Способ эпоксидирования олефина с улучшенным энергетическим балансом - RU2371439C2
Код документа: RU2371439C2
Описание
Текст описания приведен в факсимильном виде.
Реферат
Данное изобретение относится к способу эпоксидирования олефина. Способ в соответствии с изобретением включает: (а) взаимодействие олефина с перекисью водорода на титановом цеолитном катализаторе в присутствии метанола в качестве растворителя, по крайней мере, в двухстадийной реакции с получением смеси (М-а), содержащей оксид олефина, непрореагировавший олефин, метанол и воду, где, по крайней мере, между двумя стадиями реакции оксид олефина отделяют дистилляцией; (b) отделение непрореагировавшего олефина от смеси (М-а) дистилляцией с получением смеси (М-bi), содержащей, по крайней мере, 80 мас.% олефина, и смеси (M-bii), содержащей метанол, воду и, по крайней мере, 7 мас.% оксида олефина; (с) отделение оксида олефина из смеси (M-bii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-ci), содержащей, по крайней мере, 99 мас.% оксида олефина, и смеси (M-cii), содержащей воду и, по крайней мере, 55 мас.% метанола; (d) отделение метанола из смеси (M-cii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды; при этом содержащий, по крайней мере, 85 мас.% метанола, верхний поток пара (Td), полученный из, по крайней мере, одной дистилляционной колонны, применяемой на стадии (d), используют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b) и (с). Технический результат - разработка высоко интегрированного способа получения оксида олефина, в котором, по крайней мере, три стадии из всего пр
Формула
1.Способ эпоксидирования олефина, включающий
(a) взаимодействие олефина с перекисью водорода на титановом цеолитном катализаторе в присутствии метанола в качестве растворителя, по крайней мере, в двухстадийной реакции с получением смеси (М-а), содержащей оксид олефина, непрореагировавший олефин, метанол и воду, где, по крайней мере, между двумя стадиями реакции оксид олефина отделяют дистилляцией;
(b) отделение непрореагировавшего олефина от смеси (М-а) дистилляцией с получением смеси (M-bi), содержащей, по крайней мере, 80 мас.% олефина, и смеси (M-bii), содержащей метанол, воду и, по крайней мере, 7 мас.% оксида олефина;
(c) отделение оксида олефина из смеси (M-bii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-ci), содержащей, по крайней мере, 99 мас.% оксида олефина, и смеси (M-cii), содержащей воду и, по крайней мере, 55 мас.% метанола;
(d) отделение метанола из смеси (M-cii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды;
при этом содержащий, по крайней мере, 85 мас.% метанола, верхний поток пара (Td), полученный из, по крайней мере, одной дистилляционной колонны, применяемой на стадии (d), используют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b) и (с).
(a) взаимодействие олефина с перекисью водорода на титановом цеолитном катализаторе в присутствии метанола в качестве растворителя, по крайней мере, в двухстадийной реакции с получением смеси (М-а), содержащей оксид олефина, непрореагировавший олефин, метанол и воду, где, по крайней мере, между двумя стадиями реакции оксид олефина отделяют дистилляцией;
(b) отделение непрореагировавшего олефина от смеси (М-а) дистилляцией с получением смеси (M-bi), содержащей, по крайней мере, 80 мас.% олефина, и смеси (M-bii), содержащей метанол, воду и, по крайней мере, 7 мас.% оксида олефина;
(c) отделение оксида олефина из смеси (M-bii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-ci), содержащей, по крайней мере, 99 мас.% оксида олефина, и смеси (M-cii), содержащей воду и, по крайней мере, 55 мас.% метанола;
(d) отделение метанола из смеси (M-cii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды;
при этом содержащий, по крайней мере, 85 мас.% метанола, верхний поток пара (Td), полученный из, по крайней мере, одной дистилляционной колонны, применяемой на стадии (d), используют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b) и (с).
2. Способ по п.1, где от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (а), от 1 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (b), от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (с).
3. Способ по п.1, где олефином является пропен и оксидом олефина является пропиленоксид.
