlt, wonach man die weiter gekühlte Dampfphase zurückgeleitet, wo sie als Rückfluß verwendet wird. in eine Reabsorptionssäule im Gegenstrom mit der

Im Zusammenhang mit der gerade beschriebenen weiter gekühlten flüssigen Phase aus dem Phasen-

Reinigungsbehandlung sollte beachtet werden, daß trenner kontaktiert und wobei man am Kopf der

die Reinheitsanforderungen an Äthylenoxid im Han- 30 Reabsorptionssäule eine gasförmige Fraktion und

del immer strenger werden. Demgemäß ist es sehr als Bodenfraktion eine wäßrige Äthylenoxidlösung

wahrscheinlich, daß weitere, auf die Trennstufe III abzieht, welche letztgenannte Fraktion anschließend

folgende Reinigungsstufen in Zukunft allgemein einer oder mehreren Anreicherungs- und/oder Reini-

üblich werden. gungsbehandlungen unterzogen wird.

Eine scharfe Trennung von Komponenten eines 35 Als Beispiel einer solchen am Ende des erfin-Gemisches ist theoretisch unerreichbar, und in der dungsgemäßen Verfahrens gegebenenfalls noch anPraxis ist die Annäherung an dieses Ideal bereits mit zuwendenden Reinigungsbehandlung könnte etwa großen Schwierigkeiten verbunden, weil die Kosten eine Destillation der gleichen Art, wie sie in Säule der Trennung nicht zu hoch ansteigen dürfen. 46 von F i g. 1 durchgeführt wird, erwähnt werden.

Die Erfindung betrifft nun eine Ausführungsform 4° Die Kopffraktion aus dieser Säule kann gegebenender Trennstufe II, mittels welcher eine schärfere falls, wie auch in F i g. 1 angedeutet, mit der Kopf-Trennung erzielt wird, während die Kosten dennoch fraktion der ersten Trennstufe, vorzugsweise entwedei wirtschaftlich annehmbar sind. Im allgemeinen wird an einer auf den Phasentrenner folgenden, oder abet die Anreicherung der ursprünglich wäßrigen Äthy- an einer vor der Kühlzone liegenden Stelle, vereinigi lenoxidlösung hauptsächlich oder sogar allein durch 45 werden. Die Bodenfraktion aus dieser zusätzlichen die erste Trennstufe erzielt, wobei aber auch die Destillation stellt dann die erwünschte angereicherte Komponenten der ursprünglichen wäßrigen Lösung und gereinigte wäßrige Äthylenoxidlösung dar. Diese mit geringerer Flüchtigkeit als Äthylenoxid zumin- kann in irgendeiner der oben beschriebenen Weiser dest zum größten Teil entfernt werden. Die Kompo- weiterverarbeitet werden, z. B. auch durch eine Benenten mit größerer Flüchtigkeit als Äthylenoxid 50 handlung, welche als dritte Trennstufe bezeichnei werden zumindest zum größten Teil in der zweiten worden ist.

Trennstufe entfernt, wodurch also eine weitere Reini- Das erfindungsgemäße Verfahren geht darauf zu

gong zustande kommt. rück, daß zur Gewinnung des in der Dampfphase am

Bei der soeben besprochenen Ausführungsform dem Phasentrenner enthaltenen Äthylenoxids das in

der Treonstufe II wird die im Phasenabscheider 42 55 nerhalb des Verfahrens gebildete bei der Phaseatrea gebildete Flüssigphase in der Destillationskolonne 46 nung erhaltene Kondensat als Absorptionsmitte! ver

in eine möglichst hochreine Athylenoxidlösung (Bo- wendet wird. Wenn die flüssige und die dampfförmig!

denprodukt) und ein verunreinigtes, Äthylenoxid ent- Fraktion aus der Phasentremrong jedoch unmütelba

haltendes Kopfprodukt aufgetrennt. Letzteres wird nach Verlassen des Phasntreaners miteinander kern

mit dem Kopfprodukt aus dem Abstreifer 30 vereinigt 60 taktiert werden, erzielt man keine odter nur eine ge

und erneut in den Phasenabschetder 42 eingespeist. ringe Äthylenoxidausbeute, da sich die beide

