1.本公开涉及一种生产环氧乙烷的工艺，更具体地涉及一种将乙烷的氧化脱氢与乙烯环氧化作用相结合的生产环氧乙烷的工艺。
背景技术：2.环氧乙烷(eo)是一种重要的石化中间体，且其为生产乙二醇以及其他二醇类(例如，聚乙二醇)、乙氧基化物、乙醇胺、溶剂和乙二醇醚的原料。目前，一系列常规乙烯生产技术(例如，蒸汽裂解，如乙烷蒸汽裂解)和常规环氧乙烷生产技术(例如，催化环氧化)被用于生产eo。蒸汽裂解是一种资本密集型工艺，对乙烯具有不完全选择性。
3.乙烷氧化脱氢(odh)技术已被考虑用于生产乙烯，随后利用生产的乙烯来生产eo，但该工艺尚未发现具有重要的商业用途。回收eo之后，可将含有未转化的乙烯和乙烷的物流分离成可回收至odh反应器的富含乙烷的物流和可以回收至eo反应器的富含乙烯的物流，但是这种分离的成本极高，部分原因是需进行分离的物流体积很大。此外，这种分离通常在低温蒸馏下进行；考虑到相关的制冷负荷和蒸馏塔尺寸，对回收eo后获得的含有未转化的乙烯和乙烷的流进行大型深冷分离的费用颇高。因此，一直需要开发结合odh和eo技术的工艺，同时提高化学效率和/或降低投资成本。
附图说明
4.现在将参考附图详细描述所公开工艺的优选实施例，其中：
5.图1示出了环氧乙烷(eo)生产工艺的系统示意图；以及
6.图2示出了eo生产工艺的另一系统示意图。
具体实施方式
7.本文公开了生产环氧乙烷(eo)的工艺，包括：利用(i)第一催化反应器(例如，氧化脱氢(odh)反应器)通过odh将乙烷转化为乙烯和(ii)第二催化反应器(例如，eo反应器)将乙烯转化为eo。相比生产eo的常规工艺(例如，采用与eo反应器结合的乙烷蒸汽裂化器的常规工艺)，本文所公开的生产eo的工艺可有效地提高总体碳效率和/或降低总体资本强度。本文所公开的生产eo的工艺可有效地提供用于eo生产的系统配置，该系统配置提高了将乙烷原料转化为eo的组合工艺(即，组合odh和eo技术的工艺)的资本效率和/或碳效率，其中，所产生的eo可以随后转化为乙二醇。本文所公开的odh和eo反应器可以在循环配置中高效操作，其中，基本上所有来自odh反应器的流出物均可以直接进入eo反应器，并且在eo反应器的流出物中，其未反应(即，经eo回收后)部分可部分回收至odh反应器，以及部分回收至eo反应器。在该回收过程(即，本文所公开的生产eo的工艺)中，在eo反应器的流出物的未反应部分中，无需分离乙烯与乙烷。此外，在该过程中基本上无需分离未转化的氧气，因为氧气方便且有效地回收至odh和eo反应器。
8.在某些方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括将至少一部分循环物流(即，来自eo反应器的流出物的未反应部分)回收至odh反应器，而另一部分循环物流或无循环物流返回至eo反应器。本文所公开的生产eo的工艺可有效地将氧气补给流引入odh反应器和eo反应器。
9.本文所公开的生产eo的工艺可以有利地在eo反应器和循环回路中利用相对较低的乙烷浓度，这反过来又与odh反应器中相对较高的乙烷转化水平相关。在一方面，本文所公开的生产eo的工艺，其特点是eo反应器进料中的乙烷浓度低于约5mol％，低于约3mol％，或低于约2mol％。进入eo反应器的原料中的这种相对较低的乙烷浓度对应于进入odh反应器的原料中的乙烯与乙烷摩尔比等于或大于约1.5、等于或大于约2.0、约1.5-3.0或约2.0-3.0。此外，odh反应器中乙烷的转化率可以有利地等于或大于约60％，或等于或大于约70％；约60％-100％，或约70％-100％。
10.除操作示例中或另有说明外，说明书和权利要求书中使用的所有涉及成分数量、反应条件等的数字或表达均应理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。本文公开了各种数值范围。因这些范围是连续的，所以所述数值包括介于最小值和最大值之间的每个值。引用相同特征或成分的所有范围的端点可进行独立组合并包括所引用的端点值。除非另有明确说明，本技术中指定的各种数值范围均为近似值。术语“从大于0至某个数量”表示指定成分以大于0的数量出现，且多达包括更高的指定量。
11.术语“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”并不表示数量的限制，而是表示至少存在一个引用项目。如本文所使用的，单数形式的“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数指称。
12.如本文中所使用的，“其组合”包括一种或多种所列举的元素，以及可选地未列举的类似元素，例如，包括一种或多种指定名称的组分的组合，可选地具有一个或多个未指定名称但具有本质上相同功能的其他组分。如本文所使用的，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
13.在整个说明书中提及的“一方面”、“另一方面”、“其他方面”、“一些方面”等是指结合该方面描述的特定元素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包含在本文所述的至少一个方面中，且可以或不可以出现在其他方面中。另外，应当理解的是，所描述的元素可以在各个方面以任何合适的方式组合。
14.如本文中所使用的，术语“抑制”或“减少”或“预防”或“避免”或这些术语的任何变体包括任何可测量的减少或完全抑制，以达到预期的结果。
15.如本文中所使用的，术语“有效”是指足以达到期望的、预料的或预期的结果。
16.如本文中所使用的，术语“包括(comprising)”(以及任何形式的包括，例如“comprise”和“comprises”)、“具有(having)”(以及任何形式的具有，例如“have”和“has”)、“包括(including)”(以及任何形式的包含，例如“include”和“includes”)或“包含(containing)”(以及任何形式的包含，例如“contain”和“contains”)为包容性或开放性，且不排除额外的、未列举的元素或方法步骤。
17.就本文中所公开的目的而言，术语“反应器”应理解为包括一个或多个反应区域；一个或多个反应阶段；一个或多个反应容器；或其组合。
18.除非另有说明，否则本文中使用的技术和科学术语具有与本领域技术人员通常理
解的相同含义。
19.参见图1的配置，公开了一种环氧乙烷(eo)生产系统100。eo生产系统100通常包括第一反应器或氧化脱氢(odh)反应器1；第二反应器或eo反应器2；产品回收系统3；以及二氧化碳(co2)去除系统4。
