本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及提高丙烯腈回收率并降低成本的急冷塔裝置和急冷方法，具體來說，本發(fā)明涉及丙烯腈裝置急冷塔裝置和急冷工藝的改進(jìn)。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)大型丙烯腈裝置都是以丙烯、氨、空氣為原料，生產(chǎn)丙烯腈，并副產(chǎn)氫氰酸、粗乙腈和稀硫銨溶液。急冷塔裝置是丙烯腈裝置中急冷吸收工段的重要設(shè)備，主要有以下三個(gè)作用：一是冷卻反應(yīng)生成氣；二是用硫酸中和去除反應(yīng)生成氣中未反應(yīng)的過量氨；三是分離反應(yīng)生成氣中夾帶的催化劑和重組份。急冷塔主要有兩種形式：一段式和兩段式。

現(xiàn)有的一段式急冷塔裝置包括急冷塔、循環(huán)泵以及外置除沫器，其中急冷塔內(nèi)設(shè)置有噴嘴和除沫塔盤。具體地，如圖1所示，現(xiàn)有的一段式急冷塔裝置的急冷工藝為：反應(yīng)生成氣從下部進(jìn)入一段式急冷塔(1)，經(jīng)加入硫酸的循環(huán)水逆流噴淋急冷并中和其所含有的氨，再經(jīng)急冷塔除沫器(6)進(jìn)一步除沫后進(jìn)入后系統(tǒng)。含有催化劑、重組份和硫銨等的釜液，經(jīng)急冷塔循環(huán)泵(3)增壓，大部分進(jìn)行循環(huán)，小部分送至后系統(tǒng)。

現(xiàn)有的兩段式急冷塔裝置包括急冷塔、上段循環(huán)泵、下段循環(huán)泵和外置除沫器，其中二段式急冷塔以升氣塔盤為界分為上下兩段，分別設(shè)置有噴嘴和除沫塔盤。具體地，如圖2所示，現(xiàn)有的二段式急冷塔裝置的急冷工藝為：兩段式急冷塔(2)以升氣塔盤(03)為界分為上下兩段。反應(yīng)生成氣進(jìn)入兩段式急冷塔(2)下段，分別經(jīng)下段循環(huán)水 逆流噴淋急冷和上段加入硫酸的循環(huán)水逆流噴淋中和其所含有的氨后，再經(jīng)急冷塔除沫器(6)進(jìn)一步除沫進(jìn)入后系統(tǒng)。含有催化劑、重組份等的釜液，經(jīng)急冷塔下段循環(huán)泵(4)增壓，大部分進(jìn)行循環(huán)，小部分送至后系統(tǒng)，含硫銨的上段溶液經(jīng)急冷塔上段循環(huán)泵(5)增壓，大部分進(jìn)行循環(huán)，小部分送至后系統(tǒng)。

雖然現(xiàn)有的急冷塔裝置和急冷工藝已運(yùn)行多年，但無論是一段式急冷塔裝置還是二段式急冷塔裝置，仍存在亟需改進(jìn)的地方。由于丙烯腈和氫氰酸均是易聚合的物料，特別在堿性條件下更易聚合。因此必須要中和掉反應(yīng)生成氣中的氨，否則可與丙烯腈發(fā)生反應(yīng)生成多種聚合積垢物，并可促進(jìn)副產(chǎn)物氫氰酸的聚合，但現(xiàn)有的急冷塔裝置和急冷工藝并不能使氨和硫酸充分反應(yīng)，從而造成了丙烯腈、氫氰酸的損失，降低了丙烯腈、氫氰酸的收率。另外，對現(xiàn)有急冷設(shè)備進(jìn)行一些改進(jìn)可降低成本。因此，亟需提高丙烯腈回收率并降低成本的急冷塔裝置和急冷方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高丙烯腈回收率并降低成本，本發(fā)明提供了一種新的急冷塔裝置和急冷方法，使其更加高效、低成本。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種提高丙烯腈回收率并降低成本的急冷塔裝置，包括急冷塔、循環(huán)泵，所述急冷塔內(nèi)設(shè)置有噴嘴和除沫塔盤，其特征在于，所述急冷塔塔頂設(shè)置有內(nèi)置除沫器。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述急冷塔的氣態(tài)反應(yīng)器流出物入口上方還設(shè)置有塔盤或者填料。