In die Reabsorptionsketonne 146 wird hingegen Ströme im Phasengletchgewicht befinden. Wem

lediglich die im Phaseaabscheider 42 gebildete Gas- jedoch die im Phasentrenner erhaltene Kondensa

phase eingespeist und dort mit einer über Leitung 95 tionsflüssigkeit abgekühlt wird, so nimmt ihre Fähig

zugeführten Flüssigkeit ausgewaschen, wobei ein 65 keit, das in der bei der Phasentrenmmg erhaltene;

Abgas entsteht und über Leitung 147 aus dem System Dampfphase enthaltene Äthylenoxid zu absorbierer

abgezogen wird. Die mit Athylenoxid beladene erheblich zu. Eine gesonderte Abkfialung der bei de

Waschflüssigkeit vird mit der aus dem Phasenab- Phasentrennung erhaltenen flüssigen und der dampl

7 8

förmigen Phase setzt den Äthylenoxid-Dampfdruck Im zweiten Phasentrenner wird der eingespeiste

herab und erlaubt eine vollständigere Entfernung des Strom auf eine nicht unter 11° C und vorzugsweise

Äthylenoxids aus der bei der Phasentrennung erhal- zwischen etwa 14 und etwa 30° C liegende Tempera-

tenen Dampfphase beim anschließenden Kontaktieren tür abgekühlt.

mit der flüssigen Phase in der Reabsorptionszone. 5 Diese vorzugsweise durchgeführte Ausführungs-

Diese recht einfache Ausführungsform der vorliegen- form weist den Vorteil auf, daß das wäßrige Athylen-

den Erfindung ist in F i g. 2 näher erläutert. oxidprodukt an der Stelle der im System herrschen-

Im allgemeinen werden die flüssige und die dampf- den niedrigsten Temperatur abgetrennt wird, an der

förmige Phase aus dem Phasentrenner auf möglichst die Flüchtigkeit des Äthylenoxids den geringsten und

nicht unterhalb 11° C liegende Temperaturen abge- io die Absorptionsfähigkeit des wäßrigen Absorptions-

kühlt, um die Bildung fester Äthylenoxid-Hydrate mittels den höchsten Wert aufweisen,

(vgl. Maasset al, J. Am. Chem. Soc, Bd. 44, S. 709. Diese vorzugsweise verwendete Ausführungsform

1721 bis 1723 [1922]) und eine gegebenenfalls da- ist in F i g. 4 näher erläutert.

durch verursachte Verstopfung von Leitungen und/ Die vorbeschriebenen Ausführungsformen des er-

oder Blockierung von Anlageteilen zu vermeiden. 15 findungsgemäßen Verfahrens werden nun an Hand

Vorzugsweise werden die beiden Phasen auf Tempe- der Zeichnungen (Fließdiagramme) eingehender ab-

raturen von etwa 14 bis etwa 30° C abgekühlt. Die gehandelt.

dampfförmige und die flüssige Phase können dabei Die F i g. 2 bis 4 stellen Fließdiagramme von für

auf gleiche oder auch voneinander abweichende die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Temperaturen innerhalb des Bereiches von 14 bis 20 geeigneten Anlagen dar.

30° C abgekühlt werden. F i g. 2 bezieht sich auf eine sehr einfache Ausfüh-

Im allgemeinen enthält die aus dem Phasentrenner rungsform des Verfahrens. Die dampfförmige Kopfabgezogene flüssige Phase das Äthylenoxid in einer fraktion aus der Abstreifsäule 30 (Trennstufe I) wird Konzentration von 5 bis 10 Molprozent. zur Trenns^ufe Il geleitet, die wie in Fig. 1 mittels

