背景

用于丙烯腈的回收和凈化系統(tǒng)為已知的，參見(jiàn)例如美國(guó)專利號(hào)4,234,510；3,936,360；3,885,928；3,433,822；和3,399,120。通常，丙烯、氨和空氣在具有氨氧化催化劑的蒸氣相中反應(yīng)。蒸汽狀的反應(yīng)器流出物然后通至驟冷系統(tǒng)中，其中反應(yīng)器流出物直接與含水驟冷液(通常為水)接觸。該驟冷去除未反應(yīng)的氨和重聚合物。驟冷氣體然后行進(jìn)至吸收塔。

在吸收器中，氣體直接與吸收液（也通常為水）接觸。水、丙烯腈、乙腈、HCN和相關(guān)的雜質(zhì)留在吸收器底部的含水溶液中。惰性氣體從吸收器頂部去除。然后，含水溶液行進(jìn)至回收塔。該塔通過(guò)萃取蒸餾從所述含水溶液中去除乙腈。

概述

從丙烯腈和乙腈的混合物分離丙烯腈的方法，其包括提供丙烯腈和乙腈的混合物至回收塔；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；和將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少乙腈的塔頂流。

在另一方面，從丙烯腈和乙腈的混合物分離丙烯腈的方法，其包括提供丙烯腈和乙腈的混合物至回收塔；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；和提供包括約0-約0.0075重量%乙腈的底部流，和包括約5-約70重量%乙腈的側(cè)流。

在另一方面，從丙烯腈和乙腈的混合物分離丙烯腈的方法，其包括提供丙烯腈和乙腈的混合物至具有多個(gè)塔板的回收塔，其中所述多個(gè)塔板包括塔板的頂部區(qū)段、塔板的中部區(qū)段和塔板的底部區(qū)段；提供含水溶劑至塔板的頂部區(qū)段；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；和將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少乙腈的塔頂流。

在另一方面，從丙烯腈和乙腈的混合物分離丙烯腈的方法，其包括提供丙烯腈和乙腈的混合物至具有多個(gè)塔板的回收塔，其中所述多個(gè)塔板包括塔板的頂部區(qū)段、塔板的中部區(qū)段和塔板的底部區(qū)段；提供含水溶劑至塔板的頂部；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；和提供包括約0-約0.0075重量%乙腈的底部流，和包括約5-約70重量%乙腈的側(cè)流。

在另一方面，從丙烯腈和乙腈的混合物分離丙烯腈的方法，其包括提供丙烯腈和乙腈的混合物至回收塔，并將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；在回收塔的頂部區(qū)段的頂部部分保持約55-約80℃的溫度；在回收塔的中部區(qū)段的頂部部分保持約65-約85℃的溫度和在回收塔的中部區(qū)段的底部部分保持約100-約120℃的溫度；在回收塔的底部區(qū)段的底部部分保持約105-約125℃的溫度；和將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物的塔頂流、底部流和側(cè)流。

在另一方面，操作回收塔的方法包括提供約100-約105℃的溫度至所述回收塔中的控制塔板，然后將進(jìn)料流引入至所述回收塔內(nèi)。

在另一方面，操作回收塔的方法包括在所述回收塔的頂部區(qū)段提供約100℃或更少的溫度，然后將進(jìn)料流引入至所述回收塔。

在另一方面，操作回收塔的方法包括提供約100-約105℃的溫度至回收塔的控制塔板，然后將丙烯腈和乙腈的混合物引入至回收塔內(nèi)；提供丙烯腈和乙腈的混合物至回收塔，并將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；在回收塔的頂部區(qū)段的頂部部分保持約55-約80℃的溫度；在回收塔的中部區(qū)段的頂部部分保持約65-約85℃的溫度，以及在回收塔的中部區(qū)段的底部部分保持約100-約120℃的溫度；在回收塔的底部區(qū)段的底部部分保持約105-約125℃的溫度；和將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物的塔頂流、底部流和側(cè)流。