20.参见图2的配置，公开了一种环氧乙烷(eo)生产系统200。eo生产系统200通常包括第一反应器或odh反应器1；第二反应器或eo反应器2；产品回收系统3；以及co2去除系统4。正如熟知本领域技术的人员所理解，且在本公开的帮助下，图1-2所示的eo生产系统组件可以通过任何合适的导管(例如管道、流等)彼此流体连通(由指示流体流动方向的连接线表示)。此外，正如熟知本领域技术的人员所理解，且在本公开的帮助下，图1-2所示的eo生产系统100和200可以进一步包括其他操作和/或设备，例如压缩机、加热器、冷却器、除水系统等。共同的附图标记是指在一个或多个图中出现的共有组件，且特定组件的描述通常适用于其中存在该组件的各个附图，除非本文另有说明。
21.在一方面，如本文所公开的生产eo的方法可以包括将第一反应混合物(例如，odh反应器进料流5)引入odh反应器1以产生第一流出物流(例如，odh反应器流出物流6)的步骤；其中，第一反应混合物包括乙烷(c2h6)和氧气(o2)；且其中，第一流出物流包括乙烯(c2h4)、乙烷和氧气。第一反应混合物进一步包括乙烯，其中，第一流出物流中乙烯的摩尔分数大于第一反应混合物中乙烯的摩尔分数。在一些方面，例如，乙烷、乙烯和氧气可以通过odh反应器进料流5一同进料到odh反应器1，如图1和图2的配置所示。在其他方面，乙烷、乙烯和氧气可以分别进料到odh反应器1，其中，第一反应物混合物的一种或多种组分可以分别进料到odh反应器1。例如，可以将包括乙烯和乙烷的流和包括氧气的单独流分别进料到odh反应器1中(例如，在加入odh反应器1之前，彼此不接触)。
22.在一些方面，例如，如图1-2的配置所示，从eo生产方法回收的循环物流(例如，odh循环进料流16)可以与一种或多种物流组合，以产生odh反应器进料流5。例如，odh循环进料流16可以与乙烷进料流17、odh氧气补给进料流18，以及可选地与压载气体补给流19组合，以产生odh反应器进料流5。odh循环进料流16包括乙烯、乙烷、氧气和压载气体，本文稍后将对其进行详细描述。乙烷进料流17供应补给乙烷或“新鲜”乙烷，其补充了在该过程中消耗的(例如，通过反应器1中的odh反应，eo反应器2中的不良副反应)和/或损失的(例如，通过吹洗气流13)乙烷。出于本文中所公开的目的，术语“新鲜”组分(例如，新鲜乙烷、新鲜氧气、新鲜甲烷等)是指不包括从工艺中回收并回收到工艺中的组分的反应混合物(例如，第一反应混合物、第二反应混合物等)的组分，而是指引入反应混合物中的所述组分的补充来源。
23.在一些方面，第一反应物混合物的特征是乙烯与乙烷的摩尔比等于或大于约1.3、等于或大于约1.5、等于或大于约2.0、等于或大于约2.1、等于或大于约2.2、等于或大于约2.3、等于或大于约2.4，或等于或大于约2.5、约1.3-3.0、约1.5-2.7，或约2.0-2.6。在其他方面，第一反应混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比小于约1.3、小于约1.0，或小于约0.5、约0.1至小于约1.3、约0.2-1.0，或约0.3-0.8。
24.在一方面，可以向odh反应器1供应odh氧气补给进料流18。进料流18可以是氧气、工业氧气(其可以包括一些空气)、空气、富氧空气等，或其组合。在一方面，进料流18基本上包括纯氧(例如，含污染物少于1％(体积百分比)的氧气，例如，氮(n2)、氩气(ar)等)。odh氧气补给进料流18供应补给氧气或“新鲜”氧气，其补充了在该过程中消耗的(例如，通过反应
器1中的odh反应，eo反应器2中的eo反应、反应器1和2的燃烧反应等)和/或损失的(例如，通过吹洗气流13)氧气。
25.在一方面，可以向odh反应器1供应压载气体补给流19。一般而言，术语“压载气体”是指被引入特定反应器的稀释气体(例如，气态化合物或气态化合物的组合)，其中，稀释气体在该特定反应器中未明显参与化学反应。压载气体可用于稀释反应器进料中的反应组分；以改善反应器等的化学和/或热控制。
26.适用于本公开的压载气体的非限制性示例包括甲烷(ch4)、n2、蒸汽、稀有气体，如氩气(ar)等，或其组合。在一方面，压载气体补给流19包括甲烷。
27.odh反应器1可为任何合适的反应器，例如，连续流反应器、固定床反应器、流化床反应器等或其组合。在一方面，odh反应器1包括连续流固定床反应器。
28.在一方面，odh反应器1的特征可在于odh反应器工作温度为约240℃-400℃、约250℃-375℃、约260℃-350℃，或约270℃-340℃。odh反应器工作温度被定义为odh反应器入口温度和odh反应器出口温度的平均值。出于本文中所公开的目的，术语“入口温度”(例如，反应器入口温度)是指原料气(例如，第一反应混合物；第二反应混合物)在其首次与催化剂(例如，odh催化剂；eo催化剂)接触时的温度，其中，入口温度可能高于引入反应器的新鲜进料的温度，例如，因为进料已在反应器内预热。此外，出于本文中所公开的目的，术语“出口温度”(例如，反应器出口温度)是指在反应器出口处的流出物的温度。
29.在一方面，odh反应器1的特征可以可在于odh反应器工作压力为约1-35巴、约3-30巴、约5-25巴，或约10-20巴。odh反应器工作压力可以与eo反应器工作压力基本相同。在一些方面，odh反应器工作压力可比eo反应器工作压力高1-10巴左右，从而避免了过度压缩的需要。
30.在一方面，odh反应器1包括odh催化剂。odh催化剂包括任何适合催化odh反应的odh催化剂。例如，odh催化剂可以包括混合金属氧化物，如包括钼、钒、铌、碲等或其组合的混合金属氧化物。odh反应器、odh催化剂和odh工作条件(例如，压力、温度)在美国专利号8,105,971、8,519,210、8,846,996和9,545,610中均有详细描述；其中，每项申请的内容以引用的方式完整地并入本文。
31.引入odh反应器1的乙烷与odh催化剂接触，并在氧气的存在下，通过odh反应(1)转化为乙烯：c2h6+1/2o2→
c2h4+h2o
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(1)
32.在odh反应器1中可能会发生如下几种副反应或不良反应(即，通过odh反应将乙烷转化为乙烯以外的反应)。odh反应器1中的一部分乙烯以及一部分乙烷可以转化为含氧有机化合物，例如，醛和/或羧酸；乙炔；二氧化碳(co2)；可选的一氧化碳(co)；水等；或其组合。
33.在一方面，odh反应器1的特征可在于氧气转化率等于或大于约30％、等于或大于约45％，或等于或大于约60％；约30％-100％、约45％-100％、约45％-99％，或约60％-97.5％。
34.在一方面，odh反应器系统1的特征可在于乙烷转化率等于或大于约60％、等于或大于约65％、等于或大于约70％、等于或大于约75％、等于或大于约80％、等于或大于约85％，或等于或大于约90％；约60％-100％、约65％-99.9％、约70％-99.5％、约75％-99％、
约80％-98.5％、约85％-98％，或约90％-97.5％。
