Очищение потока отходов в технологическом процессе совместного производства пропиленоксида и стирола
Изобретение относится к способу очищения потока отходов (два варианта), полученного в ходе производства пропиленоксида или стирола. Согласно одному из вариантов способ включает стадию: (a) реакции органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий; (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком; и (с) ионообменной обработки органической фазы, где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола. Предложенный способ обеспечивает возможность очищения малоценных тяжелых остатков, полученных в ходе технологического процесса производства пропиленоксида или стирола. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данное изобретение подается в соответствии с договором о патентной кооперации, которая испрашивает преимущество и приоритет согласно предварительной заявки на патент США № 62/454542, поданной 3 февраля 2017 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к очищению потока отходов, а более конкретно изобретение относится к системам и способам очищения потоков отходов, полученных в процессе производства пропиленоксида; еще более конкретно, это изобретение относится к системам и способам обработки тяжелых остатков технологических потоков, образующихся при совместном производстве пропиленоксида и стиролового мономера, посредством реакции остаточных технологических потоков с диоксидом углерода.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Совместное производство пропиленоксида и стиролового мономера, также известного как технологический процесс «POSM», включает: окисление этилбензола с образованием гидропероксида этилбензола; каталитическую реакцию гидропероксида с пропиленом с образованием пропиленоксида и 1-фенилэтанола; и дегидратацию 1-фенилэтанола с получением стиролового мономера. В технологическом процессе POSM используются различные стадии перегонки для отделения непрореагировавших реагентов, а также различных потоков продукта, причем можно использовать одну или несколько стадий щелочной обработки для снижения показателей кислотности различных потоков. В ходе технологического процесса образуется поток тяжелых остатков, содержащий относительно высокие уровни соединений натрия. Без проведения дальнейшей обработки, поток тяжелых остатков представляет собой поток продукта с низкой ценностной значимостью, который может применяться только в качестве низкосортного топлива.
Поток продукта с низкой ценностной значимостью обычно обрабатывают водным раствором кислоты с образованием смеси, и затем осуществляется фазовое разделение полученной смеси, дающее: водную фазу, содержащую большую часть натрия, ранее связанного с потоком с низкой ценностной значимостью; и органическую фазу, имеющую пониженное содержание натрия, которая может использоваться в качестве высокосортного топлива.
В обычных технологических процессах фазового разделения в сепараторах образуется большое число слоев смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц. Слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц представляет собой эмульсию воды в тяжелом органическом слое, который не разделяется ни на органическую, ни на водную фазу. Слой смеси диспергированной нефти, воды и твердых частиц предотвращает полное разделение водной и органической фаз и снижает эффективность технологического процесса разделения.
Соответственно, существует постоянная потребность в системах и способах очищения малоценных тяжелых остатков, полученных в ходе технологического процесса POSM.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрывается способ, включающий стадию: (a) реакции органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком. В вариантах осуществления, органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола. В вариантах осуществления, реакция на стадии (а) включает: объединение диоксида углерода с водой с образованием потока воды, насыщенного CO2; и реакцию потока воды, насыщенного CO2, с органическим потоком. В вариантах осуществления, реакция на стадии (а) осуществляется в прямотоке, противотоке или комбинированно. В вариантах осуществления, способ дополнительно включает регулирование концентрации диоксида углерода в потоке воды, насыщенной СО2, путем регулирования температуры, давления или того и другого. В вариантах осуществления, давление составляет: примерно от атмосферного давления до примерно 500 фунт.кв.дюйм; примерно от атмосферного давления до примерно 100 фунт.кв.дюйм; примерно от 10 фунт.кв.дюйм до примерно 50 фунт.кв.дюйм; или примерно от 20 фунт.кв.дюйм до примерно 40 фунт.кв.дюйм. В вариантах осуществления, температура составляет: примерно от 5 °С до примерно 90 °С; примерно от 15 °С до примерно 70 °С; или примерно от 20 °С до примерно 60 °С. В вариантах осуществления, температура представляет собой температуру окружающей среды. В вариантах осуществления, температура представляет собой комнатную температуру.
В вариантах осуществления, реакция на стадии (а) включает: объединение органического потока и воды для образования смеси и впрыскивание в нее диоксида углерода в виде газа. В вариантах осуществления, впрыск газообразного диоксида углерода дополнительно включает барботирование или разбрызгивание газообразного диоксида углерода в смесь. В вариантах осуществления, расход газообразного диоксида углерода при впрыскивании составляет: примерно от 1 мас.% до примерно 90 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз; примерно от 10 мас.% до примерно 40 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз; или примерно от 10 до примерно 25 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз. В вариантах осуществления, реакция на стадии (а) осуществляется при давлении, превышающем атмосферное давление или равное ему. В вариантах осуществления, разделение на стадии (b) дополнительно включает отделение газа, содержащего диоксид углерода, и газа-носителя или обеих. В вариантах осуществления, способ дополнительно включает рециркуляцию, по меньшей мере, части отделенного газа до стадии реакции (а). В вариантах осуществления, стадии (а) и (b) выполняются в одном устройстве.
В вариантах осуществления, способ дополнительно включает: повторение стадий (а) и (б) один или несколько раз для органической фазы; ионообменную обработку органической фазы; или и то и другое, чтобы получить органическую фазу с еще более низким содержанием натрия. В вариантах осуществления, способ включает ионообменную обработку органической фазы, где ионный обмен включает катионирование. В вариантах осуществления, способ включает ионообменную обработку органической фазы, а ионный обмен осуществляют с помощью ионообменной смолы, содержащей группы сульфоновой кислоты. В вариантах осуществления, способ включает ионообменную обработку органической фазы, а ионный обмен осуществляют с помощью природной или синтетической ионообменной среды. В вариантах осуществления, ионный обмен осуществляют с помощью ионообменной смолы, выбранной из группы, состоящей из полимерных смол, цеолитов, глин и их смесей.
В вариантах осуществления, дополнительное пониженное содержание натрия представляет собой содержание натрия в количестве менее чем 100, 50 или 10 ч/млн. В вариантах осуществления, пониженное содержание натрия представляет собой содержание натрия в количестве менее чем 250, 150 или 100 ч/млн. В вариантах осуществления, органический поток и вода присутствуют в объемном соотношении, составляющем примерно от 1:1 до примерно 10:1, примерно от 1:1 до примерно 8:1 или примерно от 1:1 до примерно 5:1. В вариантах осуществления, стадия реакции (а), стадия разделения (b) или обе вместе выполняются непрерывно. В вариантах осуществления, стадия разделения (b) осуществляется при температуре составляющей: примерно от 15 °С до примерно 85 °С; примерно от 20 °С до примерно 70 °С; или примерно от 30 °С до примерно 60 °С.
Способ может осуществляться с использованием двухфазной системы или трехфазной системы. В вариантах осуществления, диоксид углерода представляет собой газ, выбранный из группы, состоящей из чистого диоксида углерода, других газов, содержащих более 50 объемных процентов диоксида углерода, и их смесей. В вариантах осуществления, газ, содержащий более чем 50 объемных процентов диоксида углерода, представляет собой дымовой газ. В вариантах осуществления, дымовой газ содержит более чем 70 объемных процентов диоксида углерода. В вариантах осуществления, по меньшей мере, часть стадии реакции (а) осуществляется в жидкостно-жидкостной колонне смесителе. В вариантах осуществления, жидкостно-жидкостная колонна смеситель представляет собой смесители-декантеры, жидкостно-жидкостные экстракторы, смесители-сепараторы и их комбинации.