附圖簡(jiǎn)述

所述方法的以上及其他方面、若干方面的特征和優(yōu)點(diǎn)從以下附圖中將更加顯而易見(jiàn)。

圖1提供了回收塔的總體視圖。

圖2說(shuō)明了回收塔的另一個(gè)視圖。

圖3說(shuō)明了包括乙腈濃縮區(qū)域的回收塔；和

圖4說(shuō)明了回收塔溫度分布。

在附圖的數(shù)個(gè)視圖由始至終，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表明相應(yīng)的組件。技術(shù)人員應(yīng)理解，在附圖中的元件為簡(jiǎn)單和清晰起見(jiàn)說(shuō)明，和無(wú)需按比例描繪。例如，在附圖中的一些元件的尺寸相對(duì)于其它元件可放大以幫助改善不同方面的理解。此外，在商業(yè)可行方面是有用或必需的通用但易于理解的元件通常不描繪以有利于這些不同方面更不受阻礙的觀察。

詳述

以下描述不應(yīng)理解為限制意義，但是僅為了描述示例性的實(shí)施方案的通用原理而進(jìn)行。本發(fā)明的范圍應(yīng)參考權(quán)利要求限定。

回收塔

任何類型的回收塔可與本發(fā)明方法結(jié)合使用。若干類型的回收塔配置在本文中描述為實(shí)施例。

從乙腈分離丙烯腈的常規(guī)方法顯示在圖1中。如圖1所示，進(jìn)料流1從丙烯腈吸收器(未顯示)發(fā)送至第一塔10。進(jìn)料流1通常含有丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈和水?；緹o(wú)乙腈的水流2從第二塔20的底部或附近再循環(huán)至第一塔10的上部，以便促進(jìn)通過(guò)萃取蒸餾乙腈與丙烯腈和HCN分離。包含來(lái)自進(jìn)料1的丙烯腈、HCN和一部分水的流3從第一塔10的頂部去除。包含水和乙腈的液體流4作為進(jìn)料從第一塔10的底部發(fā)送至第二塔20。蒸氣流5從第二塔20發(fā)送至第一塔10以提供在第一塔10中蒸餾所需的熱量。蒸汽側(cè)流4v向上移動(dòng)至第二塔20且包括乙腈。包含乙腈、水和少量丙烯腈和HCN的粗乙腈流6從第二塔20的頂部去除。剩余的水流7基本無(wú)丙烯腈、HCN和乙腈且不作為水流2再循環(huán)回到第一塔10，其在第二塔20的底部或附近排出第二塔20。

用于從粗乙腈分離丙烯腈的另一個(gè)常規(guī)方法顯示在圖2中。如圖2所示，進(jìn)料流101從丙烯腈吸收器(未顯示)發(fā)送至塔110。進(jìn)料流101通常含有丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈和水?；緹o(wú)乙腈的底部流102從塔110的底部或附近再循環(huán)至塔110的頂部，以促進(jìn)通過(guò)萃取蒸餾從丙烯腈和HCN中分離乙腈。底部流102中未再循環(huán)至塔110頂部的的部分作為流107排出塔110。包含來(lái)自進(jìn)料流101的丙烯腈、HCN和一部分水的塔頂流103從塔110頂部去除。蒸汽側(cè)流5v向上移動(dòng)至塔110且含水和乙腈的側(cè)流104(對(duì)應(yīng)于圖1中的4v)從塔110去除。

