Реакторная система и способ для производства окиси этилена

011641 Область техники, к которой относится изобретения Изобретение относится к реакторной системе. Изобретение также относится к использованию реакторной системы в производстве окиси этилена и химических веществ на основе окиси этилена. Уровень техники Окись этилена является важным промышленным химическим соединением, используемым в качестве сырья для получения таких химических веществ, как этиленгликоль, эфиры этиленгликоля, этаноламины и детергенты. Одним способом производства окиси этилена является эпоксидирование этилена, а именно каталитическое парциальное окисление этилена кислородом с образованием окиси этилена. Произведенная таким образом окись этилена может реагировать с водой, спиртом или амином с образованием этиленгликоля, эфира этиленгликоля или этаноламина. При эпоксидировании этилена поток сырья, содержащий этилен и кислород, пропускают над слоем катализатора, содержащегося внутри реакционной зоны, в которой поддерживаются определенные реакционные условия. Относительно большой тепловой эффект реакции делает невозможным адиабатический режим работы при удовлетворительной производительности. Хотя некоторая часть выделяющейся теплоты может покидать реакционную зону в качестве физической теплоты, большую часть теплоты нужно удалять с использованием хладагента. Температуру катализатора следует тщательно регулировать, поскольку относительные скорости эпоксидирования и горения с образованием диоксида углерода и воды существенно зависят от температуры. Зависимость от температуры наряду с относительно большой теплотой реакции могут легко привести к неконтролируемым реакциям. Промышленный реактор эпоксидирования этилена обычно представляет собой кожухотрубный теплообменник, в котором множество в значительной степени параллельных удлиненных, относительно узких труб заполнены частицами катализатора с образованием слоя насадки, и в котором рубашка содержит хладагент. Независимо от типа используемого катализатора, в условиях промышленной эксплуатации внутренний диаметр трубы часто находится в диапазоне от 20 до 40 мм, а число труб в реакторе может изменяться в пределах тысяч, например до 12000 (см. патент США 4921681, который включен сюда в качестве ссылки). При слое катализатора, находящегося в узких трубах, фактически устраняются осевые температурные градиенты по слою катализатора и горячие точки. Таким образом добиваются тщательного контроля температуры катализатора и в значительной степени избегают условий, приводящих к неконтролируемым реакциям. Большое количество труб и узость труб представляют некоторые трудности. Промышленные реакторы дороги в их изготовлении. Кроме того, заполнение труб частицами катализатора является трудомким, а загрузка катализатора должна быть распределена по многим трубам так, чтобы все трубы обеспечивали одинаковое удельное сопротивление в условиях потока. Было бы весьма полезным, если бы загрузка катализатора могла бы быть распределена по меньшему числу труб, не ставя под угрозу тепловой и температурный контроль слоев катализатора в реакторе. Раскрытие изобретения Существующее изобретение создает реакторную систему для эпоксидирования этилена, которая включает по меньшей мере одну удлиненную трубу, имеющую внутренний диаметр трубы больше, чем 40 мм, в которой содержится слой частиц катализатора, содержащего серебро и промотирующий компонент, нанесенный на носитель, причем промотирующий компонент включает элемент, выбранный из рения, вольфрама, молибдена и хрома. Более предпочтительным является внутренний диаметр трубы по меньшей мере 45 мм. Изобретение также обеспечивает процесс эпоксидирования этилена, включающий реакцию этилена с кислородом в присутствии слоя катализатора, содержащегося в реакторной системе данного изобретения. Изобретение также предоставляет способ получения этиленгликоля, эфира этиленгликоля или этаноламина, включающий получение окиси этилена путем эпоксидирования этилена в соответствии с данным изобретением, и превращение окиси этилена в этиленгликоль, эфир этиленгликоля или этаноламин. Описание чертежей Фиг. 1 изображает удлиненную трубу, которая включает слой катализатора в соответствии с данным изобретением. Фиг. 2 изображает частицу катализатора, которая может использоваться в данном изобретении и которая имеет геометрическую конфигурацию полого цилиндра. Фиг. 3 является схематическим представлением процесса производства окиси этилена, который включает некоторые новые аспекты данного изобретения. Осуществление изобретения В соответствии с данным изобретением создана реакторная система, которая включает удлиненные трубы с внутренним диаметром трубы более чем 40 мм, предпочтительно по меньшей мере 45 мм и обычно до 80 мм, что больше, чем в используемых традиционных удлиненных трубах, которые обычно имеют внутренний диаметр трубы 20-40 мм. Увеличение внутреннего диаметра трубы, например, от 39 мм, например, до 55 мм, будет приводить к тому, что число труб уменьшится примерно наполовину при-1 011641 том, что такая же загрузка катализатора будет распределена по трубам с использованием такой же глубины слоя. Использование большего внутреннего диаметра труб также позволяет использовать более крупные частицы катализатора в слое катализатора, что может снизить перепад давления в слое катализатора. Катализаторы эпоксидирования, которые включают серебро в количестве меньше 150 г/кг катализатора и дополнительно промотирующий компонент, выбранный из рения, вольфрама, молибдена и хрома,использовались в промышленном масштабе в течение многих лет. Важным аспектом изобретения является признание того, что только после такого большого количества лет промышленного применения эти катализаторы могут использоваться в реакторной трубе, имеющей внутренний диаметр трубы большего размера, чем обычно использующийся, не