TWI453061B

TWI453061B - 回流冷凝器

Info

Publication number: TWI453061B
Application number: TW098101206A
Authority: TW
Inventors: Ii Clyde L Rhodes; John F Szul; Fred A Conneway
Original assignee: Dow Technology Investments Llc
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2014-09-21
Also published as: EP2247355B1; TW200940151A; CA2712985C; CA2712985A1; EP2247355A1; CN101925387B; US20120088940A1; WO2009094103A8; US10471371B2; WO2009094103A1; CN101925387A; US20170239590A1

Description

回流冷凝器

發明領域

本揭示內容係有關於一程序及系統用於自包含甲醛的一氣流中將甲醛去除。更特定言之，此揭示內容係有關於一改良程序用於將包含甲醛的進給氣流凝結用以將甲醛自該進給氣流去除並恢復一所需產品。

發明背景

當藉由銀催化、氣相、具有分子氧之部分氧化的乙烯製備氧化乙烯(ethylene oxide)時，存在一氣體反應流出物。此流出物能夠極度地相關於該所需氧化乙烯產品加以稀釋，包含，例如，自約0.3莫耳百分比至約0.5莫耳百分比的所需材料。

由於該氧化乙烯流出物於由該氧化反應產生的氣體混合物中係極度地經稀釋，所以此混合物接續地接受不同的處理(吸收、蒸餾、閃光及相似處理)為了獲得純氧化乙烯。然而，該等處理並未充分地以低濃度(例如，以莫耳百萬分數(ppm)測量的濃度)之甲醛雜質加以處理，其存在於尋求淨化的氧化乙烯中。

例如，於一些程序中，在氧化乙烯凝結後自一汽提塔(stripping column)去除甲醛作為塔頂餾出物流(overhead stream)，然而，如此具有複數缺點。假若於該塔頂餾出物流中該甲醛濃度係為高的，則會於該汽提塔之塔頂餾出物系統中形成固相多聚甲醛，其會造成堵塞及不穩定作業並可能需要停工及清洗。例如，見J.Frederic Walker所著，甲醛，第140-163頁(第三版，Reinhold出版公司)。另一方面，於此程序中，假若該塔頂餾出物流中含有低濃度甲醛，則其中相對的氧化乙烯量過多，導致所需淨化材料之產量損失。

發明概要

本揭示內容之具體實施例提供用於自進給蒸氣流去除甲醛的程序及裝置。該等具體實施例適於商業規模的氧化乙烯生產。

如於此所使用，一“氧化乙烯回收塔(recovery column)”或“塔(column)”，例如，係有關於一般地為包含平板及/或填充元件(packing element)直立、圓柱狀塔(column或tower)，其中該等平板及填充元件提供一表面積供液體及氣體接觸所用，有助於在液體與氣體之間的質量轉移。如所察知，該塔亦具有其他形狀及一般定向，包括一多邊形塔其係以水平定向加以配置。該氧化乙烯回收塔包括一汽提部分(stripping portion)及一再吸收部分(reabsorption portion)。

如於此所使用，該“汽提部分”係為該塔之部分於其中一水溶液之一或更多成分係藉由經配置與一於該水溶液中大部分不易溶解的氣流接觸而加以去除，或是藉由加熱該水溶液用以致使於待去除的該一或更多成分中發生相變。於此所說明的具體實施例中，能夠於該水溶液上實施汽提用以淨化、回收及/或分離氧化乙烯，其中該“水溶液”能夠定義為氧化乙烯、水及其他化合物的液態混合物。

如於此所使用，該“再吸收部分”係為該塔之部分於其中氣體之成分係藉由將該氣體與一相對非易揮發液體溶劑接觸而加以去除，該溶劑吸收該氣體之一些成分而同時未吸收其他成分。能夠進行再吸收用以自氣流中去除痕量成分(trace component)。

如於此所使用，一“冷凝器”係為將蒸氣轉化成液體的一裝置。於此所說明的具體實施例中，蒸氣進給進入該冷凝器，其中處於該第一水溶液之該氣相部分中的一些化合物凝結而其他化合物通過該冷凝器並維持在氣相。同時，如於此所使用，一“回流冷凝器”係為一冷凝器於其中蒸氣凝結並能夠往回流動進入容器而為一回流(reflux stream)。