35.在一方面，odh反应器1的特征可在于乙烷转化率等于或大于约70％。例如，odh反应器1的特征可在于乙烷转化率等于或大于约70％、等于或大于约75％、等于或大于约80％、等于或大于约85％，或等于或大于约90％；约70％-100％、约75％-99％、约80％-98.5％、约85％-98％，或约90％-97.5％。
36.odh反应器流出物流6可从odh反应器1中回收，其中，odh反应器流出物流6可包括乙烯、乙烷、氧气、二氧化碳和水。odh反应器流出物流6还可包括压载气体(例如，甲烷)和可选的乙酸、乙炔、一氧化碳或其组合。在一方面，未从odh反应器流出物流6中分离出乙烯；即，将odh反应器流出物流6中的乙烯引入eo反应器2之前，乙烯未与odh反应器流出物流6中的乙烷分离。
37.在一方面，odh反应器流出物流6的特征可在于乙烷浓度小于约30mol％、小于约25mol％、小于约20mol％、小于约15mol％、小于约10mol％、小于约7.5mol％、小于约5mol％、小于约4mol％、小于约3mol％、小于约2mol％，或小于约1mol％；约0.01mol％-30mol％、约0.02mol％-25mol％、约0.03mol％-20mol％、约0.04mol％-15mol％、约0.05mol％-10mol％、约0.07mol％-7.5mol％，或约0.1mol％-5mol％。
38.在一方面，odh反应器流出物流6的特征可在于乙烷浓度小于约5mol％；或约0.1mol％-5mol％。例如，odh反应器流出物流6的特征可在于乙烷浓度小于约5mol％、小于约4mol％、小于约3mol％、小于约2mol％，或小于约1mol％；约0.1mol％-5mol％、约0.15mol％-4mol％、约0.2mol％-3mol％、约0.25mol％-2mol％，或约0.3mol％-1mol％。
39.尽管乙烷未与odh反应器流出物流6中的乙烯分离，但在将odh反应器流出物流6中的乙烯、乙烷和氧气引入eo反应器2之前，除了乙烯、乙烷和氧气之外的至少一部分组分可以从odh反应器流出物流6中分离(例如，除去)。
40.在一方面，可从odh反应器流出物流6中除去至少一部分水和至少一部分乙酸(如果在odh反应器1中形成乙酸)，例如，通过冷凝(例如，降低物流温度以促进冷凝)以产生脱水的odh反应器流出物流。
41.在一方面，可从odh反应器流出物流6和/或脱水的odh反应器流出物流中除去至少一部分二氧化碳，以产生co2耗尽的odh反应器流出物流20，例如，如图2的配置所示。
42.参见图2的配置，odh反应器流出物流6和/或脱水的odh反应器流出物流可以与一种或多种物流(例如，循环物流，如eo循环进料流15；eo氧气补给进料流14；以及可选的压载气体补给流)组合以产生eo反应器进料流7，其中，在引入eo反应器2之前，可在co2去除系统4中除去至少一部分eo反应器进料流7的co2；且其中，可从co2去除系统4回收co2耗尽的odh反应器流出物流20并引入eo反应器2。co2去除系统4可采用任何合适的二氧化碳去除技术，例如，基于胺、苛性碱、碳酸盐的吸附等，或其组合。尽管在co2去除系统4中去除了odh反应器流出物流6和/或脱水的odh反应器流出物流中的至少25mol％、至少35mol％、至少50mol％或至少70mol％的co2，co2耗尽的odh反应器流出物流20可能仍含有co2。
43.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括将第二反应混合物(例如，eo反应器进料流7；co2耗尽的odh反应器流出物流20)引入eo反应器2以产生第二流出物流(例如，eo反应器流出物流8)的步骤；其中，第二反应混合物包括至少一部分第一流出物流；且其中，第二流出物流包括eo、乙烷、乙烯和氧气。
44.在一些方面，例如，如图1-2的配置所示，odh反应器流出物流6和/或脱水的odh反应器流出物流可与一种或多种物流组合以产生eo反应器进料流7。例如，odh反应器流出物流6和/或脱水的odh反应器流出物流可与循环物流(例如，eo循环进料流15)、eo氧气补给进料流14、以及可选的压载气体补给流组合，以产生eo反应器进料流7。eo循环进料流15具有与odh循环进料流16大致相同的组分。
45.在一方面，第二反应混合物(例如，eo反应器进料流7；co2耗尽的odh反应器流出物流20)的特征可在于乙烷浓度小于约30mol％、小于约25mol％、小于约20mol％、小于约15mol％、小于约10mol％、小于约9mol％、小于约8mol％、小于约7mol％、小于约6mol％、小于约5mol％、小于约4mol％、小于约3mol％、小于约2mol％，或小于约1mol％；约0.01mol％-30mol％、约0.01mol％-25mol％、约0.01mol％-20mol％、约0.01mol％-15mol％、约0.01mol％-10mol％、约0.02mol％-9mol％、约0.05mol％-8mol％、约0.06mol％-7mol％、约0.08mol％-6mol％、约0.1mol％-5mol％、约0.1mol％-4mol％、约0.1mol％-3mol％、约0.15mol％-2mol％，或约0.2mol％-1mol％。在一方面，第二反应混合物(例如，eo反应器进料流7；co2耗尽的odh反应器流出物流20)的特征可在于乙烷浓度小于约5mol％、小于约4mol％、小于约3mol％、小于约2mol％，或小于约1mol％；约0.1mol％-5mol％、约0.1mol％-4mol％、约0.1mol％-3mol％、约0.15mol％-2mol％，或约0.2mol％-1mol％。在一方面，第二反应混合物(例如，eo反应器进料流7；co2耗尽的odh反应器流出物流20)的特征可在于乙烷浓度小于约3mol％，或约0.1mol％-3mol％。例如，第二反应混合物(例如，eo反应器进料流7；co2耗尽的odh反应器流出物流20)的特征可在于乙烷浓度小于小于约3mol％、小于约2mol％，或小于约1mol％；约0.1mol％-3mol％、约0.15mol％-2mol％，或约0.2mol％-1mol％。
46.在一方面，第二反应混合物(例如，eo反应器进料流7；co2耗尽的odh反应器流出物流20)的特征可在于乙烷浓度等于或大于约15mol％、等于或大于约20mol％、等于或大于约25mol％，或等于或大于约30mol％；约15mol％-75mol％、约20mol％-70mol％、约25mol％-65mol％，或约30mol％-60mol％。
