專利名稱：通過(guò)在吸收塔中進(jìn)行直接接觸噴淋式熱交換生產(chǎn)丙烯腈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及丙烯腈的生產(chǎn)。特別地，本發(fā)明涉及一種使用流化床反應(yīng)器生產(chǎn)丙烯腈的改進(jìn)方法。
自從十九世紀(jì)六十年代初，在流化床中生產(chǎn)丙烯腈的方法就已經(jīng)商業(yè)化了。通常在一臺(tái)流化床反應(yīng)器中丙烯氨氧化反應(yīng)的流出物要經(jīng)過(guò)急冷塔、吸收塔和汽提塔而得到純化，并回收丙烯腈產(chǎn)品。通常使用水流從吸收塔的氣流中吸收有機(jī)產(chǎn)物(丙烯腈、乙腈和HCN)。之后，從吸收塔移出的有機(jī)產(chǎn)物在回收汽提塔中從水流中汽提出來(lái)。吸收塔通常包括三個(gè)區(qū)(1)下部傳熱區(qū)，在此從急冷塔來(lái)的熱氣體通過(guò)與冷水進(jìn)行直接熱交換而被冷卻；(2)吸收區(qū)，在此反應(yīng)氣體中的有機(jī)物被吸收到冷卻水(所得的水富含有機(jī)產(chǎn)物，也稱作“富水”)中；(3)上部傳熱區(qū)，在此引入水通過(guò)與冷的汽提氣體直接進(jìn)行熱交換而被冷卻。在現(xiàn)有技術(shù)方法中，吸收塔這三個(gè)區(qū)的內(nèi)部構(gòu)件通常包含再分餾塔板或結(jié)構(gòu)化的填料或無(wú)規(guī)則填料。本發(fā)明涉及生產(chǎn)和回收丙烯腈的一種改進(jìn)方法，該方法由于消除了吸收塔中的聚合物污染問(wèn)題而改進(jìn)了操作時(shí)間。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用流化床反應(yīng)器生產(chǎn)丙烯腈的改進(jìn)方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種回收和純化流化床反應(yīng)器生產(chǎn)的丙烯腈的改進(jìn)方法。
本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)的一部分將在隨后的描述中給出，一部分從該描述中將是顯而易見的或可從本發(fā)明的實(shí)踐中獲知。通過(guò)附帶的權(quán)利要求書中特別指出的方法及結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)并達(dá)到本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)前述的目的及在此所具體表達(dá)和廣泛描述的本發(fā)明的目的，本發(fā)明的方法包括在一種催化劑的存在下使丙烯、氨和氧氣在一個(gè)反應(yīng)區(qū)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一種含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物；將所述的含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物輸送到一個(gè)急冷塔中，在該急冷塔中，所述的含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物與一種水流接觸，將反應(yīng)器流出物冷卻；將冷卻的含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物輸送到一個(gè)吸收塔中，在該吸收塔中，含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物與第二水流接觸，分離并轉(zhuǎn)移出作為塔底物流的粗丙烯腈；將含有粗丙烯腈的塔底物流輸送到一個(gè)回收塔，在該回收塔中回收丙烯腈，其中的改進(jìn)包括通過(guò)液體噴嘴將第二水流引入吸收塔。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，生產(chǎn)丙烯腈的方法包括在一種流化床催化劑存在的情況下，氨、含氧氣體和丙烯在流化床反應(yīng)器中接觸。
在本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的噴嘴置于吸收塔的塔底區(qū)。
在本發(fā)明的再一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的噴嘴置于吸收塔的塔頂傳熱位置。
在本發(fā)明的再另外一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的噴嘴遍布吸收塔。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的方法的一個(gè)示意圖。
圖2是裝有液體噴嘴的吸收塔的一個(gè)橫截面視圖。
發(fā)明詳述以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的方法。