Также раскрывается способ, включающий стадию: (a) реакции смеси, содержащей органический поток и воду, с газообразным диоксидом углерода; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком, где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола.
Также раскрывается способ, включающий стадию: (a) реакции органического потока с потоком воды, насыщенным CO2; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком, где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола.
Также раскрывается система, содержащая: (a) перемешивающее устройство, способное проводить реакцию органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий, где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола; (b) разделительное устройство, способное отделять водную суспензионную фазу, содержащую натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком; и (c) систему POSM, способную производить полипропилен и стироловый мономер и генерирующую органический поток.
Также раскрывается способ, включающий стадию: (a) получения органического потока с содержащим натрий тяжелым остатком, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола; (b) реакции органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий; и (c) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком, где технологический процесс POSM включает: окисление этилбензола с образованием гидропероксида этилбензола; каталитическую реакцию гидропероксида с пропиленом с образованием пропиленоксида и 1-фенилэтанола; и дегидратацию 1-фенилэтанола с получением стиролового мономера. В вариантах осуществления, органический поток с тяжелым остатком, содержащим натрий, представляет собой поток отходов или поток побочного продукта, содержащий зольный остаток, полученный из технологического процесса POSM. В вариантах осуществления, поток отходов или поток побочного продукта, содержащий зольный остаток, получают из одной или нескольких стадий перегонки или щелочной обработки в технологическом процессе POSM.
Описаны многочисленные варианты осуществления, но и другие варианты осуществления очевидны из последующего подробного описания для специалистов в отрасли техники, к которой относится данное изобретение. Существует очевидная возможность различных модификаций изобретения в различных очевидных аспектах, не отходя от сущности и объема представленной здесь формулы изобретения. Соответственно, подробное описание следует рассматривать как иллюстративное и не ограничивающее объем изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
На следующем рисунке представлен вариант осуществления раскрытого здесь предмета изобретения. Заявленный предмет изобретения станет более понятен из следующего описания, которое следует рассматривать совместно с прилагаемым рисунком, где одинаковые позиции, как правило, обозначены одинаковыми цифрами.
На РИС. 1 представлено схематическое изображение системы для очищения потока отходов POSM в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрываются системы и способы очищения потока отходов, полученного в ходе производства пропиленоксида или стирола. Как отмечено выше, в ходе технологических процессов, например, POSM получают большие объемы потоков отходов, загрязненных зольным остатком (главным образом, натрием), которые могут применяться только в качестве низкосортного топлива. Удаление зольного остатка (напр., удаление, по меньшей мере, части натрия в нем) осуществляется для получения из таких потоков отходов топлива высокого качества. Неожиданно было обнаружено, что удаление зольного остатка из потока отходов, образованного в ходе технологического процесса производства пропиленоксида/стирола, может осуществляться с помощью описанной здесь системы и способа обработки для получения стабильной фазы с низким содержанием натрия и нейтральной органической фазы. Обработка осуществляется путем использования диоксида углерода в качестве вещества для удаления зольного остатка. Органическая фаза, полученная в результате удаления зольного остатка, может использоваться как стабильное топливо более высокого качества и/или может быть дополнительно очищена для повышения ее химической ценности.
Несмотря на то, что данный поток называется «отходами», следует понимать, что в соответствии с настоящим изобретением поток «отходов» технологического процесса POSM с удаленным зольным остатком можно использовать в качестве топлива, а термин «отходы» указывает на то, что поток не является основным ценным продуктом технологического процесса POSM, а представляет его побочный продукт. Кроме того, хотя раскрытые в настоящем документе способ и система используются для удаления зольного остатка из потока отходов технологического процесса POSM, однако раскрытые в настоящем документе система и способ пригодны для удаления зольного остатка из органических потоков, полученных в технологических процессах, отличающихся от технологических процессов POSM.
Как отмечалось выше, обычные способы удаления натрия из потоков отходов, полученных в технологических процессах POSM, часто используют одну или несколько стадий щелочной обработки. Некоторые способы используют смешивание потока отходов пропиленоксида/стирола с углеводородом и водным раствором кислоты, а затем последующее разделение смеси на водную суспензионную фазу, содержащую натриевую соль, и органическую фазу с пониженным содержанием натрия, которая может использоваться в качестве топлива. Хотя такие процессы и эффективны для уменьшения загрязнения натрием потока (ов) отходов, однако их нежелательным свойством является образование потока (ов) кислых отходов в больших объемах, что приводит к получению кислого топливного продукта, потенциально ведущему к коррозии и нежелательному разложению/загрязнению.
В соответствии с настоящим изобретением, диоксид углерода, взамен неорганической кислоты или в дополнение к ней, например, серной кислоты, применяется в качестве подходящего вещества для обработки «органического потока» (который в некоторых вариантах осуществления, может представлять собой поток отходов POSM или поток отходов POSM, разбавленный описанным ниже способом). Диоксид углерода не ограничиваясь, можно объединять в водной фазе до реакции с потоком органических отходов, или диоксид углерода можно объединять со смесью потока органических отходов и воды. В вариантах осуществления, раскрытая здесь обработка диоксидом углерода заменяет обычную обработку неорганической кислотой. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, обработка диоксидом углерода используется в сочетании с (напр., после) с обычной обработкой неорганической кислотой.
Предлагается система для очищения потока отходов, полученных в ходе совместного производства пропиленоксида и стиролового мономера. Система для очищения потока отходов, полученного в ходе технологического процесса POSM, описывается со ссылкой на Рисунок 1, который представляет собой схематическое изображение системы I для очищения потока отходов POSM в соответствии с изобретением. Система I содержит источник 5 потока с подлежащим уменьшению зольным остатком (напр., натрием), одно или несколько смесительных устройств 25 и одно или несколько разделительных устройств 35. Хотя в варианте осуществления на Рисунке 1 разделительные устройства изображены как отдельные устройства, однако в некоторых вариантах осуществления смесительное устройство 25 и разделительное устройство 35 могут представлять собой единое устройство смеситель/сепаратор. Трубопровод 10 соединяет жидкостной связью (или содержит) источник 5 потока, зольный остаток которого подлежит уменьшению, с одним или несколькими смесительными устройствами 25. Один или несколько трубопроводов 20 применяются для подачи газообразного диоксида углерода от источника газообразного диоксида углерода в трубопровод 10. В соответствии с другим вариантом или дополнительно, трубопровод 20 применяется для подачи газообразного диоксида углерода от источника газообразного диоксида углерода непосредственно в смесительное устройство 25. Один или несколько трубопроводов 15 применяются для подачи карбонизированной воды от источника карбонизированной воды во входной трубопровод 10 органической фазы. В соответствии с другим вариантом или дополнительно, трубопровод 15 применяется для подачи карбонизированной воды от источника карбонизированной воды непосредственно в смесительное устройство 25. Трубопровод 14 применяется для подачи воды («водной фазы») во входной трубопровод 10 органической фазы, в результате чего смесь воды и органической фазы вводится в смесительное устройство 25 через входной трубопровод 12 комбинированного смесителя. В соответствии с другим вариантом или дополнительно, входной трубопровод 14 для воды применяется для подачи воды непосредственно в смесительное устройство 25.
