Способ производства акрилонитрила
Настоящее изобретение относится к усовершенствованию способа производства акрилонитрила с использованием реактора с псевдоожиженным слоем. Способ включает введение в реакцию пропилена, аммиака и кислорода в реакционную зону в присутствии катализатора для получения потока из реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, перемещение потока из реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, в колонну гашения, в которой данный поток вводят в контакт с первым водным потоком для охлаждения потока из реактора, перемещение охлажденного потока из реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, в поглотительную колонну, в которой данный поток вводят в контакт со вторым водным потоком для отделения и удаления неочищенного акрилонитрила в виде нижнего потока из поглотительной колонны, перемещение нижнего потока, содержащего неочищенный акрилонитрил, на стадию рекуперации и очистки, в которой происходит выделение и очистка акрилонитрила, причем второй водный поток подают в поглотительную колонну при помощи насадок распыления жидкости. Способ позволяет практически полностью исключить проблему засорения поглотительной колонны полимером. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к производству акрилонитрила, а в частности, настоящее изобретение имеет отношение к усовершенствованию способа производства акрилонитрила с использованием реактора с псевдоожиженным слоем.
Способ производства акрилонитрила в реакторе с псевдоожиженным слоем стал использоваться в промышленном масштабе с начала 60-х годов. Обычно при осуществлении этого способа поток реактора от реакции аммоксидирования пропилена в реакторе с псевдоожиженным слоем пропускают через колонну гашения (охлаждения), поглотительную колонну и рекуперационные отгоночные колонны для выделения и очистки акрилонитрила в виде продукта. Как правило, используют поток воды для поглощения органических материалов (акрилонитрила, ацетонитрила и HCN) из потока пара в поглотительной колонне. Органические материалы, удаленные в поглотительной колонне, отгоняют затем из потока воды в рекуперационных отгоночных колоннах. Обычно поглотительная колонна содержит три секции: (1) нижнюю зону теплопередачи, в которой горячие газы от колонны гашения охлаждаются за счет прямого теплообмена с холодной водой; (2) зону поглощения, в которой органические материалы в реакционных газах абсорбируются охлажденной водой (причем результирующая вода, богатая органическими продуктами, называется "богатой водой"); (3) верхнюю зону теплопередачи, в которой поступающая вода охлаждается за счет прямого теплообмена с холодным десорбированным газом. В известных ранее процессах внутри указанных трех секций поглотительной колонны обычно имеются рефрагирующие тарелки, структурированная насадка или неупорядоченная насадка. Настоящее изобретение направлено на создание усовершенствованного способа извлечения и очистки акрилонитрила, который позволяет снизить время обработки за счет исключения проблем засорения полимером поглотительной колонны.
Первой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа производства акрилонитрила.
Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа производства акрилонитрила с использованием реактора с псевдоожиженным слоем.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа извлечения и очистки акрилонитрила в виде продукта, полученного из реактора с псевдоожиженным слоем.
Указанные ранее и другие задачи и преимущества настоящего изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, а также станут очевидными из описания или при практическом осуществлении настоящего изобретения.
Для решения указанных задач в соответствии с настоящим изобретением предложен способ, который предусматривает введение в реакцию пропилена, аммиака и кислорода в реакционной зоне в присутствии катализатора для получения потока реактора, который содержит неочищенный акрилонитрил, перемещение потока реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, в колонну гашения, в которой поток реактора, который содержит неочищенный акрилонитрил, вводят в контакт с водным потоком для охлаждения потока реактора, перемещение охлажденного потока реактора, который содержит неочищенный акрилонитрил, в поглотительную колонну, в которой поток реактора, содержащий неочищенный акрилонитрил, вводят в контакт со вторым водным потоком для отделения и удаления неочищенного акрилонитрила в виде нижнего потока, перемещение нижнего потока, который содержит неочищенный акрилонитрил, в рекуперационную колонну, в которой происходит выделение акрилонитрила, причем второй водный поток подают в поглотительную колонну при помощи насадок распыления жидкости.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ производства акрилонитрила предусматривает введение в контакт аммиака, содержащего кислород газа и пропилена в присутствии катализатора псевдоожиженного слоя в реакторе с псевдоожиженным слоем.
Распылительные насадки могут быть установлены в нижней или верхней части поглотительной колонны или во всем объеме ее.
На фиг.1 приведено схематическое изображение способа в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 показано поперечное сечение поглотительной колонны, снабженной насадками распыления жидкости.
Далее будет детально описан способ в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Настоящее изобретение может быть использовано в любом способе выделения и очистки акрилонитрила и метакрилонитрила, в котором используют поглотительную колонну, причем продукт переводят из колонны гашения в поглотительную колонну ранее выделения и очистки акрилонитрила в виде продукта. Специфические промежуточные операции, связанные с выделением и очисткой акрилонитрила, не являются критическими в соответствии с настоящим изобретением и легко могут быть выполнены специалистами в данной области. Например, для очистки неочищенного акрилонитрила и получения акрилонитрила в виде продукта могут быть использованы дистилляционные колонны.
На фиг.1 показано, что пропилен и аммиак поступают в реактор 1 по линии 2, содержащий кислород газ (которым обычно является воздух) подается в реактор по линии 4. Пропилен, аммиак и кислород вступают в реакцию в реакторе (которым преимущественно является реактор с псевдоожиженным слоем) в присутствии катализатора с псевдоожиженным слоем, что позволяет получить акрилонитрил. Поток реактора, содержащий акрилонитрил, переводят из реактора 1 по линии 3 в колонну гашения 5, в которой поток реактора охлаждается за счет прямого контакта с водным потоком. Охлажденный поток реактора отводят из колонны гашения 5 и направляют по линии 7 в поглотительную колонну 9, в которой водный поток вводят в контакт с охлажденным потоком реактора для получения неочищенного акрилонитрила (неочищенным акрилонитрилом называют акрилонитрил, который содержит различные примеси, в том числе такие побочные продукты как HCN и ацетонитрил). Неочищенный акрилонитрил затем переводят из поглотительной колонны 9 по линии 13 в рекуперационную колонну 15, в которой неочищенный акрилонитрил подвергают перегонке для удаления некоторых примесей, после чего неочищенный акрилонитрил направляют по линии 23 в головную колонну 25, где происходит добавочная перегонка для отделения акрилонитрила от побочных продуктов, таких как HCN и ацетонитрил. Полученный акрилонитрил из головной колонны 25 направляют по линии 27 на дальнейшую очистку в продуктовую колонну 31. Очищенный акрилонитрил отводят из продуктовой колонны 31 по линии 35, а отходы по линии 33 направляют на рециркуляцию. Побочный продукт HCN обычно получают по линии 29 из головной колонны 25. Побочный продукт ацетонитрил обычно получают в виде бокового потока (не показан) из рекуперационной колонны 15.
Для осуществления настоящего изобретения поглотительная колонна 9 специально выполнена таким образом, чтобы можно было применить новый способ ввода в контакт охлажденного газообразного потока реактора, содержащего акрилонитрил, для удаления акрилонитрила из потока реактора.
На фиг.2 показана новая конфигурация внутреннего пространства поглотительной колонны 9. На фиг.2 показано поперечное сечение поглотительной колонны 9 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Внутренняя секция поглотительной колонны 9 содержит круговую сетку 37, имеющую поперечину 41. Сетка 37 и поперечина 41 снабжены насадками распыления жидкости 39, которые установлены у круговой сетки 37 и поперечины 41 таким образом, что распыленная вода из насадок 39 доходит до всех точек окружности поглотительной колонны 9, что позволяет обеспечивать полный контакт распыленной воды с охлажденным газообразным потоком реактора и отводить акрилонитрил в виде нижнего потока по линии 13 (фиг.1). Обычно промежуток между насадками распыления жидкости 39 составляет от 90 до 360 см, а преимущественно от 120 до 230 см. Понятно, что число использованных в колонне распылительных насадок будет зависеть от размера колонны, причем в любом случае задачей является обеспечение перекрытия всех точек окружности колонны. Обычно для колонны диаметром 5 м число использованных насадок составляет от 7 до 10, в зависимости от размера использованных насадок. Отметим, что действительная конфигурация насадок не является критической при условии, что все точки окружности колонны покрыты распыленной водой из насадок.