ставя под угрозу температурный и тепловой контроль слоя катализатора. Особенно выгодным является использование такого катализатора эпоксидирования, который содержит серебро в количестве по меньшей мере 150 г/кг катализатора. Не желая быть привязанным к теории, важным фактором может являться то, что эти катализаторы с меньшей вероятностью вызовут неконтролируемую реакцию, чем катализаторы, которые не включают промотирующий компонент. А именно, в реальных условиях эпоксидирования, то есть в присутствии модификатора реакции - органического галогенида, катализаторы, которые включают промотирующий компонент, производят меньше тепла на моль превращенного этилена, а более низкие энергии активации могут делать скорость реакции в целом менее зависимой от температуры. Кроме того, может существовать различие в чувствительности катализаторов к органическому галогениду: в случае катализаторов,которые включают промотирующий компонент, случайное увеличение температуры может вызвать увеличение скорости реакции меньшее, чем ожидалось бы только от увеличения температуры, а в случае катализаторов, не включающих промотирующий компонент, случайное увеличение температуры может вызвать увеличение скорости реакции большее, чем ожидалось бы только от увеличения температуры. Таким образом, чувствительность катализаторов к органическому галогениду может иметь ослабляющий эффект в случае катализаторов, у которых есть промотирующий компонент, в противоположность усиливающему эффекту в случае катализаторов, не содержащих промотирующего компонента. Чувствительность катализаторов к органическому галогениду, являющемуся модификатором реакции, известна из ЕР-А-352850, который включен сюда в качестве ссылки. На фиг. 1 изображена реакторная система 10 по изобретению. Она включает удлиненную трубу 12 и слой 14 катализатора, обычно в виде слоя катализатора, содержащегося внутри удлиненной трубы 12. Удлиненная труба 12 имеет стенку 16 с внутренней поверхностью 18 трубы и внутренним диаметром 20 трубы, которые определяют реакционную зону, в которой содержится слой 14 катализатора с диаметром реакционной зоны 20. Удлиненная труба 12 имеет длину 22, а слой 14 катализатора, содержащегося в пределах зоны реакции, имеет глубину 24. Внутренний диаметр 20 трубы составляет больше 40 мм, предпочтительно 45 мм или больше и обычно самое большее 80 мм. В частности, внутренний диаметр 20 трубы составляет по меньшей мере 48 мм, более конкретно по меньшей мере 50 мм. Предпочтительно внутренний диаметр трубы составляет меньше чем 70 мм, более предпочтительно меньше чем 60 мм. Предпочтительно длина 22 удлиненной трубы составляет по меньшей мере 3 м, более предпочтительно по меньшей мере 5 м. Предпочтительно длина 22 трубы составляет самое большее 25 м, более предпочтительно самое большее 20 м. Предпочтительно толщина стенки удлиненной трубы составляет по меньшей мере 0,5 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,8 мм и в особенности по меньшей мере 1 мм. Предпочтительно толщина стенки удлиненной трубы составляет самое большее 10 мм, более предпочтительно самое большее 8 мм и в особенности самое большее 5 мм. Вне глубины 24 слоя удлиненная труба 12 может содержать отдельный слой частиц некаталитического или инертного материала с целью, например, теплового обмена с потоком сырья и/или другой такой отдельный слой с целью, например, теплового обмена с продуктом реакции. Предпочтительно глубина 24 слоя составляет по меньшей мере 3 м, более предпочтительно по меньшей мере 5 м. Предпочтительно глубина 24 слоя составляет самое большее 25 м, более предпочтительно самое большее 20 м. У удлиненной трубы 12 также есть входной конец 26 трубы, в который можно вводить поток сырья, содержащий этилен и кислород, и выходной конец 28, из которого можно забирать продукт реакции, содержащий окись этилена и этилен. Следует отметить, что этилен, если он содержится в продукте реакции, является этиленом потока сырья, который проходит через реакторную зону неконвертированным. Обычные конверсии этилена превышают 10 мол.%, но в некоторых случаях конверсия может быть меньше. Реакторная система включает каталитический слой частиц катализатора, содержащих серебро и промотирующий компонент, нанесенный на носителе. Обычно в этом изобретении большая часть слоя катализатора содержит частицы катализатора. Под "большей частью" подразумевается, что отношение веса частиц катализатора к весу всех частиц, содержащихся в слое катализатора, равно по меньшей мере 0,50, в особенности по меньшей мере 0,8, но предпочтительно по меньшей мере 0,85 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,9. Частицы, которые могут содержаться в слое катализатора помимо частиц катализатора, являются, например, инертными частицами. Однако предпочтительно чтобы эти-2 011641 другие частицы отсутствовали. Носитель для использования в этом изобретении может базироваться на широком диапазоне материалов. Такие материалы могут быть природными или искусственными неорганическими материалами, и они могут включать огнеупорные материалы, карбид кремния, глины, цеолиты, активированный уголь,карбонаты щлочно-земельных металлов, например карбонат кальция. Предпочтительными являются огнеупорные материалы, такие как оксид алюминия, оксид магния, диоксид циркония и диоксид кремния. Самый предпочтительным материалом является -оксид алюминия. Как правило, носитель содержит по меньшей мере 85 мас.%, более обычно по меньшей мере 90 мас.%, в частности по меньшей мере 95 мас.% -оксида алюминия, часто до 99,9 мас.