从环氧乙烷制造中的循环气体流去除碘化物杂质的方法和系统技术方案

提供用于减少存在于用于制造环氧乙烷的循环气体流中的气态含碘化物杂质，尤其烷基碘和乙烯基碘杂质的量的方法。以类似方式提供用于制造环氧乙烷、碳酸亚乙酯和/或乙二醇的方法，以及相关反应系统。

Method and system for removing iodide impurities from circulating gas stream in ethylene oxide manufacture

A method for reducing the gaseous iodide impurities, especially the amount of alkyl iodide and vinyl iodine impurities in a circulating gas flow used for the manufacture of ethylene oxide, is provided. Similar methods are provided for the production of ethylene oxide, ethyl carbonate and / or ethylene glycol, and related reaction systems.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从环氧乙烷制造中的循环气体流去除碘化物杂质的方法和系统
本专利技术涉及用于从乙烯制备环氧乙烷、碳酸亚乙酯和/或乙二醇的方法和反应系统。
技术介绍
单乙二醇用作制造聚酯纤维、聚对苯二甲酸亚乙酯(PET)塑料和树脂的原材料。其还并入汽车防冻剂液体中。碳酸亚乙酯通常用作溶剂。单乙二醇可通过各种已知方法从环氧乙烷商业地制备。这些方法尽管有变化，但全部总体上涉及二阶段反应系统，其中乙烯首先转化为环氧乙烷，其接着转化为乙二醇。在大部分工业规模二醇制造操作中，用于制造和回收环氧乙烷的方法与用于制造乙二醇的方法集成以使能量利用率最大化及减少成本。在第一阶段中，环氧乙烷通常由使乙烯与空气或元素氧在合适催化剂，例如银基环氧化催化剂存在下，并通常在有机缓冲剂，例如有机卤化物存在下于环氧化反应器中反应而产生。(参见KirkOthmer的《化学技术的百科全书(EncyclopediaofChemicalTechnology)》,第4版,第9卷,第923-940页)。此反应一般在10-30巴的压力和200-300℃的温度下发生，并产生包含环氧乙烷、未反应的反应物(例如乙烯和氧气)、各种杂质(例如醛杂质，包括甲醛和乙醛)以及任选地存在的其它气体和/或副产物(例如氮气、氩气、甲烷、乙烷、水和/或二氧化碳)的环氧化反应产物。在第二阶段中，环氧乙烷通过若干方法中的一种转化为乙二醇。在一种熟知方法中，来自环氧化反应器的环氧化反应产物连同再循环吸收剂溶液(通常称为“贫吸收剂”)一起供应到环氧乙烷吸收器以从环氧化反应产物吸收环氧乙烷。环氧乙烷吸收器产生包含环氧乙烷的水性产物流，通常称为“富吸收剂”，其接着供应到环氧乙烷汽提器，其中蒸汽通常反向地引入以将环氧乙烷以蒸气流形式分离。分离的环氧乙烷以更浓缩水性环氧乙烷流形式在环氧乙烷汽提器顶部处或其附近被抽出，而以底部物形式从环氧乙烷汽提器抽出的水性流通常循环到环氧乙烷吸收器以再用作贫吸收剂。从环氧乙烷汽提器抽出的水性环氧乙烷流接着经进一步反应以得到乙二醇，其通过水解反应器中的直接水解(即使环氧乙烷与大量过量的水热反应)或者通过使环氧乙烷与二氧化碳在羧化反应器中在羧化催化剂存在下反应以产生碳酸亚乙酯。可接着连同水一起将碳酸亚乙酯供应到水解反应器并在水解催化剂存在下经受水解以得到乙二醇。环氧乙烷的直接水解通常产生大致90-92重量％单乙二醇(MEG)的二醇产物(其中其余部分主要为二乙二醇(DEG)、一些三乙二醇(TEG)以及少量高级同系物)，而经由碳酸亚乙酯中间物的反应通常产生超过99重量％MEG的二醇产物。