如於此所使用，“出口逸入速度(exit entrainment velocity)”係為氣體離開管束的速度，處於或高於該速度一些液體逸入於離開該管束的蒸氣中。

如於此所使用，一“管板(tube sheet)”係有關於一裝置其係於每一端部處連接至該管束中該等管。該管板可用以將該等管固持在適當位置並且實體上包含該外殼側流體。

圖式簡單說明

第1A及1B圖提供本揭示內容之一冷凝器的一具體實施例之一圖示說明。

第2圖提供本揭示內容之一氧化乙烯回收塔之一圖示說明。

較佳實施例之詳細說明

本揭示內容之具體實施例包括用於自導入於一冷凝器中的一蒸氣流中去除甲醛的方法及裝置。該等裝置具體實施例包括一冷凝器其包含經配置、按一定尺寸製作的元件，並經度量用以自送至該冷凝器的一蒸氣流中去除至少百分之六十(60%)的甲醛。

本揭示內容之具體實施例自進入一冷凝器的一蒸氣流中去除甲醛。該冷凝器包括一主體其界定一冷卻區域，其中該主體包括一冷卻流體入口以及一流體出口用以讓冷卻流體在該冷凝器之一外殼側上通過，以及一大致直立管束配置在該冷卻區域中用以接收該蒸氣進給(vapor feed)。該管束提供一內表面積用於當熱量係藉由該冷卻流體去除時將至少一些蒸氣進給冷凝。該冷凝器亦包括一頂部管板配置在該管束之一頂部處，其中離開該管束的逸入流體脫離該蒸氣流，落在該頂部管板上，並向下在該管束中每一管之內表面積流動用以提供一潤濕內表面積。因此，該蒸氣進給中的甲醛與該潤濕內表面積上的水發生反應用以形成甲二醇，自進給至該冷凝器的該蒸氣流中去除至少百分之六十(60%)的甲醛。

本揭示內容之一些具體實施例，例如，於一氧化乙烯程序中將甲醛自一包含氧化乙烯的水溶液中去除，其中氧化乙烯係為該所需產品。然而，本揭示內容之具體實施例並未限定在氧化乙烯程序，而能夠於其中去除甲醛係為有利的其他程序中使用。

去除甲醛對於降低精煉設備中甲醛反應係為有利的，該反應會對所需產品造成品質問題。就一實例而言，於一氧化乙烯程序中，甲醛於精煉設備中發生反應而形成副產物(例如，冷凝產物)，導致於精煉單乙二醇(MEG)中，氧化乙烯之一終端產品，無法符合紫外光(UV)規格。

本揭示內容之具體實施例包括一管殼式熱交換器其將進入該熱交換器包含甲醛的該蒸氣流的一部分冷凝，於是，該熱交換器係稱為一冷凝器。該冷凝器可由具有一管束位於內部的一外殼所組成。一流體流經該等管，以及其他流體流動覆蓋該等管(通過該殼)用以在該二流體間進行熱交換。該管組係稱為一管束，並可由複數型式之管：平滑、具縱向鰭片等，所構成。

不同起始溫度的該二流體流經該冷凝器。一流體流經該等管(該管側)以及其他流體於該等管外側流動但位於該外殼內部(該外殼側)。熱量係自一流體經由該等管壁傳遞至另一流體，自管側傳遞至外殼側，或反之亦然。為了有效率地傳遞熱量，應使用一大的熱傳遞面積，如於此所說明，因此該冷凝器可包括複數管。

於本揭示內容之具體實施例中，熱量係自進入該冷凝器的蒸氣流傳遞至流經該冷凝器外殼側之該冷卻流體。當熱量經傳遞時，該蒸氣流之溫度降低，致使該蒸氣流中成份冷凝成為液體。藉由控制，例如，該蒸氣流之流率、該冷卻流體流率以及該管束之長度，在其他作業狀況中，該冷凝器經設計使能夠將特定成份，例如，甲醛，之去除作業達到最大程度。