47.在一方面，除了通过eo循环进料流15和/或通过odh反应器流出物流6向eo反应器2引入氧气之外，还可向eo反应器进料流7引入补给氧气。在一方面，可向eo反应器2供应eo氧气补给进料流14。氧气补给进料流14可以是氧气、工业氧气(其可包括一些空气)、空气、富氧空气等，或其组合。在一方面，氧气补给进料流14基本上包括纯氧(例如，含污染物少于1％(体积百分比)的氧气，例如，氮(n2)、氩气(ar)等)。eo氧气补给进料流14供应补给氧气或“新鲜”氧气，其补充了在该过程中消耗的(例如，通过反应器1中的odh反应，eo反应器2中的eo反应、反应器1和2的燃烧反应等)和/或损失的(例如，通过吹洗气流13)氧气。
48.在一方面，可以向eo反应器2供应压载气体补给流。在一方面，引入eo反应器2的压载气体补给流包括甲烷。
49.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括将甲烷引入odh反应器1(例如，通过物流19，如图1-2的配置所示)和/或eo反应器2，其中，物流10、12、13、15、7、16和5的特征在于甲烷浓度等于或大于约20mol％、等于或大于约25mol％、等于或大于约30mol％、等于或大于约35mol％，或等于或大于约40mol％；约20mol％-80mol％、约25mol％-75mol％、约30mol％-70mol％、约35mol％-65mol％，或约40mol％-60mol％。
50.正如本领域技术人员将理解的，且在本公开的帮助下，压载气体可为惰性气体，其与回收过程中积聚的其他工艺原料一起引入。例如，氩气和氮气可以与氧气和/或乙烷原料一起进入odh反应器1和/或eo反应器2，并且可在循环回路(例如，物流10、12、15、7、16和5)积聚至较高浓度。可根据其有利的特性(例如，热性能、化学惰性)选择压载气体，也可特意地将其引入回收过程(即，本文中所公开的生产eo的工艺)。此外，正如熟知本领域技术的人员所理解，且在本公开的帮助下，eo反应器2中的多余乙烷(即，未在odh反应器1中转化的乙烷)也可被视为压载气体，尽管其并非完全惰性的气体。在一些方面，压载气体可包括大气惰性气体、甲烷、乙烷或其组合。为了避免受理论限制，循环回路中建立的压载气体组分的浓度取决于压载气体组分进入过程(即，进料到odh反应器1和/或eo反应器2)的速率和压载气体组分离开该过程的吹洗气流13的流速。虽然曾考虑将乙烷用作组合odh和eo的工艺中的主要压载气体，且为了避免受理论的限制，但乙烷在odh反应器1和eo反应器2中并非是完全惰性的，因此，乙烷在循环回路中积聚会导致乙烷因与氧气反应而损失，进而降低工艺的化学效率。有利地，可使用除乙烷之外的惰性气体来分担压载气体的作用。例如，如果用作氧气补给进料流14和18的氧气原料含有约0.2mol％的氩气，且吹洗比f(f＝物流13的流速除以物流10或12的流速)为0.001，则氩气会在循环回路中积聚至大于约10mol％的水平。作为另一个实施例，当甲烷用作物流19中的压载气时，在摩尔流量等于乙烷进料流17的1.3％时，约40％的甲烷积聚在循环回路中。采用乙烷以外的惰性气体作为压载气体，可将乙烷浓度保持在循环回路中的合理水平，例如低于约20mol％或低于约10mol％。
51.eo反应器2可为任何合适的反应器，例如，连续流反应器、固定床反应器、流化床反应器、多管反应器等或其组合。在一方面，odh反应器1包括连续流多管反应器，其中，管道包括eo催化剂，且其中，接触管道外表面的冷却介质向eo反应器提供温度控制。
52.在一方面，eo反应器2的特征可在于eo反应器系统工作温度为约100℃-400℃、约150℃-350℃或约200℃-300℃。eo反应器工作温度被定义为eo反应器入口温度和eo反应器出口温度的平均值。
53.在一方面，eo反应器2的特征可以可在于eo反应器工作压力为约1-35巴、约3-30巴、约5-25巴，或约10-20巴。
54.在一方面，eo反应器2包括eo催化剂。eo催化剂包括任何适合催化eo反应的eo催化剂。例如，eo催化剂可包括银。在一方面，eo催化剂包括氧化银。eo催化剂还可包括助催化剂，例如铼、钨、钼、铬等，或其组合。
55.在一方面，还可向eo反应器2引入缓和剂。通常，可向包含eo催化剂的eo反应器引入缓和剂以控制催化剂性能。适用于本文所公开的eo反应器中的缓和剂的非限制性示例包括氯代烃、氯乙烷、氯乙烯、二氯乙烷、二氯乙烯及类似物，或其组合。在一方面，该缓和剂包括氯乙烷。基于eo反应器进料流7的总体积，在eo反应器进料流7中，缓和剂的含量可从约百万分之一体积(ppmv)至约2,000ppmv。eo反应器、eo催化剂和eo工作条件(例如，压力、温度、缓和剂)在美国专利号8,148,555和9,649,621中均有详细描述；其中，每项申请的内容以引用的方式完整地并入本文。
56.引入eo反应器2的乙烯与eo催化剂接触，并在氧气的存在下，通过eo放热反应(2)转化为eo：c2h4+1/2o2→
c2h4o
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(2)
57.在eo反应器2中可能发生若干副反应(即，除了通过eo反应(2)将乙烯转化为eo的反应)，例如co氧化为co2。此外，在eo反应器2中，一部分乙烷、一部分乙烯、一部分乙酸、一部分乙炔或其组合可以在氧气存在下燃烧以产生co2和水。
58.eo反应器流出物流8可从eo反应器2中回收，其中，eo反应器流出物流8可包括eo、乙烯、乙烷、氧气、二氧化碳和水。eo反应器流出物流8还可包括压载气体(例如，甲烷)和/或缓和剂。在一方面，未从eo反应器流出物流8中分离出乙烯；即，将eo反应器流出物流8中的乙烯回收至odh反应器1和eo反应器2之前，乙烯未与eo反应器流出物流8中的乙烷分离。
59.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括将至少一部分第二流出物流(例如，eo反应器流出物流8)分离成eo产物流(例如，eo产物流9)和循环物流(例如，eo耗尽的产物流10；co2耗尽的物流12)的步骤；其中，eo产物流包括第二流出物流中的至少一部分eo；且其中，循环物流包括乙烷、乙烯和氧气。
60.在一方面，可将至少一部分eo反应器流出物流8引入产物回收系统3以产生eo产物流9和eo耗尽的产物流10；其中，eo产物流9包括eo和水，且其中，eo耗尽的产物流10包括乙烯、乙烷、氧气和二氧化碳。产物回收系统3可采用冷凝(例如，降低物流温度以促进冷凝)；一系列吸附和汽提塔等。
61.在一些方面，并参见图1的配置，可将eo耗尽的产物流10引入co2去除系统4以产生co2耗尽的物流12和含co2的物流11。含co2的物流11可包括eo耗尽的产物流10中至少25mol％、至少35mol％、至少50mol％，或至少70mol％的co2。co2耗尽的物流12包括乙烯、乙烷和氧气；以及可选的co2(即，含co2的物流11中尚未去除的co2)。
