RU2851084C1 - Welding pipes to a pipe grid for the manufacture of a vertical boiling-type reactor with reduced pipe pitch - Google Patents
Welding pipes to a pipe grid for the manufacture of a vertical boiling-type reactor with reduced pipe pitchInfo
- Publication number
- RU2851084C1 RU2851084C1 RU2023117341A RU2023117341A RU2851084C1 RU 2851084 C1 RU2851084 C1 RU 2851084C1 RU 2023117341 A RU2023117341 A RU 2023117341A RU 2023117341 A RU2023117341 A RU 2023117341A RU 2851084 C1 RU2851084 C1 RU 2851084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- heat exchange
- tube
- reactor
- tube sheet
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
[0001] Настоящее изобретение относится к вертикальному реактору кипящего типа, а более конкретно, к кожухотрубчатому теплообменному реактору, имеющему уменьшенный шаг труб.[0001] The present invention relates to a vertical boiling reactor, and more particularly to a shell and tube heat exchange reactor having a reduced tube pitch.
Уровень техникиState of the art
[0002] Этиленоксид (ЕО) является важным промышленным химикатом, используемым в качестве исходного материала для создания различных химикатов, таких как, например, этиленгликоль, эфиры этиленгликоля, этаноламины и детергенты. Одним способом производства ЕО является процесс каталитического окисления, в котором этилен реагирует с кислородом в присутствии катализатора для эпоксидирования на основе серебра. В таком процессе, поток исходных материалов, содержащий этилен и кислород, пропускается поверх слоя катализатора для эпоксидирования на основе серебра, содержащегося в зоне реакции ЕО-реактора, которая поддерживается при определенных условиях реакции.[0002] Ethylene oxide (EO) is an important industrial chemical used as a starting material for the production of various chemicals such as ethylene glycol, ethylene glycol ethers, ethanolamines, and detergents. One method for producing EO is a catalytic oxidation process in which ethylene reacts with oxygen in the presence of a silver-based epoxidation catalyst. In such a process, a feed stream containing ethylene and oxygen is passed over a bed of silver-based epoxidation catalyst contained in the reaction zone of an EO reactor, which is maintained under specific reaction conditions.
[0003] Коммерческие ЕО-реакторы, как правило, существуют в форме кожухотрубчатого теплообменника, в котором множество практически параллельно вытянутых, относительно узких труб наполняются частицами катализатора, чтобы формировать уплотненный слой, и в котором кожух содержит охладитель. Один такой ЕО-реактор показан на фиг. 1. ЕО-реактор 1, показанный на фиг. 1, включает в себя множество вытянутых труб 2, в которых впускной конец каждой из вытянутых труб 2 прикрепляется к впускной трубной решетке 3, а выпускной конец каждой из вытянутых труб 2 прикрепляется к выпускной трубной решетке 4. Впускная крышка 5 реактора предусматривается, также как и выпускная крышка 6 реактора.[0003] Commercial EO reactors typically take the form of a shell and tube heat exchanger in which a plurality of substantially parallel, relatively narrow elongated tubes are filled with catalyst particles to form a packed bed and in which the shell contains a coolant. One such EO reactor is shown in Fig. 1. The EO reactor 1 shown in Fig. 1 includes a plurality of elongated tubes 2 in which the inlet end of each of the elongated tubes 2 is attached to an inlet tube sheet 3 and the outlet end of each of the elongated tubes 2 is attached to an outlet tube sheet 4. An inlet cover 5 of the reactor is provided, as is an outlet cover 6 of the reactor.
[0004] ЕО-реактор 1 дополнительно включает в себя кожухотрубчатый теплообменник 7, который прикрепляется к и составляет одно целое с выпускной крышкой б. Отверстие предусматривается в выпускной крышке 6 для сообщения с теплообменником 7, и теплообменник 7 приваривается к выпускной крышке 6 вокруг отверстия, таким образом, формируя цельную конструкцию с реактором. Теплообменник 7 снабжается трубами 8, которые прикрепляются к трубным решеткам 9 и 10. Выходная крышка 11 теплообменника также предусматривается.[0004] The EO reactor 1 further includes a shell and tube heat exchanger 7 which is attached to and is integral with the outlet cover 6. An opening is provided in the outlet cover 6 for communication with the heat exchanger 7, and the heat exchanger 7 is welded to the outlet cover 6 around the opening, thus forming an integral structure with the reactor. The heat exchanger 7 is provided with tubes 8 which are attached to tube sheets 9 and 10. An outlet cover 11 of the heat exchanger is also provided.
[0005] На практике, реакционные газы, например, этилен, кислород и балластный газ, вводятся в ЕО-реактор 1 по линии 12 и пропускаются в условиях реакции через трубы 2, которые заполнены соответствующим катализатором для эпоксидирования на основе серебра. Тепло реакции удаляется посредством циркулирующих текучих сред для переноса тепла, таких как вода, которые вводятся по линии 13 на сторону кожуха ЕО-реактора 1 и удаляются по линии 14.[0005] In practice, reaction gases, such as ethylene, oxygen, and ballast gas, are introduced into the EO reactor 1 via line 12 and passed under reaction conditions through tubes 2 filled with a suitable silver-based epoxidation catalyst. The reaction heat is removed by circulating heat transfer fluids, such as water, which are introduced via line 13 to the shell side of the EO reactor 1 and removed via line 14.
[0006] Реакционные газы проходят через трубы 2, где производство ЕО имеет место, и после выхода из труб 2 газы проходят к выпускной крышке 6 и затем к трубам 8 теплообменника 7 и немедленно охлаждаются, чтобы предотвращать дальнейшее окисление и изомеризацию. Охлаждающая текучая среда, такая как, например, вода, вводится в теплообменник 7 на стороне кожуха по линии 15 и удаляется по линии 16. Охлажденные реакционные газы выходят из теплообменника 7 по линии 17 и обрабатываются традиционным образом для извлечения продукта и повторного использования различных компонентов.[0006] The reaction gases pass through the tubes 2, where the production of EO takes place, and after leaving the tubes 2, the gases pass to the outlet cover 6 and then to the tubes 8 of the heat exchanger 7 and are immediately cooled to prevent further oxidation and isomerization. A cooling fluid, such as, for example, water, is introduced into the heat exchanger 7 on the shell side via line 15 and is removed via line 16. The cooled reaction gases leave the heat exchanger 7 via line 17 and are processed in a conventional manner to recover the product and reuse the various components.
[0007] Изготовление ЕО-реакторов получается очень проблематичным вследствие увеличивающегося размера реакторов для более крупных установок, и затраты растут экспоненциально. Одной текущей целью в производстве ЕО-реактора является уменьшение размера ЕО-реактора, используя преимущество уменьшенного шага труб; шаг труб является кратчайшим расстоянием от центра до центра между прилегающими (т.е., соседними) трубами.[0007] Manufacturing EO reactors is becoming increasingly challenging due to the increasing size of reactors for larger plants, and costs are growing exponentially. One current goal in EO reactor manufacturing is to reduce the size of the EO reactor by taking advantage of reduced tube pitch; tube pitch is the shortest center-to-center distance between adjacent (i.e., neighboring) tubes.
