專利名稱：用于丙烯腈的急冷塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于丙烯腈的急冷塔。
背景技術(shù)：
丙烯腈是重要的有機化工原料之一，在我國已有相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力，有關(guān)丙烯腈技術(shù)的水平在總體上相當(dāng)于國外技術(shù)，但在反應(yīng)器尾氣的急冷工藝以及提高丙烯腈精制回收率方面，不管是引進裝置還是國內(nèi)自行設(shè)計裝置，效果都不理想。根據(jù)多次的標(biāo)定分析，在國內(nèi)生產(chǎn)丙烯腈的裝置中，丙烯腈的精制回收率一般只有90％左右，其中在急冷塔內(nèi)丙烯腈的損失就約占8％左右。
目前丙烯腈主要是通過丙烯氨氧化方法制備的，為使丙烯盡量轉(zhuǎn)化，一般都采用氨過量的工藝方法，因此，反應(yīng)器尾氣中含有一定量的未反應(yīng)氨。由于氨易與丙烯腈聚合，而且在堿性條件下丙烯腈和另一主要產(chǎn)物氫氰酸也易于自聚，因此，在急冷過程中除去反應(yīng)器尾氣中的未反應(yīng)氨就十分重要。在國外裝置中，一般直接在下段加酸中和未反應(yīng)氨，降低未反應(yīng)氨在下段與丙烯腈聚合損失的機會。
文獻JP80104246中介紹了一種丙烯腈的急冷塔設(shè)備和急冷方法，其急冷塔最下段為拉西環(huán)填料，上部各段為篩板塔的結(jié)構(gòu)。此發(fā)明的最下段為酸性環(huán)境，填料用于增加氣液接觸表面；上段為中性環(huán)境，板式結(jié)構(gòu)便于側(cè)線抽出物料。此發(fā)明只在最下段加酸，除氨效果不高；據(jù)該專利稱，塔內(nèi)的壓力控制要求高，壓力稍微高一點，丙烯腈的聚合損失就增加。因此，此急冷塔設(shè)備的丙烯腈損失較大，丙烯腈的回收率不高。
文獻WO 96/23765中介紹了一種丙烯腈的急冷工藝和所用的急冷塔設(shè)備。其塔設(shè)備最下段為空塔，其余各段為磁拉西環(huán)填料。此專利的最下段為酸性環(huán)境，必要時可在上段加酸。據(jù)該文獻稱，此急冷塔設(shè)備的除氨效果可在90％以上。但由于設(shè)備最下段無任何內(nèi)構(gòu)件，此處的氣液分布極為不合理，除氨不完全，丙烯腈的損失仍然很大。
上述文獻都在急冷塔設(shè)備的下段直接加酸中和未反應(yīng)氨，導(dǎo)致下段污水中含有銨鹽，增加了污水處理難度。在急冷設(shè)備的最下段增加填料，由于下段物料較臟，含有從反應(yīng)器帶來的一些催化劑粉塵，一些高沸物和聚合物等雜質(zhì)，容易造成堵塞。而如果急冷設(shè)備的最下段無任何內(nèi)構(gòu)件，容易在此處形成氣液分布不均，導(dǎo)致中和未反應(yīng)氨效果不理想，大大增加丙烯腈的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以往生產(chǎn)丙烯腈工藝技術(shù)中下段污水含有銨鹽，銨鹽無法回收，污水必須深井處理，并且塔設(shè)備易于堵塞的問題或由于塔設(shè)備下段無任何內(nèi)構(gòu)件，造成氣液分布不合理，下段局部呈較強堿性，丙烯腈在此損失增加的問題，提供一種新的用于丙烯腈的急冷塔。該用于丙烯腈的急冷塔可避免形成銨鹽污水，不必深井處理銨鹽污水，而且增加內(nèi)構(gòu)件，可改善急冷塔內(nèi)部的氣液分布，降低丙烯腈在堿性環(huán)境下的聚合損失，提高丙烯腈回收率的特點。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于丙烯腈的急冷塔，至少由上段和下段二段組成，上段和下段中間有集液盤，集液盤上有升氣管，上段為空塔噴淋式結(jié)構(gòu)，下段為含有內(nèi)構(gòu)件的噴淋結(jié)構(gòu)，其中噴淋結(jié)構(gòu)位于集液盤下面，內(nèi)構(gòu)件上面，內(nèi)構(gòu)件由3～36個馬鞍形幾何體填料單元組成，內(nèi)構(gòu)件底部位于急冷塔塔底，高為急冷塔釜設(shè)計液位的20～80％。
上述技術(shù)方案中馬鞍形幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的10～100％，同一水平面的馬鞍形幾何體填料單元等圓心角排列，構(gòu)成的氣液通道截面積為急冷塔截面積的10～85％，優(yōu)選范圍為10～50％。同一位置不同水平面的馬鞍形幾何體填料單元設(shè)置在同一垂直面上，中間由格柵支撐。上段為空塔噴淋式結(jié)構(gòu)中，噴頭向下使氣液在塔內(nèi)直接逆向接觸。內(nèi)構(gòu)件優(yōu)選方案為由3～15個馬鞍形幾何體填料單元組成。