然而，除了監控流率及熱傳遞表面積外，熟知此技藝之人士應察知的是包含甲醛的反應亦會影響去除作業以及去除甲醛之速率。如於化學式(I)所示，甲醛於一可逆反應中與水發生反應用以形成甲二醇。

其中k₁ <<k₂ 。(Zietschrift fur Physikalische Chemie Neue ，Bd 65,S.221-224(1969))。同時，在其他聚合物中，甲醛經聚合用以產生，例如，聚縮醛(polyoxymethylene)。

於本揭示內容之具體實施例中，甲醛轉化成甲二醇係為所需的反應，因為與甲醛(沸點大約為負十九(-19)℃)相較該甲二醇具有一較高的沸點(大約為九十(90)℃)。2005年出版，David R.Lide所著化學及物理手冊 (Handbook of Chemistry and physics)，第3-262,6-41頁。因此，甲二醇將較甲醛更為容易地冷凝成液體，增強將甲醛自進入該冷凝器的蒸氣流中去除。

另一方面，甲醛轉化成不同的聚合物並非為所需的反應。於一些具體實施例中，於該管束中該等管之內部表面上形成的聚合物會在該內部表面上增加，使該等管堵塞。為防止形成聚合物，因此，本揭示內容之具體實施例提供用於保持一潤濕內部表面積用以促進甲二醇反應以及防止聚合反應的方法及裝置。

第1A圖係為本揭示內容之具體實施例的一冷凝器100的一圖示說明。如於此所說明，該冷凝器100可包括經配置、按一定尺寸製作的元件，並經度量用以自進給至該冷凝器100的一蒸氣流102中去除至少百分之六十(60%)的甲醛。於一些具體實施例中，該冷凝器100能夠自進給的該蒸氣流102中去除至少百分之八十(80%)的甲醛。於不同具體實施例中，該冷凝器100能夠自進給的該蒸氣流102中去除至少百分之八十五(85%)的甲醛。該冷凝器100包括一主體104，或是外殼，界定一冷卻區域106。於該冷卻區域106處熱量係自該蒸氣流102傳遞至一冷卻流體108。

於一些具體實施例中，該主體104具有大致為環狀橫截面的形狀。亦能夠為其他形狀，包括橢圓或多邊形。於包括一環狀主體104的具體實施例中，該主體104之內徑係位於約一百(100)吋(2.54公尺)至約二百五十(250)吋(6.35公尺)的範圍內，

於本揭示內容之具體實施例中，該主體104包括一冷卻流體入口110以及一冷卻流體出口112，其中冷卻流體108通過進入該冷卻流體入口110用以循環通過位於該冷凝器100之一殼側上的該主體。於一些具體實施例中，該冷卻流體108可為水，然而，該等具體實施例並未如此加以限定。

如第1圖中所示，該冷凝器100包括一大致為直立的管束114其係由複數之垂直定向管116所組成。該管束114係配置在該主體104之該冷卻區域106中。於一些具體實施例中，該管束114於該主體104中使用一頂部管板118、一底部管板120，以及於一些具體實施例中，複數之擋板122固定在適當位置。亦能夠以其他構件用於支撐該管束114。

管束114中的該等管116可經隔開用以容許冷卻流體108在相鄰管116間循環並將熱量自該等管116去除。為圖示說明，於第1圖中僅顯示小數目之管116，同時再次為圖示說明，將該等管116之間的間隔誇張顯示。第1B圖圖示當該等管116配置在位於該主體內側的該管束114中時，其之一橫截面的一具體實施例。亦能夠為其他的構形。

於一些具體實施例中，該管束114的總管內表面積對管內容積之一比例至少約為20：1。此外，於一些具體實施例中，於該管束114中的每一管116具有至少約為150：1的一長度對直徑比例。例如，本揭示內容之具體實施例包括該等冷凝器具有的該等管116其之外徑係位於約0.50吋(1.27公分(cm))至約2.50(6.35公分)的一範圍中，以及一內徑係位於約0.37吋(0.94公分)至約2.37(6.02公分)的一範圍中。於該等具體實施例中，視該冷凝器100之尺寸而定位於該管束中的管116之數目係位於自1,000至115,000的範圍中。此外，該等管116之長度，例如，係位在自約21呎(6.40公尺)至約40呎(12.19公尺)的範圍中。因此，該管長度對外徑比例係位在，例如，自約170：1至約960：1的範圍中，以及總管內表面積對管內容積之比例係位在自約20：1至約130：1的範圍中。然而，本揭示內容之具體實施例並未限定在該等尺寸。