回收塔的另一個(gè)實(shí)例顯示在圖3中。在這方面，設(shè)備300包括塔310。塔310包括頂部區(qū)段330、中部區(qū)段340和底部區(qū)段350。單一塔310的中部區(qū)段340可配置用以接收進(jìn)料流301。在一個(gè)方面，塔包括頂部區(qū)段和中部區(qū)段，且中部區(qū)段與頂部區(qū)段的直徑之比為約0.8-約1.2，在另一方面，約0.9-約1.1，在另一方面，約1.5-約2.5，在另一方面，約1.75-約2.25，和在另一方面，約1.8-約2。在一個(gè)方面，塔包括中部區(qū)段和底部區(qū)段，且底部區(qū)段與中部區(qū)段的直徑之比為約0.8-約1.2，在另一方面，約0.9-約1.1，在另一方面，約1.5-約2.5，在另一方面，約1.75-約2.25，和在另一方面，約1.8-約2。在一個(gè)方面，塔包括頂部區(qū)段和底部區(qū)段，且底部區(qū)段與頂部區(qū)段的直徑之比為約0.8-約1.2，在另一方面，約0.9-約1.1，在另一方面，約1.5-約2.5，在另一方面，約1.75-約2.25，和在另一方面，約1.8-約2。在一個(gè)方面，頂部區(qū)段、中部區(qū)段和底部區(qū)段各自為回收塔高度(切線:切線(tangent to tangent))的約25-約40%。

如圖3所示，包含丙烯腈、HCN和水的塔頂流303從塔310的頂部去除?；厥账砂ù忠译鏉饪s區(qū)域342。粗乙腈濃縮區(qū)域342包括內(nèi)部垂直擋板344。粗乙腈濃縮區(qū)域可包括多個(gè)塔板。所述塔板位于塔的不同高度，和各個(gè)塔板包括延伸跨越粗乙腈濃縮區(qū)域342橫截面的水平面。粗乙腈區(qū)域342包括上出口，其配置用以允許側(cè)流306流出塔310的粗乙腈濃縮區(qū)域342。蒸汽可沿?fù)醢?44的任一側(cè)作為流304或蒸氣流5v向上流動(dòng)。底部流302中未再循環(huán)至塔310頂部的部分作為流307排出。

回收塔可包括頂部區(qū)段、中部區(qū)段和底部區(qū)段。在一個(gè)方面，頂部區(qū)段、中部區(qū)段和底部區(qū)段各自為回收塔高度(切線:切線)的約25-約40%。各回收塔部分可進(jìn)一步分成多個(gè)部分。例如，回收塔的中部區(qū)段包括頂部部分、中部部分和底部部分。在這方面，頂部部分、中部部分和底部部分各自為所述回收塔中部區(qū)段高度的約25-約40%。在另一方面，所述回收塔的頂部區(qū)段包括頂部部分和底部部分，其各自為所述回收塔頂部區(qū)段高度的約40-約60%。在另一方面，所述回收塔的底部區(qū)段包括頂部部分和底部部分，其各自為所述回收塔底部區(qū)段高度的約40-約60%。

在另一方面，回收塔可包括約80-約120個(gè)塔板，和在另一方面，約80-約100個(gè)塔板。在回收塔中的所述多個(gè)塔板包括塔板的頂部區(qū)段、塔板的中部區(qū)段和塔板的底部區(qū)段。在這方面，塔板的頂部區(qū)段、塔板的中部區(qū)段和塔板的底部區(qū)段各自為所述回收塔中塔板總數(shù)的約25-約40%。

所述回收塔的塔板頂部區(qū)段包括塔板的頂部部分和塔板的底部部分，其各自為所述回收塔的塔板頂部區(qū)段塔板總數(shù)的約40-約60%。塔板的中部區(qū)段包括塔板的頂部部分、塔板的中部部分和塔板的底部部分。塔板的頂部部分、塔板的中部部分和塔板的底部部分各自為所述回收塔的塔板中部區(qū)段塔板總數(shù)的約25-約40%。所述回收塔的塔板的底部區(qū)段包括塔板的頂部部分和塔板的底部部分，其各自為所述回收塔的塔板底部區(qū)段塔板總數(shù)的約40-約60%。