Трубопровод 30 соединяет жидкостной связью смесительное устройство 25 с разделительным устройством 35, в результате чего смесь, полученная посредством объединения потока органических отходов, воды и диоксида углерода в смесительном устройстве 25, вводится в разделительное устройство 35. Выпускной трубопровод 45 газа соединен жидкостной связью с разделительным устройством (устройствами) 35 и способен удалять газ (напр., диоксид углерода) из разделительного устройства (устройств) 35. Выпускной трубопровод 45 газа соединяет жидкостной связью разделительное устройство 35 с блоком обработки и рециркуляции газа, способным обрабатывать и/или рециркулировать газ, например, диоксид углерода, в смесительное устройство (устройства) 25. В вариантах осуществления, система содержит компрессор, способный сжимать диоксид углерода и/или другой рециркулируемый газ для введения в смесительное устройство 25. Выпускной трубопровод 40 органической фазы соединен жидкостной связью с разделительным устройством (устройствами) 35 и способен удалять из разделительного устройства (устройств) 35 обработанный органический поток, имеющий пониженное содержание зольного остатка, по сравнению с содержанием зольного остатка в источнике потока 5. Выпускной трубопровод 50 водной фазы соединен жидкостной связью с разделительным устройством (устройствами) 35 и способен удалять из него водную фазу обогащенную зольным остатком. Выпускной трубопровод 50 водной фазы соединяет жидкостной связью разделительное устройство (устройства) 35 с блоком обработки и рециркуляции отработавшей воды, способным обрабатывать и/или рециркулировать воду, например, в смесительное устройство (устройства) 25.
Система I может применяться как двухфазная система или как трехфазная система. В вариантах осуществления, система применяется с органической фазой и водной фазой. В вариантах осуществления, также используется газовая фаза.
Раскрывается способ снижения содержания зольного остатка (напр., натрия) в тяжелом остатке, образованного в ходе технологического процесса POSM для совместного производства пропиленоксида и стирола. Способ, включающий стадию: (a) реакции органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком. В вариантах осуществления, органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола. Данный способ описывается со ссылкой на Рисунок 1, который представляет собой схематическое изображение системы для очищения потока отходов POSM в соответствии с изобретением. Поток отходов POSM, подлежащий обработке, вводится от источника 5 потока отходов POSM в смесительное устройство 25 через входной трубопровод 10 органической фазы. Поток отходов POSM получают в любом технологическом процессе POSM, известном специалистам в данной области техники, образующем поток отходов, содержащий зольный остаток (напр., натрий).
Органический поток с «высоким» содержанием подлежащего удалению зольного остатка содержит примерно от 500 ч/млн. до примерно 10000 ч/млн. зольного остатка, примерно от 700 ч/млн. до примерно 10000 ч/млн. зольного остатка или примерно от 1000 ч/млн. до примерно 5000 ч/млн. зольного остатка. В вариантах осуществления, зольный остаток содержит больше чем, или примерно 97%, 98% или 99% натрия. Зольный остаток дополнительно содержит незначительные количества других металлов, например, не ограничиваясь, Fe, Mg, Ca и K. Органический поток с «высоким» содержанием подлежащего удалению зольного остатка содержит примерно от 500 ч/млн. до примерно 10000 ч/млн. натрия, примерно от 700 ч/млн. до примерно 10000 ч/млн. натрия или примерно от 1000 ч/млн. до примерно 5000 ч/млн. натрия. В вариантах осуществления, органический поток, с подлежащим удалению зольным остатком, содержит больше чем, или примерно 500, 750, 1000, 2500, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 или 10 000 ч/млн. натрия.
В вариантах осуществления, органический поток модифицируют другим органическим материалом или смесью органических материалов для достижения требуемой вязкости и/или плотности и улучшения разделения между органической фазой и водной фазой. В вариантах осуществления, вязкость органической фазы составляет менее чем 20 сП, менее чем 10 сП или менее чем 2 сП. В вариантах осуществления, плотность органической фазы составляет менее чем 1,0 г/см3, менее чем 0,975 г/см3 или менее чем 0,95 г/см3.
В вариантах осуществления, тяжелый остаток технологического процесса POSM разбавляют смесью одного или нескольких других органических химических веществ, например, не ограничиваясь, содержащих алифатические или ароматические группы, для образования органического потока до реакции с диоксидом углерода. В вариантах осуществления, одно или несколько других органических химических веществ представляют собой этилбензол, толуол, кумол, ксилол, гексан, гептан, октан, нонан, декан и т. д., или их смесь. В вариантах осуществления, тяжелый остаток смешивается с этилбензолом до реакции органического потока с диоксидом углерода. В вариантах осуществления, массовое соотношение между тяжелым остатком и одним или несколькими другими органическими веществами (напр., этилбензолом) составляет примерно от 1:10 мас./мас. до примерно 2:1 мас./мас., примерно от 1:10 мас./мас. до примерно 1:1 мас./мас. или примерно от 1:8 мас./мас. до примерно 2:1 мас./мас.
Согласно раскрытому здесь способу, органический поток вступает в реакцию с диоксидом углерода. В вариантах осуществления, органическая фаза, с подлежащим удалению зольным остатком, тщательно смешивается с диоксидом углерода и водой (и/или карбонизированной водой) перед стадией разделения. Диоксид углерода и вода могут добавляться в органическую фазу одновременно (напр., в виде карбонизированной воды) или по отдельности. Порядок добавления диоксида углерода и воды не является критичным. В вариантах осуществления, реакция осуществляется в относительно мягких режимах. Режимы реакции используют температуру, составляющую от 20 °C до 100 °С, от 40 °C до 90 °С, от 5 °C до 90 °С, от 15 °C до 70 °С или от 20 ° С до 60 °С. Реакция потока органических отходов с диоксидом углерода может осуществляться при давлении окружающей среды или выше давления окружающей среды. Хотя реакция и протекает эффективно при температуре окружающей среды, однако эффективность удаления натрия сохраняется или даже увеличиваться при температурах выше или ниже температуры окружающей среды. В вариантах осуществления, реакция и разделение выполняются в одном резервуаре, а диоксид углерода, вода и/или карбонизированная вода добавляются непосредственно в разделительный резервуар вместе с органической фазой, содержащей подлежащий удалению зольный остаток.
В вариантах осуществления, реакция включает: смешивание диоксида углерода с водой с образованием потока воды, насыщенного CO2; и реакцию потока воды, насыщенного CO2, с органическим потоком. Например, в вариантах осуществления, карбонизированная вода образуется посредством реакции газообразного диоксида углерода с водой и получения источника или потока, который смешивается с потоком отходов POSM в трубопроводе 10 путем введения в него карбонизированной воды по трубопроводу 15. В вариантах осуществления, карбонизированная вода в трубопроводе 15 карбонизированной воды и отходы POSM, введенные через входной трубопровод 10 органической фазы, подаются в смесительное устройство 25 через входной трубопровод 12 комбинированного смесителя. В альтернативных вариантах осуществления, органическая фаза, с подлежащим удалению зольным остатком, и карбонизированная вода вводятся по отдельности через входной трубопровод 10 органической фазы и входной трубопровод 15 карбонизированной воды в смесительное устройство 25.