62.在一方面，循环物流(例如，eo耗尽的产物流10；co2耗尽的物流12)的特征可在于乙烷和乙烯的组合浓度小于约60mol％、小于约55mol％、小于约50mol％、小于约45mol％、小于约40mol％、小于约35mol％、小于约30mol％，或小于约25mol％；约15mol％-60mol％、约15mol％-55mol％、约15mol％-50mol％、约18mol％-45mol％、约19mol％-40mol％、约20mol％-35mol％、约20mol％-30mol％，或约20mol％-25mol％。
63.在一方面，循环物流(例如，eo耗尽的产物流10；co2耗尽的物流12)的特征可在于乙烷浓度小于约30mol％、小于约25mol％、小于约20mol％、小于约15mol％、小于约10mol％、小于约9mol％、小于约8mol％、小于约7mol％、小于约6mol％、小于约5mol％、小于约4mol％、小于约3mol％、小于约2mol％，或小于约1mol％；约0.01mol％-30mol％、约0.01mol％-25mol％、约0.01mol％-20mol％、约0.01mol％-15mol％、约0.01mol％-10mol％、约0.02mol％-9mol％、约0.05mol％-8mol％、约0.06mol％-7mol％、约0.08mol％-6mol％、约0.1mol％-5mol％、约0.1mol％-4mol％、约0.1mol％-3mol％、约0.15mol％-2mol％，或约0.2mol％-1mol％。
64.在一方面，可从eo耗尽的产物流10和/或co2耗尽的物流12，或从包括图1-2中的单元1、2、3和4的循环回路中的任何其他合适的物流中提取吹洗气流13，以避免在循环回路中积聚惰性物质。吹洗比(f)被定义为吹洗气流13的体积流速除以其从中提取的物流的流速(例如，分别除以eo耗尽的产物流10和/或co2耗尽的物流12的体积流量)。在一方面，吹洗比可为约0.0001-0.005、约0.0002-0.003，或约0.0003-0.002。
65.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括将至少一部分(例如，第一部分)循环物流(例如，eo耗尽的产物流10；co2耗尽的物流12)回收至odh反应器1(例如，通过odh反
应器进料流5)的步骤。在某些方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括大致将所有循环物流回收至odh反应器1。
66.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可包括将一部分(例如，第二部分)循环物流回收至eo反应器2(例如，通过eo反应器进料流7)的步骤。
67.在将循环物流大致全部回收至odh反应器1的情况下，回收至eo反应器2的循环物流的第二部分为零。在这些方面，循环分流比(a)为1，其中，该循环分流比被定义为循环物流的第一部分的体积流量与循环物流的第一部分的体积流量与循环物流的第二部分的体积流量之和的比值。
68.循环分流比的选择取决于设备成本和运行成本之间的取舍，还取决于odh反应器1中使用的特定催化剂的特性，特别是相对于氧气和乙烷浓度的反应速率，以及副反应(例如，寄生反应)的动力学。虽然催化剂和操作条件的某些组合在循环分流比为1时最有利于操作，但其他组合在循环分流比较低时表现出最佳性能。在将一部分(例如，第二部分)循环物流回收至eo反应器2(例如，通过eo反应器进料流7)的情况下，循环分流比(a)可以小于约1、小于约0.9、小于约0.8、小于约0.7、小于约0.6、小于约0.5、小于约0.45、小于约0.4、小于约0.35、小于约0.3、小于约0.25，或小于约0.2、约0.1-0.9、约0.2-0.9、约0.25-0.9、约0.2-0.6、约0.3-0.6，或约0.25-0.45。在一方面，循环分流比可小于约0.6；或约0.2-0.6。
69.从循环物流(例如，eo耗尽的产物流10；co2耗尽的物流12)中提取吹洗气流13，且循环物流的剩余部分被分为eo循环进料流15(例如，循环物流的第二部分)和odh循环进料流16(例如，循环物流的第一部分)。如本文中所公开，分别将eo循环进料流15(例如，循环物流的第二部分)和odh循环进料流16(例如，循环物流的第一部分)回收至eo反应器2和odh反应器1，且分别在eo循环进料流15和odh循环进料流16中未将乙烷与乙烯分离。正如熟知本领域的技术人员所理解，且在本公开的帮助下，由于eo反应器中乙烯的转化率相对较低，用于生产eo的工艺通常在高循环率下运行(例如，eo反应器进料流的流速约为新鲜乙烯(在独立eo工艺的情况下)或新鲜乙烷(在与odh组合的eo工艺的情况下)流速的25-50倍)，因此传统工艺可以将乙烷与乙烯分离以进行循环利用。然而，本文所公开的生产eo的工艺有效避免从循环物流(例如，eo耗尽的产物流10；co2耗尽的物流12；eo循环进料流15；odh循环进料流16)中将乙烷与乙烯分离。
70.在一方面，与生产eo的常规工艺相比，本文所公开的生产eo的工艺可有效改进一种或多种工艺特性。
71.在一方面，eo产物流9中的eo还可用作化学中间体，例如，用于转化为乙二醇及其衍生物。
72.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可优选地在循环回路和eo反应器2的进料中使用相对低的乙烷浓度。在eo反应器2中乙烷并非完全呈惰性，因此，允许乙烷积聚会导致乙烷因与氧气发生反应而损失，这会降低整个工艺的化学效率。鉴于在该过程中有较高的回收率，在eo反应器中，即使是很小的乙烷损失也会导致eo总产率显著降低。
73.循环物流的一些重要组分可能不可避免地通过吹洗气流13丢失。因此，最小化吹洗比(f)的值是有利的。但是，根据工艺条件，存在合适的最小吹洗比；例如，吹洗比的最小值可能取决于限制循环物流中大气惰性物质积聚的需要，这可能会对反应器的运行产生不利影响。鉴于吹洗比的最小可接受值，循环物流中乙烷的浓度越大，乙烷的损失越大。作为
主要原料的乙烷比甲烷或其他压载气体组分更重要(尤其是以摩尔为单位)。因此，在低乙烷浓度的循环回路中运行有利。
74.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可以有利地以第二反应物混合物中的有机氯浓度进行操作，该浓度与在其他类似工艺中采用具有大于本文所公开的eo反应器进料流7中的乙烷浓度的eo反应器进料中的有机氯浓度相比有所下降。
75.在eo反应器2中，有机氯化物可以作为缓和剂以相对较低(ppmv级)的浓度共同供给，以提高转化为eo的工艺的选择性。在不希望受到理论限制的情况下，正如本领域的技术人员所理解的那样，在本公开内容的帮助下，较高的碳氢化合物，如乙烷，会干扰氯化物缓和剂的有益效果，需要在明显较高的浓度下使用这种缓和剂。因此，允许eo反应器进料中的乙烷浓度过高，就需要使用更多数量和浓度的氯化物缓和剂；这可能导致更高的直接成本，并且由于较高的氯化物水平在eo反应器下游和循环回路中持续存在的不良影响，可能对生产eo的工艺产生负面影响。例如，氯化物缓和剂会对分离步骤中的结构材料造成腐蚀；氯化物缓和剂会在活性和/或选择性方面对odh反应器催化剂的性能产生负面影响。此外，eo催化剂本身的寿命可能会受到相对较高的氯化物水平的影响。
