蒸發(fā)器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]提供一種用于從工藝流(process stream)移除重有機(jī)雜質(zhì)的工藝。更具體地，該工藝包括提供工藝流和在蒸發(fā)系統(tǒng)中將水與來(lái)自工藝流的重有機(jī)物分離。蒸發(fā)系統(tǒng)對(duì)于提供含水冷凝物和液體殘余物有效。
【背景技術(shù)】
[0002]已知用于制造丙烯腈和甲基丙烯腈的各種工藝和系統(tǒng)；例如參見(jiàn)美國(guó)專利N0.6，107，509。典型地，通過(guò)選自丙烷、丙烯或異丁烯的碳?xì)浠衔?、氨和氧氣在存在催化劑的情況下的直接反應(yīng)所產(chǎn)生的丙烯腈/甲基丙烯腈的回收和提純通過(guò)將包含丙烯腈/甲基丙烯腈的反應(yīng)器流出物運(yùn)輸至第一塔(column)(驟冷(quench))(在那里利用第一含水流(aqueous stream)來(lái)冷卻反應(yīng)器流出物)、將包含丙稀腈/甲基丙稀腈的被冷卻的流出物運(yùn)輸?shù)降诙?吸收器)中(在那里被冷卻的流出物與第二含水流接觸以將丙烯腈/甲基丙烯腈吸收到第二含水流中)、將包含丙烯腈/甲基丙烯腈的第二含水流從第二塔運(yùn)輸至用于將原始的丙烯腈/甲基丙烯腈從第二含水流分離的第一蒸餾塔(回收塔)并且將被分離的原始的丙稀腈/甲基丙稀腈運(yùn)輸至第二蒸飽塔(頭飽分塔(heads column)以從原始的丙烯腈/甲基丙烯腈移除至少一些雜質(zhì)并且將部分地凈化的丙烯腈/甲基丙烯腈運(yùn)輸至第三蒸餾塔(成品塔(product column))以獲得成品丙烯腈/甲基丙烯腈來(lái)完成。美國(guó)專利 Nos.4，234，510,3, 885，928,3, 352，764,3, 198，750 和 3，044，966 說(shuō)明典型的用于丙烯腈和甲基丙烯腈的回收和提純工藝。
[0003]在美國(guó)專利N0.4，334，965中來(lái)說(shuō)明用于回收烯腈的工藝。如在美國(guó)專利N0.4，334，965中所述，多級(jí)蒸發(fā)器被用于從提取蒸飽或剝離塔殘澄(stripper towerbottoms)移除作為冷卻液被再循環(huán)至丙烯腈提純和回收系統(tǒng)的驟冷塔的水。該工藝導(dǎo)致由該系統(tǒng)產(chǎn)生的驟冷塔廢物殘?jiān)康拿黠@減少。使用多效蒸發(fā)器表示與用于降低再循環(huán)流的水含量的其它技術(shù)相比的明顯節(jié)能。美國(guó)專利N0.4，334，965公開(kāi)了通過(guò)多效蒸發(fā)器能夠以與在美國(guó)專利N0.4，166，008中所示的相同方式將再循環(huán)流中的液體的50%或更多從中移除，留下濃縮的再循環(huán)流以用作冷卻液。美國(guó)專利N0.4，334，965公開(kāi)了然而因?yàn)槎嘈д舭l(fā)器如此高能效，該技術(shù)的整個(gè)能量耗費(fèi)遠(yuǎn)低于在美國(guó)專利N0.4，166, 008中所說(shuō)明的技術(shù)。
[0004]雖然丙烯腈/甲基丙烯腈的制造在商業(yè)上已進(jìn)行多年，仍存在在其中改進(jìn)將具有實(shí)質(zhì)利益的領(lǐng)域。改進(jìn)的這些領(lǐng)域之一將是對(duì)于回收塔殘?jiān)母行У恼舭l(fā)器操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的一方面是提供一種安全的、有效的且有節(jié)省成本的工藝和裝置，其克服或減少傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)。
[0006]一種用于從工藝流移除重有機(jī)雜質(zhì)的工藝包括提供具有水和大約0.5至大約1.5重量百分?jǐn)?shù)的重有機(jī)雜質(zhì)的工藝流。該工藝包括在具有一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)的蒸發(fā)器系統(tǒng)中將水與重有機(jī)雜質(zhì)分離以提供含水冷凝物和液體殘余物。含水冷凝物具有大約0.1重量百分?jǐn)?shù)或更少的重有機(jī)雜質(zhì)而液體殘余物具有大約3至大約10重量百分?jǐn)?shù)的重有機(jī)雜質(zhì)。
[0007]一種用于將液體殘余物提供至氨氧化工藝流的工藝包括:提供包括水和重有機(jī)雜質(zhì)的工藝流；在具有一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)的蒸發(fā)器系統(tǒng)中將水與重有機(jī)雜質(zhì)分離以提供含水冷凝物和液體殘余物；以及在驟冷塔中使液體殘余物與反應(yīng)器流出物接觸以提供硫酸錢。在一方面，硫酸錢的量和聚合物的量通過(guò)公式y(tǒng)=_Mlx+Cl來(lái)限定，其中，y是硫酸錢的重量百分?jǐn)?shù)，X是聚合物的重量百分?jǐn)?shù)，Ml是4.6或更小而Cl是45或更小。