[0008] Приваривание вытянутых труб к впускным и выпускным трубным решеткам является критичным этапом в изготовлении ЕО-реактора. Текущие сварочные конфигурации и сварочные материалы для приваривания трубы к трубной решетке не обходят уменьшенный шаг труб внутри ЕО-реактора.[0008] Welding drawn tubes to the inlet and outlet tubesheets is a critical step in the fabrication of an EO reactor. Current welding configurations and consumables for tube-to-tubesheet welding do not bypass the reduced tube pitch inside the EO reactor.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
[009] Уменьшенный шаг труб в кожухотрубчатом теплообменном реакторе, таком как, например, ЕО-реактор, обеспечивается посредством использования сварочного материала, который имеет высокую прочность на разрыв (т.е., прочность на разрыв больше 600 МПа). Уменьшенный шаг труб предоставляет возможность большему количеству вытянутых труб (трубы заполняются катализатором) присутствовать в реакторе, и, таким образом, меньший реактор может быть изготовлен. Причем, использование сварочного материала с высокой прочностью на разрыв предоставляет возможность реализации небольшой сварочной канавки, расположенной между скошенной боковой стенкой скошенного верхнего участка отверстия, предусмотренного в покрывающем материале трубной решетки (который располагается поверх трубной решетки), и внешней боковой стенкой вытянутой трубы, проходящей через отверстие в покрывающем материале трубной решетки.[009] A reduced tube pitch in a shell-and-tube heat exchange reactor, such as an EO reactor, is achieved by using a welding material that has a high tensile strength (i.e., a tensile strength greater than 600 MPa). The reduced tube pitch allows a larger number of drawn tubes (the tubes are filled with a catalyst) to be present in the reactor, and thus a smaller reactor can be manufactured. Moreover, the use of a welding material with a high tensile strength makes it possible to implement a small welding groove located between the beveled side wall of the beveled upper portion of the opening provided in the covering material of the tube sheet (which is located on top of the tube sheet) and the outer side wall of the drawn tube passing through the opening in the covering material of the tube sheet.
[0010] В одном аспекте настоящего изобретения, предоставляется кожухотрубчатый теплообменный реактор, который включает в себя впускную трубную решетку, имеющую множество первых отверстий и расположенную на впускном конце реактора, выпускную трубную решетку, имеющую множество вторых отверстий и расположенную на выпускном конце реактора, и множество вытянутых труб, расположенных между впускной трубной решеткой и выпускной трубной решеткой и проходящих через множество первых и вторых отверстий. Реактор также включает в себя покрывающий материал трубной решетки, расположенный поверх впускной трубной решетки и выпускной трубной решетки. Покрывающий материал трубной решетки настоящего изобретения содержит множество третьих отверстий, сконфигурированных, чтобы предоставлять возможность множеству вытянутых труб проходить через них. Каждое третье отверстие из множества третьих отверстий содержит скошенный верхний участок, имеющий сварочную канавку, расположенную между скошенной боковой стенкой скошенного верхнего участка третьего отверстия и внешней боковой стенкой вытянутой трубы, проходящей через третье отверстие. Сварочный материал располагается внутри сварочной канавки и прикрепляется к внешней боковой стенке вытянутой трубы, проходящей через третье отверстие. В соответствии с настоящим изобретением, сварочный материал, который располагается внутри сварочной канавки, имеет прочность на разрыв, который больше 600 (например, 601, 602, 603 и т.д.) МПа.[0010] In one aspect of the present invention, a shell-and-tube heat exchange reactor is provided, which includes an inlet tube sheet having a plurality of first openings and located at the inlet end of the reactor, an outlet tube sheet having a plurality of second openings and located at the outlet end of the reactor, and a plurality of elongated tubes located between the inlet tube sheet and the outlet tube sheet and passing through the plurality of first and second openings. The reactor also includes a tube sheet covering material located over the inlet tube sheet and the outlet tube sheet. The tube sheet covering material of the present invention comprises a plurality of third openings configured to allow a plurality of elongated tubes to pass through them. Each third opening of the plurality of third openings comprises a beveled upper portion having a welding groove located between the beveled side wall of the beveled upper portion of the third opening and the outer side wall of the elongated tube passing through the third opening. The welding material is located within the welding groove and is attached to the outer sidewall of the elongated pipe passing through the third opening. According to the present invention, the welding material located within the welding groove has a tensile strength greater than 600 (e.g., 601, 602, 603, etc.) MPa.
[0011] В некоторых вариантах осуществления, реактор является реактором этиленоксида (ЕО), который дополнительно включает в себя впускную линию для введения подаваемого газа, содержащего 1-40% этилена и 3-12% кислорода, в ЕО-реактор, при этом ЕО-реактор конфигурируется, чтобы работать с часовой объемной скоростью газа 1500-10000 ч-1, давлением на впуске реактора 1-3 МПа, температурой охладителя 180С-315°С, уровнем преобразования кислорода 10-60% и темпом производства ЕО (производительностью) 100-350 кг ЕО/м3 катализатор/ч, и изменением в концентрации этиленоксида, ДЕО, примерно от 1,5% примерно до 4,5%, и при этом каждая вытянутая труба заполняется катализатором для эпоксидирования на основе серебра, содержащим алюмооксидную подложку, каталитически эффективное количество серебра или серебросодержащего соединения и промотирующее количество одного или более промоторов. Краткое описание чертежей[0011] In some embodiments, the reactor is an ethylene oxide (EO) reactor that further includes an inlet line for introducing a feed gas comprising 1-40% ethylene and 3-12% oxygen into the EO reactor, wherein the EO reactor is configured to operate at a gas hourly space velocity of 1500-10000 h -1 , a reactor inlet pressure of 1-3 MPa, a coolant temperature of 180°C-315°C, an oxygen conversion level of 10-60%, and an EO production rate (productivity) of 100-350 kg EO/m 3 catalyst/hr, and a change in ethylene oxide concentration, E0, of from about 1.5% to about 4.5%, and wherein each drawn tube is filled with a silver-based epoxidation catalyst comprising an alumina support, a catalytically effective an amount of silver or a silver-containing compound and a promoting amount of one or more promoters. Brief description of the drawings
[0012] Фиг. 1 является схематичным представлением ЕО-реактора предшествующего уровня.[0012] Fig. 1 is a schematic representation of a prior art EO reactor.
[0013] Фиг. 2А является видом сверху вниз, показывающим шаг труб для сварочной конфигурации, включающей в себя сварочный материал канавки с высокой прочностью на разрыв в кожухотрубчатом теплообменном реакторе в соответствии с настоящим изобретением.[0013] Fig. 2A is a top-down view showing the tube pitch for a welding configuration including a high tensile strength groove welding material in a shell-and-tube heat exchange reactor according to the present invention.
[0014] Фиг. 2В является видом в поперечном сечении, показывающим сварочную конфигурацию, включающую в себя сварочный материал канавки с высокой прочностью на разрыв в кожухотрубчатом теплообменном реакторе в соответствии с настоящим изобретением.[0014] Fig. 2B is a cross-sectional view showing a welding configuration including a groove welding material with high tensile strength in a shell-and-tube heat exchange reactor according to the present invention.
[0015] Фиг. 3А является видом в поперечном сечении, показывающим покрывающий материал трубной решетки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, который включает в себя скошенный верхний участок, который имеет V-образную форму скоса.[0015] Fig. 3A is a cross-sectional view showing a covering material of a tube sheet according to an embodiment of the present invention, which includes a beveled upper portion that has a V-shaped bevel.
[0016] Фиг. 3В является видом в поперечном сечении, показывающим покрывающий материал трубной решетки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, который включает в себя скошенный верхний участок, который имеет J-образную форму скоса.[0016] Fig. 3B is a cross-sectional view showing a covering material of a tube sheet according to an embodiment of the present invention, which includes a beveled top portion that has a J-shaped bevel.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
[0017] Настоящая заявка будет теперь описана более подробно, ссылаясь на последующее обсуждение и чертежи, которые сопровождают настоящую заявку. Отметим, что чертежи настоящей заявки предоставляются только для иллюстративных целей, и, по существу, чертежи не начерчены в масштабе. Также отметим, что аналогичные и соответствующие элементы находятся по ссылкам посредством аналогичных ссылочных номеров.[0017] The present application will now be described in more detail with reference to the following discussion and the drawings that accompany the present application. It is noted that the drawings of the present application are provided for illustrative purposes only and, as such, the drawings are not drawn to scale. It is also noted that similar and corresponding elements are referenced by like reference numerals.
