專利名稱：丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及化工產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本實(shí)用新型涉及一種丙 烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]丙烯腈(Acrylonitrile)是一種無色的有辛辣氣味液體,屬大眾基本有機(jī)化工產(chǎn) 品，是三大合成材料——合成纖維、合成橡膠、塑料的基本且重要的原料，在有機(jī)合成工業(yè) 和人民經(jīng)濟(jì)生活中用途廣泛。[0003]由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布的關(guān)于“流化床(fluidized bed) ”的定 義是當(dāng)空氣自下而上地穿過固體顆粒隨意填充狀態(tài)的料層，而氣流速度達(dá)到或超過顆粒 的臨界流化速度時(shí)，料層中顆粒呈上下翻騰，并有部分顆粒被氣流夾帶出料層的狀態(tài)。[0004]丙烯腈作為一種重要的有機(jī)化工原料，在合成樹脂、合成纖維、合成橡膠等高分子 材料中占有重要地位。目前丙烯腈的生產(chǎn)主要采用丙烯直接氨氧化工藝。該工藝采用流化 床反應(yīng)器，反應(yīng)物丙烯、氨、空氣和催化劑的分布和混合將高度影響丙烯轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)選擇 性。目前的工藝設(shè)計(jì)采用圓環(huán)式管結(jié)構(gòu)的丙烯氨分布器(劉生寶，肖珍平，李樟三，“應(yīng)用 國內(nèi)技術(shù)改造丙烯腈裝置”，《化工設(shè)計(jì)》，2000，10(3)，39-42)，其外形與反應(yīng)器外形幾何相 似，實(shí)現(xiàn)了噴嘴的空間均勻分布，其噴嘴結(jié)構(gòu)為側(cè)噴式，抑制了丙烯和氨向床層底部富氧區(qū) 的軸向擴(kuò)散?？諝夥植及逦挥诒┌狈植计鞯南路?。Sohio公司通過調(diào)節(jié)空氣分布板與丙 烯氨分布器兩者之間噴嘴的相對(duì)位置，改變噴嘴密度等，提高了丙烯腈收率(陳欣，“丙烯腈 生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展”，《金山油化纖》，1999(3)，34-38)。[0005]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示， 該丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)100主要包括流化反應(yīng)器101、可位于流化反應(yīng)器101外部的旋風(fēng) 分離器102以及后續(xù)冷卻和急冷系統(tǒng)。流化反應(yīng)器101的下端開有含氧氣體進(jìn)料口 112， 上端通過管道與旋風(fēng)分離器102相連接。流化反應(yīng)器101內(nèi)自下而上分別設(shè)置有含氧氣體 /催化劑分布板103和丙烯/氨分布器104，丙烯/氨分布器104通過管道與位于流化反應(yīng) 器101外部的一丙烯/氨進(jìn)料口 110相連接。旋風(fēng)分離器202通過其向下延伸的料腿111 通到丙烯/氨分布器104上方。流化反應(yīng)器101和料腿111中具有循環(huán)的催化劑。[0006]除此之外，后續(xù)冷卻和急冷系統(tǒng)主要包括如下部件位于冰水浴池109中的一個(gè) 或多個(gè)吸收瓶105、尾氣取樣開關(guān)106、濁式流量計(jì)107以及廢氣洗滌瓶108等，它們的連接 關(guān)系如圖1所不。[0007]可知，上述現(xiàn)有技術(shù)中的丙烯、氨、空氣混合后與流化的催化劑床層接觸反應(yīng)并沿 流化反應(yīng)器101上升，經(jīng)旋風(fēng)分離器102分離后，催化劑微球經(jīng)旋風(fēng)分離器102的料腿111 返回含氧氣體/催化劑分布板103上方催化劑床層。[0008]目前的工藝中，丙烯、氨、空氣和催化劑的混合仍然不盡完善，丙烯的轉(zhuǎn)化率和丙 烯腈的選擇性仍有待提高。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)，能夠使反應(yīng)物丙烯、氨、含氧氣體和催化劑更好地混合，提高丙烯的轉(zhuǎn)化率和丙烯腈的選擇性。