Der Äthylenoxidgehalt der Kopffraktion aus der 95 eines Phasentrenners 42 und einer Reabsorptions-Reabsorptionssäule beträgt im allgemeinen 20 bis säule 146 durchgeführt wird. Die Leitung 31, die vom 65 Molprozent, sofern er nicht dadurch herabgesetzt Kopf der Säule 30 zum Phasentrenner 42 führt, entwird, daß man als Absorptionsflüssigkeit nicht nur hält den Wärmeaustauscher 41. Die flüssige Phase die flüssige Fraktion aus dem Phasentrenner in diese verläßt den Phasentrenner 42 über Leitung 44 und Säule einspeist, sondern zusätzlich auch noch ein 30 die dampfförmige Phase über Leitung 144. Beide anderes wäßriges Absorptionsmittel, vorzugsweise in Fraktionen werden unabhängig voneinander in den einer solchen Menge verwendet, daß dadurch zusatz- Wärmeaustauschern 104 bzw. 105 abgekühlt. Ein Teil lieh höchstens 5 Mol Wasser je Mol des in die Re- der dampfförmigen Fraktion wird normalerweise im absorptionssäule gelangenden Äthylenoxids cinge- Wärmeaustauscher 105 kondensiert. Die abgekühlte speist werden. Dieses zusätzliche wäßrige Absorp- 35 flüssige Fraktion und die abgekühlte dampfförmige tionsmittel kann mit der flüssigen Fraktion aus dem Fraktion fließen durch die Leitung 44 bzw. 144 in Phasentrenner vereinigt werden, vorzugsweise wird es die Reabsorptionssäule 146, in der ein wesentlicher jedoch gesondert eingespeist, und zwar in den Kopf Teil des in der durch Leitung 144 eingespeisten der Reabsorptionssäule, während die flüssige Phase dampfförmigen Fraktion enthaltenen Äthylenoxids aus dem Phasentrenner dann vorzugsweise an einer 40 von der durch Leitung 44 eingespeisten flüssigen Stelle in der Mitte der Reabsorptionssäule einge- Fraktion absorbiert wird, so daß die über Leitung speist wird. 151 abgezogene Bodenfraktion weitgehend frei von

Bei der Absorption des in der in die Reabsorp- Verbindungen mit größerer Flüchtigkeit als Äthylentionssäule eingespeisten Dampfphase enthaltenen oxid ist, während in der ersten Trennstufe die Ver-Äthylenoxids wird eine erhebliche Wärmemenge frei- 45 bindungen mit geringerer Flüchtigkeit als Äthylenoxid gesetzt. Wird diese Wärme nicht abgeleitet, so führt bereits weitgehend entfernt worden sind. Das Bodies zur Erwärmung der abwärts fließenden Flüssig- denprodukt kann bereits an sich die gewünschte ankeit und damit zu einer Herabsetzung des Absorp- gereicherte und gereinigte wäßrige Äthylenoxidlösun| tionsvermögens dieser Flüssigkeit gegenüber Äthy- darstellen oder aber in der vorstehend erwähnten lenoxid. Dieser Nachteil wird durch eine weitere 50 Weise noch weiteren Anreicherungs- und/oder Rei· Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beho- aigungsbehandlungen unterzogen werden. Die in Leiben, gemäß der zumindest ein Teil des Bodenpro- tung 147 fließende Kopffraktion enthält außer det dukts aus der Reabsorptionszone zurückgeführt und entfernten flüchtigen Verunreinigungen auch geringt mit der im Phasentrenner gebildeten Dampfphase ver- Mengen an Wasser und Äthylenoxid, aber der Äthy nascht wird, wonach der dadurch erhaltene Strom, 55 lenoxidgehalt kann in der vorstehend diskutiertei wie vorstehend beschrieben, abgekühlt und in die Weise durch Zuspeisutig von einer zusätzliche! Reabsorptionszone eingespeist wird. Diese Ausfüh- Menge an wäßrigem Absorptionsmittel durch Leitun rungsform ist in Fig.3 näher beschrieben. 95 herabgesetzt werden. Dieses Absorptkmsmittc

Eine weitere, vorzugsweise verwendete Ausfüh- kann reines Wasser oder Wasser mit einem niedrige: rungsform des vorliegenden Verfahrens ist dadurch 60 Gehalt an darin gelöstem Material sein. In allen sol

gekennzeichnet, daß die Bodenfraktion aus der Reab- chen Fällen, wo die Kopffraktion der Reabsorptioni

sorptionssäule mit der dampfförmigen Fraktion aus säule 146 einen nicht zu vernachlässigenden Gcha!

dem Phasentrenner vereinigt wird, der so erhaltene an Äthyienoxid aufweist, kann diese Fraktion m

vereinigte Strom weiter abgekühlt und dann in einen reinem Wasser oder Wasser mit einem niedrigen Gc

zweiten Phasentrenner eingespeist wird, dessen 65 halt an darin gelöstem Material gewaschen werdet