Насадки распыления жидкости в виде полого или сплошного конуса могут быть установлены в верхней и/или нижней секциях теплообмена поглотительной колонны. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения использовано множество уровней полых конусных насадок, установленных с соответствующими промежутками между насадками и уровнями, что позволяет обеспечивать полное перекрытие распыленной водой из насадок всей открытой поверхности оболочки поглотительной колонны.
Производят соответствующую циркуляцию нагнетаемой насосом жидкости, подводимой к распылительным насадкам и распыляемой через них таким образом, чтобы обеспечивать желательный теплообмен в верхней и/или нижней секциях теплообмена поглотительной колонны за счет прямого контакта газообразной фазы, содержащей акрилонитрил в виде продукта, с распыленной жидкостью. Нагнетаемую насосом жидкость преимущественно подают в виде потока скольжения у дна поглотительной колонны или потока скольжения у боковой стенки поглотительной колонны, и/или в виде обедненной или свежей воды поглотительной колонны, а также в виде сконденсированной воды из колонны гашения.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения используют ручные или автоматические клапаны управления, которые установлены на подводящих трубопроводах каждого уровня распылительных насадок, что позволяет производить регулирование расхода на каждом уровне и оптимизировать теплообмен.
Нашли, что использование насадок распыления жидкости во внутреннем пространстве поглотительной колонны вместо тарелок или вместо структурированной или неупорядоченной насадки создает следующие важные преимущества. Использование распылительных насадок приводит к снижению собственного падения давления в системе распыления, что приводит к снижению вероятности засорения системы распыления. Было обнаружено, что традиционная насадка поглотительной колонны, как структурированная, так и неупорядоченная, имеет тенденцию засорения полимером в ходе работы системы выделения и очистки акрилонитрила. Накопленные отложения полимера приводят к возрастанию падения давления в колонне до тех пор, пока колонну не придется остановить для проведения дорогостоящего и длительного процесса очистки. При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением, за счет использования системы распыления исключены поверхности потенциального осаждения полимера, что позволяет полностью или в основном исключить проблему засорения полимером. В том случае, когда полностью или в основном исключена проблема засорения полимером, можно работать при более низком давлении системы. Само собой разумеется, что работа при более низком давлении системы улучшает процесс извлечения и очистки акрилонитрила и позволяет повысить выход акрилонитрила в виде продукта.
Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.
Формула изобретения
1. Способ производства акрилонитрила, включающий введение в реакцию пропилена, аммиака и кислорода в реакционной зоне в присутствии катализатора, для получения потока из реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, перемещение потока из реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, в колонну гашения, в которой данный поток вводят в контакт с первым водным потоком для охлаждения потока из реактора, перемещение охлажденного потока из реактора, содержащего неочищенный акрилонитрил, в поглотительную колонну, в которой данный поток вводят в контакт со вторым водным потоком для отделения и удаления неочищенного акрилонитрила в виде нижнего потока из поглотительной колонны, перемещение нижнего потока, содержащего неочищенный акрилонитрил, на стадию рекуперации и очистки, в которой происходит выделение и очистка акрилонитрила, причем второй водный поток подают в поглотительную колонну при помощи насадок распыления жидкости.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зона реакции представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что распылительные насадки установлены в нижней части поглотительной колонны.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что распылительные насадки установлены в верхней части поглотительной колонны.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что распылительные насадки установлены во всем объеме поглотительной колонны.