В вариантах осуществления, органическая фаза, содержащая поток отходов POSM с подлежащим удалению зольным остатком, и вода присутствуют смесительном устройстве 25 в объемном соотношении, составляющем примерно от 1:1 до примерно 10:1, примерно от 1:1 до примерно 8:1 или примерно от 1:1 до примерно 5:1.
В вариантах осуществления, поток карбонизированной воды, введенный в смесительное устройство 25 через входной трубопровод 15 карбонизированной воды, содержит поток воды, насыщенный диоксидом углерода. Концентрация диоксида углерода в потоке воды, насыщенной СО2, контролируется путем регулирования температуры, давления или того и другого. Давление составляет примерно от атмосферного давления до примерно 500 фунт.кв.дюйм; примерно от атмосферного давления до примерно 100 фунт.кв.дюйм; примерно от 10 фунт.кв.дюйм до примерно 50 фунт.кв.дюйм; или примерно от 20 фунт.кв.дюйм до примерно 40 фунт.кв.дюйм. Температура составляет примерно от 5 °С до примерно 90 °С; примерно от 15 °С до примерно 70 °С; или примерно от 20 °С до примерно 60 °С. В вариантах осуществления, температура представляет собой температуру окружающей среды. В вариантах осуществления, температура представляет собой комнатную температуру. В вариантах осуществления, температура ниже комнатной температуры, более высокое давление или то и другое используется для увеличения количества диоксида углерода в потоке воды, насыщенном СО2. Реакция потока карбонизированной воды и органической фазы может осуществляться в прямотоке или в противотоке.
Смесительное устройство 25 может представлять собой жидкостно-жидкостную колонну смеситель, в которой карбонизированная вода (введенная через входной трубопровод 15 карбонизированной воды и входной трубопровод 12 смесительного устройства или введенная непосредственно в смесительное устройство 25) вступает в реакцию с органической фазой (введенной туда по через входной трубопровод 10 органической фазы и входной трубопровод 12 смесительного устройства или введенной непосредственно в смесительное устройство 25). Жидкостно-жидкостные колонны смесители, не ограничиваясь, представляют собой: смесители-декантеры, жидкостно-жидкостные экстракторы, смесители-сепараторы и их комбинации.
В вариантах осуществления, способ включает объединение органического потока и воды (или «водной фазы») для образования смеси и впрыскивания в нее диоксида углерода в виде газа. Например, в вариантах осуществления, органическая фаза объединяется с водой, а газообразный диоксид углерода вводится туда, например, по входному трубопроводу 20 диоксида углерода. В вариантах осуществления, вода объединяется, например, через входной трубопровод 14 для воды, с органической фазой во входном трубопроводе 10 органической фазы, с получением смеси органической фазы и воды, которая вводится в смесительное устройство 25 через входной трубопровод 12 смесительного устройства. В вариантах осуществления, вода вводится во входной трубопровод 12 смесительного устройства через входной трубопровод 14 для воды. В вариантах осуществления, вода вводится непосредственно в смесительное устройство 25.
Диоксид углерода представляет собой газ, выбранный из группы, состоящей из чистого диоксида углерода и/или других газов, содержащих более 50 объемных процентов диоксида углерода. В вариантах осуществления, газ, содержащий более чем 50 объемных процентов диоксида углерода, представляет собой дымовой газ. Дымовой газ может содержать более чем 70 объемных процентов диоксида углерода. В вариантах осуществления, диоксид углерода представляет собой газ, содержащий более чем 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 или 99 объемных процентов диоксида углерода.
Газообразный диоксид углерода можно барботировать, разбрызгивать или иным образом вводить в смесь, содержащую органическую фазу и воду. Например, смесительное устройство 25 может содержать разбрызгиватель, через который пузырьки газообразного диоксид углерода вводятся в смесь органической и водной фаз. В вариантах осуществления, расход газообразного диоксида углерода при впрыскивании составляет: примерно от 1 мас.% до примерно 90 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз; примерно от 10 мас.% до примерно 40 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз; или примерно от 10 до примерно 25 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз. Газообразный диоксид углерода может вступать в реакцию с органической и водной фазами под давлением, превышающим или примерно равным атмосферному давлению.
После описанной выше реакции органической фазы с диоксидом углерода, полученную смесь разделяют на несмешиваемые фазы в разделительном устройстве 35. Соли натрия и зольный остаток остаются растворенными в водной фазе. В частности, разделение дает водную фазу, содержащую натрий, и органическую фазу с пониженным содержанием натрия относительно органического потока, причем пониженный уровень содержания натрия находится ниже уровня, ожидаемого только от добавления или разбавления воды. В вариантах осуществления, например, в варианте, показанном на Рисунке 1, после реакции органической фазы с водой и диоксидом углерода (либо реакции органической фазы с карбонизированной водой, либо реакции газообразного диоксида углерода со смесью органической фазы и воды, или то и другое) в смесительном устройстве 25 смесь подается в одно или несколько разделительных устройств 35. Как представлено на Рисунке 1, выпускной трубопровод 30 смеси вводит смесь, полученную в результате реакции, в разделительное устройство 35. Как отмечено выше в вариантах осуществления, разделительное устройство 35 может представлять собой разделительную зону в смесительном устройстве 25 или представлять собой один и тот же резервуар. В вариантах осуществления, реагирование/смешивание диоксида углерода с органической фазой и отделение органической фазы от водной фазы может происходить в одном устройстве. Разделение проводится в условиях, которые обеспечивают получение несмешиваемой водной фазы, содержащей натрий, и органической фазы с пониженным содержанием натрия.
Разделительное устройство 35 способно отделять органическую фазу с пониженным содержанием натрия (т.е., органической фазы с удаленным зольным остатком), от водной фазы, содержащей извлеченный зольный остаток (напр., натрий). Обработанный органический поток, имеющий более низкое / пониженное содержание зольного остатка, извлекается из разделительного устройства 35 по трубопроводу 40 очищенных или «обработанных» отходов POSM. Водную фазу, содержащую повышенный зольный остаток, извлекают из разделительного устройства 35 по выпускному трубопроводу 50 водной фазы. Водная фаза может быть направлена на установку очистки сточных вод, переработана или использована иным образом, что известно специалистам в данной области техники. Температура разделения фаз может меняться в зависимости от рабочих режимов, например, давления. В вариантах осуществления, разделение осуществляется при температуре, составляющей примерно от 15 °С до примерно 85 °С, примерно от 20 °С до примерно 85 °С, примерно от 20 °С до примерно 70 °С, примерно от 25 °С до примерно 70 °С или примерно от 30 °С до примерно 60 °С. В вариантах осуществления, разделение фаз выполняется при более высокой температуре, чем температуре реакции/смешивания. В вариантах осуществления, использование более высокой температуры при разделении фаз способно улучшить отделение газообразного диоксида углерода от органической и водной фаз.