該等管116可由一材料構成能夠經由該等管116之寬度傳導熱量。此外，選定該管材料用以抵擋於作業期間出現的熱應力，例如，由於熱膨脹其係於不同溫度下及/或源自於該流體本身之高壓力的應力而發生。該等管116亦能夠以在該作業狀況(溫度、壓力、pH值等)下針對長時間與該外殼側及管側流體相容的一材料構成，將惡化程度，諸如腐蝕，降至最低。

如於此所說明，該等管116可經由頂部管板118及底部管板120固定在外殼104內的適當位置。可在該頂部管板118與底部管板120之間配置不同型式的附加支撐件用以進一步地穩定該管束114。該等支撐件可包括附加的管板、不同型式的托架及/或複數之擋板122。於一些具體實施例中，該等擋板122可將冷卻流體108流引導通過該主體104冷卻區域106。於一些具體實施例中，該等擋板122係位在大約為十(10)至二十(20)的範圍中。

該底部管板120可具有開口其容許該蒸氣流102由一冷凝器入口124進入該等管116。於一些具體實施例中，該等管116可延伸穿過該底部管板120。於該等具體實施例中，該等管116可具有一推拔底部126，如第1圖中所示，於此進一步地加以說明。該等管116係連接至該頂部管板118，容許一部分之蒸氣流，或於一些具體實施例中，一富含氧化乙烯的蒸氣流，經由一冷凝器出口128離開該冷凝器100，同時離開該等管116的液體能夠落在該頂部管板118上並向下流回該等管116之該內部表面。

如於此所說明，該冷凝器100亦包括一冷凝器入口124以及一冷凝器出口128。於本揭示內容之具體實施例中，將包括甲醛的一蒸氣流102經由該冷凝器入口124導入該冷凝器100。由該冷凝器入口124，該蒸氣流102能夠進入該等管116。為將進入該冷凝器100的該蒸氣流之一部分冷凝，該冷卻流體108係經由冷卻流體入口110導入該冷凝器100，其中該冷卻流體在該外殼側上流經該冷凝器100，並經由該冷卻流體出口112離開該冷凝器100。

如於此所說明，當該蒸氣流102自該管束114之該入口130流動至該管束114之該出口132，一部分之蒸氣流102冷凝成液體。該液體凝結物，或“回流”向下流至該等管116之該內部表面，提供一潤濕的管表面。因此，該蒸氣流102及液體凝結物在該等管116內側於一彼此相對的逆流方向上流動。該冷卻流體108，因此，於與該液體凝結物相對的一逆流方向上流動。

如熟知此技藝之人士所察知，於大部分液體回流冷凝器之作業中，該冷凝器100之設計及作業中的一限制因素係在該管入口130處的蒸氣速度抑制凝結物自該冷凝器100向下流動時發生，一所熟知的“氾流(flooding)”概念。易言之，氾流係在該液體係藉由蒸氣搭載向上，取代藉由重力排出時發生。於本揭示內容中，一計算臨界氾流速度，如於此所使用，係有關於該蒸氣流速度，於該管入口130處在該蒸氣流速度下抑制凝結物向下流經位於該管束114中的該等管116。於本揭示內容之具體實施例中，可利用熱傳遞研究公司(HTRI)的Xchanger Suite®5.0電腦程式進行入口及出口氾流計算。

於一些具體實施例中，該蒸氣流速度係大約為位在該管束114之該入口130處該經計算的臨界氾流速度的百分之九十(90%)或更低。此外，於不同具體實施例中，該蒸氣流速度係大約為每秒8.5呎(每秒2.59公尺)或更低。