已努力简化从环氧乙烷获得乙二醇的方法，从而减少所需设备并减少能量消耗。举例来说，GB2107712描述一种制备单乙二醇的方法，其中将来自环氧化反应器的气体直接供应到反应器，在所述反应器中，环氧乙烷转化为碳酸亚乙酯或转化为乙二醇和碳酸亚乙酯的混合物。类似地，EP0776890描述一种方法，其中来自环氧化反应器的气体供应到环氧乙烷吸收器，其中吸收溶液主要含有碳酸亚乙酯和乙二醇。将吸收溶液中的环氧乙烷供应到羧化反应器并使其与二氧化碳在羧化催化剂，例如含碘化物羧化催化剂存在下反应。吸收溶液中的碳酸亚乙酯随后在添加水的情况下供应到水解反应器并在水解催化剂，如碱金属氢氧化物存在下经受水解。EP2178815描述制备单乙二醇的反应性吸收方法，其中来自环氧化反应器的气体供应到吸收器并使环氧乙烷与包含至少20重量％水的贫吸收剂在一种或多种促进羧化和水解的催化剂存在下接触并且大多数环氧乙烷在吸收器中转化为碳酸亚乙酯或乙二醇。在此些情况中的每一种中，将从环氧乙烷吸收器产生含有未由再循环吸收剂流吸收的气体的循环气体流。通常，此循环气体流的至少一部分在二氧化碳吸收塔中经处理并接着与绕过二氧化碳吸收塔的循环气体流的任何部分重组。接着使合并的气体循环到环氧化反应器。然而，已发现在羧化反应于使用含碘化物羧化催化剂的环氧乙烷吸收器中进行的那些方法中，分解材料和副产物可存在于循环气体流和/或富吸收剂流中。这类分解材料和副产物的实例包括气态含碘化物杂质，如烷基碘化物(例如碘甲烷、碘乙烷等)以及碘化乙烯。通常用于环氧化反应器的银基环氧化催化剂易遭受催化剂毒化，尤其经气态含碘化物杂质，如烷基碘和乙烯基碘的毒化。催化剂毒化影响环氧化催化剂性能，具体来说选择性和/或活性，并且缩短环氧化催化剂可在其变得必需用新鲜催化剂更换所述催化剂之前保持于环氧化反应器中的时间长度。因此，期望在这类催化剂毒物与环氧化催化剂接触之前尽可能可行地从循环气体流将其去除。举例来说，在环氧化反应器上游使用纯化区或保护床公开于EP2285795、EP2279182以及EP2155375中。本专利技术人已发现环氧化催化剂对某些气态含碘化物杂质，尤其烷基碘和乙烯基碘的敏感性甚至大于先前预期。本专利技术人因此试图提供用于在环氧乙烷、碳酸亚乙酯和/或乙二醇的制造中从循环气体流去除某些气态含碘化物杂质的改进的保护床系统和改进的方法。
技术实现思路
根据一方面，提供一种制造环氧乙烷的方法，所述方法包含：使包含烷基碘杂质和乙烯基碘杂质的循环气体流的至少一部分与第一保护床材料接触以产生部分经处理循环气体流，其中第一保护床材料包含第一支撑材料，和沉积于第一支撑材料上的2重量％到10重量％的量的银；使部分经处理循环气体流的至少一部分与第二保护床材料接触以产生经处理循环气体流，其中第二保护床材料包含第二支撑材料、钯和金；和使包含乙烯、氧气和经处理循环气体流的至少一部分的环氧化进气与环氧化催化剂接触以产生包含环氧乙烷的环氧化反应产物。根据另一方面，提供一种制造碳酸亚乙酯和/或乙二醇的方法，所述方法包含：使包含烷基碘杂质和乙烯基碘杂质的循环气体流的至少一部分与第一保护床材料接触以产生部分经处理循环气体流，其中第一保护床材料包含第一支撑材料，和沉积于第一支撑材料上的2重量％到10重量％的量的银；使部分经处理循环气体流的至少一部分与第二保护床材料接触以产生经处理循环气体流，其中第二保护床材料包含第二支撑材料、钯和金；使包含乙烯、氧气和经处理循环气体流的至少一部分的环氧化进气与环氧化催化剂接触以产生包含环氧乙烷的环氧化反应产物；以及使包含环氧乙烷的环氧化反应产物的至少一部分与贫吸收剂在含碘化物羧化催化剂存在下接触以产生包含碳酸亚乙酯和/或乙二醇的富吸收剂流和包含烷基碘杂质和乙烯基碘杂质的循环气体流。