本發(fā)明可應(yīng)用于丙烯腈和甲基丙烯腈的任何回收和純化過(guò)程，本發(fā)明具有一個(gè)吸收塔，其中在回收和純化丙烯腈產(chǎn)物之前，丙烯腈產(chǎn)物被從急冷塔輸送到吸收塔。與回收和純化有關(guān)的特定的中間步驟對(duì)本發(fā)明并不重要，任何具有本領(lǐng)域普通技術(shù)的人員都洞悉這些步驟。例如，純化粗丙烯腈生產(chǎn)丙烯腈時(shí)可以使用蒸餾塔。
參照?qǐng)D1，丙烯和氨經(jīng)由管線2被輸送到反應(yīng)器1，含氧氣體(通常為空氣)經(jīng)由管線4被輸送到該反應(yīng)器。在一種流化床催化劑的存在下，丙烯、氨和氧氣在該反應(yīng)器(優(yōu)選為流化床反應(yīng)器)中發(fā)生反應(yīng)，生成丙烯腈。含有丙烯腈的反應(yīng)器流出物經(jīng)由管線3輸送到急冷塔5，在急冷塔5中，通過(guò)使反應(yīng)器流出物與一種水流直接接觸而將流出物冷卻。從急冷塔5中移出冷卻的反應(yīng)器流出物，將其經(jīng)由管線7輸送到吸收塔9，在吸收塔9中，一種水流與冷卻的反應(yīng)器流出物接觸，提出存在于該反應(yīng)器流出物之中的粗丙烯腈(一種粗丙烯腈意指含有包括副產(chǎn)物HCN和乙腈在內(nèi)的多種雜質(zhì)的丙烯腈)。之后，粗丙烯腈經(jīng)由管線13從吸收塔9輸送到回收塔15，在回收塔15中，蒸餾粗丙烯腈，以除去特定雜質(zhì)，粗丙烯腈經(jīng)由管線23被輸送到主塔25，在主塔25中，進(jìn)一步進(jìn)行蒸餾，將丙烯腈與副產(chǎn)物(即HCN和乙腈)分離。之后，回收的丙烯腈經(jīng)由管線27被從主塔25移出，并進(jìn)一步在產(chǎn)品塔31中進(jìn)行純化。純凈的丙烯腈經(jīng)由管線35從產(chǎn)品塔31移出，廢料經(jīng)由管線33回收用于再循環(huán)。副產(chǎn)物HCN通常經(jīng)由主塔25的管線29回收。副產(chǎn)物乙腈通常作為一種側(cè)流(未示出)從回收塔15回收。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，特地對(duì)吸收塔9進(jìn)行了改造，以提供一種接觸含有丙烯腈的冷卻的反應(yīng)器流出氣體以從反應(yīng)器流出物中提出丙烯腈的新方法。
特別參照?qǐng)D2，示出了吸收塔9的內(nèi)部構(gòu)件的新結(jié)構(gòu)。
圖2是吸收塔9的一個(gè)橫截面視圖，展示了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。吸收塔9的內(nèi)部區(qū)包含一個(gè)具有橫檔41的環(huán)形柵格。柵格37和橫檔41被改造成具有沿環(huán)形柵格37和橫檔41安置的多個(gè)液體噴嘴39，液體噴嘴39的設(shè)置方式是從噴嘴39噴出來(lái)的水將吸收塔的整個(gè)塔的周邊包圍，使噴出來(lái)的水與冷卻的反應(yīng)器流出物能夠充分接觸，將丙烯腈作為一種塔底物流經(jīng)由管線13移出(圖1)。通常液體噴嘴之間的間距為36英寸至144英寸，優(yōu)選48英寸至90英寸。很明顯，塔中使用的噴嘴的個(gè)數(shù)將取決于塔的尺寸，目的是確保塔的整個(gè)周邊都被覆蓋。通常在一個(gè)直徑16英尺的塔中，根據(jù)所使用的噴嘴的尺寸，所使用的噴嘴的個(gè)數(shù)范圍為7-10個(gè)。另外，噴嘴的實(shí)際結(jié)構(gòu)并不重要，只要實(shí)質(zhì)上塔的全部周邊被從噴嘴噴出的噴流包圍就行。
可在吸收塔的上部和/或下部傳熱區(qū)安裝空心錐形或?qū)嵭腻F形液體噴嘴。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是以噴嘴和層面間的適當(dāng)間距安裝多級(jí)空心錐形噴嘴，以保證液體噴霧全部覆蓋吸收塔殼體的全部開放區(qū)域。
通過(guò)噴嘴進(jìn)行合適的泵送液體循環(huán)，以通過(guò)含有丙烯腈產(chǎn)物的氣相與噴液的直接接觸完成在上部和/或下部傳熱區(qū)中的所需的熱傳遞。泵送液體可以優(yōu)選為吸收塔塔底產(chǎn)物的滑流或吸收塔的側(cè)引流的滑流和/或吸收塔的貧水和/或吸收塔的新鮮的補(bǔ)加水和/或在急冷塔凝結(jié)的生產(chǎn)用水。
在本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，在各級(jí)噴嘴的進(jìn)料管上安裝手動(dòng)的或自動(dòng)的控制閥，以調(diào)節(jié)各級(jí)噴嘴的流速并使傳熱最優(yōu)化。