儘管當該蒸氣流速度係大於該經計算的臨界氾流速度時會發生氾流，但氾流亦會受該等管116之幾何形狀影響。就其本身而論，於一些具體實施例中，位於該管束116中的每一管114可包括一推拔的底部部分126。於該等具體實施例中，該管116之該底部部分126可延伸通過該底部管板120。該推拔的底部部分126增加該等管116之該入口的有效橫截面積。藉由增加該等管116之該入口的該橫截面積，與當該等管116並未包括延伸通過該底部管板120的一推拔底部部分126時相較，該計算臨界氾流速度係為較高的。

視該蒸氣流及液體凝結物流率而定，一管116內的不同位置處亦會出現氾流。例如，該管116之該出口132處亦會出現氾流，為所熟知的液滴夾帶(droplet entrainment)現象，其中離開該等管116的蒸氣自該冷凝器100夾帶液滴而出。本揭示內容之具體實施例使用一蒸氣流流率進入該管束114，提供超過一臨界出口逸入速度的一蒸氣流出口速度。如於此所使用，該“臨界出口逸入速度”係有關於氣體離開該管束114的速度，在該速度或是高於該速度下一些該液體夾帶於離開該管束114的蒸氣中。於一些具體實施例中，該蒸氣流出口速度係大於該臨界出口逸入速度約百分之二百(200%)。於不同的具體實施例中，該蒸氣流出口速度至少為該臨界出口逸入速度的百分之一百五十(150%)。

於不同的具體實施例中，該蒸氣流出口速度最小可為該臨界出口逸入速度的百分之一百(100%)。當該蒸氣流出口速度經降低低於該臨界出口逸入速度的100%時，該等管116之內表面的整個長度可能維持未潤濕。如於此所說明，於該等情況下，甲醛經反應用以在該等管116之內表面上形成聚合物。該等反應物會造成該等管116內側堵塞或污染。

當液滴自該等管出口132搭載而出時，該等液滴係自該等管116之頂部噴灑而出，於該處液滴與蒸氣脫離並落在該頂部管板118上。該等液滴聚集並向下流回該管束114中的該等管116。讓蒸氣流102在超過該臨界出口逸入速度的一速度下流動，能夠改良沿著該等管116之整個內表面使管潤濕的可能性。

此外，於一些具體實施例中，能夠監控該蒸氣流速度用以提供足夠的液體駐留時間供甲醛與水發生反應。於一些具體實施例中，蒸氣流速度容許至少約為0.5秒的液體駐留時間。

如於此所說明，能夠藉由促進甲醛與水之間的反應用以形成甲二醇而促進去除甲醛。藉由提供一潤濕表面，該蒸氣流中的甲醛能夠立即地在該潤濕表面上與水發生反應用以形成甲二醇。由於甲二醇具有一較甲醛為高的沸點，如於此所說明，由該反應所產生的甲二醇能夠立即地凝結為一液體並向下排放至該等管之內表面積。就其本身而論，甲醛之去除係視反應及熱傳遞可適用的表面積總量而定。藉由提供一管束114具有一總管內表面積與管內容積之比例係至少約為20：1，以及該等管的一長度與直徑的比例係至少約為150：1，如於此所說明，本揭示內容之該冷凝器100能夠將至少百分之六十(60%)的甲醛自該蒸氣流中去除。

如於此所說明，本揭示內容之該冷凝器能夠用於氧化乙烯程序，其中自包含氧化乙烯的一蒸氣流中去除甲醛。於該等具體實施例中，該冷凝器可配置在一氧化乙烯回收塔內側介於該塔之氣提部分與再吸收部分之間，該蒸氣流係於該塔之氣提部分中產生。

然而，在自該氧化乙烯回收塔回收氧化乙烯之前，能夠執行複數步驟。如於此所說明，該等步驟，例如，能於一氧化乙烯加工廠的一處所中進行用以產生氧化乙烯並於進一步反應中使用氧化乙烯的該等步驟。然而，該等不同的步驟亦能夠於個別設施中進行。