另外，根据又一方面，提供一种用于制造碳酸亚乙酯和/或乙二醇的反应系统，所述反应系统包含：流体连接到乙烯和氧气源的循环气体回路；包含环氧化催化剂、入口和出口的环氧化反应器，其中环氧化反应器的入口流体连接到循环气体回路；包含含碘化物羧化催化剂、入口和出口的环氧乙烷吸收器，其中环氧化反应器的出口流体连接到环氧乙烷吸收器的入口，环氧乙烷吸收器的出口流体连接到循环气体回路，并且环氧乙烷吸收器经配置以产生包含乙烯基碘杂质和烷基碘杂质的循环气体流以及包含碳酸亚乙酯和/或乙二醇的富吸收剂流；包含入口、出口和一个或多个包含第一保护床材料的保护床容器的第一保护床系统，所述第一保护床材料包含第一支撑材料，和沉积于第一支撑材料上的2重量％到10重量％的量的银，其中所述第一保护床系统的入口流体连接到所述循环气体回路，并且所述第一保护床材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包含：使包含烷基碘杂质和乙烯基碘杂质的循环气体流的至少一部分与第一保护床材料接触以产生部分经处理循环气体流，其中所述第一保护床材料包含第一支撑材料，和沉积于所述第一支撑材料上的2重量％到10重量％的量的银；使所述部分经处理循环气体流的至少一部分与第二保护床材料接触以产生经处理循环气体流，其中所述第二保护床材料包含第二支撑材料、钯和金；和使包含乙烯、氧气和所述经处理循环气体流的至少一部分的环氧化进气与环氧化催化剂接触以产生包含环氧乙烷的环氧化反应产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.15 EP 15200275.41.一种方法，包含：使包含烷基碘杂质和乙烯基碘杂质的循环气体流的至少一部分与第一保护床材料接触以产生部分经处理循环气体流，其中所述第一保护床材料包含第一支撑材料，和沉积于所述第一支撑材料上的2重量％到10重量％的量的银；使所述部分经处理循环气体流的至少一部分与第二保护床材料接触以产生经处理循环气体流，其中所述第二保护床材料包含第二支撑材料、钯和金；和使包含乙烯、氧气和所述经处理循环气体流的至少一部分的环氧化进气与环氧化催化剂接触以产生包含环氧乙烷的环氧化反应产物。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：使所述包含环氧乙烷的环氧化反应产物的至少一部分与贫吸收剂在含碘化物羧化催化剂存在下接触以产生包含碳酸亚乙酯和/或乙二醇的富吸收剂流以及所述包含所述烷基碘杂质和所述乙烯基碘杂质的循环气体流。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中银以3重量％到9重量％的量存在于所述第一保护床材料中。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述第一支撑材料包含氧化铝并且为具有小于2mm的直径的球形支撑材料。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中钯以0.1重量％到3重量％的量存在于所述第二保护床材料中。6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中金以0.1重量％到3重量％的量存在于所述第二保护床材料中。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述第二支撑材料包含二氧化硅。8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述部分经处理循环气体流包含不超过6ppbv的烷基碘。9.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述部分经处理循环气体流包含不超过1ppbv的烷基碘。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述经处理循环气体流包含不超过20ppbv的乙烯基碘。11.根据权利要求1到...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·布莱克，W·E·埃万斯，M·F·莱曼斯基，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL