[发明专利]用于从供氧管线移除粒状固体的湿式洗涤

说明书

背景

本发明总体涉及用于从含氧气流和含烃气流的混合物制备气体的系统。本发明具有有用性的场合的实例是用于环氧乙烷的工业生产的系统。

化合物环氧乙烷(化学式C₂H₄O)是用作在乙二醇(汽车防冻液的主要组分)和其它化学品的生产中的中间体的重要工业化学品。环氧乙烷还用作用于食品和医学供给品的消毒剂。其在室温是无色可燃气体，并且可以作为液体冷却和储存。

环氧乙烷首先在第一次世界大战期间作为乙二醇和化学武器芥子气的前体实现了工业重要性。在1931年，法国化学家Theodore Lefort发现了使用银作为催化剂直接从乙烯和氧制备环氧乙烷的方法。自1940年以来，几乎所有工业生产的环氧乙烷都是使用此方法制备的。

在目前的工业过程中，当乙烯(CH₂＝CH₂)和氧(O₂)在处于200-300℃的银催化剂上反应时制备环氧乙烷，所述银催化剂显示为担载于氧化铝上的大的Ag纳米粒子。典型地，还包括化学改性剂如氯。使用的压力在1-2MPa的范围。此反应的化学方程为：

CH₂＝CH₂+1/2O₂→C₂H₄O

在环氧乙烷生产系统中，气体混合器用于就在存在银催化剂的反应室上游混合烃和氧气流。气体混合器典型地以容器或管的形式构造。容器包括用于两种气体中的每一种的入口歧管。容器有时构造有容纳含烃气流的主外管和容纳氧流的内部同心管或“指状物(fingers)”。混合发生在内管终止的点，在该处流出指状物的氧气与在外管中流动的含烃气体的主流会合。此基本设计描述于美国专利3,706,534中。

该领域长期认为存在含烃气流(例如，含有例如与其它烃气混合的乙烯的气体的流)在其在气体混合器中与氧气结合之处的点燃风险。点燃可以发生在当烃或氧气流中夹带的粒子(例如一粒锈末或管垢)撞击混合器中的金属表面，例如混合器的壁从而产生火花时。如果火花在高浓度氧的区域例如处于或接近两种气流混合的点在烃流中出现，则可以发生点燃。点燃损坏气体混合器，并且还需要中断生产以抑制点燃，并且允许气体混合器在重新开始生产之前冷却。可燃区域限于两种气体的混合区。烃气以及反应器进料共混物低于O₂可燃性下限-即，过富而无法燃烧。

该领域已经设计了多种气体混合器设计。设计中的一些特别涉及降低烃和氧气流的点燃风险。除上述‘534专利以外，已知的现有技术包括以下专利文献：U.S.4,573,803；U.S.3,702,619；U.S.4,256,604；U.S 4,415,508；U.S.6,657,079；U.S.2003/0021182；U.S.3,518,284；U.S.4,390,346；U.S.3,237,923；U.S.3,081,818；U.S.2,614,616和U.S.6,840,256。

供氧管线含有可以导致点燃危险的粒子。危险包括砂、灰尘、金属和部分氧化的金属粒子，但其它惰性污染物也可以带来危险。在一种极端情况下，约100至2000微米的大粒子的冲击可以导致形成氧管线、阀和流量控制仪器的金属点燃。在另一种极端情况下，约5-1000微米的小粒子可以导致在诸如环氧乙烷和乙二醇的部分氧化工艺以及使用高纯度氧的相关部分氧化工艺的混合器中的点燃。通常实施在供氧管线中使用粗滤器以移除大粒子。这些不移除可以导致混合器着火的小粒子。达到约10微米的较小粒子可以使用精制过滤器移除，但是这产生其它问题。过滤器易于堵塞并且处于归因于自发点燃或摩擦加热的点燃的风险，这可以在供氧管线中导致着火。后者典型地由差的维护或组件随时间的松动所导致，从而产生过滤器的金属组件的磨损。

另外，目前过滤和粗滤器的实施在装置中积累和聚集污染物。这还使得被捕获颗粒的周期性清洁和移除成为必要。打褶的(pleated)金属、陶瓷或矿棉过滤器元件收集颗粒。通常过滤器外壳容纳许多以平行的流动途径运行的过滤器元件。当过滤器收集足够的物质时，目前的实施是短暂地关闭设备以清洁过滤器元件。聚集的颗粒可以是对于氧火(oxygen fire)的引火物的来源。这些人工操作使人暴露于危险。此外，移除较小尺寸如在5-30微米范围内的颗粒需要更复杂和昂贵的过滤装置。