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)，包括流化反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器；所述流化反應(yīng)器的下端開有含氧氣體進(jìn)料口，上端通過管道與所述旋風(fēng)分離器相連接；所述流化反應(yīng)器內(nèi)自下而上分別設(shè)置有含氧氣體/催化劑分布板和丙烯/氨分布器，所述丙烯/氨分布器通過管道與位于所述流化反應(yīng)器外部的一丙烯/氨進(jìn)料口相連接；所述含氧氣體/催化劑分布板與其下方的所述含氧氣體進(jìn)料口之間構(gòu)成一含氧氣體/催化劑混合腔；所述旋風(fēng)分離器可以設(shè)置在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部或外部，并且可以為多級(jí)旋風(fēng)分離器，通過其向下延伸的料腿與所述含氧氣體/催化劑混合腔相連接；所述流化反應(yīng)器和所述料腿中具有循環(huán)的催化劑。 可選地，所述含氧氣體/催化劑分布板和所述丙烯/氨分布器上分別具有多個(gè)管嘴和噴嘴；其中，混合有所述催化劑的含氧氣體通過所述含氧氣體/催化劑分布板的管嘴與來自所述丙烯/氨分布器的噴嘴的丙烯/氨混合氣一一對(duì)應(yīng)地以角度Θ接觸混合反應(yīng)，所述Θ值的范圍為90° ( Θ ( 180°?？蛇x地，所述Θ值的范圍為105° ( Θ ( 165°?？蛇x地，所述含氧氣體為空氣或氧氣。可選地，所述流化反應(yīng)器中的所述丙烯/氨分布器上方為流化反應(yīng)區(qū)，所述流化反應(yīng)區(qū)中設(shè)有冷卻盤管，所述冷卻盤管中以水作為冷卻介質(zhì)。可選地，所述催化劑為含鑰鉍鐵系或含銻鐵系催化劑。可選地，所述料腿上加裝有氣提管，所述氣提管中使用的氣提氣為氮?dú)狻⒖諝饣蛘咚羝?。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型還提供一種采用上述丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行丙烯腈流化床生產(chǎn)的方法，包括步驟提供含氧氣體，所述含氧氣體在含氧氣體/催化劑混合腔里面與由料腿輸送的催化劑接觸混合，從含氧氣體/催化劑分布板的管嘴噴出；提供丙烯和氨，所述丙烯/氨混合氣從丙烯/氨分布器的噴嘴與混合有所述催化劑的含氧氣體一一對(duì)應(yīng)地以角度Θ接觸混合反應(yīng)，所述Θ值的范圍為90° ^ Θ ^ 180。。可選地，所述Θ值的范圍為105° ( Θ ( 165°?？蛇x地，所述含氧氣體為空氣或氧氣；和/或所述催化劑為含鑰鉍鐵系或含銻鐵系催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型通過調(diào)整旋風(fēng)分離器料腿的伸入位置，使含氧氣體首先與旋風(fēng)分離器過來的循環(huán)催化劑接觸混合，可以氧化除去催化劑上的焦或垢，從而使催化劑得到再生。另外，本實(shí)用新型含氧氣體與催化劑首先混合，丙烯和氨混合氣再采用噴嘴側(cè)噴形式與含氧氣體和催化劑混合物的混合，混合效果大大優(yōu)于現(xiàn)有的丙烯和氨混合氣先與含氧氣體側(cè)噴混合然后再與催化劑混合的做法，有利于提高反應(yīng)選擇性和丙烯的轉(zhuǎn)化率，本實(shí)用新型可提高丙烯腈收率2%以上。

本實(shí)用新型的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的丙烯腈流化床生產(chǎn)方法的流程圖。
·下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。需要注意的是，這個(gè)以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。如圖2所示,該丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)200主要包括流化反應(yīng)器201、旋風(fēng)分離器202以及后續(xù)冷卻和急冷系統(tǒng)。其中，流化反應(yīng)器201的下端開有含氧氣體進(jìn)料口 212，上端通過管道與旋風(fēng)分離器202相連接。流化反應(yīng)器201內(nèi)自下而上分別設(shè)置有含氧氣體/催化劑分布板203和丙烯/氨分布器204，丙烯/氨分布器204通過管道與位于流化反應(yīng)器201外部的一丙烯/氨進(jìn)料口 210相連接。含氧氣體/催化劑分布板203與其下方的含氧氣體進(jìn)料口 212之間構(gòu)成一含氧氣體/催化劑混合腔213，旋風(fēng)分離器202通過其向下延伸的料腿211與含氧氣體/催化劑混合腔213相連接。