[0018] В последующем описании излагаются многочисленные конкретные подробности, такие как конкретные структуры, компоненты, материалы, размеры, этапы обработки и способы, для того, чтобы предоставлять понимание различных вариантов осуществления настоящей заявки. Однако, будет понятно обычному специалисту в области техники, что различные варианты осуществления настоящей заявки могут быть применены на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях, хорошо известные структуры или этапы обработки не были описаны подробно для того, чтобы избегать запутывания настоящей заявки.[0018] In the following description, numerous specific details are set forth, such as specific structures, components, materials, dimensions, processing steps, and methods, in order to provide an understanding of various embodiments of the present application. However, it will be understood by one of ordinary skill in the art that various embodiments of the present application can be practiced without these specific details. In other cases, well-known structures or processing steps have not been described in detail in order to avoid confusion of the present application.
[0019] Будет понятно, что, когда элемент, такой как слой, область или подложка, называется находящимся "на" или "поверх" другого элемента, он может быть непосредственно на другом элементе, или промежуточные элементы также могут присутствовать. В отличие от этого, когда элемент называется находящимся "непосредственно на" или "непосредственно поверх" другого элемента, промежуточные элементы не присутствуют. Также будет понятно, что, когда элемент называется находящимся "ниже" или "под" другим элементом, он может быть непосредственно ниже или под другим элементом, или промежуточные элементы могут присутствовать. В отличие от этого, когда элемент называется находящимся "непосредственно ниже" или "непосредственно под" другим элементом, промежуточные элементы не присутствуют. Термин "около", когда используется вместе с числовым значением, обозначает, что числовое значение может колебаться на +10% от заданного числового значения.[0019] It will be understood that when an element, such as a layer, region, or substrate, is said to be "on" or "over" another element, it may be directly on the other element, or intervening elements may also be present. In contrast, when an element is said to be "directly on" or "directly over" another element, intervening elements are not present. It will also be understood that when an element is said to be "below" or "under" another element, it may be directly below or under the other element, or intervening elements may be present. In contrast, when an element is said to be "directly below" or "directly under" another element, intervening elements are not present. The term "about," when used in conjunction with a numerical value, means that the numerical value may vary by +10% from the specified numerical value.
[0020] Как изложено ранее, уменьшенный шаг труб в кожухотрубчатом теплообменном реакторе, таком как, например, ЕО-реактор, предоставляется в настоящем изобретении посредством использования сварочного материала, который имеет прочность на разрыв, которая больше 600 (например, 601, 602, 603 и т.д.) МПа. Уменьшенный шаг труб предоставляет возможность большему количеству вытянутых труб присутствовать в реакторе, и, таким образом, меньший реактор может быть осуществлен. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, шаг между каждой соседней вытянутой трубой (т.е., шаг труб) равен примерно от 27 мм примерно до 8 0 мм. В некоторых вариантах осуществления, и посредством использования сварочного материала с высокой прочностью на разрыв, описываемого в настоящем изобретении, реактор, содержащий на 7-14% больше труб, может быть получен, по сравнению с эквивалентным реактором, не включающим в себя сварочный материал с высокой прочностью на разрыв.[0020] As stated previously, a reduced tube pitch in a shell-and-tube heat exchange reactor, such as, for example, an EO reactor, is provided in the present invention by using a welding material that has a tensile strength that is greater than 600 (e.g., 601, 602, 603, etc.) MPa. The reduced tube pitch allows a larger number of drawn tubes to be present in the reactor, and thus, a smaller reactor can be realized. In some embodiments of the present invention, the pitch between each adjacent drawn tube (i.e., the tube pitch) is from about 27 mm to about 80 mm. In some embodiments, and by using a welding material with high tensile strength described in the present invention, a reactor containing 7-14% more tubes can be obtained, compared to an equivalent reactor that does not include a welding material with high tensile strength.
[0021] Использование сварочного материала с высокой прочностью на разрыв предоставляет возможность реализации небольшой сварочной канавки, расположенной между скошенной боковой стенкой скошенного верхнего участка отверстия, предоставленного в покрывающем материале трубной решетки, и внешней боковой стенкой вытянутой трубы, проходящей через отверстие в покрывающем материале трубной решетки; покрывающий материал трубной решетки формируется поверх каждой трубной решетки, которая присутствует в реакторе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, сварочная канавка имеет длину примерно от 1,5 мм примерно до 4,5 мм и суммарную площадь примерно от 1,125 мм2 примерно до 10,125 мм2; на фиг. 2 В сварочная канавка заполнена сварочным материалом 26. Уменьшенная сварочная канавка, в свою очередь, обеспечивает уменьшенный шаг труб (и больше труб) внутри реактора, и, таким образом, меньшая конструкция реактора может быть изготовлена.[0021] The use of a welding material with a high tensile strength makes it possible to implement a small welding groove located between the beveled side wall of the beveled upper portion of the opening provided in the tube sheet covering material and the outer side wall of the elongated tube passing through the opening in the tube sheet covering material; the tube sheet covering material is formed over each tube sheet that is present in the reactor. In some embodiments of the present invention, the welding groove has a length of about 1.5 mm to about 4.5 mm and a total area of about 1.125 mm 2 to about 10.125 mm 2 ; in Fig. 2B, the welding groove is filled with welding material 26. The reduced welding groove, in turn, provides a reduced pitch of the tubes (and more tubes) inside the reactor, and thus a smaller reactor structure can be manufactured.
[0022] Причем, предоставляется кожухотрубчатый теплообменный реактор, включающий в себя ЕО-реактор, который показан на фиг. 1, который включает в себя впускную трубную решетку, имеющую множество первых отверстий и расположенную на впускном конце реактора, выпускную трубную решетку, имеющую множество вторых отверстий и расположенную на выпускном конце реактора, и множество вытянутых труб, расположенных между впускной трубной решеткой и выпускной трубной решеткой и проходящих через множество первых и вторых отверстий. Впускная трубная решетка, выпускная трубная решетка и вытянутые трубы, которые используются в настоящем изобретении, являются аналогичными впускной трубной решетке 3, выпускной трубной решетке 4 и вытянутым трубам 2, изображенным на фиг. 1 выше. На фиг. 2В, показана трубная решетка 20, которая может быть использована либо в качестве впускной трубной решетки или выпускной трубной решетки кожухотрубчатого теплообменного реактора. Только в иллюстративных целях, трубная решетка 20, показанная на фиг. 2В, имеет единственное отверстие, через которое проходит единственная вытянутая труба 24. Хотя единственное отверстие показано в трубной решетке 20, множество отверстий могут присутствовать в трубной решетке 20, в которой каждое отверстие в трубной решетке конфигурируется, чтобы предоставлять возможность единственной вытянутой трубе проходить через него. Вытянутые трубы 24 (аналогичные вытянутым трубам 2, показанным на фиг. 1) также проходят через отверстия, которые присутствуют во впускной трубной решетке и выпускной трубной решетке (например, трубной решетке 20, показанной на фиг. 2В).[0022] Moreover, a shell and tube heat exchange reactor is provided, including an EO reactor, which is shown in Fig. 1, which includes an inlet tube sheet having a plurality of first openings and located at an inlet end of the reactor, an outlet tube sheet having a plurality of second openings and located at an outlet end of the reactor, and a plurality of elongated tubes located between the inlet tube sheet and the outlet tube sheet and passing through the plurality of first and second openings. The inlet tube sheet, the outlet tube sheet and the elongated tubes, which are used in the present invention, are similar to the inlet tube sheet 3, the outlet tube sheet 4 and the elongated tubes 2 shown in Fig. 1 above. In Fig. 2B, a tube sheet 20 is shown that can be used either as an inlet tube sheet or an outlet tube sheet of a shell and tube heat exchange reactor. For illustrative purposes only, the tube sheet 20 shown in Fig. 2B has a single opening through which a single elongated tube 24 passes. Although a single opening is shown in the tube sheet 20, a plurality of openings may be present in the tube sheet 20, in which each opening in the tube sheet is configured to allow a single elongated tube to pass through it. The elongated tubes 24 (similar to the elongated tubes 2 shown in Fig. 1) also pass through openings that are present in the inlet tube sheet and the outlet tube sheet (for example, the tube sheet 20 shown in Fig. 2B).