Обработанная органическая фаза с «пониженным содержанием зольного остатка» может содержать натрий в количестве менее чем 250, 150 или 100 ч/млн. В вариантах осуществления, «пониженное» содержание натрия подразумевает под собой содержание натрия, которое, по меньшей мере, на 50, 60 или 75% меньше, чем содержание натрия, ожидаемое от простой реакции органической фазы, с подлежащим удалению зольным остатком, с эквивалентным количеством воды (т.е. по тому же способу с отсутствием диоксида углерода). В вариантах осуществления, органическая фаза, с удаленным зольным остатком, содержит натрий в количестве менее чем 90, 92,5 или 95% от количества натрия в органической фазе перед обработкой. Обработанная органическая фаза с «пониженным содержанием зольного остатка» может содержать зольный остаток в количестве менее чем 250, 150 или 100 ч/млн. В вариантах осуществления, «пониженное» содержание зольного остатка подразумевает под собой содержание зольного остатка, которое, по меньшей мере, на 50, 60 или 75% меньше, чем содержание зольного остатка, ожидаемое от простой реакции органической фазы, с подлежащим удалению зольным остатком, с эквивалентным количеством воды (т.е. по тому же способу с отсутствием диоксида углерода). В вариантах осуществления, органическая фаза, с удаленным зольным остатком, содержит зольный остаток в количестве менее чем 90, 92,5 или 95% от количества зольного остатка в органической фазе перед обработкой.
В вариантах осуществления, разделение осуществляется с помощью различных гравитационных методов, например, не ограничиваясь, гравитационного разделения с помощью декантации или методов принудительного разделения, например, не ограничиваясь, центрифугирования или их комбинаций, например, не ограничиваясь, через коалесцирующее устройство. В вариантах осуществления, в сочетании с операциями разделения используются определенные химические вещества, например, деэмульгаторы, которые способны усиливать разделение.
В вариантах осуществления, разделение выполняется гравитационным разделением фаз, например, декантацией. В процессе декантации смешанный поток, содержащий воду / диоксид углерода / остатки в выпускном трубопроводе 30 смеси, может вводиться в устройство 50 разделения в декантере, где происходит разделение фаз. В вариантах осуществления, в ходе гравитационного разделения фаз получают водную фазу, содержащую натриевую соль, и органическую фазу, с пониженным содержанием натрия. Объем декантера в ходе декантации должен обеспечить время пребывания, достаточное для разделения фаз при определенном расходе.
В вариантах осуществления, среду в комбинированном резервуаре для смешивания/разделения периодически перемешивают, а затем перемешивание прекращают, и дают фазам некоторое время на разделение. Например, смесь водной и органической фаз можно периодически барботировать газообразным диоксидом углерода, или смесь карбонизированной воды и органической фазы можно периодически перемешивать (например, с помощью мешалки или с помощью циркуляционного контура, или другими средствами). Затем осуществляется разделение фаз в течение некоторого периода времени, например, в течение от 1, 2, 3 или 4 часов или более, или до 1 или 2 дней или более. После разделения водный слой сливают, оставляя нейтральную органическую фазу, из которой удален зольный остаток. В альтернативном варианте осуществления, очищенная органическая фаза (верхний слой с пониженным содержанием натрия) может быть извлечена или декантирована из верхней части резервуара, с сохранением водного (нижнего) слоя с повышенным содержанием натрия.
В вариантах осуществления, способ дополнительно включает отделение газа, содержащего диоксид углерода, газ-носитель (напр., инертный газ, такой как азот), или тот и другой. Например, выпускной трубопровод 45 газа можно использовать для извлечения газа из разделительного устройства 35. Отделенный газ может подвергаться обработке и/или переработке. В вариантах осуществления, газообразный диоксид углерода, извлеченный из разделительного устройства 35, например, можно повторно возвратить в смесительное устройство 25.
Способ может дополнительно включать в себя повторение: реакции органической фазы с диоксидом углерода; отделения водной фазы от органической фазы; или повторение обеих стадий реакции и отделения один или несколько раз с получением органической фазы, имеющей дополнительное пониженное содержание зольного остатка и/или натрия. Например, обработанная органическая фаза, отобранная из разделительного устройства 35 по выпускному трубопроводу 40 очищенных отходов POSM, может повторно подаваться в смесительное устройство 25, например, по входному трубопроводу 10 органической фазы.
В вариантах осуществления, способ дополнительно включает воздействие на органическую фазу одной или несколькими ионообменными стадиями «полировки» для дополнительного снижения зольного остатка и/или натрия в органической фазе. Воздействие на органическую фазу ионообменной обработкой может включать катионирование. Ионообменная обработка может осуществляться посредством любого способа ионного обмена, известного специалистам в отрасли техники, к которой относится данное изобретение. В вариантах осуществления, например, ионный обмен осуществляют с помощью ионообменной смолы, содержащей группы сульфоновой кислоты. Ионный обмен можно осуществлять с помощью природной или синтетической ионообменной среды. В вариантах осуществления, ионный обмен осуществляют с помощью ионообменной смолы, выбранной из группы, состоящей из полимерных смол, цеолитов, глин и их смесей. В вариантах осуществления, кислая форма цеолитов и/или слоистых материалов, например, глин, может представлять собой эффективные ионообменные среды.
Органическая фаза с «дополнительно пониженным» содержанием зольного остатка может содержать зольный остаток в количестве менее чем 100, 50 или 10 ч/млн. В вариантах осуществления, «дополнительно пониженное» содержание зольного остатка подразумевает под собой содержание зольного остатка, которое, по меньшей мере, на 50, 60 или 75% меньше, чем содержание зольного остатка, ожидаемое от простой реакции органической фазы, с подлежащим удалению зольным остатком, с эквивалентным количеством воды. В вариантах осуществления, органическая фаза, с дополнительно удаленным зольным остатком, содержит зольный остаток в количестве менее чем 95, 97,5 или 99,0% от количества зольного остатка в органической фазе перед обработкой. В вариантах осуществления, органическая фаза с «дополнительно пониженным» содержанием натрия может содержать натрий в количестве менее чем 100, 50, 10 или 1 ч/млн. В вариантах осуществления, «дополнительно пониженное» содержание натрия подразумевает под собой содержание натрия, которое, по меньшей мере, на 50, 60 или 75% меньше, чем содержание натрия, ожидаемое от простой реакции органической фазы, с подлежащим удалению зольным остатком, с эквивалентным количеством воды. В вариантах осуществления, «дополнительно пониженное» содержание натрия подразумевает под собой содержание натрия, в количестве менее чем 95, 97,5 или 99,0% от количества натрия в органической фазе перед обработкой.
В вариантах осуществления, способ осуществляется непрерывно. В вариантах осуществления, реакция органического потока, подлежащего обработке/удалению зольного остатка, отделение органической фазы с пониженным содержанием зольного остатка от водной фазы с повышенным содержанием зольного остатка или тот и другой процесс выполняются непрерывно.