% -оксида алюминия относительно массы носителя. Другие компоненты носителя на основе -оксида алюминия могут включать, например, диоксид кремния, компоненты щелочных металлов, например компоненты натрия и/или калия, и/или компоненты щлочноземельных металлов, например компоненты кальция и/или магния. Площадь поверхности носителя может, соответственно, быть по меньшей мере 0,1 м 2/г, предпочтительно по меньшей мере 0,3 м 2/г, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 м 2/г и в частности по меньшей мере 0,6 м 2/г относительно массы носителя; а площадь поверхности может, соответственно,быть самое большее 10 м 2/г, предпочтительно самое большее 5 м 2/г, и в особенности самое большее 3 м/г относительно массы носителя. В настоящем документе подразумевают, что "площадь поверхности" относится к площади поверхности, определяемой по методу В.Е.Т. (Brunauer, Emmett и Teller), описанному в Journal of American Chemical Society 60 (1938) стр. 309-316. Носители с высокой площадью поверхности, в особенности когда они являются носителями на основе -оксида алюминия, необязательно включающие дополнительно диоксид кремния, компоненты щелочного металла и/или щлочно-земельного металла, обеспечивают улучшенную производительность и стабильность процесса. Водопоглощение носителя обычно находится в диапазоне от 0,2 до 0,8 г/г, предпочтительно в диапазоне от 0,3 до 0,7 г/г. Более высокое водопоглощение может быть преимуществом ввиду более эффективного нанесения серебра и других элементов, если таковые имеются, на носитель методом пропитки. Однако при более высоком водопоглощении у носителя или полученного на его основе катализатора может быть более низкая прочность на раздавливание. В соответствии с настоящим документом считается, что водопоглощение измеряется в соответствии со стандартом ASTM С 20 и водопоглощение выражается как масса воды, которая может быть поглощена порами носителя, по отношению к массе носителя. Носитель обычно является прокаленным, то есть спеченным носителем, предпочтительно в виде формованных изделий, размер которых в целом определяется внутренним диаметром удлиненной трубы,в которой частицы катализатора включены в слой катализатора. Как правило, квалифицированный специалист будет в состоянии определить соответствующий размер формованных изделий. Обнаружено, что очень удобно использовать формованные изделия в форме трапециевидных тел, цилиндров, седел, сфер,тороидов и т.п. В большинстве случаев частицы катализатора предпочтительно имеют геометрическую конфигурацию полого цилиндра. Согласно фиг. 2, частицы катализатора, имеющие в большинстве случаев геометрическую конфигурацию 30 полого цилиндра, могут иметь длину 32, обычно от 4 до 20 мм,более обычно от 5 до 15 мм; внешний диаметр 34 обычно от 4 до 20 мм, более обычно от 5 до 15 мм; а внутренний диаметр 36 обычно от 0,1 до 6 мм, предпочтительно от 0,2 до 4 мм. Соответственно частицы катализатора имеют длину и внутренний диаметр как описано выше, а внешний диаметр по меньшей мере 7 мм, предпочтительно по меньшей мере 8 мм, более предпочтительно по меньшей мере 9 мм, и самое большее 20 мм, или самое большее 15 мм. Отношение длины 32 к внешнему диаметру 34 обычно находится в диапазоне от 0,5 до 2, более обычно от 0,8 до 1,2. Не желая быть связанным с какой-либо теорией, полагают, однако, что свободный объем, предоставленный внутренним диаметром полого цилиндра, обеспечивает в процессе приготовления катализатора улучшенное осаждение каталитического компонента на носитель, например методом пропитки, и улучшенную дальнейшую обработку, такую,как сушка, а в процессе использования катализатора он обеспечивает более низкий перепад давления в слое катализатора. Преимущество использования относительно маленького внутреннего диаметра состоит также в том, что формованный материал носителя имеет более высокую прочность на раздавливание по сравнению с материалом носителя, имеющего больший внутренний диаметр. В некоторых вариантах реализации, в особенности когда используется носитель на основе -оксида алюминия, с целью улучшения селективности катализатора может быть полезным покрытие поверхности носителя оловом или соединением олова. Соответственно, количество олова может находиться в диапазоне от 0,1 до 10 мас.%, более подходяще от 0,5 до 5 мас.%, в особенности от 1 до 3 мас.%, например 2 мас.%, рассчитанное как масса металлического олова относительно массы носителя. Такое покрытие может быть применено независимо от того, будет ли носитель использоваться для приготовления катализатора, содержащего промотирующее соединение или нет. Такие покрытые носители известны из патентов США-А-4701347, США-А-4548921 и США-А-3819537, которые включены сюда в качестве ссылки. Покрытые носители могут, соответственно, быть получены путем пропитывания носителя раствором органического соединения олова в органическом растворителе, например толуоле или гексане. Подходящее органическое соединение олова может быть, например, алкоксидом олова или алканоатом олова.-3 011641 Предпочтительным алканоатом олова является, например, неодеканоат или гексадеканоат олова. Носитель, пропитанный оловом, может быть высушен на воздухе при температуре между 400 и 1200C, например при 600C. Приготовление катализатора известно в данной области техники, и к получению частиц катализатора применимы известные способы, которые могут использоваться при осуществлении данного изобретения. Способы нанесения серебра на носитель включают пропитывание носителя соединением серебра,содержащим катионы серебра, и осуществление восстановления с образованием частиц металлического серебра. Ссылка может быть сделана, например, на патенты США-А-5380697, США-А-5739075, EP-A266015 и US-B-6368998. Патенты США включены сюда в качестве ссылки. Восстановление катионов серебра в металлическое серебро может быть выполнено во время стадии сушки катализатора для того, чтобы восстановление как таковое не требовало отдельной стадии процесса. Это может иметь место, если раствор для пропитки, содержащий серебро, содержит восстанавливающий агент, например оксалат, лактат или формальдегид. Заметная каталитическая активность получена при использовании