Патентный анализ получения оксида этилена чистым кислородом на метановом балласте

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 621.314.6                                     

Оксид этилена является одним из наиболее универсальных химических промежуточных продуктов, сыпучим химикатом, который в основном используется в производстве этиленгликолей, поверхностно-активных веществ, этаноламинов и эфиров гликолей. Производные оксида этилена также имеют промышленное значение. Их применяют при очистке природного газа с целью снижения коррозии компонентов, используемых при переработке нефти и газа, а также при рекультивации нефтяных скважин.

Оксид этилена является одним из ингредиентов веществ, поддерживающих добычу нефти, и защищает готовую продукцию от замерзания, что приводит к более эффективному преобразованию энергии. Оксид этилена и его производные также важны в сельском хозяйстве. Они используются для производства широкого спектра активных веществ и инертных ингредиентов, используемых в инсектицидах, пестицидах и гербицидах. Небольшой объем промышленно производимого этиленоксида используется для стерилизации, фумигации и борьбы с насекомыми [1].

Производство окиси этилена является одним из наиболее динамично развивающимся. В России лидирующее место по производству окиси этилена занимает предприятие ПАО «Нижнекамскнифтехим». Технология производства окиси этилена с побочным получением моноэтиленгликоля и жидкой углекислоты закуплено по импорту у фирмы «Зальцгиттер» (ФРГ) по лицензии фирмы «Сайнтифик Дизайн» (США).

Промышленный способ получения окиси этилена — это парциальное окисление этилена на серебренном катализаторе и действие щелочей на этиленхлоргидрине. Окисление этилена на серебренном катализаторе можно проводить тремя способами:1) Воздушный способ; 2) Кислородный под азотным балластом; 3) Кислородный под метановым балластом.

Реакции контролируемого окисления углеводородов сегодня практикуются в реакторах с неподвижным слоем, псевдоожиженным слоем или транспортным слоем с кислородом или воздухом в качестве окислителя. В реакторах с неподвижным слоем из-за экзотермичности реакций окисления отвод тепла и контроль температуры имеют решающее значение для достижения безопасных и оптимальных условий реакции, которые максимизируют конверсию и селективность.

Промышленные реакторы часто контролируют образование горячих точек, используя соответствующий газ-разбавитель (балласт). Наиболее часто используемыми балластными газами являются пар, азот, метан и углекислый газ [2].

Исторически азот использовался в качестве балластного газа при промышленном эпоксидировании этилена. За последние тридцать лет использование балласта метана постепенно заменило почти все коммерческие процессы с азотным балластом.

Преимущества использования метана в качестве балластного газа на установках: увеличение жизненного цикла катализатора; снижение потребления азота; снижение потребления кислорода; снижение температуры горячих точек в реакторах; повышение селективности катализатора; увеличение производства окиси этилена; снижение мощности компрессора рециркуляционного газа; предотвращение затопления абсорбционной колонны окиси этилена; уменьшение давления в абсорбере CO2.

Использование метана в качестве инертной добавки позволяет повысить взрывобезопасное содержание кислорода в процессе. Получение этиленоксида включает парофазное окисление этилена молекулярным кислородом в присутствии гетерогенного катализатора, представляющего собой серебро на носителе типа оксида алюминия. Современные катализаторы эпоксидирования этилена на основе серебра обладают высокой селективностью в отношении получения оксида этилена и могут достигать значений селективности, которые превышают теоретически максимальную селективность 6/7 или 85,7 мол. % .

В 2012 г. осуществлена реконструкция производства окиси этилена с целью увеличения производительности установки по эквивалентной окиси этилена до 230 000 тонн в год, перевод стадии синтеза окиси этилена на условия метанового балласта. В Таблице показана патентная проработка с целью изучения процесса получения окси этилена и используемые в процессе катализаторы .