據(jù)觀察，在吸收塔的內(nèi)部構(gòu)件中安裝液體噴嘴來(lái)代替塔板或結(jié)構(gòu)化的或無(wú)規(guī)則的填料產(chǎn)生了下列改進(jìn)的益處。由于噴嘴系統(tǒng)的固有結(jié)垢傾向性較低，因此使用噴嘴導(dǎo)致噴嘴系統(tǒng)的固有壓降更低。據(jù)觀察，吸收塔的填料，無(wú)論是無(wú)規(guī)則的還是結(jié)構(gòu)化的，都傾向于在丙烯腈的回收和純化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生由聚合物引起的污染。聚合物沉積物的積累會(huì)引起塔的壓降上升，致使必須關(guān)閉塔進(jìn)行昂貴、費(fèi)時(shí)的清除工作。在本發(fā)明的方法中，噴嘴系統(tǒng)去掉了形成聚合物的潛在表面，從而消除或基本消除了聚合物污染的問(wèn)題。消除或基本消除聚合物污染的問(wèn)題是能在更低的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一種附帶的能力。當(dāng)然，在更低的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)改進(jìn)了回收和純化系統(tǒng)，使丙烯腈產(chǎn)物的產(chǎn)率增加。
很明顯按照本發(fā)明給出的方法完全達(dá)到上述的目的、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。盡管按照特定的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但很顯然，根據(jù)前面的描述，多種替代方案、修改方案和變化方案對(duì)熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。因此，本文旨在在附帶的權(quán)利要求書的精神和廣泛范圍內(nèi)包括所有的此類替代方案、修改方案和變化方案。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)丙烯腈的方法，其包括在一種催化劑的存在下使丙烯、氨和氧氣在一個(gè)反應(yīng)器區(qū)域內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生成一種含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物，將所述的含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物輸送到一個(gè)急冷塔，在該急冷塔中含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物與第一水流接觸，使反應(yīng)器流出物冷卻，將含有粗丙烯腈的冷卻的反應(yīng)器流出物輸送到一個(gè)吸收塔，在該吸收塔中，含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物與第二水流接觸，分離粗丙烯腈并將其作為塔底物流從吸收塔移出，將含有粗丙烯腈的塔底物流輸送到一個(gè)回收和純化區(qū)，在所述的回收和純化區(qū)回收和純化丙烯腈，其中的改進(jìn)包括通過(guò)液體噴嘴向吸收塔提供第二水流。
2.權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述的反應(yīng)器區(qū)域包括流化床反應(yīng)器。
3.權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述的噴嘴安裝在吸收塔的塔底部分。
4.權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述的噴嘴安裝在吸收塔的上部。
5.權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述的噴嘴安裝在整個(gè)吸收塔上。
全文摘要
一種生產(chǎn)丙烯腈的方法,其包括在一種催化劑的存在下使丙烯、氨和氧氣在一個(gè)反應(yīng)器區(qū)域內(nèi)發(fā)生反應(yīng),生成一種含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物,將所述的含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物輸送到一個(gè)急冷塔,在該急冷塔中含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物與第一水流接觸,使反應(yīng)器流出物冷卻,將含有粗丙烯腈的冷卻的反應(yīng)器流出物輸送到一個(gè)吸收塔,在該吸收塔中,含有粗丙烯腈的反應(yīng)器流出物與第二水流接觸,分離粗丙烯腈并將其作為塔底物流從吸收塔移出,將含有粗丙烯腈的塔底物流輸送到一個(gè)回收和純化區(qū),在所述的回收和純化區(qū)回收和純化丙烯腈,其中的改進(jìn)包括通過(guò)液體噴嘴向吸收塔提供第二水流。
文檔編號(hào)C07C255/00GK1373749SQ99816938
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期1999年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月12日
發(fā)明者杰弗里·厄爾·林克, 保羅·特里格·瓦赫滕多夫, 文森特·阿斯特·利特爾三世, 桑賈伊·普魯紹坦·戈德博爾 申請(qǐng)人:美孚石油公司