Dampfphase m die Reabsorptionssäule eingeleitet Das erhaltene Absorbat kann dann z. B. zur Abstrctl

wird und dessen flüssige Phase als Endprodukt ent- zone 30 geleitet werden. Eine andere Mögiichkc

nommen oder der dritten Trennstufc zugeführt wird. zur Gewinnung dos Aihylcnoxids aus der Kopffrai

 ίο

tion der Reabsorptionssäule besteht darin, daß sie führt werden, wie durch Ersetzen der Reabsorptions-

vollständig in das Kreislaufsystem eingespeist wird, säule 146 durch zwei Reabsorptionssäulen 146a und

vorzugsweise an einer Stelle zwischen der Reaktions- 1466, wobei man als Absorptionsmittel in der Re-

und der Absorptionszone. absorptionssäule 146a nur die flüssige Fraktion aus

F i g. 3 unterscheidet sich nur dadurch von F i g. 2, 5 dem Phasentrenner 42 verwendet, während man als

daß ein Teil der durch Leitung 151 fließenden Bo- Absorptionsmittel in der Säule 1466 nur eine wäß-

denflüssigkeit aus der Reabsorptionssäule 146 durch rige Flüssigkeit irgendeiner anderen Herkunft ver-

Leitung 106 abgezweigt und zur Leitung 144 zurück- wendet. Die gesamte Kopf fraktion aus der Säule

geführt und dort mit der dampfförmigen Fraktion 146 a wird in die Säule 1466 eingespeist, während

aus dem Phasentrenner 42 vermischt wird. Das so io die Kopffraktion aus der Säule 146 6 über Leitung

erhaltene Gemisch wird im Wärmeaustauscher 105 147 fließt und weiter in der gleichen Weise wie die

abgekühlt und anschließend zur Reabsorptionssäule sonst aus einer einzigen Reabsorptionssäule 146

146 geleitet. Das ist deshalb vorteilhaft, weil es den stammende Kopffraktion behandelt werden kann.

Wärmeentzug aus der Reabsorptionssäule befördert. Die flüssigen Bodenfraktionen aus den Säulen 146a

Es wird nämlich bei der Absorption des Äthylen- »5 und 1466 können vereinigt werden und genauso wie

oxids von der Flüssigkeit ziemlich viel Wärme freige- sonst die Bodenfraktion aus einer einzigen Reabsorp-

setzt, und bei unvollständigem Wärmeentzug wird die tionssäule 146 behandelt werden. Die Bodenfraktio-

Fähigkeit dieser Flüssigkeit zur weiteren Absorption nen brauchen jedoch nicht vereinigt zu werden. Es

von Äihylenoxid durch ihre Erwärmung vermindert. ist z. B. möglich, nur die Bodenfraktion aus Säule

Durch Zurückleitung des mit der dampfförmigen ao 1466 mit der dampfförmigen Fraktion aus dem

Fraktion aus dem Phasentrenner 42 vermischten und Phasentrenner 42 über eine der Leitung 106 in

mit ihr zusammen abgekühlten Teils des Bodenpro- F i g. 3 entsprechende Leitung zu vereinigen, wäh-

<Jukts wird je Joch der untere Teil der Reabsorptions- rend die Bodenfraktion aus Säule 146 a den durch

säule wirksam gekühlt. Leitung 151 fließenden Produktstrom darstellt.

F i g. 4 betrifft eine weitere bevorzugte Ausfüh- a₅ Da die vorliegende Erfindung im wesentlichen eine rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei besondere Durchführungsform der Trennstufe II bewird die gesamte Bodenflüssigkeit aus der Reabsorp- trifft, ist die Wahl der Durchführungsweise der Trenntionssaule, und nicht nur, wie in F i g. 3, ein Teil der- stufe I natürlich völlig frei, selben, zurückgeleitet und mit der dampfförmigen Das Beispiel erläutert die Erfindung. Fraktion aus dem Phasentrenner vermischt. Der so 30