流化反應(yīng)器201和料腿211中具有循環(huán)的催化劑，該催化劑可以為含鑰鉍鐵系或含銻鐵系催化劑，例如工業(yè)上應(yīng)用的美國INEOS的C49-MC、蒙山都的MAC-3、上海石油化工研究院的SANC-08、遼寧向陽的XYA-5等。除此之外，后續(xù)冷卻和急冷系統(tǒng)主要包括如下部件位于冰水浴池209中的一個(gè)或多個(gè)吸收瓶205、尾氣取樣開關(guān)206、濁式流量計(jì)207以及廢氣洗滌瓶208等，它們的連接關(guān)系如圖2所示，這些與現(xiàn)有技術(shù)都是相同的，就不再多贅述了。在本實(shí)施例中，含氧氣體/催化劑分布板203和丙烯/氨分布器204上分別具有多個(gè)管嘴和噴嘴。其中，混合有催化劑的含氧氣體(例如空氣或氧氣，優(yōu)選空氣)通過含氧氣體/催化劑分布板203的管嘴與來自丙烯/氨分布器204的噴嘴的丙烯/氨混合氣——對(duì)應(yīng)地以角度Θ接觸混合反應(yīng)，Θ值的范圍為90° ( Θ <180°，優(yōu)選為105° ( Θ ( 165°。本實(shí)用新型的技術(shù)原理是含氧氣體先與催化劑接觸，然后攜帶催化劑顆粒通過含氧氣體/催化劑分布板203管嘴，與來自丙烯/氨分布器204噴嘴的丙烯/氨混合氣以角度Θ接觸混合反應(yīng)，反應(yīng)后氣體沿流化反應(yīng)器201上升，進(jìn)入旋風(fēng)分離器202分離催化齊U，氣體經(jīng)集氣室(未圖示)到后續(xù)冷卻和急冷系統(tǒng)，催化劑經(jīng)旋風(fēng)分離器料腿211返回至含氧氣體/催化劑分布板203下面空間與含氧氣體接觸，進(jìn)入下一輪循環(huán)。[0037]流化反應(yīng)器201中的丙烯/氨分布器204上方為流化反應(yīng)區(qū)，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該流化反應(yīng)區(qū)中可以設(shè)有冷卻盤管(未圖示)，用于移去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量以維持反應(yīng)溫度的多余部分。冷卻盤管中優(yōu)選以水作為冷卻介質(zhì)。[0038]在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例中，旋風(fēng)分離器202的料腿211上還可加裝有氣提管(未圖示)，其作用之一是氣提出殘留在催化劑孔道中的反應(yīng)物或產(chǎn)物，作用之二是松動(dòng)料腿 211中催化劑顆粒，防止板結(jié)堵塞料腿211。氣提管中使用的氣提氣可以為氮?dú)?、空氣或者水蒸汽。[0039]圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的丙烯腈流化床生產(chǎn)方法的流程圖。本實(shí)施例沿用前述實(shí)施例的元件標(biāo)號(hào)與部分內(nèi)容，其中采用相同的標(biāo)號(hào)來表示相同或近似的元件，并且選擇性地省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說明。關(guān)于省略部分的說明可參照前述實(shí)施例，本實(shí)施例不再重復(fù)贅述。[0040]如圖3所示，該丙烯腈流化床生產(chǎn)方法可以包括[0041]執(zhí)行步驟S301，從含氧氣體進(jìn)料口 212提供含氧氣體(例如空氣或氧氣，優(yōu)選空氣)，含氧氣體在含氧氣體/催化劑混合腔213里面與由料腿211輸送的催化劑(例如含鑰鉍鐵系或含銻鐵系催化劑)進(jìn)行接觸混合，從含氧氣體/催化劑分布板203的管嘴噴出；[0042]執(zhí)行步驟S302，從丙烯/氨進(jìn)料口 210提供丙烯和氨，丙烯/氨混合氣從丙烯/氨分布器204的噴嘴與混合有催化劑的含氧氣體一一對(duì)應(yīng)地以角度Θ接觸混合反應(yīng)，Θ值的范圍為90° ≤ Θ≤180°，優(yōu)選為105° ≤ Θ≤165°。[0043]實(shí)施例[0044]采用如圖2所示的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)和C49-MC催化劑，反應(yīng)溫度為440°C，催化劑負(fù)荷為O. 061Γ1，反應(yīng)壓力為O. 084MPa，n (丙烯)η (氨)η (空氣)=1 1.25 9.5， 丙烯轉(zhuǎn)化率為98. 5%，丙烯腈選擇性為85. 2%，丙烯腈收率為83. 92%。[0045]對(duì)比例[0046]采用如圖1所示的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)和C49-MC催化劑，工藝參數(shù)同前述實(shí)施例，丙烯轉(zhuǎn)化率為97. 