[0023] Как показано на фиг. 2В, 3А и 3В, реактор также включает в себя покрывающий материал 22 трубной решетки, расположенный поверх впускной трубной решетки и выпускной трубной решетки (например, трубной решетки 20, показанной на фиг. 2В). Покрывающий материал 22 трубной решетки настоящего изобретения содержит множество третьих отверстий 30, сконфигурированных, чтобы предоставлять возможность множеству вытянутых труб 24 проходить через них. Каждое третье отверстие 30 из множества третьих отверстий содержит скошенный верхний участок 30U и область сварочной канавки (сварочная канавка заполнена сварочным материалом 26 на фиг. 2В), расположенную между скошенной боковой стенкой 22А скошенного верхнего участка 30U третьего отверстия и внешней боковой стенкой вытянутой трубы 24, проходящей через третье отверстие; термины "первые отверстие(я)", "вторые отверстие(я)" и "третьи отверстие(я)" используются в данном документе исключительно в целях идентификации и для ясности, так что специалист легко узнает, какое из 'отверстий' обсуждается. Третье отверстие, т.е., отверстие 30А, покрывающего материала 22 трубной решетки дополнительно содержит нескошенный нижний участок 30L в сообщении со скошенным верхним участком 30U. В настоящем изобретении, нескошенный нижний участок 30L отверстия 30, который присутствует в покрывающем материале 22 трубной решетки, находится в сообщении с отверстием, присутствующим в трубной решетке 20.[0023] As shown in Fig. 2B, 3A and 3B, the reactor also includes a tube sheet covering material 22 located over the inlet tube sheet and the outlet tube sheet (for example, the tube sheet 20 shown in Fig. 2B). The tube sheet covering material 22 of the present invention comprises a plurality of third openings 30 configured to allow a plurality of elongated tubes 24 to pass through them. Each third opening 30 of the plurality of third openings comprises a beveled upper portion 30U and a welding groove region (the welding groove is filled with welding material 26 in Fig. 2B) located between the beveled side wall 22A of the beveled upper portion 30U of the third opening and the outer side wall of the elongated tube 24 passing through the third opening; The terms "first opening(s)", "second opening(s)" and "third opening(s)" are used in this document solely for identification purposes and for clarity, so that a person skilled in the art can easily recognize which of the 'openings' is being discussed. The third opening, i.e., opening 30A, of the tube sheet covering material 22 further comprises an untapered lower portion 30L in communication with the tapered upper portion 30U. In the present invention, the untapered lower portion 30L of opening 30, which is present in the tube sheet covering material 22, is in communication with the opening present in the tube sheet 20.
[0024] Сварочный материал 26 располагается внутри сварочной канавки и прикрепляется к внешней боковой стенке вытянутой трубы 24, проходящей через третье отверстие. В соответствии с настоящим изобретением, сварочный материал 26, который располагается внутри сварочной канавки, имеет прочность на разрыв больше 600 МПа. Такой сварочный материал с высокой прочностью на разрыв имеет высокое допустимое механическое напряжение, которое разрешает использование небольшой длины сварочной канавки (ад, порядка примерно от 1,5 мм примерно до 4,5 мм) и площади (порядка примерно от 1,125 мм2 примерно до 10,125 мм2), которая, в свою очередь, уменьшает шаг труб внутри реактора; см. фиг. 2А для вида сверху вниз сварочной конфигурации, показанной на фиг. 2А. На фиг. 2А, "ад" обозначает длину сварочной канавки, "af" обозначает длину углового сварного шва, "ас" обозначает объединенную высоту сварочной канавки и углового сварного шва, "t" является толщиной кожуха вытянутой трубы 24, "do" является внешним диаметром вытянутой трубы 24, "D" является диаметром отверстия, которое присутствует в трубной решетке 20 (этот диаметр типично равен примерно от 25,4 мм примерно до 70,4 мм), и элемент 28 является материалом для сварки угловым швом, который располагается на сварочном материале 26, присутствующем в сварочной канавке. Как показано на фиг. 2В, материал 28 для сварки угловым швом также контактирует с внешней боковой стенкой вытянутой трубы 24. Как дополнительно показано на фиг. 2В, длина сварочной канавки, α, больше длины углового сварного шва. Отметим, что, поскольку сварочный материал 26 присутствует в сварочной канавке, сварочный материал 26 имеет ту же длину и площадь, что и сварочная канавка.[0024] The welding material 26 is located inside the welding groove and is attached to the outer side wall of the elongated pipe 24 passing through the third hole. According to the present invention, the welding material 26, which is located inside the welding groove, has a tensile strength of greater than 600 MPa. Such a welding material with high tensile strength has a high allowable mechanical stress, which allows the use of a small welding groove length (ad, on the order of from about 1.5 mm to about 4.5 mm) and area (on the order of from about 1.125 mm 2 to about 10.125 mm 2 ), which, in turn, reduces the pitch of the pipes inside the reactor; see Fig. 2A for a top-down view of the welding configuration shown in Fig. 2A. In Fig. 2A, "ad" denotes the length of the welding groove, "af" denotes the length of the fillet weld, "ac" denotes the combined height of the welding groove and the fillet weld, "t" is the thickness of the shell of the drawn tube 24, "d o " is the outer diameter of the drawn tube 24, "D" is the diameter of the hole that is present in the tube sheet 20 (this diameter is typically equal to about 25.4 mm to about 70.4 mm), and the element 28 is a fillet weld material that is located on the welding material 26 present in the welding groove. As shown in Fig. 2B, the fillet weld material 28 also contacts the outer side wall of the drawn tube 24. As further shown in Fig. 2B, the length of the welding groove, α, is greater than the length of the fillet weld. Note that, since the welding material 26 is present in the welding groove, the welding material 26 has the same length and area as the welding groove.
[0025] Ссылка теперь будет сделана на фиг. 3А и 3В, которые иллюстрируют различные типы отверстий, которые могут присутствовать в покрывающем материале 22 трубной решетки. Причем, фиг. 3А иллюстрирует покрывающий материал 22 трубной решетки, который включает в себя скошенный верхний участок 30U, который имеет V-образную форму скоса; покрывающий материал 22 трубной решетки, показанный на фиг. 2В, также имеет V-образную форму скоса. Что касается варианта осуществления, изображенного на фиг.3, скошенный верхний участок 30U, имеющий V-образную форму скоса, может иметь угол канавки, а, примерно от 30° примерно до 150°, и угол скоса, β, примерно от 15° примерно до 75°. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, скошенный верхний участок 30U, имеющий V-образную форму скоса, может иметь угол канавки, α, примерно от 80° примерно до 120°, и угол скоса, β, примерно от 30° примерно до 60°.[0025] Reference will now be made to Figs. 3A and 3B, which illustrate various types of openings that may be present in the tube sheet covering material 22. Moreover, Fig. 3A illustrates the tube sheet covering material 22, which includes a beveled upper portion 30U, which has a V-shaped bevel shape; the tube sheet covering material 22 shown in Fig. 2B also has a V-shaped bevel shape. With regard to the embodiment shown in Fig. 3, the beveled upper portion 30U, which has a V-shaped bevel shape, may have a groove angle, a, from about 30° to about 150°, and a bevel angle, β, from about 15° to about 75°. In some preferred embodiments, the beveled upper portion 30U having a V-shaped bevel may have a groove angle, α, of about 80° to about 120°, and a bevel angle, β, of about 30° to about 60°.