於此揭示內容之該程序中所使用的炔屬烴(烯烴)可藉由以下的結構式(I)加以描述其特性：

其中R₁ 及R₂ 分別係由氫及較低的一價基選定，較佳地為C₁ -C₆ 烷基包括甲基、乙基、丙基、丁基及較高具有上至六碳原子的相同物。較佳地，R₁ 及R₂ 分別地選自氫、甲基及乙基。更佳地，R₁ 及R₂ 分別為氫以及該較佳的烯烴係為乙烯。於此揭示內容之該程序中所產生的相對應環氧烷較佳地可藉由以下的結構式(Ⅱ)加以描述其特性：其中R₁ 及R₂ 於此係視為同一的與該反應物烯烴有關。更佳地，該環氧烷係為氧化乙烯(亦即，R₁ 及R₂ 二者為氫)。

可對該程序提供氧如同純分子氧。可任擇地，可提供氧如同一包含氧的氣體，其中該氣體進一步包含一或更多氣體成分，例如，氣體稀釋劑諸如氮、氦、甲烷及氬，其本質上相關於該氧化程序係具惰性的。於一些具體實施例中，一適合的包含氧氣體係為空氣。此外，如於此所說明，該包含氧氣體可包含一或更多的以下氣體成分：水、二氧化碳及不同的氣體促進劑及/或氣體副產物抑制劑。

該進給氣體中炔屬烴對氧的相對容積比範圍係根據任何的該等熟知傳統數值。典型地，該進給氣體中炔屬烴對氧的相對容積比可於自約2：1至約6：1的範圍內變化。同樣地，惰性氣體量、稀釋劑或其他氣體成分諸如水、二氧化碳及氣體促進劑以及氣體副產物抑制劑可根據於業界所熟知的傳統範圍加以變化。

本揭示內容係可應用在任何適合的反應器，例如，固定床反應器、固定床管式反應器、連續攪拌槽反應器(CSTR)、以及流體床反應器，於業界中所廣為熟知的廣泛種類反應器中的環氧化作用。熟知此技藝之人士藉由使用一單程系統，或是使用逐次反應用以藉由使用以連續配置方式的反應器增加乙烯轉化，亦能夠輕易地確定回收無反應進給的可取性。

能夠藉由程序經濟性指定所選擇的特定作業模式。炔屬烴(烯烴)，較佳為乙烯，轉化成環氧烷，較佳為氧化乙烯，例如，能夠視所需的質量速度及生產力而定，藉由在自約攝氏二百(200)度(℃)至約三百(300)度(℃)的一溫度下，以及自約五(5)大氣壓(五百零六(506)仟帕斯卡(kPa))至約三十大氣壓(3040kPa)之壓力範圍的一壓力下連續地導入包含炔屬烴(例如，乙烯)及氧的一進給流，或是一包含氧的氣體至一包含催化劑反應器而完成。於大規模反應器中的駐留時間可為約0.1至約五(5)秒。所得的環氧烷，較佳為氧化乙烯，因而能夠使用另外的程序自反應產物加以分離並回收。

根據本揭示內容所生產的環氧烷可轉化成亞烷基二醇(alkylene glycol)、烷醇胺以及乙二醇醚。乙二醇可用於二應用中：作為聚對苯二甲酸乙二酯的一原料用於聚酯纖維、薄膜及容器，以及作為汽車用防凍劑。同時，二-,三-,及四伸乙甘醇係為乙二醇之連產物(coproduct)。

可藉由氧化乙烯之(催化或非催化)水解生產乙二醇。能夠利用酸或鹼催化或是於中性介質非催化而進行氧化乙烯水解。酸催化水解藉由質子注入而使氧化乙烯活化與水發生反應。然而，鹼催化水解造成對於乙二醇顯著為低的選擇性，除了該乙二醇外產生二伸乙甘醇以及較高的乙二醇 (例如，三及四伸乙甘醇)。可藉由乙醇與氧化乙烯之反應可製造乙二醇單醚。同時，藉由氧化乙烯與氨之反應可製造乙醇胺。例如，見美國專利第4,845,296號。