erhaltene Strom wird, wie in Fig.3, abgekühlt, aber B e i s d e 1

dann zunächst in einen zweiten Phasentrenner 107 P

eingespeist. Es ist die dampfförmige Fraktion aus I_n einem herkömmlichen Kreislaufsystem zur sil-

diesem zweiten Phasentrenner, die dann durch Lei- berkatalysierten Oxidation von Äthylen mit Sauer-

tung 108 in die Reabsorptionssäule 146 eingeleitet ₃₅ stoff erhält man eine verdünnte wäßrige Äthylenoxid-

wird, während die über Leitung 51 abgezogene flüs- lösung aus der Absorptionszone, m der das aus der

sige Fraktion entweder bereits an sich die erwünschte Reaktionszone ausfließende Gemisch mit einer wäß-

angereicherte und gereinigte wäßrige Äthylenoxid- rigen. höchstens nur geringe Mengen an gelösten

lösung darstellen oder gegebenenfalls noch weiteren Substanzen enthaltenden Flüssigkeit kontaktiert wird.

Anrcicherungs- und'oder Remigungsbehar-Jlungen ₄₀ Das Absorbat wird in eine Aufarbeitungsanlage, die

unterzogen werden kann. Fig.4 unterscheidet sich im wesentlichen der in Fis 4 gezeigten Anlage ent-

von F ig. 3 nur darin, daß die Leitung 151 fehlt, weil spricht, eingespeist. Es wird durch Leitung 29 zu

jem die gesamte Bodenflüssigkeit aus der Reabsorp- einer Abstreifzone 30 geleitet in der e^n Druck von

tionssäule 146 durch Leitung 106 in Leitung 144 1,62 ata, eine Kopitemperatur von 100¹C und eine

fließen soll, daß es einen zweiten Phasentrenncr 107 ₄₅ Bodentemperatur von 114° C herrschen Die in Ui-

gibt. in den das im Wärmeaustauscher 105 abgekühlte tung 31 fließende Kopffraktion aus der Abstreifzone

Material eingespeist wird, und daß cmc Abzugslei- wird im Wärmeaustauscher 41 durch Abkühlung auf

tung 108 und eine EntnahmeleitungSl für die Dampf- _ei_ne Temperatur von 38° C teilweise kondensiert und

phase bzw. die flüssige Phase vorhanden sind. dann in den Phasentrenner 42 eingespeist, wo die

Neben deu schon erwähnten Vorteilen erlaubt es ₅o Temperatur 38' C und der Druck 1 35 ata betragen.

die Ausfühningsform von Fig.4, einen niedrigeren Die flüssige Phase, rte den Phasentrenner 42 durch

Druck und somit eine niedrigere Temperatur in der Leitung 44 verläßt, wird im Wärmeaustauscher 104

AbstreifHMie zur Durchführung der Trennstufe I bei- _auf 16 Γ abgekünlt. Die durch Leitung 144 fließende

zubehalten als die Ausfuhrungsformen der Fig.2 dampfförmige Fraktion aus dem PhLiKrenaer 42

und 3. Dies «st natürlich von Vorteil, wenn d.e Hy- _{S5 wird mit dem} Bodenprodukt aus der Reabsorpüoes-

dratisierung von Athylcnoxid zu Athylenglykol mög- säule 146 vermischt, der mit einem Druck von

liehst gering gehalten werde« soll. 1.25 ata und einer Temperatur von 24° C durch Lei-

Um wie in F ι g. 3 eme besonders starke Kühlung tung 106 zufließt. Die gesamte weiter durch Leitung

im unteren Teil der Reabsorptionssauie zu erzielen, 144 fließende Flüssigkeit wird dann im Wärmeaus-

kann man bei Verwendung des Systems gemäß F ig. 4 60 tauscher 105 auf Temperaturen von etwa 16 bis

nicht nur die dampfförmige Fraktion aus dem Pha- 30 C abgekühlt und anschließend in den Phasea-

sentrenncr 107, sondern auch einen Teil der flüssi- trenner 107 eingespeist, m dem eine Temperatur von

gen Fraktion m die Reabsorptionssatue 146 einspei- UvC und ein Druck % M₁ 1 28 ata herrschen. Die

sen, während dann nur der resöiche Teil der flüssigen flüssige Bodenfraktion, die eine weitgehend von Ver-