В вариантах осуществления, органическая фаза, с удаленным зольным остатком, имеющая пониженное содержание зольного остатка (и содержащая тяжелые органические компоненты, образованные в технологическом процессе POSM), используется в качестве очищенного потока топлива без дальнейшей технологической обработки. В вариантах осуществления, органическая фаза, с пониженным содержанием натрия, подвергается дальнейшей обработке.
Дальнейшая, необязательно, технологическая обработка органической фазы с удаленным зольным остатком
В вариантах осуществления, по меньшей мере, часть органической фазы с удаленным зольным остатком, имеющая пониженное содержание натрия, дополнительно подвергается очищению крекированием для получения стиролового мономера. В таких вариантах осуществления, в органическую фазу может добавляться соответствующий кислотный катализатор, например, не ограничиваясь, п-толуолсульфоновая кислота, а полученная смесь подвергается крекированию при повышенной температуре с получением 1-фенилэтанола и стиролового мономера. В вариантах осуществления, 1-фенилэтанол и стироловый мономер отделяются перегонкой от оставшихся тяжелых веществ. Режимы крекирования известны в отрасли техники, к которой относится данное изобретение, и используют, не ограничиваясь, температуру, составляющую от 70 °C до 300 °С, от 120 °C до 220 °С или от 70°C до 220 °С, и давление ниже атмосферного, составляющее напр., от 100 мм рт. ст. (1,9 фунт. кв. дюйм) до 400 мм рт. ст. (7,7 фунт. кв. дюйм), которые пригодны для испарения летучих веществ.
В вариантах осуществления, по меньшей мере, часть органической фазы с удаленным зольным остатком, подвергается обработке в выпарном аппарате с распределяемой пленкой для отделения части потока в виде летучего головного погона. В вариантах осуществления, головной погон подвергается крекированию при повышенных температурах (как описано выше) с получением стиролового мономера. В вариантах осуществления, летучий головной погон направляется непосредственно на стадию дегидратации 1-фенилэтанола, используемую в технологическом процессе POSM, в котором образуются отходы POSM с подлежащими удалению зольным остатком, посредством которого компоненты летучего головного погона превращаются в стироловый мономер в режимах, используемых для дегидратации 1-фенилэтанола.
Продукция в виде 1-фенилэтанола и стиролового мономера, полученная при дальнейшей обработке, необязательно, органической фазы с удаленным зольным остатком представляет собой повышенные выходы требуемых продуктов, полученных в ходе общего технологического процесса POSM. Кроме того, тяжелые вещества, полученные, необязательно, в ходе очищения / дальнейшей обработки, могут быть полезны в качестве очищенного топлива благодаря низкому содержанию в нем натрия.
Получение потока отходов POSM, с подлежащим удалению зольным остатком
В вариантах осуществления, способ дополнительно включает образование в ходе технологического процесса POSM потока отходов POSM, который подлежит очищению/удалению зольного остатка в соответствии с раскрытыми в настоящем документе системой и способом. Технологические процессы POSM хорошо известны в отрасли техники, к которой относится данное изобретение, а поток отходов, обрабатываемый данной системой и способом, можно получать с помощью любого известного технологического процесса POSM. Например, в патентах США № 3 351 635; 3 439 001; 4 066 706; 4 262 143 и 5 210 354, описываются технологические процессы POSM содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки для всех целей, не противоречащих данному раскрытию.
В вариантах осуществления, в технологическом процессе POSM, посредством которого образуется поток отходов POSM с подлежащим удалению зольным остатком, этилбензол, в соответствии с известными способами, вступает в реакцию с молекулярным кислородом при повышенной температуре с образованием гидропероксида этилбензола. Для увеличения скорости окисления и селективности в окислительную смесь добавляется небольшое количество щелочи. В вариантах осуществления, гидропероксид этилбензола затем вступает в реакцию с пропиленом с образованием пропиленоксида и 1-фенилэтанола. Реакционная смесь в ходе эпоксидирования может промываться щелочью и подвергаться серии перегонок для отделения содержащихся в ней веществ. В вариантах осуществления, реакционную смесь перегоняют для отделения в головном погоне непрореагировавшего пропилена от более тяжелых компонентов. Отделенный пропилен может быть возвращен на стадию эпоксидирования. В вариантах осуществления, более тяжелые компоненты дополнительно перегоняют, необязательно, после щелочной промывки, в ходе ряда перегонок для разделения пропиленоксида, 1-фенилэтанола и непрореагировавшего этилбензола, которые можно подавать обратно, необязательно, после промывки щелочью. Поток 1-фенилэтанола можно подвергать дегидратации с получением стирольного мономера. В вариантах осуществления, тяжелый органический поток продукта, содержащего натрий, с низкой ценностной значимостью, образующийся в результате таких технологических процессов разделения или подобных им, используется в качестве потока отходов POSM, вводимого в смесительное устройство 25 по входному трубопроводу 10 органической фазы, в результате чего происходит описанная выше обработка тяжелого остатка, содержащего натрий, для очищения (напр., удаления зольного остатка) потока.
В вариантах осуществления, поток тяжелых органических остатков из технологического процесса получения пропиленоксида / стиролового мономера включает в основном насыщенные кислородом арильные соединения, которые имеют, не ограничиваясь, молекулярные массы, превышающие или равные 90 г/моль, 94 г/моль, 200 г/моль 215 г/моль или 225 г/моль. В вариантах осуществления, поток тяжелых органических остатков из технологического процесса получения пропиленоксида / стиролового мономера содержит насыщенные кислородом арильные соединения. В вариантах осуществления, поток тяжелых органических остатков из технологического процесса получения пропиленоксида / стиролового мономера содержит в основном насыщенные кислородом арильные соединения. В вариантах осуществления, поток тяжелых органических остатков из технологического процесса получения пропиленоксида / стиролового мономера содержит, по меньшей мере, 20, 30, 40 или 50 массовых процентов насыщенных кислородом арильных соединений. В вариантах осуществления, органический поток, с подлежащим удалению зольным остатком, содержит больше чем, или примерно 0,25 мас.% (2500 ч/млн.), 0,3 мас.%, (3000 ч/млн.), 0,4 мас.% (4000 ч/млн.), 0,5 мас.% (5000 ч/млн.), 0,75 мас.% (7500 ч/млн.) или 1,0 мас.% (10 000 ч/млн.) зольного остатка. Зольный остаток может содержать главным образом натрий. В вариантах осуществления, органический поток, с подлежащим удалению зольным остатком, содержит больше чем, или примерно 0,25 мас.% (2500 ч/млн.), 0,3 мас.%, (3000 ч/млн.), 0,4 мас.% (4000 ч/млн.), 0,5 мас.% (5000 ч/млн.), 0,75 мас.% (7500 ч/млн.) или 1,0 мас.% (10 000 ч/млн.) натрия.
Система и способ, в соответствии с данным изобретением, обеспечивают удаление зольного остатка из тяжелого остатка, например, полученного в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола. В соответствии и с изобретением, способ включает: реакцию тяжелого остатка с диоксидом углерода и водой; и разделение полученной смеси на водную фазу, содержащую натриевую соль, и органическую фазу, с пониженным содержанием натрия. Раскрытые система и способ обеспечивают более качественное удаление натрия из органической фазы, по сравнению с системами и способами, в которых отсутствует диоксид углерода, и обеспечивают удаление натрия без использования или с уменьшенным использованием кислоты и/или добавленного растворителя для контроля свойств органического потока.