本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種提高丙烯腈回收率并降低成本的急冷塔裝置，包括急冷塔、上段循環(huán)泵、下段循環(huán)泵，所述急冷塔以升氣塔盤為界分為上下兩段，分別設(shè)置有噴嘴和除沫塔盤，其特征在 于，所述急冷塔塔頂設(shè)置有內(nèi)置除沫器。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述急冷塔的所述升氣塔盤上方還設(shè)置有塔盤或者填料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述內(nèi)置除沫器為絲網(wǎng)除沫器、折流板除沫器、旋流板除沫器或其組合。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述塔盤為篩板塔盤、浮閥塔盤、泡罩塔盤、舌形塔盤、網(wǎng)孔塔盤、穿流塔盤或其組合。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述填料為規(guī)整填料、散堆填料或其組合。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述塔盤、填料或者內(nèi)置除沫器的材質(zhì)為不銹鋼、碳鋼襯塑材料、玻璃鋼。優(yōu)選地，材質(zhì)可以為S31603。所述塔盤、填料或者內(nèi)置除沫器的材質(zhì)還可以為聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯及其混合物。但本發(fā)明塔盤、填料或者內(nèi)置除沫器的材質(zhì)并不限于此，只要能夠滿足使硫酸和氨充分接觸、不易堵塞且壓降較小的耐腐蝕材質(zhì)，都可以作為本發(fā)明塔盤、填料或者內(nèi)置除沫器的材質(zhì)。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種提高丙烯腈回收率并降低成本的急冷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)氣態(tài)反應(yīng)器流出物與循環(huán)噴淋液在位于氣態(tài)反應(yīng)器流出物入口上方的塔盤或者填料處接觸，以吸收氣態(tài)反應(yīng)器流出物中的氨；

2)經(jīng)塔盤或者填料接觸后的氣態(tài)急冷流出物與噴淋下來的循環(huán)噴淋液接觸后通過除沫塔盤；

3)經(jīng)除沫塔盤接觸后的氣態(tài)急冷流出物去進(jìn)入內(nèi)置除沫器，以進(jìn)一步除沫；

4)除沫后的氣態(tài)急冷流出物去后系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個(gè)方面還提供了一種提高丙烯腈回收率并降低成本的急冷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)急冷塔至少由上段和下段二段組成，上段和下段之間設(shè)置有升氣塔盤；

2)氣態(tài)反應(yīng)器流出物與下段循環(huán)噴淋液于急冷塔下段接觸；

3)經(jīng)急冷塔下段接觸后的氣態(tài)急冷流出物通過升氣塔盤進(jìn)入急冷塔上段；

4)進(jìn)入急冷塔上段的氣態(tài)急冷流出物與上段循環(huán)噴淋液接觸后，通過除沫塔盤進(jìn)入內(nèi)置除沫器，以進(jìn)一步除沫；

5)除沫后的氣態(tài)急冷流出物去后系統(tǒng)。

發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的一段式和兩段式急冷塔中增加了塔盤或填料，基于此，氨和硫酸可更加均勻地接觸，中和反應(yīng)可更加充分地進(jìn)行，從而可在急冷塔中更好地吸收掉反應(yīng)生成氣中的氨，防止氨進(jìn)入后系統(tǒng)，減少副反應(yīng)的產(chǎn)生，提高丙烯腈、氫氰酸的收率?？紤]到物料具有腐蝕性，塔盤或填料的材質(zhì)都選用耐腐蝕性材料，副反應(yīng)可生成聚合積垢物，選用的塔盤或填料都不易堵塞，且具有較小的壓降，不會(huì)因此而顯著增加前系統(tǒng)反應(yīng)器的壓力，影響反應(yīng)器運(yùn)行。

