專利名稱：丙烯腈急冷塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丙烯腈急冷塔。
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，大大增加了丙烯腈的損失。

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，提供一種新的丙烯腈急冷塔。該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，改善了設(shè)備內(nèi)部的氣液分布，降低了丙烯腈在堿性環(huán)境下的聚合損失，提高了丙烯腈的回收率。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種丙烯腈急冷塔，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1～10塊塔板的塔板式結(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1～12個外部為圓形，內(nèi)部通道為規(guī)則或不規(guī)則幾何形狀的填料單元組成，填料單元的高度等于內(nèi)構(gòu)件的高度，且呈垂直并列排列。
上述技術(shù)方案中，上段的塔板優(yōu)選方案為逆流式雙溢流塔板。內(nèi)構(gòu)件底部位于急冷塔塔底，內(nèi)構(gòu)件頂部和急冷塔塔釜現(xiàn)場液面計上液位相同。填料單元內(nèi)部通道的幾何形狀優(yōu)選方案為圓形、正三角形、矩形或正多邊形，填料單元的上底面大于或等于填料單元的下底面，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為急冷塔截面積的10～80％，優(yōu)選范圍為25～75％。
本發(fā)明的丙烯腈急冷塔使用時最下段不加酸，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，減少了氣體在塔內(nèi)橫向不均勻以及返混等現(xiàn)象，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，減少了塔釜內(nèi)釜液由于濃度梯度形成的擴散及橫向返混，降低了釜液在塔內(nèi)的停留時間以及丙烯腈在液相中的溶解，因此降低了丙烯腈的損失。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。
由于升氣管有一定的高度，升氣管間及升氣管頂部都存在氣液相分布不均的問題，在此空間中氣液兩相間的傳質(zhì)及傳熱效果不理想，中和未反應(yīng)氨的效果不好，加大了丙烯腈的聚合損失。在上部各段新增塔板后，氣液得到重新分布，更加均勻，氣液接觸更加充分，兩相間的傳質(zhì)和傳熱效果有明顯改善，丙烯腈的損失得到降低。工業(yè)裝置應(yīng)用證明使用本發(fā)明的丙烯腈急冷塔，整個裝置的丙烯腈回收率可提高3.9～5.0％，急冷塔的丙烯腈損失降低了約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)明的丙烯腈急冷塔設(shè)備和急冷工藝流程。
圖3B、圖3C分別為構(gòu)成內(nèi)構(gòu)件的填料單元。
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。D1、D2為填料單元的上下外表面直徑，d1、d2為填料單元內(nèi)部通道的上下表面計算直徑，H為填料單元的高。
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65～85℃。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。氣體通過上段塔板4后再一次被重新分布，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0.2，氨0.4，其他85.0。流量為9.25噸/小時，進料溫度230℃，采用的急冷塔上下兩段都為空塔設(shè)計，下段不加酸。工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為89.1％，急冷塔的丙烯腈回收率為90.7％。
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0.2，氨0.4，其他85.0。流量為49千克/小時，進料溫度230℃，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。實驗證明急冷塔的丙烯腈回收率為91.5％。
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1.4，丙烯醛0.1，丙烯酸0.4，氨0.4，其他85.1。流量為9.25噸/小時，進料溫度230℃，采用本發(fā)明的急冷塔，內(nèi)構(gòu)件14的填料單元數(shù)為7，填料單元的內(nèi)部通道為正三角形，D2＝0.5D1，d2＝0.5dl，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為塔截面積的75％，上段塔板數(shù)為7，下段不加酸。急冷塔的丙烯腈回收率為95.8％，工業(yè)裝置丙烯腈回收率為94.4％。
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1.4，丙烯醛0.1，丙烯酸0.4，氨0.4，其他85.1。流量為9.25噸/小時，進料溫度230℃，采用本發(fā)明的急冷塔，內(nèi)構(gòu)件14的填料單元數(shù)為4，填料單元的內(nèi)部通道為正五邊形，D2＝0.75D1，d2＝0.75dl，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為塔截面積的45％，上段塔板數(shù)為5，下段不加酸。急冷塔的丙烯腈回收率為96.6％，工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為95.1％。
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1.4，丙烯醛0.1，丙烯酸0.4，氨0.4，其他85.1。流量為9.25噸/小時，進料溫度230℃，采用本發(fā)明的急冷塔，內(nèi)構(gòu)件14的填料單元數(shù)為6，填料單元的內(nèi)部通道為圓形，D2＝D1，d2＝d1所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為塔截面積的25％，上段塔板數(shù)為3，下段不加酸。急冷塔的丙烯腈回收率為96.2％，工業(yè)裝置的丙烯腈回收率為94.7％。
權(quán)利要求
1.一種丙烯腈急冷塔，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1～10塊塔板的塔板式結(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1～12個外部為圓形，內(nèi)部通道為規(guī)則或不規(guī)則幾何形狀的填料單元組成，填料單元的高度等于內(nèi)構(gòu)件的高度，且呈垂直并列排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述丙烯腈急冷塔，其特征在于上段的塔板為逆流式雙溢流塔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述丙烯腈急冷塔，其特征在于內(nèi)構(gòu)件底部位于急冷塔塔底，內(nèi)構(gòu)件頂部和急冷塔塔釜現(xiàn)場液面計上液位相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述丙烯腈急冷塔，其特征在于填料單元內(nèi)部通道的幾何形狀為圓形、正三角形、矩形或正多邊形，填料單元的上底面大于或等于填料單元的下底面，所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為急冷塔截面積的10～80％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述丙烯腈急冷塔，其特征在于所有填料單元的內(nèi)部通道算術(shù)平均截面積為急冷塔截面積的25～75％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種丙烯腈急冷塔，主要解決以往技術(shù)中存在的急冷塔內(nèi)部氣液分布不合理，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)明通過對急冷塔進行優(yōu)化設(shè)計，在急冷塔內(nèi)下段增加由1～12個外部為圓形，內(nèi)部通道為規(guī)則或不規(guī)則幾何形狀的填料單元組成的內(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約50％，裝置丙烯腈回收率可提高3.9～5.0％，可用于丙烯腈工業(yè)生產(chǎn)裝置中。
文檔編號C07C253/34GK1508122SQ0215511
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, 何志, 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