[0026] Что касается фиг. 3В, иллюстрируется покрывающий материал 22 трубной решетки, который включает в себя скошенный верхний участок 30U, который имеет J-образную форму скоса. Что касается варианта осуществления, изображенного на фиг. 3В, скошенный верхний участок 30U, имеющий J-образную форму скоса, может иметь угол канавки, а, примерно от 0° примерно до 60°, и угол скоса, β, примерно от 0° примерно до 30°. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, скошенный верхний участок 30U, имеющий J-образную форму скоса, может иметь угол канавки, α, примерно от 15° примерно до 45°, и угол скоса, β, примерно от 7,5° примерно до 22,5°.[0026] With reference to Fig. 3B, a tube sheet covering material 22 is illustrated that includes a beveled upper portion 30U that has a J-shaped bevel shape. With reference to the embodiment shown in Fig. 3B, the beveled upper portion 30U having a J-shaped bevel shape may have a groove angle, α, of approximately 0° to approximately 60°, and a bevel angle, β, of approximately 0° to approximately 30°. In some preferred embodiments, the beveled upper portion 30U having a J-shaped bevel shape may have a groove angle, α, of approximately 15° to approximately 45°, and a bevel angle, β, of approximately 7.5° to approximately 22.5°.
[0027] Покрывающий материал 22 трубной решетки, который может быть использован в настоящей заявке, имеет прочность на разрыв, которая находится в диапазоне прочности на разрыв сварочного материала 26, т.е., больше примерно 600 (например, 601, 602, 603 и т.д.) МПа. Типично, прочность на разрыв покрывающего материала трубной решетки находится в диапазоне более чем 600 МПа примерно до 950 МПа, при этом прочность на разрыв примерно от 750 МПа примерно до 880 МПа является более предпочтительной в некоторых вариантах осуществления. Иллюстративные примеры материалов, которые могут быть использованы в качестве покрывающего материала 22 трубной решетки, включают в себя, но не только, нержавеющую сталь.[0027] The tube sheet covering material 22 that can be used in the present application has a tensile strength that is in the range of the tensile strength of the welding material 26, i.e., greater than about 600 (e.g., 601, 602, 603, etc.) MPa. Typically, the tensile strength of the tube sheet covering material is in the range of more than 600 MPa to about 950 MPa, while a tensile strength of about 750 MPa to about 880 MPa is more preferred in some embodiments. Illustrative examples of materials that can be used as the tube sheet covering material 22 include, but are not limited to, stainless steel.
[0028] Каждая вытянутая труба 24, которая используется в настоящем изобретении, типично имеет прочность на разрыв примерно от 450 МПа примерно до 800 МПа. Каждая вытянутая труба 24 может иметь внешний диаметр от 25 мм примерно до 7 5 мм.[0028] Each drawn tube 24 used in the present invention typically has a tensile strength of from about 450 MPa to about 800 MPa. Each drawn tube 24 may have an outer diameter of from 25 mm to about 7.5 mm.
[0029] Как изложено выше, сварочный материал 26, который присутствует в сварочной канавке, имеет прочность на разрыв больше 600 (например, 601, 602, 603 и т.д.) МПа. В некоторых вариантах осуществления, сварочный материал 26 имеет прочность на разрыв от более чем 600 МПа примерно до 950 МПа, при этом прочность на разрыв примерно от 750 МПа примерно до 880 МПа является более предпочтительной. Иллюстративные примеры, материалов с высокой прочностью на разрыв, которые могут быть использованы в качестве сварочного материала 26, включают в себя, но не только, сплав на основе хрома-никеля (Cr-Ni).[0029] As stated above, the welding material 26, which is present in the welding groove, has a tensile strength of greater than 600 (e.g., 601, 602, 603, etc.) MPa. In some embodiments, the welding material 26 has a tensile strength of more than 600 MPa to about 950 MPa, wherein a tensile strength of about 750 MPa to about 880 MPa is more preferable. Illustrative examples of materials with high tensile strength that can be used as the welding material 26 include, but are not limited to, a chromium-nickel (Cr-Ni)-based alloy.
[0030] Материал 28 для сварки угловым швом может состоять из любого сварочного материала, включающего в себя сварочный материал с высокой прочностью на разрыв, упомянутый выше для сварочного материала 26.[0030] The fillet weld material 28 may be comprised of any welding material, including the high tensile strength welding material mentioned above for the welding material 26.
[0031] Описание, которое следует, предоставляет некоторые подробности, касающиеся катализатора для эпоксидирования на основе серебра, который может присутствовать внутри ЕО-реактора, который включает в себя покрывающий материал трубной решетки и сварочный материал канавки в соответствии с настоящим изобретением, и некоторые подробности, касающиеся рабочих условий ЕО, используемых во время производства ЕО. Описание ниже не предназначается, чтобы быть исчерпывающим, а предоставляет общее описание как катализатора для эпоксидирования на основе серебра, так и операционных условий ЕО, которые могут быть использованы в настоящем изобретении.[0031] The following description provides some details regarding a silver-based epoxidation catalyst that may be present within an EO reactor that includes a tube sheet coating material and a groove welding material in accordance with the present invention, and some details regarding the EO operating conditions used during EO production. The description below is not intended to be exhaustive, but rather provides a general description of both the silver-based epoxidation catalyst and the EO operating conditions that may be used in the present invention.
[0032] Типичные катализаторы для эпоксидирования на основе серебра включают в себя подложку и, по меньшей мере, каталитически эффективное количество серебра или серебросодержащего соединения; также необязательно присутствует промотирующее количество рения или ренийсодержащего соединения; также необязательно присутствует промотирующее количество одного или более щелочных металлов или содержащих щелочные металлы соединений. Применяемая подложка может быть выбрана из большого числа твердых, огнеупорных подложек, которые могут быть пористыми и могут предоставлять предпочтительную пористую структуру. Окись алюминия является хорошо известной для использования в качестве подложки катализатора для эпоксидирования олефина и является предпочтительной подложкой для катализаторов для эпоксидирования на основе серебра.[0032] Typical silver-based epoxidation catalysts include a support and at least a catalytically effective amount of silver or a silver-containing compound; a promoting amount of rhenium or a rhenium-containing compound is also optionally present; a promoting amount of one or more alkali metals or alkali metal-containing compounds is also optionally present. The support used can be selected from a large number of hard, refractory supports that can be porous and can provide a preferred pore structure. Alumina is well known for use as a catalyst support for olefin epoxidation and is a preferred support for silver-based epoxidation catalysts.