Следующие примеры демонстрируют главным образом систему и способ в соответствии с настоящим изобретением. Специалистам в отрасли техники, к которой относится данное изобретение, очевидно множество вариаций, которые соответствуют духу этого раскрытия и объему формулы изобретения.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Однократная обработка органического потока отходов в соответствии с данным изобретением
Проводились эксперименты по изучению эффективности обработки потока отходов согласно данному изобретению. В этом примере 2 литра основного потока отходов из технологического процесса производства пропиленоксида/стирола, содержащего около 4000 ч/млн. натрия, разбавляли 2 литрами этилбензола (в результате чего в органической фазе имелось около 2000 ч/млн. натрия) и смешивали с четырьмя литрами воды. Поток отходов технологического процесса производства включал смесь метилбензилового спирта, 2-фенилэтанола и их простые эфиры, а также включал компоненты с более высокой молекулярной массой. Разбавленную смесь смешивали в 5-литровом сосуде, снабженном рециркуляционным контуром и погружной трубкой для продувки диоксидом углерода. Затем сосуд продували диоксидом углерода и повышали давление диоксида углерода до 30 фунтов на квадратный дюйм. Смесь периодически (трижды, с интервалом в один час) перемешивалась за счет циркуляции жидкости через рециркуляционный контур в течение приблизительно одной минуты. Смеси разделяли в течение четырех часов, а водный слой сливали из сосуда с получением нейтральной органической фазы, содержащей около 250 ч/млн. натрия. Данный пример демонстрирует, что в соответствии с данным изобретением однократная обработка способна значительно снизить содержание натрия, составляющее в этом случае примерно с 4000 ч/млн. до примерно 250 ч/млн.
Пример 2: Двукратная обработка органического потока отходов в соответствии с данным изобретением
В соответствии с настоящим изобретением, органическая фаза, полученная в Примере 1 и содержащая около 250 ч/млн. натрия, вновь подвергалась обработке путем смешивания с пресной водой и диоксидом углерода, как описано в Примере 1. В результате обработки получили органическую фазу, содержащую менее чем 10 ч/млн. натрия. Данный пример демонстрирует, что вторичная обработка способна значительно снизить содержание натрия, составляющее в этом случае примерно с 250 ч/млн. до менее чем 10 ч/млн.
Пример 3: Трехкратная обработка органического потока отходов в соответствии с данным изобретением
Два литра органической фазы из Примера 1, содержащей около 250 ч/млн. натрия, пропускали через слой, содержащий 4 грамма ионообменной смолы LEWATIT® K2629 (производимой компанией LANXESS Chemical Company, Шанхай, Китай), со скоростью 0,25 мл/мин. В результате обработки получили органическую фазу, содержащую менее чем 1 ч/млн. натрия. Данный пример демонстрирует, что содержание натрия дополнительно снижено за счет пропускания обработанного сырья через ионообменную смолу в кислой форме, с получением органической фазы, содержание натрия в которой, составляет менее чем 1 ч/млн.
ДОПОЛНЕНИЯ
Конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, являются только иллюстративными, и как таковые, они могут быть модифицированы и на практике преобразованы различными, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в отрасли техники, к которой относится данное изобретение. Кроме того, на детали конструкции или дизайн, приведенные в данном документе, не накладывается никаких ограничений, кроме как описано в приведенной ниже формуле изобретения. Очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть изменены, скомбинированы или модифицированы и все такие изменения учтены в пределах объема и сущности прилагаемой формулы изобретения. Альтернативные варианты осуществления, которые являются результатом объединения, интеграции и/или исключения признаков варианта (ов) осуществления, также находятся в пределах объема настоящего изобретения. Композиции и способы, описанные в терминах «имеющий», «содержащий», «имеющий в своем составе» или «включающий» различные компоненты или стадии, составы и способы, также могут «по существу состоять из» или «состоят из» различных компонентов и стадий. Использование термина «необязательно» в отношении любого элемента формулы изобретения означает, что элемент является обязательным или, альтернативно, элемент не требуется, причем обе альтернативы входят в объем настоящего изобретения.
Все цифры и диапазоны, описанные выше, могут изменяться на некоторую величину. Всякий раз при описании числового диапазона с нижним пределом и верхним пределом любое число и любой включенный диапазон, попадающей в интервал раскрывается специально. В частности, каждый диапазон значений (такого вида: «примерно от а до примерно b», «приблизительно от а до b» или, эквивалентно, «приблизительно а - b»), раскрытый в данном документе, следует понимать, как изложение каждого числа и диапазона, охватываемого широким диапазоном значений. Кроме того, все термины в формуле изобретения имеют свое простое, обычное значение, если иное явно и четко не определено патентообладателем. Кроме того, неопределенные артикли, используемые в формуле изобретения, означают один или несколько применяемых элементов. При наличии какого-либо противоречия при использовании слова или термина в этом описании и одном или нескольких патентных или других документах, используются определения, которые используются в данном описании.
Раскрытые здесь варианты осуществления включают:
A: Способ, включающий стадию: (a) реакции органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком.
B: Способ, включающий стадию: (a) реакции смеси, содержащей органический поток и воду с газообразным диоксидом углерода; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком, где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола.
C: Способ, включающий стадию: (a) реакции органического потока с потоком воды, насыщенным CO2; и (b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком, где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола.
D: Система содержащая: (a) перемешивающее устройство, способное проводить реакцию органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий и где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола; (b) устройство разделения, способное отделять водную суспензионную фазу, содержащую натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком; и (c) систему POSM, способную производить полипропилен и стироловый мономер и генерирующую органический поток.