本發(fā)明的急冷塔最下段不加酸，為堿性環(huán)境，氣體進入最下段后，由于內(nèi)構(gòu)件的作用產(chǎn)生了一個新的氣體分布，此分布能夠有針對性地與循環(huán)噴淋液逆向接觸，降低了氣體在此處的停留時間，在不影響急冷、洗滌效果的前提下降低了未反應(yīng)氨與丙烯腈的聚合機會。循環(huán)噴淋液在與氣體接觸后經(jīng)新增內(nèi)構(gòu)件從塔釜出去。由于丙烯腈在水中有一定的溶解度，因此，必須減少丙烯腈的溶解損失以及由于溶解后在液相中的聚合損失，新增內(nèi)構(gòu)件限制了塔釜內(nèi)循環(huán)噴淋液的流向，減少了釜液由于濃度梯度形成的擴散及軸向返混，降低了丙烯腈在釜液中的損失。同時，由于新增內(nèi)構(gòu)件具有一定量的液體通道，因此不易被催化劑粉末或其他聚合物雜質(zhì)堵塞。
在急冷塔上部，由于氣體已經(jīng)洗滌，可通過在循環(huán)噴淋液中加入酸液，讓循環(huán)噴淋液直接與氣體逆向接觸，中和未反應(yīng)氨；為增加噴淋密度，減少能量消耗，可采用多層噴淋的方式；通過控制循環(huán)液的PH值，可達到完全中和未反應(yīng)氨的目的。生產(chǎn)的銨鹽中雜質(zhì)及聚合物含量低，可回收。工業(yè)裝置應(yīng)用證明整個裝置的丙烯腈回收率可提高3～4％，急冷塔的丙烯腈損失可降低30～50％，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為文獻JP80104246的急冷塔設(shè)備和急冷工藝流程。
圖2為文獻WO 9623765的急冷塔設(shè)備和急冷工藝流程。
圖3A為本發(fā)明的急冷塔設(shè)備和急冷工藝流程。
圖3B為內(nèi)構(gòu)件填料單元排列方式。
圖1、圖2、圖3中1為急冷塔，2為反應(yīng)器尾氣，3為集液盤上的升氣管，4為塔板，5為填料，6為冷卻器，7為下段外循環(huán)液，8為抽出液，9為酸液，10為急冷塔尾氣，11為上段釜液，12為下段釜液，13噴嘴，14為本發(fā)明內(nèi)構(gòu)件，15為上段外循環(huán)液，16為支撐格柵，α1和α2為填料單元排列平面。
圖3中，經(jīng)預(yù)冷后的反應(yīng)器尾氣2進入急冷塔下段，在內(nèi)構(gòu)件14的作用下產(chǎn)生一新的氣體分布場。氣體與下段外循環(huán)液7逆向接觸后被急冷至70～85℃。循環(huán)液7在與反應(yīng)器尾氣2接觸后經(jīng)內(nèi)構(gòu)件14從塔釜排出，反應(yīng)器尾氣2則在接觸后經(jīng)升氣管上升至急冷塔上段。與上段外循環(huán)液15逆向接觸后從急冷塔頂出去，進入后續(xù)工藝流程。
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
具體實施例方式
比較例1反應(yīng)器尾氣組成(重量％)為丙烯腈12.3，乙腈0.5，氫氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.1，氨0.5，其他85.0。流量為9.25噸/小時，進料溫度220℃，采用的急冷塔上下兩段都為空塔設(shè)計，下段不加酸，上段PH值為3.8。工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為89.0％，急冷塔的丙烯腈回收率為90.5％。
比較例2反應(yīng)器尾氣組成(重量％)為丙烯腈12.3，乙腈0.5，氫氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.1，氨0.5，其他85.0。流量為27千克/小時，進料溫度220℃，采用的急冷塔下段為拉西環(huán)填料，上段為塔板，塔板數(shù)為5，下段不加酸，上段PH值為4.0。實驗證明急冷塔的丙烯腈回收率為91.2％。
實施例1反應(yīng)器尾氣組成(重量％)為丙烯腈12.1，乙腈0.5，氫氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.3，氨0.4，其他85.1。流量為9.25噸/小時，進料溫度220℃，采用本發(fā)明的急冷塔設(shè)備，幾何體填料單元數(shù)為12，幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的25％，構(gòu)成的氣液通道截面積為急冷塔截面的積45％，下段不加酸，上段PH值為4.0。急冷塔的丙烯腈回收率為95.0％，工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為93.6％。