Fraküon die angereicherte and gereinigte wäßrige 6_S unrcmigungen befreite wäßrige Ääiylencxidlosuag

Äthylenoxidlosuiigdarstent. darstellt, verläßt den Phaseatreaaer 107 da«* »*«-

Das erfinduagsgemaße Verfahren kann natürlich tung 51. Die durch Leitung 108 fließende damptför-

auch mittels anderer Ausfuhrungsformen durchge- mige Fraktion aus dem Phaseotrenner 107vriwi in

der Reabsorptionssäule 146 mit dem abgekühlten Kondensat aus Leitung 44 kontaktiert. Die Kopfbzw. Bodendrücke in der Rcabsorptionszone 146 betragen 1,20 bzw. 1,28 aita und die entsprechenden Temperaturen 16 bzw. 24° C. Die Mengen (in Molprozent) der Bestandteile sowie die Durchsätze (in Molprozent, bezogen auf den in Leitung 31 fließenden Kopfstrom aus dem Abstreifer 30) verschiedener Ströme werden angenähert in der nachstehenden Tabelle aufgezeigt. Der Begriff »permanente Gase« bezeichnet Gase, wie Stickstoff, Sauerstoff und Argon, die nicht ohne weiteres verflüssigt werden können.

Der Begriff »Spuren« wird verwendet, wenn es sich um Mengen zwischen 0,00.5 und 0,05 Molprozent handelt. Bestandteile, die in einer noch geringeren Menge vorhanden sind, werden als nicht vorhanden betrachtet und durch einen Strich bezeichnet.

Durch Multiplizieren der Durchsatzzahl eines bestimmten Stroms mit den betreffenden Molprozentzahlen der verschiedenen Bestandteile sind leicht Zahlen zu errechnen, die sich auf die Weise beziehen, in der sich das ursprünglich in das Aufarbeitungssystem eingespeiste Äthylenoxid über die Ströme, die dieses System verlassen, verteilt.

	Leitung;	Leitung	I	Leitung	Leitung	Leitung	Leitung	Leitung	Leitung	LcUung	Leitung
	Nr. 35	Nr. 29		Nr. 31	Nr. 44	Nr. 144	Nr. 106	Nr. 144	Nr. 108	Nr. 147	Nr. 51
						vor Ver-		nach Ver-
						cinigung mit		einigung mit
						Leitung		Leitung
					Nr. 106		Nr. 106
»Permanente	—	Spuren	0,1	Spuren		Spuren		2,8	6,3	Spuren
Gase« + Me	—	Spuren	0,1	Spuren		Spuren		2,4	5,4	Spuren
than +Äthan					0,4		0,1
Äthylen					0,3		0,1
Formaldehyd
(als solcher
oder in Form
von Me-
thylenglykol	—	—	Spuren	Spuren		Spuren		—	—	—
oder seinen	—	Sauren	0,5	Spuren		Spuren		15,4	33,6	Spuren
Polymeren)..	—	"0,8	29,6	8,3	—	10,4	—	78,0	53,2	29,2
Kohlendioxid	—	—	Spuren	Spuren	2,0	Spuren	0,5	Spuren	—	Spuren
Äthylenoxid..	1,0	1,0	—	—	93,0	—	30,8	—	—	—
Acetaldehyd					—		Spuren
Äthylenglykol	0.1	0,1	—	—	—	—	—	—	—	—
Diäthylen-	98,9	98,0	69,7	91,7		89.6		1,4	1,5	70,8
glykol				—		—
Wasser		100	74,9	4,3	76,7	68,5	3,3	1.47	98,5
Durchsatz
(Molprozent)		25,1	101,8

Der durch Leitung 51 fließende Produktstrorr., der ungefähr die gleiche Äthylenoxidkonzentration wie die Kopffraktion aus der Abstreifsäule 30 aufweist, jedoch geringere Mengen an Verunreinigungen enthält, kann einer »Trennstufe-HI^-Destillation zur Herstellung von wasserfreiem Äthylenoxid unterworfen werden, und dieses Äthylenoxid kann gegebenenfalls wegen hober Reinheitsanforderungen des Marktes noch weiteren Behandlungen unterzogen werden.