Таблица

Название, №, дата публикации Автор, обладатель Краткое описание Способ осуществления эпоксидирования этилена, RU 2 263 670 C2, 2005.11.10 Эванс Уэйн Эррол, Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Настоящее изобретение относится к способу осуществления парофазного эпоксидирования этилена в присутствии нанесенного на носитель высокоселективного катализатора на основе серебра. Способ выделения оксида этилена, RU 2 220 963 C1, 2004.01.10 Сафин Д.Х., Нижнекамскнефтехим Изобретение относится к способу выделения оксида этилена абсорбцией из газовой смеси, получаемой в процессе окисления этилена молекулярным кислородом в присутствии серебросодержащего катализатора, и может использоваться в производстве оксида этилена.

Способ           Сафин Д.Х., стабилизации     Нижнекамскнефтехим процесса выделения оксида этилена, RU 2 237 665 C1, 2004.10.10

Предложен способ стабилизации процесса выделения оксида этилена из газовой смеси, образующейся при окислении этилена кислородом в присутствии серебросодержащего катализатора, включающий абсорбцию водными растворами этиленгликолей, десорбцию полученного насыщенного сорбента при повышенной температуре с последующей обработкой сорбента после стадии десорбции пеногасителем, щелочным реагентом и рециклом сорбента на стадию абсорбции, при этом дополнительно определяют содержание поверхностно-активнных веществ в сорбенте после стадии десорбции оксида этилена и поддерживают их концентрацию не выше 0,02 мас.%.

Способ	Матуш Марек,	Способ включает эксплуатацию системы
производства	Шелл Интернэшнл	производства этиленоксида, которая включает
этиленоксида,	Рисерч Маатсхаппий Б.В.	реакционную систему эпоксидирования, систему

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 10. №3. 2024

Краткое описание

Название, №, дата публикации RU 2 348 624 C2, 2009.03.10

Автор, обладатель

выделения этиленоксида и систему удаления диоксида углерода, которые работают в непосредственной связи друг с другом для обеспечения частичного окисления этилена кислородом с получением этиленоксида и выделения этиленоксидного продукта.

Катализатор окисления этилена, RU 2 331 474 C2, 2008.08.20 Ризкалла Набил,          Описан катализатор окисления этилена в Д                        этиленоксид, свободный от рения и переходного Лиценцфервертунгсгезел   металла, представляющий собой серебро на твердом льшафт мбХ энд Ко.КГ    носителе. Способ получения этилен оксида прямым окислением этилена выдухом или кислородом, RU 2 229 477 С2, 27 мая 2004 г. Тайс Герхард,             зобретение относится к способу получения БАСФ Акциенгезель      этиленоксида путем прямого окисления этилена Шафт                   воздухом или кислородом, в котором вода используется в качестве теплоносителя для отвода тепла. При этом используются водяной пар разряд 25-70 бар, который впоследствии дросселируют в одной или нескольких паровых турбинах Т, работающих по принципу противодавления, до давления пара, соответствующих рабочему давлению паровой сети N или рабочему давлению потребителей или на испарителе давления S в нижней части колонны. обезвоживания. Оксид этилена, полученный данными способом, находит свое применение для получения моноэтиленгликоля. Способы получения этиленоксида и этиленгликоля, RU 2 462 461 С2, 27.09.2012 Рекерс Доминикус        Изобретение относится к способу получения Мария,                   этиленоксида и, кроме того, этиленгликоля.В Шелл Интернэшнл        соответствии с изобретением дополнительная Рисерч Маатсхаппий Б.В.  светодиодная лампа к одной или более позициям ниже потока теплоотводной секции этиленоксидного абсорбера для поддержания рН в диапазоне от 5,5 до 9,5, в любой мере, в одной области, где гликолевые эфиры гидролизуются до органических кислот и этиленгликоля.

Из патентной проработки видно, что наибольшие усилия исследователи и изобретатели прилагают к изучению к различным способам производства окиси этилена и изучению каталитической системы данного процесса это объясняется тем, что мировые рынки этилена и его производных, оксида этилена и этиленгликоля, стимулируются растущим спросом со стороны производителей.

Выводы

Используемый в промышленности для получения окиси этилена процесс эпоксидирования этилена кислородом на метановом балласте характеризуется высокой степенью оптимизации.

Используемые катализаторы эпоксидирования этилена на основе серебра обладают высокой селективностью в отношении получения окси этилена и могут достигать высоких значений селективности.

Представленные выше результаты проведенных исследований подтверждают актуальность настоящей работы.