4. Способ по п.3, где на стадии (а) смесь (М-а) дополнительно содержит пропан, где на стадии (b) непрореагировший пропен отделяют от смеси (М-а) дистилляцией с получением смеси (M-bi), содержащей непрореагировавший пропен и пропан, где указанный способ дополнительно включает
(х) отделение пропена от смеси (M-bi) дистилляцией с получением
смеси (М-х), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% пропена, и где верхний поток пара (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b), (с) и (х).
(х) отделение пропена от смеси (M-bi) дистилляцией с получением
смеси (М-х), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% пропена, и где верхний поток пара (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b), (с) и (х).
5. Способ по п.4, где от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (а), от 1 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (b), от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (с), и от 1 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (х).
6. Способ по п.3, где на стадии (с) смесь (M-cii) дополнительно содержит, по крайней мере, одно соединение, имеющее температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, при данном давлении, где указанный способ включает
(y) отделение, по крайней мере, одного соединения, имеющего температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, из смеси (M-cii) дистилляцией с получением смеси (М-y), содержащей от 40 до 80 мас.% метанола и от 10 до 55 мас.% воды;
(d) отделение метанола из смеси (М-y), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды;
где верхний поток пара (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b), (с) и (y).
(y) отделение, по крайней мере, одного соединения, имеющего температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, из смеси (M-cii) дистилляцией с получением смеси (М-y), содержащей от 40 до 80 мас.% метанола и от 10 до 55 мас.% воды;
(d) отделение метанола из смеси (М-y), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды;
где верхний поток пара (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b), (с) и (y).
7. Способ по п.6, где от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (а), от 1 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (b), от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (с) и от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (y).
8. Способ по п.3, где на стадии (с) смесь (M-cii) дополнительно содержит, по крайней мере, одно соединение, имеющее температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, при данном давлении, где указанный способ включает
(d) отделение метанола из смеси (M-cii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и, по крайней мере, одно соединение, имеющее температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды;
(z) отделение соединения, имеющего температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, от смеси (M-di) дистилляцией с получением смеси (M-z), содержащей от 85 до 99,5 мас.% метанола и от 0,5 до 10 мас.% воды;
где верхний поток пара (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b), (с) и (z).
(d) отделение метанола из смеси (M-cii), по крайней мере, одной стадией дистилляции с получением смеси (M-di), содержащей, по крайней мере, 85 мас.% метанола и до 10 мас.% воды, и, по крайней мере, одно соединение, имеющее температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, и смеси (M-dii), содержащей, по крайней мере, 90 мас.% воды;
(z) отделение соединения, имеющего температуру кипения ниже чем метанол, и ниже чем вода, от смеси (M-di) дистилляцией с получением смеси (M-z), содержащей от 85 до 99,5 мас.% метанола и от 0,5 до 10 мас.% воды;
где верхний поток пара (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного испарителя, применяемого, по крайней мере, в одной дистилляционной колонне, применяемой, по крайней мере, на одной из стадий (а), (b), (с) и (z).
9. Способ по п.8, где от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (а), от 1 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (b), от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (с) и от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (z).
10. Способ по п.1 или 2, где на стадии (с) оксид олефина отделяют в двух дистилляционных колоннах, и где от 0 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя первой дистилляционной колонны, из которой получают смесь, содержащую, по крайней мере, 98 мас.% оксида олефина, где указанную смесь подают во вторую дистилляционную колонну, и от 1 до 30 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя второй дистилляционной колонны, из которой получают поток оксида олефина, содержащий, по крайней мере, 99,8 мас.% оксида олефина.
11. Способ по п.1, дополнительно включающий
(е) выпаривание смеси (M-dii).
(е) выпаривание смеси (M-dii).
12. Способ по п.11, где от 5 до 60 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (а), от 1 до 20 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (b), от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (с) и от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы испарителя, используемого на стадии (е).
13. Способ по п.1 или 2, где от 1 до 50 мас.% (Td) применяют для, по крайней мере, частичной работы, по крайней мере, одного контрольного теплообменника, применяемого в способе.