此外，本發(fā)明還對急冷塔進(jìn)行了改進(jìn)，在其頂部增加內(nèi)置除沫器，替代了急冷塔除沫器進(jìn)行除沫。內(nèi)置除沫器具有和急冷塔除沫器一樣的除沫效果，但其僅作為塔內(nèi)件，不僅節(jié)省了空間，而且省去了一臺容器，降低了成本。由于急冷塔內(nèi)物料特性和丙烯腈工藝流程的需要，內(nèi)置除沫器同樣也具有耐腐蝕、壓降小和不易堵塞等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的一段式急冷塔裝置的結(jié)構(gòu)及其急冷工藝。

圖2為現(xiàn)有的兩段式急冷塔裝置的結(jié)構(gòu)及其急冷工藝。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一段式急冷塔的結(jié)構(gòu)及其急冷工藝。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的兩段式急冷塔的結(jié)構(gòu)及其急冷工藝。

圖5為沿圖3或圖4的A-A線截取的剖視圖，其示出本發(fā)明實(shí)施例的篩板塔盤的俯視圖。

圖6為沿圖3或圖4的B-B線截取的剖視圖，其示出本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)置折流板除沫器的俯視圖。

附圖標(biāo)記

1 一段式急冷塔

2 兩段式急冷塔

3 急冷塔循環(huán)泵

4 急冷塔下段循環(huán)泵

5 急冷塔上段循環(huán)泵

6 急冷塔除沫器

01 一層塔盤或一段填料

02 內(nèi)置除沫器

03 升氣塔盤

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖3所示，一段式急冷塔裝置包括急冷塔(1)、循環(huán)泵(3)，其中急冷塔內(nèi)設(shè)置有塔盤(01)、噴嘴、除沫塔盤和內(nèi)置除沫器(02)。其中，塔盤(01)為篩板塔盤。圖5示出篩板塔盤(01)的示意性結(jié)構(gòu)。如圖5所示，篩板塔盤(01)上均布有篩孔，塔盤出口堰與反應(yīng)氣體入口管平行。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，塔盤的具體形式并不局限于此，塔盤的篩孔個(gè)數(shù)、閥孔大小、出口堰高和塔盤方位等都可在滿足要求的范圍內(nèi)調(diào)整。其中，內(nèi)置除沫器(02)為折流板除沫器。圖6示出折 流板內(nèi)置除沫器(02)的示意性結(jié)構(gòu)。采用折流板除沫器，急冷、除氨后的反應(yīng)生成氣從四個(gè)方向分別進(jìn)入除沫器進(jìn)行除沫。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)置除沫器形式的選擇可在滿足要求的范圍內(nèi)調(diào)整。

具體地，如圖3所示，上述一段式急冷塔裝置的急冷工藝為：反應(yīng)生成氣從下部通過塔盤(01)進(jìn)入一段式急冷塔(1)，經(jīng)加入硫酸的循環(huán)水逆流噴淋急冷并中和其所含有的氨，再經(jīng)除沫塔盤和內(nèi)置除沫器(02)進(jìn)一步除沫后進(jìn)入后系統(tǒng)。含有催化劑、重組份和硫銨等的釜液，經(jīng)急冷塔循環(huán)泵(3)增壓，大部分進(jìn)行循環(huán)，小部分送至后系統(tǒng)。