76.在一方面，基于第二反应物混合物的总体积，第二反应物混合物可有利地包括含量小于约20ppmv的有机氯。例如，基于第二反应物混合物的总体积，第二反应物混合物可以有利地包括约1ppmv-20ppmv、约2ppmv-17.5ppmv，或约3ppmv-15ppmv、小于约20ppmv、小于约15ppmv，或小于约10ppmv的有机氯。
77.通过在物流19中将甲烷用作压载气体，在循环回路中积聚有大于约40％的甲烷。因此，通过将乙烷以外的惰性气体用作压载气体，可以使乙烷的浓度在循环回路中保持在合理的水平，例如，低于约5mol％、低于约4mol％、低于约3mol％，或低于约2mol％。此外，如果eo反应器2的进料中乙烷浓度相对较低，则需要odh反应器流出物流6中乙烷浓度相对较低(假设至少一部分物流6进料至eo反应器2)，这又要求odh反应器1中乙烷的转化率必须相对较高，例如，大于约60％或大于约70％；约60％-100％，或约70％-100％。
78.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可优先选择odh和eo反应器的工作条件，以优化工艺性能。eo反应器2可在与常规eo工艺相似条件(例如，进料成分、压力、入口温度和冷却剂温度)和相似设计(例如，包括催化剂的选择)下运行。或者，eo反应器2可在入口处不同的乙烯浓度下运行；例如，在某些情况下，可在eo反应器进料流7中选用较低的乙烯浓度，如15-30％或15-25％，而非常规的30-35％的乙烯浓度。odh反应器1的运行条件可选择，以确保工艺安全(借此限制入口氧气浓度，以及入口和冷却剂的温度)，同时最大化反应器性能和优化反应器尺寸。在一方面，odh反应器1和eo反应器2均可在其各自进料中的氧浓度接近其各自的最大安全值的情况下，通过有效保持每个反应器的单独的氧补给流来运行。
79.在一方面，随着odh反应器1的循环物流的减少，且假设odh进料中的氧气浓度保持在最大安全水平以免形成易燃条件，必须提高通过odh反应器1的氧气转化率，以转化所需量的乙烷(即，接近供给odh反应器1的新鲜乙烷量)。odh反应器可在总氧气转化率大于约30％、大于约45％，或大于约60％、约30％-100％、约45％-100％、约45％-99％或约60％-97.5％条件下有利地运行。
80.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可以有利地提供通过调整循环分割率来调整回收循环中的乙烯浓度。例如，可通过提高循环分流比将循环回路中的乙烯浓度调高，通
过降低循环分流比将循环回路中的乙烯浓度调低。通过调节循环分流比调节循环回路中乙烯浓度的能力，有效地提供了一种可用于优化本文中公开的生产eo工艺的控制措施，，而本文中的控制措施在缺乏分流循环概念的传统工艺配置中不可用。该控制措施可与控制吹洗比和压载气体补给流结合使用，以构成最有利于高工艺性能(例如，工艺生产率和/或选择性)的反应器进料成分。
81.在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可使用如本文先前所述的odh催化剂、eo催化剂和缓和剂。为了避免受理论限制，理想情况下，odh反应器1中的odh催化剂仅作用于乙烷，不会转化乙烯；同样，在理想条件下，eo反应器2中的eo催化剂仅作用于乙烯，不会转化乙烷。实际上，这些化合物(odh反应器1中的乙烯；eo反应器2中的乙烷)可能在所用的催化剂上发生一小部分转化；这些部分转化可以称为“寄生”转化，其为寄生反应(例如，不良反应)的结果。如本文所公开的生产eo的工艺有效产生相对低水平的寄生转化，这反过来会改进工艺特性(例如，相对高的eo产率)。我们将在下文示例中进行详细描述，可以通过使循环物流中乙烷的浓度最小化和/或通过选择适当低的循环分流至odh反应器1的值来实现相对较低水平的寄生转化。在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可有效提供减少odh反应器1的运行成本。
82.在一方面，本文公开的生产eo的工艺可以有利地提供相对高的环氧乙烷产量，同时平衡低设备成本的竞争目标。环氧乙烷产率(定义为乙烷新鲜进料(按odh和eo反应器的顺序)转化为eo产品的摩尔分数)是影响eo生产运营成本的最重要参数。由于odh和eo反应器中对所需产物的选择性不完全、吹洗气流中的乙烷和乙烯的损失、以及在某些情况下eo反应器中的乙烷和/或在odh反应器中的乙烯的寄生转化，实际值(与理论值相反)小于100％。在将odh和eo组合用于eo生产的工艺中，例如，本文公开的生产eo的工艺，odh和eo反应器的成本可能占设备成本的很大一部分，因为可以有效避免在循环回路中对乙烯和乙烷进行昂贵的低温分离。在一方面，本文所公开的生产eo的工艺可有效优化反应器尺寸和成本。本文所公开的生产eo的工艺的其他优点对于查看本公开的本领域技术人员来说是显而易见的。实施例
83.已对本发明所公开主题进行了一般性描述，以下示例作为本公开的特定实施例给出，并示出了其实际操作和优点。应当理解的是，下述实施例仅用于例证说明，并不旨在以任何方式限制所附权利要求的说明书。实施例
84.数据包含了通过工艺和反应器建模和模拟检查的用于整合odh和eo的新型工艺配置。基于图1所示的eo生产系统100，利用aspen plus工艺仿真软件对odh和eo一体化工艺进行建模。odh反应器的特征在于乙烯碳摩尔选择性为95％，co碳摩尔选择性为2.5％，co2碳摩尔选择性为2.5％。在odh反应器的进料中，氧气的上限浓度为8.5％，以避免发生爆炸将odh反应器建模为多管填充床反应器，通过选择转化乙烷来实现乙烷的质量平衡(即在odh反应器中乙烷的转化率加上系统中其他工艺的乙烷损耗与新鲜乙烷的进料速率相匹配)。eo反应器的特征在于环氧乙烷的碳摩尔选择性为84％，以及co2的碳摩尔选择性为16％。eo反应器进料中的氧浓度保持在9.1％，eo反应器的氧转化率为30％，为传统eo工艺的代表。该模型还解释了eo反应器进料中50％的co转化为co2的过程。为了对所研究的案例进行有
意义的比较，eo反应器进料中的乙烯浓度在所有情况下均保持在34.5％(通过为自由参数选择合适的值)。eo反应器流出物的eo回收率为100％，而co2去除装置的co2去除效率为40％。乙烷进料流为100％乙烷，氧气进料含0.2％氩气。当计算中包含补给压载气体时，以甲烷作为补给压载气体；参数b表示压载气体补充的摩尔流量除以新鲜乙烷进料流的摩尔流量。对几组工艺参数(吹洗比f；循环分流比a；压载气体补给b)进行了模型计算。使用理想化学假设进行计算，以及使用由于寄生转化而产生的乙烷和/或乙烯小部分假设损失。参数z