[0033] Независимо от характера используемой подложки, она обычно формируется в виде частиц, больших кусков, частей, гранул, колец, сфер, в форме вагонного колеса, поперечно разделенных полых цилиндров и т.п.с размером, подходящим для применения в реакторе для эпоксидирования с неподвижным основанием. Частицы подложки будут предпочтительно иметь эквивалентные диаметры в диапазоне примерно от 3 мм примерно до 12 мм, а более предпочтительно в диапазоне примерно от 5 мм примерно до 10 мм. (Эквивалентный диаметр - это диаметр сферы, имеющей одинаковое отношение внешней поверхности (т.е., не принимаемой во внимание поверхности в порах частицы) к объему, какие бы частицы подложки не применялись). Подходящие подложки доступны от компаний Saint-Gobain Norpro Co., Sue! Chemie AG, Nortake Co., CeramTec AG и Industrie Bitossi S.p.A. Без ограничения конкретными составами и рецептурами, содержащимися в них, дополнительная информация о составах подложек и способах изготовления подложек может быть найдена в патентной публикации США №2007/0037 991.[0033] Regardless of the nature of the support used, it is typically in the form of particles, large pieces, parts, granules, rings, spheres, wagon wheel shapes, cross-sectional hollow cylinders, and the like, of a size suitable for use in a fixed bed epoxidation reactor. The support particles will preferably have equivalent diameters in the range of from about 3 mm to about 12 mm, and more preferably in the range of from about 5 mm to about 10 mm. (An equivalent diameter is the diameter of a sphere having the same ratio of external surface area (i.e., not taking into account the surface area in the pores of the particle) to volume, whatever the support particles used.) Suitable supports are available from Saint-Gobain Norpro Co., Sue! Chemie AG, Nortake Co., CeramTec AG, and Industrie Bitossi S.p.A. Without being limited to the specific compositions and formulations contained therein, additional information regarding substrate compositions and methods for making substrates can be found in U.S. Patent Publication No. 2007/0037 991.
[0034] Для того, чтобы производить катализатор для окисления олефина в оксид олефина, подложка, имеющая вышеупомянутые характеристики, тогда снабжается каталитически эффективным количеством серебра на своей поверхности. В одном варианте осуществления, каталитически эффективное количество серебра равно от 10% по массе до 45% по массе. Катализатор может быть подготовлен посредством пропитывания подложки соединением серебра, комплексным соединением или солью, растворенной в подходящем растворе, достаточном, чтобы вызывать осаждение соединения предшественника серебра на подложке. Предпочтительно, может быть использован водный раствор серебра.[0034] In order to produce a catalyst for the oxidation of an olefin to an olefin oxide, a support having the above-mentioned characteristics is then provided with a catalytically effective amount of silver on its surface. In one embodiment, the catalytically effective amount of silver is from 10% by weight to 45% by weight. The catalyst can be prepared by impregnating the support with a silver compound, a complex compound, or a salt dissolved in a suitable solution sufficient to cause the deposition of a silver precursor compound on the support. Preferably, an aqueous silver solution can be used.
[0035] Промотирующее количество компонента рения, который может быть ренийсодержащим соединением или ренийсодержащим комплексным соединением, может также быть осаждено на подложке, либо перед, одновременно с, либо следом за осаждением серебра. Рениевый промотор может присутствовать в количестве примерно от 0,001% масс., примерно до 1%масс., предпочтительно примерно от 0,005% масс, примерно до 0,5% масс., а более предпочтительно примерно от 0,01% масс., примерно до 0,1% масс на основе массы всего катализатора, включающего в себя подложку, выраженную как металл рения.[0035] A promoting amount of a rhenium component, which may be a rhenium-containing compound or a rhenium-containing complex compound, may also be deposited on the support, either before, simultaneously with, or following the deposition of silver. The rhenium promoter may be present in an amount of from about 0.001% by weight, to about 1% by weight, preferably from about 0.005% by weight, to about 0.5% by weight, and more preferably from about 0.01% by weight, to about 0.1% by weight, based on the weight of the entire catalyst, including the support, expressed as rhenium metal.
[0036] Другие компоненты, которые могут также быть осаждены на подложке либо перед, одновременно с, либо следом за осаждением серебра и рения, являются промотирующимпройотирующими количествами щелочного метала или смесей двух или более щелочных металлов, также как необязательными промотирующимпройотирующими количествами компонента щелочноземельного металла группы IIA или смесей двух или более компонентов щелочноземельных металлов группы IIA, и/или компонента переходного металла или смесей двух или более компонентов переходного металла, все из которых могут быть в форме ионов металла, металлических соединений, металлических комплексных соединений и/или солей металлов, растворенных в соответствующем растворителе. Подложка может быть пропитана в то же самое время или на отдельных этапах различными промоторами катализатора. Конкретное сочетание подложки, серебра, промотора(ов) на основе щелочных металлов, компонента рения и необязательных дополнительных промотора(ов) настоящего изобретения обеспечит улучшение в одном или более каталитических свойствах по сравнению с таким же сочетанием серебра и подложки и ни одного или только одного из промоторов.[0036] Other components that may also be deposited on the support either before, simultaneously with, or subsequent to the deposition of silver and rhenium are promoting amounts of an alkali metal or mixtures of two or more alkali metals, as well as optional promoting amounts of a Group IIA alkaline earth metal component or mixtures of two or more Group IIA alkaline earth metal components, and/or a transition metal component or mixtures of two or more transition metal components, all of which may be in the form of metal ions, metal compounds, metal complex compounds, and/or metal salts dissolved in an appropriate solvent. The support may be impregnated at the same time or in separate stages with different catalyst promoters. A particular combination of support, silver, alkali metal promoter(s), rhenium component, and optional additional promoter(s) of the present invention will provide an improvement in one or more catalytic properties compared to the same combination of silver and support and none or only one of the promoters.
[0037] Используемый в данном документе, термин "промотирующее количество" определенного компонента катализатора относится к количеству этого компонента, которое работает эффективно, чтобы улучшать каталитическую характеристику катализатора по сравнению с катализатором, который не содержит этот компонент. Точные применяемые концентрации, конечно, будут зависеть, среди других факторов, от желаемого количества серебра, природы подложки, вязкости жидкости и растворимости конкретного соединения, используемого для доставки промотора в пропитывающий раствор. Примеры каталитических свойств включают в себя, среди прочего, удобство использования (сопротивляемость выходу из-под контроля), избирательность, активность, переход из одного состояния в другое, устойчивость и выход продукта. Специалисту в области техники понятно, что одно или более отдельных каталитических свойств могут быть улучшены посредством "промотирующего количества", в то время как другие каталитические свойства могут или не могут быть улучшены или могут даже быть снижены.[0037] As used herein, the term "promoting amount" of a particular catalyst component refers to the amount of that component that works effectively to improve the catalytic performance of the catalyst compared to a catalyst that does not contain that component. The exact concentrations used will, of course, depend, among other factors, on the desired amount of silver, the nature of the support, the viscosity of the liquid, and the solubility of the particular compound used to deliver the promoter to the impregnation solution. Examples of catalytic properties include, among others, ease of use (resistance to runaway), selectivity, activity, state transition, stability, and product yield. One skilled in the art will appreciate that one or more individual catalytic properties may be improved by a "promoting amount," while other catalytic properties may or may not be improved or may even be reduced.
[0038] Подходящие промоторы на основе щелочных металлов могут быть выбраны из лития, натрия, калия, рубидия, цезия или их сочетаний, при этом цезий является предпочтительным, а сочетания цезия с другими щелочными металлами являются особенно предпочтительными. Количество щелочного металла, осажденного или присутствующего на подложке, должно быть промотирующим количеством. Предпочтительно, количество находится в диапазоне примерно от 10 чнм примерно до 3000 чнм, более предпочтительно примерно от 15 чнм примерно до 2000 чнм, и даже более предпочтительно примерно от 20 чнм примерно до 1500 чнм, а как особенно предпочтительно, примерно от 50 чнм примерно до 1000 чнм по весу всего катализатора, измеренного как металл.[0038] Suitable alkali metal promoters may be selected from lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, or combinations thereof, with cesium being preferred and combinations of cesium with other alkali metals being particularly preferred. The amount of alkali metal deposited or present on the support should be a promoting amount. Preferably, the amount is in the range of about 10 ppm to about 3000 ppm, more preferably about 15 ppm to about 2000 ppm, and even more preferably about 20 ppm to about 1500 ppm, and particularly preferably about 50 ppm to about 1000 ppm by weight of the total catalyst measured as metal.