實施例2反應(yīng)器尾氣組成(重量％)為丙烯腈12.1，乙腈0.5，氫氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.3，氨0.4，其他85.1。流量為9.25噸/小時，進料溫度220℃，采用本發(fā)明的急冷塔設(shè)備，幾何體填料單元數(shù)為18，幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的17％，構(gòu)成的氣液通道截面積為急冷塔截面積的35％，下段不加酸，上段PH值為4.2。急冷塔的丙烯腈回收率為94.7％，工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為93.3％。
實施例3反應(yīng)器尾氣組成(重量％)為丙烯腈12.1，乙腈0.5，氫氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.3，氨0.4，其他85.1。流量為9.25噸/小時，進料溫度220℃，采用本發(fā)明的急冷塔設(shè)備，幾何體填料單元數(shù)為6，幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的50％，構(gòu)成的氣液通道截面積為急冷塔截面積的65％，上段PH值為3.9。急冷塔的丙烯腈回收率為94.3％，工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為93.0％。
權(quán)利要求
1.一種用于丙烯腈的急冷塔，至少由上段和下段二段組成，上段和下段中間有集液盤，集液盤上有升氣管，上段為空塔噴淋式結(jié)構(gòu)，下段為含有內(nèi)構(gòu)件的噴淋結(jié)構(gòu)，其中噴淋結(jié)構(gòu)位于集液盤下面，內(nèi)構(gòu)件上面，其特征在于內(nèi)構(gòu)件由3～36個馬鞍形幾何體填料單元組成，內(nèi)構(gòu)件底部位于急冷塔塔底，高為急冷塔釜設(shè)計液位的20～80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于丙烯腈的急冷塔，其特征在于馬鞍形幾何體填料單元的高為內(nèi)構(gòu)件高的10～100％；同一水平面的馬鞍形幾何體填料單元等圓心角排列，構(gòu)成的氣液通道截面積為急冷塔截面積的10～85％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于丙烯腈的急冷塔，其特征在于構(gòu)成的氣液通道截面積為急冷塔截面積的10～50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于丙烯腈的急冷塔，其特征在于同一位置不同水平面的馬鞍形幾何體填料單元設(shè)置在同一垂直面上，中間由格柵支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于丙烯腈的急冷塔，其特征在于上段為空塔噴淋式結(jié)構(gòu)中，噴頭向下使氣液在塔內(nèi)直接逆向接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于丙烯腈的急冷塔，其特征在于內(nèi)構(gòu)件由3～15個馬鞍形幾何體填料單元組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于丙烯腈的急冷塔，主要解決以往技術(shù)中存在急冷塔內(nèi)部氣液分布不均勻、合理，氣液傳熱和傳質(zhì)達不到要求，導(dǎo)致裝置丙烯腈回收率低下的問題。本發(fā)明通過采用在急冷塔下段增加由3～36個馬鞍形幾何體填料單元組成的內(nèi)構(gòu)件的技術(shù)方案，較好地解決了該問題。本發(fā)明可使裝置急冷塔處丙烯腈的損失減少30～50％，裝置丙烯腈回收率可提高3～4％，可用于丙烯腈工業(yè)生產(chǎn)裝置中。
文檔編號C07C253/34GK1508123SQ02155118
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者張輝, 甘永勝, 陳儉茂, 張 輝 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院