содержания серебра в катализаторе по меньшей мере 10 г/кг относительно массы катализатора. Предпочтительно катализатор содержит серебро в количестве от 50 до 500 г/кг, более предпочтительно от 100 до 400 г/кг. В одном варианте реализации является предпочтительным использование катализаторов с высоким содержанием серебра. Предпочтительно содержание серебра в катализаторе может быть по меньшей мере 150 г/кг, более предпочтительно по меньшей мере 200 г/кг и наиболее предпочтительно по меньшей мере 250 г/кг относительно массы катализатора. Предпочтительно содержание серебра в катализаторе может быть самое большее 500 г/кг, более предпочтительно самое большее 450 г/кг и наиболее предпочтительно самое большее 400 г/кг относительно массы катализатора. Предпочтительно содержание серебра в катализаторе находится в диапазоне от 150 до 500 г/кг, больше предпочтительно от 200 до 400 г/кг относительно массы катализатора. Например, катализатор может содержать серебро в количестве 150 г/кг, или 180 г/кг, или 190 г/кг, или 200 г/кг, или 250 г/кг, или 350 г/кг относительно массы катализатора. При приготовлении катализатора с относительно высоким содержание серебра, например в диапазоне от 150 до 500 г/кг от всего катализатора, может быть выгодно использовать многократные нанесения серебра. Катализатор для использования в данном изобретении включает промотирующий компонент, который включает элемент, выбранный из рения, вольфрама, молибдена, хрома и их смесей. Предпочтительно промотирующий компонент включает, как элемент, рений. Промотирующий компонент может присутствовать в количестве по меньшей мере 0,01 ммоль/кг,обычно более по меньшей мере 0,1 ммоль/кг и предпочтительно по меньшей мере 0,5 ммоль/кг, рассчитанном как полное количество элемента (который является рением, вольфрамом, молибденом и/или хромом) относительно массы катализатора. Промотирующий компонент может присутствовать в количестве самое большее 50 ммоль/кг, предпочтительно самое большее 10 ммоль/кг, более предпочтительно самое большее 5 ммоль/кг, рассчитанном как полное количество элемента относительно массы катализатора. Форма, в которой промотирующий компонент может быть нанесен на носитель, не является существенной для изобретения. Например, промотирующий компонент может, соответственно, быть представлен как оксид или как оксианион, например, как ренат, перренат или вольфрамат в виде соли или кислоты. Если катализатор включает промотирующий компонент, содержащий рений, рений может обычно присутствовать в количестве по меньшей мере 0,1 ммоль/кг, более обычно по меньшей мере 0,5 ммоль/кг и предпочтительно по меньшей мере 1,0 ммоль/кг, в особенности по меньшей мере 1,5 ммоль/кг, рассчитанном как количество элемента относительно массы катализатора. Рений обычно присутствует в количестве самое большее 5,0 ммоль/кг, предпочтительно самое большее 3,0 ммоль/кг, более предпочтительно самое большее 2,0 ммоль/кг, в особенности самое большее 1,5 ммоль/кг. Кроме того, когда катализатор включает промотирующий компонент, содержащий рений, катализатор может предпочтительно включать сопромотор рения как дополнительный компонент, нанесенный на носитель. Соответственно, сопромотор рения может быть выбран из компонентов, содержащих элемент,выбранный из вольфрама, хрома, молибдена, серы, фосфора, бора и их смесей. Предпочтительно сопромотор рения выбирают из компонентов, содержащих вольфрам, хром, молибден, серу и их смеси. Особенно предпочтительно, чтобы сопромотор рения включал, как элемент, вольфрам. Сопромотор рения может обычно присутствовать в общем количестве по меньшей мере 0,01 ммоль/кг, более обычно по меньшей мере 0,1 ммоль/кг и предпочтительно по меньшей мере 0,5 ммоль/кг, рассчитанном как элемент (то есть общее количество вольфрама, хрома, молибдена, серы,фосфора и/или бора) относительно массы катализатора. Сопромотор рения может присутствовать в общем количестве самое большее 40 ммоль/кг, предпочтительно самое большее 10 ммоль/кг, более предпочтительно самое большее 5 ммоль/кг на той же самой основе. Форма, в которой сопромотор рения может быть нанесен на носитель, не является существенной для изобретения. Например, он может, соответственно, быть предоставлен как оксид или как оксианион, например, как сульфат, борат или молибдат в виде соли или кислоты. Катализатор предпочтительно содержит серебро, промотирующий компонент и компонент, вклю-4 011641 чающий дополнительный элемент, нанесенный на носитель. Подходящие дополнительные элементы могут выбираться из группы азота, фтора, щелочных металлов, щлочно-земельных металлов, титана, гафния, циркония, ванадия, таллия, тория, тантала, ниобия, галлия и германия и их смесей. Предпочтительно, щелочные металлы выбирают из лития, калия, рубидия и цезия. Наиболее предпочтительно, щелочными металлами являются литий, калий и/или цезий. Предпочтительно щлочно-земельные металлы выбирают из кальция и бария. Как правило, дополнительный элемент присутствует в катализаторе в общем количестве от 0,01 до 500 ммоль/кг, более обычно от 0,05 до 100 ммоль/кг, рассчитанном как элемент от массы катализатора. Дополнительные элементы могут быть предоставлены в любой форме. Например, пригодными являются соли щелочного металла или щлочно-земельного металла. В соответствии с настоящим документом количеством щелочного металла, присутствующего в катализаторе, считают такое количество, которое может быть экстрагировано из катализатора деионизированной водой при 100C. Метод экстракции включает трехкратное экстрагирование 10-граммового образца катализатора путем его нагревания в 20 мл порциях деионизированной воды в течение 5 мин при 100C и определение в объединенных экстрактах соответствующих металлов с использованием известного метода, например атомной абсорбционной спектроскопии. В соответствии с настоящим документом, количеством щлочно-земельного металла, присутствующего в катализаторе, считают такое количество, которое может быть экстрагировано из катализатора 10 мас.