Каждый из вариантов осуществления A, B, C и D может включать как минимум один из следующих дополнительных элементов: Элемент 1: где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола. Элемент 2: где реакция на стадии (а) включает: объединение диоксида углерода с водой с образованием потока воды, насыщенного CO2; и реакцию потока воды, насыщенного CO2, с органическим потоком. Элемент 3: где реакция на стадии (а) осуществляется в прямотоке, противотоке или комбинированно. Элемент 4: где способ дополнительно включает регулирование концентрации диоксида углерода в потоке воды, насыщенной СО2, путем регулирования температуры, давления или того и другого. Элемент 5: где давление составляет: примерно от атмосферного давления до примерно 500 фунт.кв.дюйм; примерно от атмосферного давления до примерно 100 фунт.кв.дюйм; примерно от 10 фунт.кв.дюйм до примерно 50 фунт.кв.дюйм; или примерно от 20 фунт.кв.дюйм до примерно 40 фунт.кв.дюйм. Элемент 6: где температура составляет: примерно от 5 °С до примерно 90 °С; примерно от 15 °С до примерно 70 °С; или примерно от 20 °С до примерно 60 °С. Элемент 7: где температура представляет собой температуру окружающей среды. Элемент 8: где температура представляет собой комнатную температуру Элемент 9: где стадия (а) включает: объединение органического потока и воды для образования смеси и впрыскивание в нее диоксида углерода в виде газа. Элемент 10: где впрыск газообразного диоксида углерода дополнительно включает барботирование или разбрызгивание газообразного диоксида углерода в смесь. Элемент 11: где расход газообразного диоксида углерода при впрыскивании составляет: примерно от 1 мас.% до примерно 90 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз; примерно от 10 мас.% до примерно 40 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз; или примерно от 10 до примерно 25 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз. Элемент 12: где реакция на стадии (а) осуществляется при давлении, превышающем атмосферное давление или равное ему. Элемент 13: где разделение на стадии (b) дополнительно включает отделение газа, содержащего диоксид углерода, и газа-носителя или обеих. Элемент 14: где способ дополнительно включает рециркуляцию, по меньшей мере, части отделенного газа до стадии реакции (а). Элемент 15: где стадии (а) и (b) выполняются в одном устройстве. Элемент 16: дополнительно включающий: повторение стадий (а) и (б) один или несколько раз для органической фазы; ионообменную обработку органической фазы; или и то и другое, чтобы получить органическую фазу с еще более низким содержанием натрия. Элемент 17: где способ включает ионообменную обработку органической фазы, где ионный обмен включает катионирование. Элемент 18: где ионный обмен осуществляют с помощью ионообменной смолы, содержащей группы сульфоновой кислоты. Элемент 19: где ионный обмен осуществляют с помощью природной или синтетической ионообменной среды. Элемент 20: где ионный обмен осуществляют с помощью ионообменной смолы, выбранной из группы, состоящей из полимерных смол, цеолитов, глин и их смесей. Элемент 21: где дополнительное пониженное содержание натрия представляет собой содержание натрия в количестве менее чем 100, 50 или 10 ч/млн. Элемент 22: где дополнительное пониженное содержание натрия представляет собой содержание натрия в количестве менее чем 250, 150 или 100 ч/млн. Элемент 23: где органический поток и вода присутствуют в объемном соотношении, составляющем примерно от 1:1 до примерно 10:1, примерно от 1:1 до примерно 8:1 или примерно от 1:1 до примерно 5:1. Элемент 24: где стадия реакции (а), стадия разделение (b) или обе вместе выполняются непрерывно. Элемент 25: где стадия разделения (b) осуществляется при температуре составляющей: примерно от 15 °С до примерно 85 °С; примерно от 20 °С до примерно 70 °С; или примерно от 30 °С до примерно 60 °С. Элемент 26: содержащий двухфазную систему или трехфазную систему. Элемент 27: где диоксид углерода представляет собой газ, выбранный из группы, состоящей из чистого диоксида углерода, других газов, содержащих более 50 объемных процентов диоксида углерода, и их смесей. Элемент 28: где газ, содержащий более чем 50 объемных процентов диоксида углерода, представляет собой дымовой газ. Элемент 29: где дымовой газ содержит более чем 70 объемных процентов диоксида углерода. Элемент 30: где, по меньшей мере, часть стадии реакции (а) осуществляется в жидкостно-жидкостной колонне смесителе. Элемент 31: где жидкостно-жидкостная колонна смеситель представляет собой смесители-декантеры, жидкостно-жидкостные экстракторы, смесители-сепараторы и их комбинации.
Несмотря на то, что предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны и описаны, однако специалистом в данной области техники могут быть выполнены их модификации без отклонения от идей этого раскрытия. Варианты осуществления, описанные в данном документе, являются только примерными и не ограничивают объем изобретения. Возможно осуществление многих вариаций и модификаций технологии, раскрытой в данном документе, которые находятся в пределах объема изобретения.
Для специалистов в отрасли техники, к которой относится данное изобретение, очевидна многочисленность прочих модификаций, эквивалентов и альтернатив. Предполагается, что нижеследующая формула изобретения будет, где применимо, интерпретироваться с учетом всех таких модификаций, эквивалентов и альтернатив. Соответственно, объем защиты не ограничивается приведенным выше описанием, а ограничивается только формулой изобретения, которая следует ниже и включает все эквиваленты предмета формулы изобретения. Каждый пункт формулы изобретения включен в описание в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Таким образом, формула изобретения представляет собой дополнительное описание и является дополнением к подробному описанию настоящего изобретения. Все патенты, патентные заявки и публикации, процитированные в данном документе, включены в него посредством ссылки.
1. Способ очищения потока отходов, полученного в ходе производства пропиленоксида или стирола, включающий стадию:
(a) реакции органического потока с водой и диоксидом углерода, в результате чего из органического потока извлекается натрий;
(b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком; и (с) ионообменной обработки органической фазы,
где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакция на стадии (а) включает: объединение диоксида углерода с водой с образованием потока воды, насыщенного CO2; и реакцию потока воды, насыщенного CO2, с органическим потоком.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что способ дополнительно включает регулирование концентрации диоксида углерода в потоке воды, насыщенной СО2, путем регулирования температуры, давления или того и другого.
4. Способ по п.3 отличающийся тем, что давление составляет: примерно от атмосферного давления до примерно 500 фунт.кв.дюйм.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что температура составляет: примерно от 5 °C до примерно 90 °C.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадия реакции (а) включает: объединение органического потока и воды для образования смеси и впрыскивание в нее диоксида углерода в виде газа.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что расход газообразного диоксида углерода при впрыскивании составляет: примерно от 1 мас.% до примерно 90 мас.% в расчете на объединенную массу органической и водной фаз.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что реакция на стадии (а) осуществляется при давлении, превышающем атмосферное давление или равном ему.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение на стадии (b) дополнительно включает: отделение газа, содержащего диоксид углерода, и газа-носителя или обеих; и рециркуляцию, по меньшей мере, части отделенного газа до стадии реакции (а) или обеих.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадии (а) и (b) выполняются в одном устройстве.
11. Способ по п.1, дополнительно включающий:
повторение стадий (а) и (б) один или несколько раз для органической фазы, чтобы получить органическую фазу с еще более низким содержанием натрия.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительное пониженное содержание натрия представляет собой содержание натрия в количестве менее чем 100 ч/млн.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что пониженное содержание натрия представляет собой содержание натрия в количестве менее чем 250 ч/млн.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический поток и вода присутствуют в объемном соотношении, составляющем примерно от 1:1 до примерно 10:1.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадия реакции (а), стадия разделения (b) или обе вместе выполняются непрерывно.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадия разделения (b) осуществляется при температуре, составляющей примерно от 15 °С до примерно 85 °С.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что диоксид углерода представляет собой газ, выбранный из группы, состоящей из чистого диоксида углерода, других газов, содержащих более 50 объемных процентов диоксида углерода, и их смесей.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть стадии реакции (а) осуществляется в жидкостно-жидкостной колонне-смесителе.
19. Способ очищения потока отходов, полученного в ходе производства пропиленоксида или стирола, включающий стадию:
(a) реакции смеси, содержащей органический поток и воду с газообразным диоксидом углерода;
(b) отделения водной суспензионной фазы, содержащей натриевую соль, от органической фазы, имеющей пониженное содержание натрия по сравнению с органическим потоком; и
(с) ионообменной обработки органической фазы,
где органический поток представляет собой тяжелый остаток, полученный в ходе совместного производства пропиленоксида и стирола.