14. Способ по п.1 или 2, где исходное сырье, по крайней мере, одной дистилляционной колонны, применяемой на стадиях (а), (b), (с) и (d), нагревают нижним потоком этой дистилляционной колонны.
15. Способ по п.1, где верхний поток, полученный из, по крайней мере, одной дистилляционной колонны, применяемой на стадиях (а), (b) и (с), конденсируют в две стадии, где на первой стадии конденсатор охлаждают водой, имеющей температуру на входе от 15 до 40°С, и на второй стадии конденсатор охлаждают водой, имеющей температуру на входе от 5 до 20°С, где температура воды на входе, применяемая на второй стадии, ниже чем температура воды на входе, применяемая на первой стадии.
16. Способ по п.15, где на стадии (с) оксид олефина отделяют в двух дистилляционных колоннах, и где от 0 до 20 мас.% (Td) применяется для, по крайней мере, частичной работы испарителя первой дистилляционной колонны, из которой получают смесь, содержащую, по крайней мере, 98 мас.% оксида олефина, где указанная смесь вводится во вторую дистилляционную колонну, и от 1 до 30 мас.% (Td) применяется для, по крайней мере, частичной работы испарителя второй дистилляционной колонны, из которой получают поток оксида олефина, содержащий, по крайней мере, 99,8 мас.% оксида олефина, где указанный поток оксида олефина, содержащий, по крайней мере, 99,8 мас.% оксида олефина, конденсируют в две стадии, где на первой стадии конденсатор охлаждают водой, имеющей температуру на входе от 15 до 40°С, и на второй стадии конденсатор охлаждают водой, имеющей температуру на входе от 5 до 20°С, где температура воды на входе, применяемая на второй стадии, ниже чем температура воды на входе, применяемая на первой стадии.
17. Способ по п.1, где на стадии (d) метанол отделяют от смеси (M-cii) дистилляцией с двумя уровнями давления, где в первой дистилляционной колонне дистилляцию проводят при максимальном давлении, которое отличается от максимального давления во второй дистилляционной колонне, и где конденсатор, применяемый для конденсации верхнего потока из первой или второй дистилляционной колонны, одновременно применяют как испаритель второй или первой дистилляционной колонны.
18. Способ по п.17, в котором максимальное давление в первой дистилляционной колонне составляет от 2 до 8 бар, и максимальное давление во второй дистилляционной колонне составляет от 8 до 15 бар.
19. Способ по п.1, где на стадии (d)
(i) смесь (M-cii) вводят в первую дистилляционную колонну (К1), из которой получают верхний поток пара (Td), где дистилляцию в (К1) проводят при максимальном давлении от 2,5 до 6 бар; и
(ii) нижний поток, полученный из (К1), вводят во вторую дистилляционную колонну (К2), где дистилляцию в (К2) проводят при максимальном давлении от 9 до 13 бар,
где до введения в (К2) нижний поток, полученный из (К1), нагревают до температуры от 110 до 180°С нижним потоком, полученным из (К2), и где конденсатор, применяемый для конденсации верхнего потока, полученного из (К2), одновременно используют в качестве испарителя для (К1).
(i) смесь (M-cii) вводят в первую дистилляционную колонну (К1), из которой получают верхний поток пара (Td), где дистилляцию в (К1) проводят при максимальном давлении от 2,5 до 6 бар; и
(ii) нижний поток, полученный из (К1), вводят во вторую дистилляционную колонну (К2), где дистилляцию в (К2) проводят при максимальном давлении от 9 до 13 бар,
где до введения в (К2) нижний поток, полученный из (К1), нагревают до температуры от 110 до 180°С нижним потоком, полученным из (К2), и где конденсатор, применяемый для конденсации верхнего потока, полученного из (К2), одновременно используют в качестве испарителя для (К1).
20. Способ по п.19, где (К2) представляет собой колонну с разделительной стенкой.
21. Способ по любому из пп.1 или 2, где олефин, отделенный на стадии (b), повторно подают на стадию (а).
22. Способ по любому из пп.1 или 2, где метанол, отделенный на стадии (d), повторно подают на стадию (а).