% азотной кислотой в деионизированной воде при 100C. Метод экстракции включает экстрагирование 10-граммового образца катализатора путем его кипячения с 100 мл порцией 10 мас.% азотной кислоты в течение 30 мин (1 атм, то есть 101,3 кПа) и определение в объединенных экстрактах соответствующих металлов с использованием известного метода, например атомной абсорбционной спектроскопии (см. патент США-А-5801259, который включен сюда в качестве ссылки). Катализатор, который может, соответственно, использоваться в данном изобретении, является катализатором, обозначаемым S-882, который поставляется компанией CRI International (Хьюстон, Техас,США). Фиг. 3 является схематическим изображением, показывающим типичную систему 40 производства окиси этилена с кожухотрубным теплообменником 42, который оборудован одной или более реакторной системой, изображенной на фиг. 1. Обычно множество реакторных систем данного изобретения группируется вместе в пучок труб для вставки в кожух кожухотрубного теплообменника. Квалифицированный специалист поймет, что частицы катализатора могут быть помещены в отдельные удлиненные трубы таким образом, чтобы удлиненные трубы и их содержимое обеспечивали одинаковое удельное сопротивление при прохождении через них газового потока. Число удлиненных труб, находящихся в кожухотрубном теплообменнике 42, обычно находится в диапазоне от 1000 до 15000, более обычно в диапазоне от 2000 до 10000. В общем случае, такие удлиненные трубы находятся, по существу, параллельно относительно друг друга. Система 40 производства окиси этилена может включать один или более кожухотрубных теплообменников 42, например два, три или четыре. В частности, в целях контроля кожухотрубный теплообменник 42 может содержать удлиненные трубы, которые являются индивидуально удаляемыми из кожухотрубного теплообменника и заменяемыми на удлиненные трубы другого внутреннего диаметра. В качестве альтернативы удлиненные трубы могут быть удаляемыми и заменяемыми в виде одного или более пучков. По желанию работа катализатора может быть исследована в кожухотрубном теплообменнике, имеющем удлиненные трубы различных внутренних диаметров. Поток сырья, содержащий этилен и кислород, подается через трубопровод 44 в трубное пространство кожухотрубного теплообменника 42, где он входит в контакт со слоем катализатора, содержащимся внутри удлиненных труб 12 реакторной системы изобретения. Кожухотрубным теплообменником 42 обычно управляют способом, который обеспечивает восходящий или нисходящий поток газа через слой катализатора. Теплота реакции отводится, а регулирование температуры реакции, а именно температуры в слое катализатора, осуществляют при помощи жидкого теплоносителя, например масла, керосина или воды, который подают в пространство оболочки кожухотрубного теплообменника 42 посредством трубопровода 46, а отводят жидкий теплоноситель из оболочки кожухотрубного теплообменника 42 через трубопровод 48. Продукт реакции, содержащий окись этилена, непрореагировавший этилен, непрореагировавший кислород и необязательно другие продукты реакции, такие как двуокись углерода и вода, выводится из труб реакторной системы кожухотрубного теплообменника 42 через трубопровод 50 и поступает в систему 52 разделения. Система 52 разделения обеспечивает отделение окиси этилена от этилена и, если они присутствуют, от двуокиси углерода и воды. Для отделения этих продуктов может использоваться экстракционная жидкость, такая как вода, которая подается в систему 52 разделения посредством трубопровода 54. Обогащенная экстракционная жидкость, содержащая окись этилена, выходит из системы 52 разделения через трубопровод 56, в то время как не вступившие в реакцию этилен и двуокись углерода, если они присутствуют, выходят из системы 52 разделения через трубопровод 58. Отделенная двуокись углерода выходит из системы 52 разделения через трубопровод 61. Часть газового потока, проходящего через трубопровод 58, может удаляться в качестве продувочного потока через трубопровод 60. Остающийся-5 011641 газовый поток проходит через трубопровод 62 к рециркуляционному компрессору 64. Поток, содержащий этилен и кислород, проходит через трубопровод 66 и объединяется с рециркулирующим этиленом,который проходит через трубопровод 62, и объединенный поток поступает в рециркуляционный компрессор 64. Рециркуляционный компрессор 64 направляет поток в трубопровод 44, и тем самым выходящий поток поступает на вход в трубное пространство кожухотрубного теплообменника 42. Полученная окись этилена может выделяться из обогащенной экстракционной жидкости, например, перегонкой или экстракцией. Концентрация этилена в потоке исходных материалов, проходящем через трубопровод 44, может быть установлена в широких пределах. Как правило, концентрация этилена в потоке исходных материалов будет самое большее 80 мол.%, относительно полного входящего потока. Предпочтительно, концентрация будет в интервале от 0,5 до 70 мол.%, а именно от 1 до 60 мол.%. В соответствии с настоящим документом, под потоком исходных материалов понимают смесь, которая входит в контакт с частицами катализатора. Существующий процесс эпоксидирования может быть на основе воздуха или на основе кислорода(см. "Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology", 3-ий выпуск, том 9, 1980, стр. 445-447). В процессе на основе воздуха, в качестве источника окисляющегося агента используется воздух или воздух,обогащенный кислородом, тогда как в процессах, на основе кислорода, в качестве источника окисляющего агента используется кислород высокой чистоты (по меньшей мере 95 мол.