於一些具體實施例中，乙烯轉化成氧化乙烯的單程轉化率可為低的(亦即，百分之一(1)或較低)，除此之外，產生一混合物其包含氧化乙烯連同未反應乙烯及氧、醛、酸性雜質、氮及氬之稀釋濃度。於一些具體實施例中，醛類可包括甲醛及乙醛。於一些具體實施例中，乙烯轉化成氧化乙烯的單程轉化率可位於自百分之五(5)至百分之二十五(25)的範圍中。

所獲得的該稀釋氧化乙烯混合物能夠於一吸收器中利用水滌氣用以形成包括氧化乙烯的一水溶液，從而將氧化乙烯自該反應混合物(例如，二氧化碳、氮、氬)之未反應乙烯及氧以及其他氣體成分分離。該等剩餘分離的氣體材料能夠如同與乙烯及純氧之原料混合的循環氣體般再利用。

該水溶液接著送至包括本揭示內容之該冷凝器的該氧化乙烯回收塔，其中該水溶液係用以產生具有一較高氧化乙烯重量百分比的氧化乙烯流。該氧化乙烯流能夠自該塔去除並送至該氧化乙烯加工廠中的其他設備作進一步淨化或於其他反應中使用。例如，於一些具體實施例中，該氧化乙烯流能夠按規定路線送至一乙二醇單元反應器，其中氧化乙烯藉由與水反應經轉化成乙二醇。所產生的乙二醇可為單乙二醇、二伸乙甘醇及/或三伸乙甘醇。

第2圖提供本揭示內容之一氧化乙烯回收塔之一圖示說明。如於第2圖之該具體實施例所示，該回收塔234可包括該冷凝器200配置在一汽提部分236與一再吸收部分238之間。於一些具體實施例中，該汽提部分236可配置位在該回收塔234之一下半部分，以及該再吸收部分238可配置在該回收塔234之一上半部分。

如於此所說明，該氧化乙烯回收塔234，或回收塔234其之直徑係位在，例如，自六十五(65)公分(cm)至六(6)公尺(m)的範圍中，並且其之高度係位在，例如，自六(6)公尺(m)至六十(60)公尺(m)或更高的範圍中。如熟知此技藝之人士所察知，於該冷凝器200係配置在該回收塔234內部的具體實施例中，如於此所說明，位在該管束中該等管之數目可藉由該回收塔234之尺寸加以限制。

於一些具體實施例中，進入該回收塔234的水溶液240可包括水、氧化乙烯、甲醛以及其他輕氣及雜質。除了別的之外，該水溶液240中另外可能化合物之實例包括甲烷、二氧化碳、氧、氮、氬、乙醛及乙烯。

於一些具體實施例中，進入該冷凝器200的該蒸氣流202可包括介於五(5)與約六十(60)莫耳百分比之間的氧化乙烯。此外，離開該冷凝器200的該凝結液體242可包括位於約一(1)至約二十(20)莫耳百分比範圍中的氧化乙烯。如於此所說明，進入該冷凝器200的該蒸氣流202亦可包括位於約十五(15)至約八十(80)莫耳百分比範圍中的水，介於約五(5)至約二千(2,000)莫耳濃度(mole ppm)範圍中的甲醛，以及約一(1)至約二十(20)莫耳百分比的輕氣及其他雜質。

如於此所說明，該冷凝器200經作動用以自進入該冷凝器200的該蒸氣流202中去除大約八十(80)莫耳百分比的甲醛。就其本身而論，於一些具體實施例中，該蒸氣入口202可在約攝氏九十三度(93℃)的溫度下，約每小時124,000公斤(kg/hr)，以及每平方吋約十九磅力的一絕對壓力(psia)下進入該冷凝器200。因此，該冷凝器200可經作動用以在沿著該冷凝器200之該管側具有大約為0.2(psi)的一壓力降冷卻該蒸氣入口至約三十七(37)℃。為達到該適度的壓力降，如於此所說明，在約33℃的溫度下以約三百零九萬(3,090,000)kg/hr的一流量將冷卻水供給至該冷凝器200。