7%，丙烯腈選擇性為83. 8%。丙烯腈收率為81. 87%。[0047]由上述對(duì)比例和實(shí)施例結(jié)果比較可知，本實(shí)用新型可以使丙烯腈收率提高2. 0% 以上。[0048]本實(shí)用新型通過調(diào)整旋風(fēng)分離器料腿的伸入位置，使含氧氣體首先與旋風(fēng)分離器過來的循環(huán)催化劑接觸混合，可以氧化除去催化劑上的焦或垢，從而使催化劑得到再生。[0049]另外，本實(shí)用新型含氧氣體與催化劑首先混合，丙烯和氨混合氣再采用噴嘴側(cè)噴形式與含氧氣體和催化劑混合物的混合，混合效果大大優(yōu)于現(xiàn)有的丙烯和氨混合氣先與含氧氣體側(cè)噴混合然后再與催化劑混合的做法，有利于提高反應(yīng)選擇性和丙烯的轉(zhuǎn)化率，本實(shí)用新型可提高丙烯腈收率2%以上。[0050]本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)(200)，包括流化反應(yīng)器(201)和旋風(fēng)分離器(202);其特征在于，所述流化反應(yīng)器(201)的下端開有含氧氣體進(jìn)料口(212)，上端通過管道與所述旋風(fēng)分離器(202)相連接；所述流化反應(yīng)器(201)內(nèi)自下而上分別設(shè)置有含氧氣體/催化劑分布板(203)和丙烯/氨分布器(204)，所述丙烯/氨分布器(204)通過管道與位于所述流化反應(yīng)器(201)外部的一丙烯/氨進(jìn)料口(210)相連接；所述含氧氣體/催化劑分布板(203)與其下方的所述含氧氣體進(jìn)料口(212)之間構(gòu)成一含氧氣體/催化劑混合腔(213);所述旋風(fēng)分離器(202)通過其向下延伸的料腿(211)與所述含氧氣體/催化劑混合腔(213)相連接；所述流化反應(yīng)器(201)和所述料腿(211)中具有循環(huán)的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述含氧氣體/催化劑分布板(203)和所述丙烯/氨分布器(204)上分別具有多個(gè)管嘴和噴嘴； 其中，混合有所述催化劑的含氧氣體通過所述含氧氣體/催化劑分布板(203)的管嘴與來自所述丙烯/氨分布器(204)的噴嘴的丙烯/氨混合氣一一對(duì)應(yīng)地以角度Θ接觸混合反應(yīng)，所述Θ值的范圍為90° ( Θ ( 180°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述Θ值的范圍為105° ( Θ ( 165。。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述流化反應(yīng)器(201)中的所述丙烯/氨分布器(204)上方為流化反應(yīng)區(qū)，所述流化反應(yīng)區(qū)中設(shè)有冷卻盤管，所述冷卻盤管中以水作為冷卻介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述料腿(211)上加裝有氣提管，所述氣提管中使用的氣提氣為氮?dú)狻⒖諝饣蛘咚羝?br> 專利摘要本實(shí)用新型提供一種丙烯腈流化反應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括流化反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器；流化反應(yīng)器的下端開有含氧氣體進(jìn)料口，上端通過管道與旋風(fēng)分離器相連接；流化反應(yīng)器內(nèi)自下而上分別設(shè)置有含氧氣體/催化劑分布板和丙烯/氨分布器，丙烯/氨分布器通過管道與位于流化反應(yīng)器外部的一丙烯/氨進(jìn)料口相連接；含氧氣體/催化劑分布板與其下方的含氧氣體進(jìn)料口之間構(gòu)成一含氧氣體/催化劑混合腔；旋風(fēng)分離器通過其向下延伸的料腿與含氧氣體/催化劑混合腔相連接；流化反應(yīng)器和料腿中具有循環(huán)的催化劑。本實(shí)用新型能夠使丙烯腈流化床的反應(yīng)物丙烯、氨、含氧氣體和催化劑更好地混合，提高丙烯的轉(zhuǎn)化率和丙烯腈的選擇性。
文檔編號(hào)C07C253/26GK202823323SQ201220381020
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者陸善祥, 陳暉 , 陶春風(fēng), 汪石發(fā), 胡宗東 申請(qǐng)人:寧波科元塑膠有限公司, 華東理工大學(xué)