[0039] Подходящие промоторы на основе щелочноземельных металлов содержат элементы группы IIA Периодической таблицы элементов, которыми могут быть бериллий, магний, кальций, стронций и барий или их сочетания. Подходящие промоторы на основе переходных металлов могут содержать элементы из групп IVA, VA, VIA, VIIA и VIIIA Периодической таблицы элементов и их сочетания.[0039] Suitable alkaline earth metal promoters comprise elements from Group IIA of the Periodic Table of Elements, which may be beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium, or combinations thereof. Suitable transition metal promoters may comprise elements from Groups IVA, VA, VIA, VIIA, and VIIIA of the Periodic Table of Elements, and combinations thereof.
[0040] Количество промотора(ов) на основе щелочноземельных металлов и/или промоторов на основе переходных металлов, осажденное на подложке, является промотирующим количеством. Промотор на основе переходного металла может типично присутствовать в количестве примерно от 0,1 мкмоль/г примерно до 10 мкмоль/г, предпочтительно примерно от 0,2 мкмоль/г примерно до 5 мкмоль/г.[0040] The amount of alkaline earth metal promoter(s) and/or transition metal promoters deposited on the support is the promoting amount. The transition metal promoter may typically be present in an amount of from about 0.1 μmol/g to about 10 μmol/g, preferably from about 0.2 μmol/g to about 5 μmol/g.
[0041] Серебряный раствор, используемый для пропитки подложки, может также содержать необязательный растворитель или комплексообразующий/солюбилизирующий агент, такие как известные в области техники. Широкое множество растворителей или комплексообразующих/солюбилизирующих агентов могут быть применены, чтобы растворять серебро до желаемой концентрации в пропитывающей среде. Полезные комплексообразующие/солюбилизирующие агенты включают в себя амины, аммиак, щавелевую кислоту, молочную кислоту и их сочетания. Амины включают в себя алкилендиамин, имеющий от 1 до 5 атомов углерода. В одном предпочтительном варианте осуществления, раствор содержит водный раствор оксалата серебра и этилендиамина. Комплексообразующий/солюбилизирующий агент может присутствовать в пропитывающем растворе в количестве примерно от 0,1 примерно до 5,0 молей на моль серебра, предпочтительно примерно от 0,2 примерно до 4,0 молей, а более предпочтительно примерно от 0,3 примерно до 3,0 молей для каждого моля серебра.[0041] The silver solution used to impregnate the substrate may also contain an optional solvent or complexing/solubilizing agent, such as those known in the art. A wide variety of solvents or complexing/solubilizing agents can be used to dissolve silver to a desired concentration in the impregnation medium. Useful complexing/solubilizing agents include amines, ammonia, oxalic acid, lactic acid, and combinations thereof. Amines include alkylenediamine having from 1 to 5 carbon atoms. In one preferred embodiment, the solution comprises an aqueous solution of silver oxalate and ethylenediamine. The complexing/solubilizing agent may be present in the impregnation solution in an amount of from about 0.1 to about 5.0 moles per mole of silver, preferably from about 0.2 to about 4.0 moles, and more preferably from about 0.3 to about 3.0 moles for each mole of silver.
[0042] Когда растворитель используется, он может быть органическим растворителем или водой и может быть полярным или практически или полностью неполярным. В общем, растворитель должен иметь достаточную энергию сольватации, чтобы растворять компоненты раствора. В то же самое время, является предпочтительным, что растворитель может быть выбран, чтобы устранять наличие ненадлежащего влияния на или взаимодействия с растворенными промоторами. Органические растворители, которые имеют от 1 примерно до 8 атомов углерода на молекулу, являются предпочтительными. Смеси нескольких органических растворителей или смеси органических растворителя(ей) с водой могут быть использованы, при условии, что такие смешанные растворители функционируют, как желательно в данном документе.[0042] When a solvent is used, it can be an organic solvent or water and can be polar or substantially or completely non-polar. In general, the solvent must have sufficient solvation energy to dissolve the components of the solution. At the same time, it is preferable that the solvent can be selected to eliminate the presence of undesirable influence on or interaction with the dissolved promoters. Organic solvents that have from 1 to about 8 carbon atoms per molecule are preferred. Mixtures of several organic solvents or mixtures of organic solvent(s) with water can be used, provided that such mixed solvents function as desired herein.
[0043] Концентрация серебра в пропитывающем растворе типично находится в диапазоне примерно от 0,1% масс.до максимальной растворимости, позволяемой конкретным применяемым сочетанием растворителя/солюбилизирующего агента. В целом, является очень подходящим применять растворы, состоящие от 0,5% примерно до 45% масс, из серебра, при этом концентрации от 5 до 35% масс, серебра являются предпочтительными.[0043] The concentration of silver in the impregnating solution is typically in the range of about 0.1% by weight to the maximum solubility allowed by the particular solvent/solubilizing agent combination used. In general, it is very suitable to use solutions consisting of from 0.5% to about 45% by weight of silver, with concentrations of 5 to 35% by weight of silver being preferred.
[0044] Пропитывание выбранной подложки достигается с помощью какого-либо из традиционных способов; например, избыточное пропитывание раствором, пропитывание по влагоемкости, покрытие пульверизацией, и т.д. Типично, материал подложки помещается в соприкосновении с серебросодержащим раствором до тех пор, пока достаточное количество раствора не поглотится подложкой. Предпочтительно, количество серебросодержащего раствора, используемого для пропитки пористой подложки, не больше того, которое необходимо для заполнения пор подложки. Единственная пропитка или последовательность пропиток, с или без промежуточной сушки, могут быть использованы, в зависимости, частично, от концентрации компонента серебра в растворе. Процедуры пропитки описываются, например, в патентах США №№4,761,394, 4,766,105, 4,908,343, 5,057,481, 5,187,140, 5,102,848, 5,011,807, 5,099,041 и 5,407,888. Известные предшествующие процедуры предварительного осаждения, соосаждения и постосаждения различных промоторов могут быть применены.[0044] Impregnation of the selected substrate is achieved by any of the conventional methods; for example, over-impregnation with a solution, incipient wetness impregnation, spray coating, etc. Typically, the substrate material is placed in contact with the silver-containing solution until a sufficient amount of the solution is absorbed by the substrate. Preferably, the amount of silver-containing solution used to impregnate the porous substrate is no more than that necessary to fill the pores of the substrate. A single impregnation or a sequence of impregnations, with or without intermediate drying, may be used, depending, in part, on the concentration of the silver component in the solution. Impregnation procedures are described, for example, in U.S. Patents 4,761,394, 4,766,105, 4,908,343, 5,057,481, 5,187,140, 5,102,848, 5,011,807, 5,099,041, and 5,407,888. Known prior art procedures for pre-precipitation, co-precipitation, and post-precipitation of various promoters can be used.