%). В настоящее время большинство установок эпоксидирования основано на кислороде, что является предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения. Концентрация кислорода в потоке сырья, проходящем через трубопровод 44, может быть выбрана в широких пределах. Однако практически кислород, как правило, используется в концентрации, при которой удается избегать огнеопасного режима. Как правило, используемая концентрация кислорода будет в пределах от 1 до 15 мол.%, чаще от 2 до 12 мол.% от полного потока. Реальные безопасные рабочие диапазоны зависят, наряду с составом потока исходных материалов, также от условий реакции, таких как температура реакции и давление. Органический галогенид может присутствовать в потоке сырья, проходящем через трубопровод 44,как модификатор реакции для увеличения ее селективности, подавляя нежелательное окисление этилена или окиси этилена до двуокиси углерода и воды по отношению к желательному образованию окиси этилена. Свежий органический галогенид, соответственно, вводится в процесс через трубопровод 66. Органические галогениды являются органическими бромидами и органическими хлоридами. Предпочтительными органическими галогенидами являются хлоруглеводороды или бромуглеводороды. Более предпочтительно выбирать их из группы хлористого метила, хлористого этила, хлористого этилена, бромистого этилена, хлористого винила или их смеси. Наиболее предпочтительны хлористый этил и хлористый этилен. Органические галогениды в целом эффективны в качестве модификатора реакции при использовании их в низкой концентрации в потоке, например до 0,01 мол.%, относительно всего потока. Предпочтительно, чтобы органический галогенид присутствовал в потоке исходных материалов в концентрации самое большее 5010-4 мол.%, в частности самое большее 2010-4 мол.% более конкретно самое большее 1510-4 мол.%, относительно всего потока, и предпочтительно по меньшей мере 0,210-4 мол.%, в особенности по меньшей мере 0,510-4 мол.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 110-4 мол.% относительно всего потока. В дополнение к этилену, кислороду и органическому галогениду поток исходных материалов может содержать один или более дополнительных продуктов, например двуокись углерода, инертные газы и насыщенные углеводороды. Двуокись углерода в целом оказывает нежелательное воздействие на активность катализатора. Преимуществом является то, что система 52 разделения работает таким образом, что количество двуокиси углерода в потоке исходных материалов через трубопровод 44 мало, например ниже 2 мол.%, предпочтительно ниже 1 мол.%, или находится в интервале от 0,2 до 1 мол.%. Инертные газы, например азот или аргон, могут присутствовать в потоке исходных материалов, проходящем через трубопровод 44, в концентрации от 30 до 90 мол.%, обычно от 40 до 80 мол.%. Подходящими насыщенными углеводородами являются метан и этан. Если присутствуют насыщенные углеводороды, они могут присутствовать в количестве до 80 мол.% относительно всего потока, в особенности до 75 мол.%. Часто они присутствуют в количестве по меньшей мере 30 мол.%, более часто по меньшей мере 40 мол.%. Насыщенные углеводороды могут использоваться, чтобы увеличить предел воспламеняемости по кислороду. В потоке исходных материалов могут присутствовать олефины (помимо этилена), например в количестве меньше, чем 10 мол.%, в частности меньше, чем 1 мол.% относительно количества этилена. Однако является предпочтительным, чтобы этилен был единственным олефином в потоке исходных материалов. Процесс эпоксидирования может осуществляться при температурах реакции, выбранных из широкого ряда. Предпочтительно температура реакции находится в интервале от 150 до 340C, более предпочтительно в интервале от 180 до 325 С. Как правило, температура охлаждающей жидкости обычно на-6 011641 1-15 С, более предпочтительно на 2-10C ниже температуры реакции. С целью уменьшения эффектов дезактивации катализатора температура реакции может увеличиваться постепенно или ступенчато, например ступенчато от 0,1 до 20C, конкретно 0,2 до 10C, более конкретно 0,5 до 5 С. Общее увеличение температуры реакции может находиться в интервале от 10 до 140C, более обычно от 20 до 100C. Температура реакции может быть увеличена обычно с уровня в интервале от 150 до 300C, более обычно от 200 до 280C, если используется свежий катализатор, до уровня в интервале от 230 до 340C, более обычно от 240 до 325C, если катализатор снизил активность в связи со старением. Процесс эпоксидирования предпочтительно проводится при давлении во входном конце трубы 26 в интервале от 1000 до 3500 кПа. Газовая часовая объемная скорость (GHSV) представляет собой единицу объема газа при нормальных температуре и давлении (0C, 1 атм, то есть 101,3 кПа) проходящего через единицу общего объема слоя катализатора в час. Предпочтительно, GHSV находится в интервале от 1500 до 10000 Hм 3 /(м 3 ч). Процесс предпочтительно осуществляется при рабочей скорости в интервале от 0,5 до 10 кмоль окиси этилена, образующегося в м 3 общего слоя катализатора в час, в частности от 0,7 до 8 кмоль окиси этилена, образующегося в м 3 общего слоя катализатора в час, например 5 кмоль окиси этилена, образующегося в м 3 общего слоя катализатора в час. Окись этилена, полученная в процессе эпоксидирования, может быть превращена, например, в этиленгликоль, эфир этиленгликоля или этаноламин. Превращение в этиленгликоль или эфир этиленгликоля может заключаться, например, в реакции окиси этилена с водой с использованием соответственно кислотного или основного катализатора. Например, для получения преимущественно этиленгликоля и в меньшей степени эфира этиленгликоля,окись этилена может реагировать с десятикратным молярным избытком воды в жидкофазной реакции в присутствии кислотного катализатора, например 0,5-1,0 мас.% серной кислоты, в расчете на всю реагирующую смесь, при 50-70C и абсолютном давлении 100 кПа, или в газофазной реакции при 130-240C и абсолютном давлении 2000-4000 кПа, предпочтительно в отсутствие катализатора. При уменьшении доли воды увеличивается доля эфиров этиленгликоля в реакционной смеси. Эфиры этиленгликоля, полученные таким образом, могут быть диэфиром, триэфиром, тетраэфиром и т.