實(shí)施例2

如圖4所示，二段式急冷塔裝置包括急冷塔(1)、下段循環(huán)泵(4)和上段循環(huán)泵(5)，其中二段式急冷塔以升氣塔盤(03)為界分為上下兩段，分別設(shè)置有塔盤(01)、噴嘴、除沫塔盤和內(nèi)置除沫器(02)。其中，塔盤(01)為篩板塔盤。圖5示出篩板塔盤(01)的示意性結(jié)構(gòu)。如圖5所示，篩板塔盤(01)上均布有篩孔，塔盤出口堰與反應(yīng)氣體入口管平行。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，塔盤的具體形式并不局限于此，塔盤的篩孔個(gè)數(shù)、閥孔大小、出口堰高和塔盤方位等都可在滿足要求的范圍內(nèi)調(diào)整。其中，內(nèi)置除沫器(02)為折流板除沫器。圖6示出折流板內(nèi)置除沫器(02)的示意性結(jié)構(gòu)。采用折流板除沫器，急冷、除氨后的反應(yīng)生成氣從四個(gè)方向分別進(jìn)入除沫器進(jìn)行除沫。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)置除沫器形式的選擇可在滿足要求的范圍內(nèi)調(diào)整。

具體地，如圖4所示，上述二段式急冷塔裝置的急冷工藝為：兩段式急冷塔(2)以升氣塔盤(03)為界分為上下兩段。反應(yīng)生成氣進(jìn)入兩段式急冷塔(2)下段，分別經(jīng)下段循環(huán)水逆流噴淋急冷和上段加入硫酸的循環(huán)水逆流噴淋中和其所含有的氨后，再經(jīng)急冷塔除沫器(6)進(jìn)一步除沫進(jìn)入后系統(tǒng)。含有催化劑、重組份等的釜液，經(jīng)急冷塔下段循環(huán)泵(4)增壓，大部分進(jìn)行循環(huán)，小部分送至后系統(tǒng)，含硫銨的 上段溶液經(jīng)急冷塔上段循環(huán)泵(5)增壓，大部分進(jìn)行循環(huán)，小部分送至后系統(tǒng)。

比較例1

如圖1所示的現(xiàn)有一段式急冷塔中，進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈6840千克/小時(shí)，溫度為190℃，急冷塔頂操作壓力為0.025MPaG，頂溫75℃，釜溫75℃，循環(huán)噴淋量為988000千克/小時(shí)，硫酸加入循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為4.5。通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為5％，釜液pH值為4.5。塔頂出口氣體中含丙烯腈6500千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為95.0％。

實(shí)施例3

在如圖3所示的本發(fā)明的一段式急冷塔中，采用在反應(yīng)氣體入口上方設(shè)置有塔盤、并將除沫器內(nèi)置于塔頂。進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈6840千克/小時(shí)，溫度為190℃，急冷塔頂操作壓力為0.025MPaG，頂溫75℃，釜溫75℃，循環(huán)噴淋量為988000千克/小時(shí)，硫酸加入循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為4.5。通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為5％，釜液pH值為4.5。塔頂出口氣體中含丙烯腈6530千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為95.4％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一段式急冷塔不僅提高了急冷塔丙烯腈回收率，并且具有較小的壓降，不會(huì)因此而顯著增加前系統(tǒng)反應(yīng)器的壓力，影響反應(yīng)器運(yùn)行。

比較例2

在如圖1所示的現(xiàn)有一段式急冷塔中，進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈20530于克/小時(shí)，溫度為230℃，急冷塔頂操作壓力為0.055MPaG，頂溫90℃，釜溫90℃，循環(huán)噴淋量為2964300千克/小時(shí)，硫酸加入循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為6.5。通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為15％，釜液pH 值為6.5。塔頂出口氣體中含丙烯腈19910千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為97.0％。