[0045] После пропитки подложки серебросодержащим составом, т.е., предшественником серебра, необязательным компонентом рения, необязательным компонентом щелочного металла и необязательными другими промоторами, пропитанная подложка обжигается в течение времени, достаточного, чтобы преобразовать серебросодержащий состав в активные частицы серебра и удалить летучие компоненты из пропитанной подложки, чтобы приводить в результате к предшественнику катализатора. Обжиг может быть выполнен посредством нагрева пропитанной подложки, предпочтительно с постепенным ритмом, до температуры в диапазоне примерно от 200°С примерно до 600°С при давлении в диапазоне примерно от 0,5 примерно до 35 бар. В общем, чем выше температура, тем короче требуемый период нагрева. Широкий диапазон периодов нагрева был предложен на уровне техники; например, патент США №3,563,914 раскрывает нагрев в течение менее чем 300 секунд, а патент США №3,702,259 раскрывает нагрев от 2 до 8 часов при температуре от 100°С до 375°С, обычно на протяжении примерно от 0,5 примерно до 8 часов. Однако, является важным лишь то, чтобы время нагрева коррелировало с температурой, так что практически все содержащееся серебро преобразуется в активные частицы серебра. Непрерывный или пошаговый нагрев может быть использован для этой цели.[0045] After impregnating the support with a silver-containing composition, i.e., a silver precursor, an optional rhenium component, an optional alkali metal component, and optional other promoters, the impregnated support is calcined for a time sufficient to convert the silver-containing composition into active silver species and to remove volatile components from the impregnated support to result in a catalyst precursor. The calcination can be accomplished by heating the impregnated support, preferably in a gradual rhythm, to a temperature in the range of from about 200°C to about 600°C at a pressure in the range of from about 0.5 to about 35 bar. In general, the higher the temperature, the shorter the required heating period. A wide range of heating periods has been proposed in the prior art; For example, U.S. Patent No. 3,563,914 discloses heating for less than 300 seconds, while U.S. Patent No. 3,702,259 discloses heating for 2 to 8 hours at temperatures ranging from 100°C to 375°C, typically for approximately 0.5 to 8 hours. However, it is important that the heating time be correlated with the temperature so that virtually all of the silver contained is converted into active silver particles. Continuous or stepped heating can be used for this purpose.
[0046] Во время обжига, пропитанная подложка может быть подвергнута воздействию газообразной атмосферы, содержащей инертный газ или смесь инертного газа примерно с 10 чнм до 21% по объему кислородосодержащим окисляющим компонентом. В целях этого изобретения, инертный газ определяется как газ, который практически не реагирует с катализатором или предшественником катализатора в условиях, выбранных для обжига. Дополнительная информация о производстве катализатора может быть найдена в вышеупомянутой патентной публикации США №2 007/0037 9 91.[0046] During calcination, the impregnated substrate may be exposed to a gaseous atmosphere comprising an inert gas or a mixture of an inert gas with about 10 ppm to 21% by volume of an oxygen-containing oxidizing component. For the purposes of this invention, an inert gas is defined as a gas that does not substantially react with the catalyst or catalyst precursor under the conditions selected for calcination. Additional information on catalyst production can be found in the aforementioned U.S. Patent Publication No. 2 007/0037 9 91.
[0047] Только в целях иллюстрации, последующее является условиями, которые часто используются в текущих коммерческих блоках ЕО-реактора: часовая объемная скорость газа (GHSV) 1500-10000 ч-1, давление на впуске реактора 1-3 МПа, температура охладителя 180-315°С, уровень преобразования кислорода 10-60% и темп производства ЕО (производительность) 100-350 кг ЕО/м3 катализатор/ч и изменение в концентрации оксида этилена, ДЕО, примерно от 1,5% примерно до 4,5%. Состав исходного сырья на впуске реактора после завершения запуска и во время нормальной работы типично содержит (по объемному %) 1-40% этилена, 3-12% O2; 0,2-10%, предпочтительно 0,2-6%, более предпочтительно 0,2-5% CO2; 0-5% этана, количество одного или более хлорид модераторов, которые описываются в данном документе; и остальная часть исходного сырья состоит из аргона, метана, азота или их смесей.[0047] For illustrative purposes only, the following are conditions that are often used in current commercial EO reactor units: a gas hourly space velocity (GHSV) of 1500-10,000 h -1 , a reactor inlet pressure of 1-3 MPa, a coolant temperature of 180-315°C, an oxygen conversion level of 10-60%, and an EO production rate (throughput) of 100-350 kg EO/ m3 catalyst/hr and a change in ethylene oxide, ETO, concentration of from about 1.5% to about 4.5%. The feedstock composition at the reactor inlet after completion of start-up and during normal operation typically comprises (by volume %) 1-40% ethylene, 3-12% O2 ; 0.2-10%, preferably 0.2-6%, more preferably 0.2-5% CO2 ; 0-5% ethane, an amount of one or more chloride moderators as described herein; and the remainder of the feedstock consists of argon, methane, nitrogen, or mixtures thereof.
[0048] В то время как настоящее изобретение было, в частности, показано и описано относительно предпочтительных вариантов его осуществления, специалистам в области техники будет понятно, что вышеупомянутые и другие изменения в формах и деталях могут быть выполнены без отступления от духа и рамок настоящего изобретения. Следовательно, предполагается, что настоящее изобретение не должно ограничиваться точными формами и деталями, описанными и проиллюстрированными, а попадает в рамки прилагаемой формулы изобретения.[0048] While the present invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that the above and other changes in forms and details can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is therefore intended that the present invention not be limited to the precise forms and details described and illustrated, but fall within the scope of the appended claims.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US63/139,019 | 2021-01-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2851084C1 true RU2851084C1 (en) | 2025-11-18 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030192680A1 (en) * | 1999-06-30 | 2003-10-16 | Blanda Paul Joseph | High performance heat exchangers |
| RU2284889C1 (en) * | 2005-07-25 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Method for assembling of shell-and-tube heat exchanger |
| RU2347657C1 (en) * | 2007-06-04 | 2009-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Механика А" | Method of assembling tubular heat exchanger, tubular heat exchanger and method of restoring tubular heat exchanger (versions) |
| US8034308B2 (en) * | 2009-06-09 | 2011-10-11 | Honeywell International, Inc. | Multi-stage multi-tube shell-and-tube reactor |
| EP2887001A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | Casale Sa | Tube heat exchange unit for internals of heat exchangers or reactors |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030192680A1 (en) * | 1999-06-30 | 2003-10-16 | Blanda Paul Joseph | High performance heat exchangers |
| RU2284889C1 (en) * | 2005-07-25 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Method for assembling of shell-and-tube heat exchanger |
| RU2347657C1 (en) * | 2007-06-04 | 2009-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Механика А" | Method of assembling tubular heat exchanger, tubular heat exchanger and method of restoring tubular heat exchanger (versions) |
| US8034308B2 (en) * | 2009-06-09 | 2011-10-11 | Honeywell International, Inc. | Multi-stage multi-tube shell-and-tube reactor |
| EP2887001A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | Casale Sa | Tube heat exchange unit for internals of heat exchangers or reactors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8546297B2 (en) | Method for preparing an epoxidation catalyst | |
| KR101502919B1 (en) | Carrier for olefin oxide catalyst | |
| TWI543815B (en) | Methods for producing epoxidation catalysts and epoxidation methods utilizing them | |
| US9096563B2 (en) | Start-up process for high selectivity ethylene oxide catalysts | |
| EP1893331B1 (en) | Catalyst preparation involving calcination in the presence of a small concentration of an oxidizing component, catalyst and process for oxidation of ethylene | |
| KR20060002920A (en) | Olefin epoxidation process and catalyst for use in the method | |
| US20090227820A1 (en) | Geometrically sized solid shaped carrier for olefin epoxidation catalyst | |
| US20240091886A1 (en) | Tube to tube sheet welding for fabrication of vertical boiling reactor with reduced tube pitch | |
| US11559799B2 (en) | Removable impingement basket for ethylene oxide (EO) reactors | |
| RU2851084C1 (en) | Welding pipes to a pipe grid for the manufacture of a vertical boiling-type reactor with reduced pipe pitch | |
| US9120720B2 (en) | Process for making ethanolamines | |
| US9227912B2 (en) | Process for making ethanolamines | |
| US12030028B2 (en) | Corrugated grid support for vertical boiling reactor |