д. Различные эфиры этиленгликоля могут быть получены при реакции окиси этилена со спиртом, в особенности первичными спиртами, такими как метанол или этиловый спирт, путем замены по меньшей мере части воды спиртом. Окись этилена может быть превращена в этиленгликоль вначале превращением окиси этилена в этиленкарбонат при реакции с двуокисью углерода с последующим гидролизом этиленкарбоната с образованием этиленгликоля. Применимые способы описаны в патенте США US-A-6080897, который включен сюда в качестве ссылки. Превращение в этаноламин может включать взаимодействие окиси этилена с амином, таким как аммиак, алкиламин или диалкиламин. Может использоваться безводный или водный аммиак. Безводный аммиак обычно используется для предпочтительного получения моноэтаноламина. Для способов, применимых для превращения окиси этилена в этаноламин, может быть дана ссылка, например, на патент США US-A-4845296, который включен сюда в качестве ссылки. Этиленгликоль и эфиры этиленгликоля могут применяться для разнообразных промышленных целей, например в производстве продуктов питания, напитков, табака, косметических препаратов, термопластичных полимеров, отверждающихся систем смол, моющих средств, систем теплопередачи и т.д. Этаноламины могут использоваться, например, в обработке ("обессеривании") природного газа. Если не определено иначе, органические соединения, упомянутые здесь, например олефины, эфиры этиленгликоля, этаноламины и органические галогениды, могут иметь обычно самое большее 40 атомов углерода, более обычно, самое большее 20 атомов углерода, в особенности самое большее 10 атомов углерода, наиболее предпочтительно самое большее 6 атомов углерода. Как определено здесь, интервалы для количества атомов углерода (то есть углеродное число) включают значения, определенные для границ интервалов. Следующие примеры предназначены для пояснения преимущества существующего изобретения и не предназначены для чрезмерного ограничения объема защиты изобретения. Пример I (сравнительный, не по изобретению). Были разработаны модели реакторов, которые включают соответствующие кинетические модели с использованием серебросодержащих катализаторов в процессе получения окиси этилена из этилена и кислорода. Соответствующая модель реактора была разработана для серебряных катализаторов, содержащих рений и вольфрам, а другая соответствующая модель реактора была разработана для серебряных катализаторов, не содержащих рения и рениевых сопромоторов. Модели основаны на корреляции фактических данных работы катализатора, собранных из многочисленных источников, таких как данные работы микрореактора, данные опытной установки и другие источники данных о работе катализатора. С использованием подходящей модели реактора был смоделирован процесс, проходящий в реакторной трубе длиной 11,8 м и внутренним диаметром 38,9 мм, содержащей слой насадки из стандартных цилиндрических частиц катализатора, имеющих наружный диаметр 34 около 8 мм, длину 32 около 8 мм-7 011641 и внутренний диаметр 36 около 3,2 мм. Катализатор содержит серебро, рений и вольфрам, при этом реакторная труба охлаждается в реакторе кипящей водой. Количество серебра было 275 г на кг массы катализатора. Эксплуатационные условия смоделированного процесса были: GHSV 3327 Нл/ч, давление на входе 1,75 МПа, производительность 3,3 кмоль окиси этилена на м слоя насадки в час и состав входящего потока этилена 25 мол.%, кислорода 8,5 мол.%, двуокиси углерода 1 мол.%, азота 1 мол.%, аргона 2,7 мол.%, этана 1 мол.%, остальное - метан. Рассчитано, что селективность катализатора составляет 89,9 мол.%. Расчетная температура охлаждающего агента в рубашке составляла 230C. Модель прогнозирует,что в трубе данного внутреннего диаметра (38,9 мм) температура охлаждающего агента в рубашке может увеличиться до 247C прежде, чем скорость выделения тепла в реакции превысит скорость отвода тепла через стену трубы, что является отличительной чертой выхода реакции из-под контроля. Таким образом,согласно прогнозу модели, в этих условиях граница выхода из-под контроля равна 17C. Пример II. Пример I повторяли с тем отличием, что внутренний диаметр составлял 54,4 мм вместо 38,9 мм. Расчетная температура охлаждающего агента в рубашке составляла 228 С. Модель прогнозирует,что в трубке данного внутреннего диаметра (54,4 мм) температура охлаждающего агента в рубашке может увеличиться до 240C прежде, чем скорость выделения тепла в реакции превысит скорость отвода тепла через стену трубы, что является отличительной чертой выхода реакции из-под контроля. Таким образом, согласно прогнозу модели в этих условиях граница выхода из-под контроля равна 12C. Пример III (сравнительный, не по изобретению). Пример I повторяли с тем отличием, что катализатор содержал серебро в количестве 132 г на кг массы катализатора. Рассчитано, что селективность катализатора составляет 89,1 мол.%. Расчетная температура охлаждающего агента в рубашке составляла 234 С. Модель прогнозирует,что в трубке данного внутреннего диаметра (38,9 мм) температура охлаждающего агента в рубашке может увеличиться до 247C прежде, чем скорость выделения тепла в реакции превысит скорость отвода тепла через стену трубы, что является отличительной чертой выхода реакции из-под контроля. Таким образом, согласно прогнозу модели в этих условиях граница выхода из-под контроля равна 13C. Пример IV. Пример III повторяли с тем отличием, что внутренний диаметр составлял 54,4 мм вместо 38,9 мм. Расчетная температура охлаждающего агента в рубашке составляла 232C. Модель предсказывает,что в трубке данного внутреннего диаметра (54,4 мм) температура охлаждающего агента в рубашке может увеличиться до 240C прежде, чем скорость выделения тепла в реакции превысит скорость отвода тепла через стену трубы, что является отличительной чертой выхода реакции из-под контроля. Таким образом, согласно прогнозу модели, в этих условиях граница выхода из-под контроля равна 8 С. Пример V (сравнительный, не по изобретению). Пример I повторяли с тем отличием, что катализатор содержал серебро в количестве 145 г на кг массы катализатора, не содержал рения и рениевых сопромоторов, что соответствует использованной модели реактора для серебряного катализатора, не содержащего рения и рениевых сопромоторов, и что внутренний диаметр составлял 38,5 мм вместо 38,9 мм. Рассчитано, что селективность катализатора составляет 82,7 мол.