Eine andere Möglichkeit ist es, das Äthylenoxid in der wäßrigen Lösung von Leitung 51 in Äthylenglykol umzuwandeln, das dann in monomerer und/oder oligomerer Form gewonnen werden kann.

Der durch Leitung 147 fließende Kopfstrom aus der Reabsorptionssäule 146 hat zwar einen ziemlich großen Äthylenoxidgehalt, aber es handelt sich, da dieser Kopfstrom nur verhältnismäßig klein ist (nur 1.47 Molprozent des Stroms in Leitung 31) doch um ziemlich geringe Mengen, nämlich um nicht mehr al·; etwa 2,6 Prozent des in das System eingespeisten Athylenoxids. Es lohnt sich jedoch, den größten Tei dieses Äthylenoxids durch Wasserwäsche aus dei Kopffraktion abzutrennen, bevor sie als ein Abfall produkt abgeleitet wird.

Es wurde gefunden, daß der Äthylenoxidgehalt de; durch Leitung 147 fließenden Gemisches durch Ein leitung von zusätzlichem wäßrigem Absorptionsmitte: in die Reabsorptionssäule 146 über Leitung 95 her abgesetzt werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche- ^0"1* wer^en- ^>a außerdem jeweils nur ein Teii des " Äthylens in der Reaktionszone katalytisch zu Ätby-

1. Verfahren zur Anreicherung und Reinigung lenoxid umgewandelt wird, muß das nicht umgewanvon Äthylenoxid aus einem Reaktionsgemisch, delte Äthylen zur Vermeidung übermäßiger Verluste das durch Umsetzung von Äthylen mit moleku- 5 wieder in die Reaktionszone zurückgeführt werden, larem Sauerstoff hergestellt worden ist, durch Das Äthylenoxid enthaltende Reaktionsgemisch wird Behändem dieses Gemisches mit einer wäßrigen daher mit einer wäßrigen Flüssigkeit behandelt., wel-Flüssigkeit, Abscheidung von Wasser aus der ehe das gebildete Äthylenoxid absorbiert. Das in der äthylenoxidhaltigen Lösung in einer ersten Trenn- Absorptionszone nicht absorbierte Material wird stufe mit anschließender Zerlegung der restlichen 10 wieder in die Reaktionszone zurückgeleitet. Mischung nach Kühlung und anschließender Pha- Das Äthylenoxidationsverfahren wird demgemäß

sentrennung in einer zweiten Trennstvfe in eine bei großtechnischen Verfahren im Kreislaufsystem überwiegend aus Wasser und Äthylenoxid be- durchgeführt.

stehende Fraktion und in eine zweite Fraktion, Da in der Praxis die in das Kreislaufsystem einge-

und Abtrennung der wäßrigen Flüssigkeit aus 15 speisten Zuspeisungen neben reinem Äthylen und der erstgenannten dieser beiden Fraktionen in Sauerstoff immer Verunreinigungen aufweisen, da einer dritten Trennstufe, dadurch ge kenn- dem System z.B. als Verdünnungsmittel absichtlich zeichnet, daß man in der zweiten Trennstufe große Mengen an inerten Materialien zugeführt wersowohl die nach Kühlung und anschließender den und da im System selbst durch Nebenreaktionen Phasentrennung erhaltene Dampfphase als auch ao Nebenprodukte, insbesondere Kohlendioxid und die erhaltene flüssige Phase weiter abkühlt, wo- Wasser, gebildet werden, ist es zur Erzielung einer nach man die weitergekühlte Dampfphase in an allen Stellen des Systems konstanten Zusammeneiner Reabsorptionssäule im Gegenstrom mit setzung der Gasströme und zur Verhinderung eines der weitergekühlten flüssigen Phase aus dem Konzentrationsaufbaus an inerten Materialien, Ver-Phasentrenner kontaktiert und wobei man am as unreinigungen und Nebenprodukten erforderlich, aus Kopf der Reabsorptionssäule eine gasförmige dem Rückführstrom einen solchen Ableitungsstrom Fraktion und als Bodenfraktion eine wäßrige abzuzweigen, daß je Zeiteinheit die gleiche Anzahl Äthylenoxidlösung abzieht, welche letztgenannte von Grammatomen der einzelnen betreffenden BeFraktion schließlich einer oder mehreren Anrei- standteile aus dem Kreislaufsystem abgezogen wercherungs- und/oder Reinigungsbehandlungen un- 30 den, welche ihm auf irgendeine mögliche Weise zuterzogen wird. fließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Da bei der Luftoxidation mit der Luft erhebliche