c2h6
表示乙烷在eo反应器中的转化分数，生成燃烧产物co2和水。参数z
c2h4
表示乙烯在odh反应器中的转化分数，生成燃烧产物co2和水。结果(实施例1-4、10和11)见下表1，其中eo产量y
eo
是eo产物流中eo的摩尔流量除以新鲜乙烷进料流的摩尔流量。eo回收率rr
eo
是eo反应器进料流的摩尔流量除以新鲜乙烷进料流中乙烷的摩尔流量；而odh回收率rr
odh
是odh反应器进料流的摩尔流量除以新鲜乙烷进料流中乙烷的摩尔流量。表1中还列出了odh反应器的氧气转化率(x
o2，odh
)。表1
实施例#z
c2h4zc2h6f吹洗
aby
eo
rr
odh
rr
eoyc2h6，6
x
c2h6，odh
c2h4/c2h61000.0030.28200.7378.9228.970.42719％0.522000.0010.27700.7769.2030.480.35922％0.593000.00030.27500.7909.3031.050.13643％1.154000.0010.2780.01370.7869.3330.860.01389％2.401000.010.0010.27400.6988.2827.420.32924％0.631100.010.0010.2770.01350.7819.2730.680.01786％2.31
85.考虑到两个反应器中对乙烯和eo的选择性，eo产量的最大值为0.798。表1中的实施例1-3表明，在乙烷未被寄生转化的情况下，通过选择一个极低的吹洗比f，可接近该最大选择性值。循环回路中大气惰性物质和其他污染物的积累可能会影响反应器的运行，这对降低吹洗比造成了实际限制。f值0.001与当前工业实践相一致，因此可用于更多实施例中。因此，在实施例2中，在没有专用甲烷作为压载气体的情况下运行，eo产率为0.776，比最大值低几个百分点；其中，产率损失可归结为吹洗损失。实施例4表明，引入甲烷作为压载气体可以提高产率，从而抑制循环回路中乙烷的浓度。与实施例2相比，通过odh反应器的乙烷转化率从22％增加到89％，而odh反应器进料中的乙烯与乙烷的比值从0.59增加到2.4。实施例10和11同样展示了抑制循环回路中的乙烷浓度(在这种情况下，再次通过引入甲烷作为压载气体来实现)对eo产量的影响，在这种情况下，进料至eo反应器的乙烷有1％被寄生转化。由于寄生转化损失会超过吹洗损失，在实施例10中对eo产量的负面影响更为显著，但在实施例11中再次获得了显著的产量改善，因为通过odh反应器的乙烷转化比例从24％增加到86％，odh反应器进料中的乙烯与乙烷比例从0.63增加到2.31。
86.因此，表1中的结果表明，即使在循环工艺中没有昂贵的乙烯/乙烷分离步骤且不希望发生的化学工艺导致了乙烷和/或乙烯的寄生损失，也可以实现非常好的工艺性能，其eo产量仅略低于最大eo产量——但只有在odh反应器进料中乙烯与乙烷的比率超过2，且odh反应器中乙烷转化率超过70％的情况下才能实现。如此高的转化率并不明显；例如，乙烯选择性氧化成eo(在具有类似操作条件的类似类型的反应器中进行)，传统工艺是在乙烯转化率小于10％的情况下进行的。
87.表1中的结果令人惊讶地表明，odh反应器工艺不需要像eo工艺那样大的循环比，
即使这两个反应器都是选择性部分氧化反应器，在相似的温度和压力范围内运行，进料中氧气浓度也相似。例如，odh循环比(物流16和物流5的比率)为8-20就足够了。有利地，可选择循环分流比a来使odh反应器达到期望性能，而无需过大的反应器。在一些方面，可以有效地将循环分流比设置为0.25-0.9或0.3-0.6。其他公开
88.第一实施例为环氧乙烷(eo)生产工艺，包括：(a)将第一反应混合物引入第一反应器以产生第一流出物流；其中，所述第一反应混合物包括乙烷、乙烯和氧气；其中，所述第一流出物流包括乙烯、乙烷和氧气；其中，乙烯未从所述第一流出物流中分离出来；其中，所述第一流出物流中乙烯的摩尔分数大于所述第一反应物混合物中乙烯的摩尔分数；其中，所述第一反应物混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比为约1.3-3.0；(b)将第二反应物混合物引入第二反应器以产生第二流出物流；其中，所述第二反应物混合物包括所述第一流出物流的至少一部分；其中，所述第二流出物流包括eo、乙烷、乙烯和氧气；(c)将至少一部分所述第二流出物流分离成eo产物流和循环物流；其中，所述eo产物流包括所述第二流出物流中的至少一部分eo；其中，所述循环物流包括乙烷、乙烯和氧气；其中，乙烯未从所述循环物流中分离出来；(d)将至少一部分循环物流回收至步骤(a)中的第一反应器，且可选地将一部分循环物流回收至步骤(b)中的第二反应器。
89.第二实施例为第一实施例的工艺，其中，所述第一反应物混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比等于或大于约2。
90.第三实施例，其为第一实施例和第二实施例之一的工艺，其中，第一流出物流的特征在于乙烷浓度约为0.1mol％-5mol％。
91.第四实施例为第一实施例至第三实施例中的任意一项工艺，其中，所述第一反应器的特征在于乙烷转化率为约60％-100％。
92.第五实施例为第一实施例至第四实施例中的任意一项工艺，其中，所述第一反应器的特征在于乙烷转化率为约70％-100％。
93.第六实施例为第一实施例至第五实施例中的任意一项工艺，其中，所述第二反应物混合物和/或循环物流中的乙烷浓度为约0.1mol％-3mol％。
94.第七实施例为第六实施例的工艺，其中，基于所述第二反应物混合物的总体积，所述第二反应物混合物进一步包括有机氯，其含量为约1ppmv-20ppmv。
95.第八实施例为第一实施例至第七实施例中的任意一项工艺，进一步包括向所述第一反应器和/或所述第二反应器引入甲烷，其中，所述循环物流的特点在于甲烷浓度为约20mol％-80mol％。
96.第九实施例为第一实施例至第八实施例中的任意一项工艺，其中，所述循环物流的特征在于乙烷和乙烯的组合浓度为约15mol％-60mol％。
97.第十实施例为第一实施例至第九实施例中的任意一项工艺，其中，循环分流比为约0.2-0.6；其中，所述循环分流比被定义为回收至所述第一反应器的部分循环物流的体积流量与回收至所述第一反应器的部分循环物流的体积流量与回收至所述第二反应器的部分循环物流的体积流量之和的比值。
98.第十一实施例为第十实施例的工艺，其中，所述循环分割率为约0.25-0.45。
99.第十二实施例为第一实施例至第十一实施例中的任意一项工艺，进一步包括提取
c.f.r.
§
1.72的要求和37 c.f.r.