%. Расчетная температура охлаждающего агента в рубашке составляла 199 С. Модель прогнозирует,что в трубке данного внутреннего диаметра (38,5 мм) температура охлаждающего агента в рубашке может увеличиться до 209C прежде, чем скорость выделения тепла в реакции превысит скорость отвода тепла через стену трубы, что является отличительной чертой выхода реакции из-под контроля. Таким образом, согласно прогнозу модели, в этих условиях граница выхода из-под контроля равна 10C. Пример VI (сравнительный, не по изобретению). Пример V повторяли с тем отличием, что внутренний диаметр составлял 55 мм вместо 38,5 мм. Расчетная температура охлаждающего агента в рубашке составляла 194,5C. Модель прогнозирует,что в трубке данного внутреннего диаметра (55 мм) температура охлаждающего агента в рубашке может увеличиться до 197,5C прежде, чем скорость выделения тепла в реакции превысит скорость отвода тепла через стену трубы, что является отличительной чертой выхода реакции из-под контроля. Таким образом, согласно модели при этих условиях граница выхода из-под контроля равна 3C. Эти расчетные примеры показывают, что когда катализатор эпоксидирования, содержащий промотирующий компонент, находится в реакторной трубе, которая шире, чем труба традиционно применяемая в условиях эпоксидирования, граница выхода из-под контроля может быть такой же, как и граница выхода из-под контроля для катализатора эпоксидирования, не содержащего промотирующего компонента, если он находится в реакторной трубе обычно применяемого диаметра. Это означает, что катализатор эпоксидирования, содержащий промотирующий компонент, может быть использован в реакторной трубе, которая шире, чем традиционно применяемая труба, не ставя под угрозу температурный и тепловой контроль слоев катализатора. Эти расчетные примеры также показывают, что, когда применяется катализатор эпоксидирования,содержащий промотирующий компонент и относительно высокое количество серебра, независимо от-8 011641 внутреннего диаметра трубы может наблюдаться большая граница выхода из-под контроля, чем для катализатора эпоксидирования, содержащего промотирующий компонент и меньшее количество серебра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Реакторная система для эпоксидирования этилена, которая включает по меньшей мере одну удлиненную трубу, имеющую внутренний диаметр более 40 мм, в которой содержится слой катализатора из частиц катализатора, содержащих серебро в количестве по меньшей мере 150 г/кг по отношению к массе катализатора, и промотирующий компонент, осажденный на носитель, причем промотирующий компонент содержит элемент, выбранный из рения, вольфрама, молибдена и хрома. 2. Реакторная система по п.1, в которой внутренний диаметр трубы равен по меньшей мере 45 мм. 3. Реакторная система по п.1 или 2, в которой внутренний диаметр трубы находится в интервале от 45 до 80 мм, конкретно от 48 до 70 мм, более конкретно от 50 до 60 мм. 4. Реакторная система по любому из пп.1-3, в которой длина удлиненной трубы находится в интервале от 3 до 25 м, в частности от 5 до 20 м, а толщина стенки удлиненной трубы находится в интервале от 0,5 до 10 мм, в частности от 1 до 5 мм. 5. Реакторная система по любому из пп.1-4, в которой удлиненная труба находится в кожухотрубном теплообменнике, а количество таких удлиненных труб, содержащихся в кожухотрубном теплообменнике, находится в интервале от 1000 до 15000, в частности в интервале от 2000 до 10000. 6. Реакторная система по любому из пп.1-5, в которой частицы катализатора, как правило, имеют цилиндрическую конфигурацию длиной от 4 до 20 мм, в частности от 5 до 15 мм; наружный диаметр от 4 до 20 мм, в частности от 5 до 15 мм; внутренний диаметр от 0,1 до 6 мм, в частности от 0,2 до 4 мм; а отношение длины к наружному диаметру в от 0,5 до 2, в частности от 0,8 до 1,2. 7. Реакторная система по любому из пп.1-6, в которой катализатор содержит серебро, промотирующий компонент, содержащий рений, рениевый сопромотор, выбранный из компонентов, содержащих элемент, выбранный из вольфрама, хрома, молибдена, серы, фосфора, бора, и их смеси, осажденных на носителе, состоящем из -оксида алюминия. 8. Реакторная система по любому из пп.1-7, в которой катализатор содержит серебро в количестве по меньшей мере 200 г/кг по отношению к массе катализатора. 9. Реакторная система по любому из пп.1-8, в которой катализатор содержит серебро в количестве от 200 до 400 г /кг по отношению к массе катализатора. 10. Способ эпоксидирования этилена, включающий реакцию этилена с кислородом в присутствии слоя катализатора, находящегося в реакторной системе в соответствии с любым из пп.1-9. 11. Способ по п.10, в котором этилен реагирует с кислородом в присутствии дополнительно одного или более органических галогенидов. 12. Способ по п.11, в котором один или более органических галогенидов выбраны из хлоруглеводородов и бромуглеводородов. 13. Способ получения этиленгликоля, эфира этиленгликоля или этаноламина, включающий получение окиси этилена в процессе эпоксидирования этилена по любому из пп.10-12 и превращение окиси этилена в этиленгликоль, эфир этиленгликоля или этаноламин.