回收塔操作

提供至回收塔的進(jìn)料流通常含有丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈和水(在圖1中顯示為進(jìn)料流1，在圖2中顯示為進(jìn)料流101，和在圖3中顯示為進(jìn)料流301)。在這方面，提供至回收塔的進(jìn)料流包括約2-約10重量%的丙烯腈，在另一方面，約3-約7重量%，和在另一方面，約4-約6重量%的丙烯腈?；旌衔镞€包括乙腈，其量為約0.1-約0.3重量%的乙腈，和在另一方面，約0.15-約0.25重量%的乙腈?；旌衔镞€可包括其它成分，例如，較少量的丙烯醛和/或噁唑。

溶劑水在塔的頂部部分進(jìn)入回收塔(在圖1中顯示為為水流2，在圖2中顯示為水流102和在圖3中顯示為水流302)。引入至回收塔頂部的溶劑水跨越塔板沿塔向下流動(dòng)，當(dāng)其移動(dòng)至回收塔的底部時(shí)冷凝和提取乙腈。當(dāng)液體下降跨越回收塔中的塔板至塔底時(shí)，來(lái)自汽提器的熱蒸汽和從新鮮蒸汽增加的熱量沿塔向上移動(dòng)通過(guò)塔板孔，使得與其上的液體密切接觸。在液體和蒸汽運(yùn)輸之間發(fā)生傳熱并趨向于將全部有機(jī)物(除了乙腈)向上移動(dòng)至塔頂。

通過(guò)回收塔(在圖1中顯示為流3，在圖2中顯示為流103，和在圖3中顯示為流303)產(chǎn)生的塔頂流可包括來(lái)自進(jìn)料流的丙烯腈、HCN和一部分水。回收塔可提供包括水和乙腈的蒸汽側(cè)流，其基本無(wú)丙烯腈和HCN(在圖2中顯示為流104，和在圖3中顯示為流304)?；厥账€可提供底部流(在圖1中顯示為底部流2，在圖2中顯示為底部流102，和在圖3中顯示為底部流302)，其由回收塔的底部部分離開(kāi)。底部流的至少一部分可再循環(huán)回到回收塔的頂部部分。加熱回收塔的已知方法包括，例如，蒸汽、蒸汽加熱再沸器和/或與其它過(guò)程流換熱。

溫度控制

圖4描述了回收塔操作的溫度分布。在圖4中描述的合適的溫度控制和溫度分布對(duì)于適合的塔操作來(lái)說(shuō)是重要的。溫度分布中的變化，如圖4中虛線所示，可受到以下變化的組合的影響，包括溶劑水和進(jìn)料溫度，溶劑水速率和蒸汽速率。塔壓力也會(huì)改變分布。

在曲線上點(diǎn)“A”以上的變化主要是由于組成和壓力的變化。點(diǎn)“A”以上的溫度變化不是關(guān)鍵的，但塔頂溫度應(yīng)保持盡可能低以使得去往塔頂?shù)膰f唑、乙腈、丙酮和水的量最小化。點(diǎn)“B”以下的溫度變化主要是由于塔板的壓力變化，因?yàn)樵谠搮^(qū)段中組成大部分為水。

回收塔的溫度控制包括已知的溫度控制系統(tǒng)，其可包括再沸器和換熱器。在一個(gè)方面，在回收塔底部產(chǎn)生必要的沸騰所需的熱負(fù)荷可通過(guò)在任何常規(guī)再沸騰設(shè)備內(nèi)的傳熱來(lái)提供。常規(guī)再沸器可包括殼-管式換熱器的一些變體。再沸器構(gòu)造的一些實(shí)例包括釜、熱虹吸、壓力環(huán)流、束式加熱棒、水平、垂直和下降膜。在一個(gè)方面，所述方法包括通過(guò)在回收塔的底部或附近去除液體以及在熱虹吸式再沸器中交換液體來(lái)控制溫度。在這方面，來(lái)自熱虹吸式再沸器的流出物返回至回收塔。新鮮蒸汽可注入以補(bǔ)充或替代回收塔所需的熱負(fù)荷。在另一方面，所述方法包括通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)的垂直熱虹吸再沸器，使用源自渦輪排氣的增壓蒸汽使回收塔再沸騰。