如於此所說明，自該吸收器中吸收該稀釋的氧化乙烯混合物而產生的該水溶液240可經導入至該回收塔234之汽提部分236中。於該汽提部分236中，藉由將一部分之水溶液240轉化成一氣相能夠自該水溶液240中去除氧化乙烯。如於此所使用，該氣相係為該水溶液240之一部分其經歷相變並接續地進入本揭示內容之該冷凝器200，作為蒸氣流202。

儘管該水溶液240之一部分202係轉化成一氣相，但包括水、氧化乙烯及其他化合物的該水溶液240之剩餘部分244能夠自該汽提部分236去除並按規定路線回至該吸收器，如於此所說明，用以收集該水溶液240中更多回至該回收塔234的氧化乙烯。

如於第2圖中所示，於一些具體實施例中，該冷凝器200可配置位在與該塔200一體成形的該汽提部分236之一頂部部分處。於該等具體實施例中，向下流至該管束中該等管之內表面的該凝結液體流可直接地返回至該汽提部分236，以及該冷凝器200中所產生該富含氧化乙烯的蒸氣流246能夠在該冷凝器200之該頂部處加以釋放。於一些具體實施例中，流入該汽提部分236的該凝結液體流242包括重量百分比約為八(8)的氧化乙烯。

於一些具體實施例中，能夠將該富含氧化乙烯的蒸氣流246導入至該回收塔之該再吸收部分238。於一些具體實施例中，該再吸收部分238藉由與一水流248接觸用以吸收其之氧化乙烯成分而能夠吸收該富含氧化乙烯的蒸氣流246中的氧化乙烯。

如於此所說明，於一些具體實施例中，於該再吸收部分238中產生的該氧化乙烯流250能夠按規定路線至該乙二醇單元反應器，於該處氧化乙烯係藉由與水發生反應經轉化成乙二醇。於一些具體實施例中，該乙二醇單元反應器中過量的水能夠自乙二醇經蒸餾去除，凝結並以該水流248之形式回送至該回收塔234用以再吸收更多的氧化乙烯。該氧化乙烯流250亦能夠按規定路線供進一步淨化，或是供其他反應所用。

應瞭解的是以上說明已以一圖解說明方式完成，並不具限制性。儘管於此已圖示及說明特定具體實施例，但熟知此技藝之人士應察知的是其他組件配置可取代所顯示的該等特定具體實施例。該等申請專利範圍係意欲涵蓋本揭示內容之不同具體實施例的該等改編及變化形式，除了先前技術所限定的範圍之外。

於前述的實施方式中，為使揭示內容合理化將不同特性一起地歸類於示範性具體實施例中。此揭示內容的方法並不詮釋為反映任何專利申請需要較申請專利範圍中所明確詳述者更多的特性的一意圖。更確切地，就以下申請專利範圍反映，發明性觀點少於單一揭示內容之所有特性。因此，以下的申請專利範圍特此併入該實施方式，每一申請專利範圍根據其自身而為本發明之一個別的具體實施例。

揭露之特定實施例

以下所提供的實例係僅具說明性目的並不意欲限定本揭示內容之範疇。於此所提供的該等實例揭示針對本揭示內容之冷凝器中所包括的該等元件的示範性尺寸，其中因而按一定尺寸製作包括該等元件之冷凝器能夠自包括甲醛的一入口流去除約八十(80)莫耳百分比的甲醛。

實例1

100‧‧‧冷凝器

102‧‧‧蒸氣流

104‧‧‧主體

106‧‧‧冷卻區域

108‧‧‧冷卻流體

110‧‧‧冷卻流體入口

112‧‧‧冷卻流體出口

114‧‧‧管束

116‧‧‧管

118‧‧‧頂部管板

120‧‧‧底部管板

122‧‧‧擋板

124‧‧‧冷凝器入口

126‧‧‧推拔底部

128‧‧‧冷凝器出口

130‧‧‧管束入口

132‧‧‧管束出口

200‧‧‧冷凝器

202‧‧‧蒸氣流

234‧‧‧回收塔

236‧‧‧汽提部分

238‧‧‧再吸收部分

240‧‧‧水溶液

242‧‧‧凝結液體

244‧‧‧剩餘部分

246‧‧‧蒸氣流

248‧‧‧水流

250‧‧‧氧化乙烯流