實(shí)施例4

在如圖3所示的本發(fā)明的一段式急冷塔中，采用在反應(yīng)氣體入口上方設(shè)置有塔盤、并將除沫器內(nèi)置于塔頂。進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈20530千克/小時(shí)，溫度為230℃，急冷塔頂操作壓力為0.055MPaG，頂溫90℃，釜溫90℃，循環(huán)噴淋量為2964300千克/小時(shí)，硫酸加入循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為6.5。通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為15％，釜液pH值為6.5。塔頂出口氣體中含丙烯腈20000千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為97.4％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一段式急冷塔不僅提高了急冷塔丙烯腈回收率，并且具有較小的壓降，不會(huì)因此而顯著增加前系統(tǒng)反應(yīng)器的壓力，影響反應(yīng)器運(yùn)行。

比較例3

在如圖2所示的現(xiàn)有二段式急冷塔中，進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈6930千克/小時(shí)，溫度為190℃，急冷塔頂操作壓力為0.025MPaG，頂溫75℃，釜溫75℃，上段循環(huán)噴淋量為983500千克/小時(shí)，硫酸加入上段循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為2。下段循環(huán)噴淋量為262200千克/小時(shí)，通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為15％，釜液pH值為5。塔頂出口氣體中含丙烯腈6569千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為94.8％。

實(shí)施例5

在如圖4所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二段式急冷塔中，采用在升氣塔盤上方設(shè)置有塔盤、并將除沫器內(nèi)置于塔頂。進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈6930千克/小時(shí)，溫度為190℃，急冷塔頂操作壓力為 0.025MPaG，頂溫75℃，釜溫75℃，上段循環(huán)噴淋量為983500千克/小時(shí)，硫酸加入上段循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為2。下段循環(huán)噴淋量為262200千克/小時(shí)，通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為15％，釜液pH值為5。塔頂出口氣體中含丙烯腈6604千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為95.3％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的二段式急冷塔不僅提高了急冷塔丙烯腈回收率，并且具有較小的壓降，不會(huì)因此而顯著增加前系統(tǒng)反應(yīng)器的壓力，影響反應(yīng)器運(yùn)行。

比較例4

在如圖2所示的現(xiàn)有二段式急冷塔中，進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈20670千克/小時(shí)，溫度為230℃，急冷塔頂操作壓力為0.055MPaG，頂溫90℃，釜溫90℃，上段循環(huán)噴淋量為2950700千克/小時(shí)，硫酸加入上段循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為5。下段循環(huán)噴淋量為786900千克/小時(shí)，通過補(bǔ)加水使塔釜中丙烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為25％，釜液pH值為9.5。塔頂出口氣體中含丙烯腈20005千克/小時(shí)，急冷塔丙烯腈回收率為97.0％。

實(shí)施例6

在如圖4所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二段式急冷塔中，采用在升氣塔盤上方設(shè)置有塔盤、并將除沫器內(nèi)置于塔頂。進(jìn)入急冷塔的反應(yīng)氣體中含丙烯腈20670千克/小時(shí)，溫度為230℃，急冷塔頂操作壓力為0.055MPaG，頂溫90℃，釜溫90℃，上段循環(huán)噴淋量為2950700千克/小時(shí)，硫酸加入上段循環(huán)液中以控制循環(huán)液pH值為5。下段循環(huán)噴淋量為786900千克/小時(shí)，通過補(bǔ)加水使塔釜中閃烯腈、氫氰酸或丙烯醛的聚合物及其混合物的重量濃度為25％，釜液pH值為9.5。塔頂出口氣體中含丙烯腈20112千克/小時(shí)，急冷塔內(nèi)烯腈回收率為97.3％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的二段式急冷塔不僅提高了急冷塔丙烯 腈回收率，并且具有較小的壓降，不會(huì)因此而顯著增加前系統(tǒng)反應(yīng)器的壓力，影響反應(yīng)器運(yùn)行。

本發(fā)明提出的在丙烯腈裝置急冷塔中增加內(nèi)置涂抹器、塔盤或填料的改進(jìn)的急冷工藝已通過良好的例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本發(fā)明所屬的結(jié)構(gòu)和技術(shù)方法進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。