§
1.72(b)中所述的目的，即，“使美国专利商标局和公众能从粗略的审查中快速确定本技术公开的性质和要点。”因此，本技术的摘要不用于解释权利要求的范围，也不用于限制本技术所公开主题的范围。此外，可在本技术中使用的任何标题也不用于解释权利要求的范围，也不用于限制本技术所公开主题的范围。任何采用过去时态进行描述的表示建设性或预言性示例并不用于反映建设性或预言性示例已实际执行。
110.尽管已示出和描述本公开的实施例，但是可在不脱离本发明的精神和教导的情况下对其进行修改。本文所述的实施例和示例仅为示例性，而非限制性。本文所公开的发明可能存在诸多变化和修改，且涵盖在本发明的范围内。
111.因此，保护范围不受上述描述的限制，而仅受所附权利要求的限制，该范围包括权利要求的主题的所有等同物。每项权利要求均作为本发明的实施例并入本说明书中。因此，权利要求是本发明的进一步描述，且是对本发明的详细描述的补充。本文引用的所有专利、专利申请以及公开的披露内容以引用的方式并入本文。
技术特征：1.一种环氧乙烷(eo)生产工艺，包括：(a)将第一反应混合物引入第一反应器以产生第一流出物流；其中，所述第一反应物混合物包括乙烷、乙烯和氧气；其中，所述第一流出物流包括乙烯、乙烷和氧气；其中，乙烯未从所述第一流出物中分离；其中，所述第一流出物流中乙烯的摩尔分数大于所述第一反应混合物中乙烯的摩尔分数；其中，所述第一反应物混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比为约1.3-3.0；(b)将第二反应混合物引入第二反应器以产生第二流出物流；其中，所述第二反应混合物包括至少一部分所述第一流出物流；且其中，所述第二流出物流包括eo、乙烷、乙烯和氧气；(c)将至少一部分所述第二流出物流分离成eo产物流和循环物流；其中，所述eo产物流包括所述第二流出物流中的至少一部分eo；其中，所述循环物流包括乙烷、乙烯和氧气；其中，乙烯没有从所述循环流中分离；并且(d)将至少一部分循环物流回收至步骤(a)中的第一反应器，且可选地将一部分循环物流回收至步骤(b)中的第二反应器。2.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一反应物混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比等于或大于约2。3.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一流出物流的特征在于乙烷浓度约为0.1mol％-5mol％。4.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一反应器的特征在于乙烷转化率约为60％-100％。5.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一反应器的特征在于乙烷转化率约为70％-100％。6.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第二反应混合物和/或循环物流中的乙烷浓度约为0.1mol％-3mol％。7.根据权利要求6所述的工艺，其中，基于所述第二反应物混合物的总体积，所述第二反应物混合物进一步包括有机氯，其含量为约1ppmv-20ppmv。8.根据权利要求1所述的工艺，进一步包括将甲烷引入第一反应器和/或第二反应器，其中，循环物流的特征在于甲烷浓度约为20mol％-80mol％。9.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述循环物流的特征在于乙烷和乙烯的组合浓度为约15mo1％-60mol％。10.根据权利要求1所述的工艺，其中，循环分流比为约0.2-0.6；其中，所述循环分流比被定义为回收至所述第一反应器系统的部分循环物流的体积流量与回收至所述第一反应器的部分循环物流的体积流量与回收至所述第二反应器的部分循环物流的体积流量之和的比值。11.根据权利要求10所述的工艺，其中，循环分割率为约0.25-0.45。12.根据权利要求1所述的工艺，还包括提取一部分循环物流作为吹洗气流；其中，所述吹洗气流的特征在于吹洗比约为0.0001-0.005；且其中，所述吹洗比被定义为所述吹洗气流的体积流量与循环物流的体积流量的比值。13.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第二反应物混合物的特征在于乙烯浓度为
约15mol％-75mol％。14.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一反应器的特征在于氧气转化率为约45％-100％。15.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一流出物流、第二流出物流和循环物流中包括二氧化碳；且其中，(i)在将第一流出物流进样到步骤(b)中的第二反应器之前，从第一流出物流中除去至少一部分二氧化碳；和/或(ii)在步骤(a)中将循环物流的第一部分回收到第一反应器以及在步骤(b)中在将循环物流的第二部分回收到第二反应器的步骤(d)之前，从循环物流中除去至少一部分二氧化碳。16.一种环氧乙烷(eo)生产工艺，包括：(a)将第一反应混合物引入氧化脱氢(odh)反应器以产生第一流出物流；其中，所述第一反应物混合物包括乙烷、乙烯、氧气和二氧化碳；其中，所述第一流出物流包括乙烯、乙烷、氧气和二氧化碳；其中，乙烯未从所述第一流出物中分离；其中，所述第一流出物流中乙烯的摩尔分数大于所述第一反应混合物中乙烯的摩尔分数；其中，所述第一反应物混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比为约2.0-3.0；(b)将第二反应混合物引入eo反应器以产生第二流出物流；其中，所述第二反应混合物包括至少一部分所述第一流出物流；且其中，所述第二流出物流包括eo、乙烷、乙烯、氧气和二氧化碳；(c)将至少一部分所述第二流出物流分离成eo产物流和循环物流；其中，所述eo产物流包括所述第二流出物流中的至少一部分eo；其中，所述循环物流包括乙烷、乙烯、氧气和二氧化碳；其中，至少一部分二氧化碳被选择性地从循环物流中去除；其中，乙烯没有从所述循环流中分离；而且(d)将至少一部分循环物流回收至步骤(a)中的odh反应器，并且可选地将一部分循环物流回收至步骤(b)中的eo反应器。17.根据权利要求16所述的工艺，其中，所述循环物流的特征在于乙烷和乙烯的组合浓度为约15mol％-50mol％。18.根据权利要求16所述的工艺，其中，循环分流比为约0.2-0.6；其中，所述循环分流比被定义为回收至所述odh反应器系统的部分循环物流的体积流量与回收至所述odh反应器的部分循环物流的体积流量与回收至所述eo反应器的部分循环物流的体积流量之和的比值。19.根据权利要求16所述的工艺，其中，所述odh反应器的特征在于乙烷转化率约为70％-100％。20.根据权利要求16所述的工艺，其中，所述第二反应物混合物的特征在于乙烯浓度为约30mol％-60mol％。
技术总结公开了一种环氧乙烷(EO)生产工艺，包括：(a)将第一反应混合物(C2H6、C2H4、O2)引入第一反应器系统以产生第一流出物流(C2H4、C2H6、O2)；其中，所述第一流出物流中乙烯的摩尔分数大于所述第一反应混合物中乙烯的摩尔分数；其中，所述第一反应物混合物的特征在于乙烯与乙烷的摩尔比值≥1.3；(b)将所述第一流出物流引入第二反应器以产生第二流出物流(EO、C2H4、C2H6、O2)；(c)将所述第二流出物流分离成EO产物流(EO)和循环物流(C2H4、C2H6、O2)；其中，循环物流或第一流出物流中未分离出乙烯；(d)将至少一部分循环物流回收至所述第一反应器，且将一部分循环物流回收至所述第二反应器。部分循环物流回收至所述第二反应器。部分循环物流回收至所述第二反应器。
技术研发人员：R
受保护的技术使用者：SABIC环球技术有限责任公司
技术研发日：2021.03.05
技术公布日：2022/11/1