kennzeichnet, daß die Bodenfraktion aus der Re- Mengen an Stickstoff in das System eingespeist werabsorptionssäule mit der dampfförmigen Fraktion den, ist in diesem Fall auch ein verhältnismäßig aus dem Phasentrenner vereinigt wird, der so 35 großer Ableitungsstrom erforderlich. Dies führt dazu, erhaltene vereinigte Strom weiter abgekühlt und daß vorteilhafterweise mittels des großen Ableitungsdann in einen zweiten Phasentrenner eingespeist Stroms auch die Kohlendioxidkonzi ntration im Sywird, dessen Dampfphase in die Reabsorptions- stern geregelt wird. Andererseits weist jedoch diese säule eingeleitet wird und dessen flüssige Phase Ausführungsform den Nachteil auf, daß wegen der als Endprodukt entnommen oder der dritten 40 nicht unerheblichen im Ableitungsstrom enthaltenen Trennstufe zugeführt wird. Äthylenmengen zur Vermeidung übermäßiger Äthy

len-Ausgangsmaterialverluste eine zweite Reaktions-

zone und gegebenenfalls auch eine zweite Absorptionszone in den Ableitungsstrom eingebaut werden 45 müssen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anrei- Bei der Sauerstoffoxidation werden nur geringe

therung und Reinigung von Äthylenoxid aus einem Mengen an inerten Materialien mit dem Sauerstoff Reaktionsgemisch, das durch Umsetzung von Äthy- in das Kreislaufsystem eingespeist, und es ist demlen mit molekularem Sauerstoff hergestellt worden gemäß nur ein verhältnismäßig kleiner Ableitungsist, durch Behandeln dieses Gemisches mit einer 50 strom erforderlich. Dieser kleine Ableitungsstrom wäßrigen Flüssigkeit, Abscheidung von Wasser aus reicht jedoch nicht zur Regelung der Kohlendioxidder äthylenoxidhaltigen Lösung in einer ersten konzentration im System aus, weshalb in diesem Fall Trennstufe mit anschließender Zerlegung der rest- eine zusätzliche Einrichtung, üblicherweise eine Anlichen Mischung nach Kühlung und anschließender lage zum Waschen mit einer alkalischen Flüssigkeit, Phasentrennung in einer zweiten Trennstufe in eine 55 in den Rückführstroni eingebaut werden muß, sofern überwiegend aus Wasser und Äthylenoxid bestehende man nicht Kohlendioxid als Hauptbestandteil des Fraktion und in eine zweite Fraktion, und Abtren- Verdünnungsmittels verwendet, nung der wäßrigen Flüssigkeit aus der erstgenannten Es hat sich zwar gezeigt, daß sich das Äthylen-

dieser beiden Fraktionen in einer dritten Trennstufe. oxid zur Verwendung ausreichend großer Absorp-Bei der sogenannten direkten Oxidation von Äthy- 60 tionsmittelmengen praktisch vollständig aus dem von len mit molekularem Sauerstoff zu Äthylenoxid müs- der Reaktionszone abgezogenen Material absorbiesen die Reaktionsbedingungen, um unerwünschte ren läßt, doch da bei der Absorption demgemäß ver-Nebenreaktionen auszuschalten oder so gering wie hältnismäßig verdünnte Äthylenoxidlösungen anfallen möglich zu halten, sorgfältig gewählt werden. Die und da im üblicherweise wäßrigen Absorptionsmittel Reaktion muß demgemäß mit sehr kleinen Konzen- 65 neben Äthylenoxid noch andere Materialien vorlietrationen an Reaktionsteilnehmern, d. h. unter Ver- gen, wie Aldehyde, Stickstoff, Argon, Methan und Wendung von zum größten Teil aus Verdünnungs- Acetylen und vor allem Kohlendioxid, das immer im mitteln bestehenden Reaktionsgemischen, durchge- Reaktionsgemisch vorhanden ist und das sich wegen