在一個(gè)方面，回收塔溫度保持如下：

所述回收塔的中部區(qū)段的頂部部分保持在約65-約85℃的溫度下，和在另一方面，約70-約80℃；

所述回收塔的中部區(qū)段的底部部分保持在約100-約120℃，和在另一方面，約105-約115℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的頂部部分保持在約55-約80℃，和在另一方面，約60-約75℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的頂部部分和底部部分具有約0-約20℃的溫差，和在另一方面，約5-約15℃；

所述回收塔的底部區(qū)段的底部部分保持在約105-約125℃，和在另一方面，約110-約120℃；和

所述回收塔的底部區(qū)段的頂部部分和底部部分具有約0-約15℃的溫差，和在另一方面，約7-約13℃。

在另一方面，回收塔溫度保持如下：

所述回收塔的中部區(qū)段的塔板的頂部部分保持在約65-約85℃的溫度下，和在另一方面，約70-約80℃；

所述回收塔的中部區(qū)段的塔板的底部部分保持在約100-約120℃，和在另一方面，約105-約115℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的塔板的頂部部分保持在約55-約80℃，和在另一方面，約60-約75℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的塔板的頂部部分和塔板的底部部分具有約0-約20℃的溫差，和在另一方面，約5-約15℃；

所述回收塔的底部區(qū)段的塔板的底部部分保持在約105-約125℃，和在另一方面，約110-約120℃；和

所述回收塔的底部區(qū)段的塔板的頂部部分和塔板的底部部分具有約0-約15℃的溫差，和在另一方面，約7-約13℃。

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫度控制如下：

在一個(gè)方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約35%或更大；

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約50%或更大；

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約75%或更大；

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約75%；和

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約80%。

回收塔的溫度控制提供了具有以下組成的塔頂流、底部流和側(cè)流：

塔頂流，其包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少的乙腈，在另一方面，約0.03重量%或更少的乙腈，和在另一方面，約0.01重量%或更少的乙腈；

塔頂流，其包括約70重量%-約90重量%的丙烯腈，和在另一方面，約75-約85重量%的丙烯腈；

底部流，其包括約0-約0.0075重量%的乙腈，在另一方面，約0.0025-約0.007重量%的乙腈，和在另一方面，約0.0025-約0.005重量%的乙腈；和

側(cè)流，其包括約5-約70重量%的乙腈，在另一方面，約5-約50重量%的乙腈，和在另一方面，約6-約12重量%的乙腈。

操作回收塔的方法，所述方法包含向回收塔中的控制塔板提供約100-約105℃的溫度，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。在這方面，控制塔板位于回收塔的中部區(qū)段。所述方法還包括在回收塔頂部區(qū)段提供約100℃或更少的溫度，然后將進(jìn)料流引入至回收塔，在另一方面，回收塔的頂部區(qū)段為約70-約90℃，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。在這方面，進(jìn)料流包括有機(jī)物。有機(jī)物可包括丙烯腈、甲基丙烯腈、乙腈和它們的混合物。

在提供所說(shuō)明的溫度之后，所述方法包括將丙烯腈和乙腈的混合物提供至回收塔；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少乙腈的塔頂流。所述方法提供了包括約0-約0.0075重量%乙腈的底部流，和包括約5-約70重量%乙腈的側(cè)流。

在另一方面，操作回收塔的方法包括在回收塔頂部區(qū)段提供約100℃或更少的溫度，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。在這方面，回收塔的頂部區(qū)段為約70-約90℃，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。

在提供所說(shuō)明的溫度之后，所述方法包括將丙烯腈和乙腈的混合物提供至回收塔；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少乙腈的塔頂流。所述方法提供了包括約0-約0.0075重量%乙腈的底部流，和包括約5-約70重量%乙腈的側(cè)流。

雖然本文公開(kāi)的本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)具體的實(shí)施方案、實(shí)施例和它們的應(yīng)用來(lái)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明范圍的情況下可對(duì)其進(jìn)行許多改進(jìn)和變化。