[0008]一種蒸發(fā)器系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)，其中，第一蒸發(fā)級(jí)構(gòu)造成接收來(lái)自蒸餾塔的工藝流，該一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)構(gòu)造成提供含水冷凝物和液體殘余物；以及驟冷塔和/或輕有機(jī)物剝離器(light organic stripper)，其構(gòu)造成接收含水冷凝物。
[0009]一種蒸發(fā)工藝包括將來(lái)自蒸餾塔的工藝流輸送至蒸發(fā)器系統(tǒng)，該蒸發(fā)器系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)，其中，第一蒸發(fā)級(jí)構(gòu)造成接收來(lái)自蒸餾塔的工藝流，提供來(lái)自該一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)的含水冷凝物和液體殘余物；并且將含水冷凝物輸送至驟冷塔和/或輕有機(jī)物剝離器。
[0010]本發(fā)明的上述和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從其所說(shuō)明的實(shí)施例(其應(yīng)結(jié)合附圖來(lái)閱讀)的下面的詳細(xì)說(shuō)明中顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]通過(guò)參考接下來(lái)的說(shuō)明在考慮附圖的情況下可獲得本發(fā)明的示例性實(shí)施例的更完整的理解以及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖中相似的附圖標(biāo)記指示相似的特征，其中:
[0012]圖1顯示了用于制造丙烯腈產(chǎn)品的工藝的示意性的流程圖，
[0013]圖2顯示了用于制造丙烯腈產(chǎn)品的備選的工藝的示意性的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]氨氣化工藝
[0015]在一方面，從氨氧化反應(yīng)過(guò)程來(lái)提供工藝流。一種這樣的工藝的示例在美國(guó)專利N0.4，334，965中來(lái)說(shuō)明，其在其整體上被包括于其中。
[0016]圖1是各個(gè)方面的全局的示意性的表示。參考圖1，在管道(conduit) 100中的反應(yīng)器流出氣體(其包括丙烯腈、HCN、乙腈、水蒸汽和雜質(zhì))可首先被傳送至驟冷塔102。該氣體可與驟冷塔102中的冷卻液接觸。包含水和雜質(zhì)的殘澄流(bottoms stream)可通過(guò)管道106被移除并且送至廢物處理。
[0017]被冷卻的反應(yīng)器流出氣體可通過(guò)線路108離開(kāi)驟冷系統(tǒng)并且傳送至驟冷后冷卻器107。驟冷后冷卻器107對(duì)于將驟冷流出物冷卻至低于大約50°C有效。被冷卻的驟冷流出物通過(guò)線路109被輸送至吸收器110。沖洗水可通過(guò)線路112在頂部進(jìn)入吸收器110。不可冷凝的氣體可通過(guò)線路114被從吸收器移除。含水溶液(其包含水、丙烯腈、乙腈和雜質(zhì))可作為殘?jiān)魍ㄟ^(guò)線路116被移除并且傳送至提取蒸餾塔182。
[0018]溶劑水分可通過(guò)線路184被引入至提取蒸餾塔182的頂部以執(zhí)行提取蒸餾。丙烯腈和HCN可作為塔頂蒸汽(overhead vapor)通過(guò)線路186被移除并且送至進(jìn)一步提純(未示出)。包含乙腈和水的流可通過(guò)線路188被移除并且傳送至剝離器190。熱量可被加至剝離器190以通過(guò)線路192作為塔頂蒸汽移除乙腈。包含水、重有機(jī)物和其它雜質(zhì)的殘?jiān)骺赏ㄟ^(guò)線路196被從提取蒸餾塔182移除。主要包含水的液體流可通過(guò)線路194被從剝離器190的下半部移除并且用作至提取蒸餾塔182的溶劑水分。
[0019]蒸發(fā)器系統(tǒng)
[0020]根據(jù)一方面，在線路196中的剝離塔殘?jiān)?其也可被稱為工藝流)可在蒸發(fā)器系統(tǒng)中遭受蒸發(fā)。在這方面，在線路196中的提取蒸餾塔殘?jiān)?其可進(jìn)入換熱器136)包括水、聚合物、氨和丙烯腈。如本文中所使用的那樣，“重有機(jī)雜質(zhì)”指聚合物。如本文中所使用的那樣，聚合物指重有機(jī)材料和少量輕有機(jī)物的混合物。重有機(jī)材料可包括不同高沸點(diǎn)有機(jī)化合物的混合物(其具有高程度的腈代替物且還包含一些氧化的碳?xì)浠衔锝M)。在這方面，工藝流包括大約0.5至大約1.5重量百分?jǐn)?shù)的重有機(jī)雜質(zhì)，而在另一方面大約0.75至大約1.25重量百分?jǐn)?shù)。
[0021]在這方面，蒸發(fā)器系統(tǒng)可包括對(duì)于提供含水冷凝物和液體殘余物有效的一個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)級(jí)。例如，蒸發(fā)器系統(tǒng)可包括I至大約6個(gè)蒸發(fā)級(jí)、在另一方面2至大約6個(gè)蒸發(fā)級(jí)、在另一方面2至大約5個(gè)蒸發(fā)級(jí)、在另一方面2至大約4個(gè)蒸發(fā)級(jí)而在另一方面2至大約3個(gè)蒸發(fā)級(jí)。
[0022]在圖1中所示的一方面中，蒸發(fā)器系統(tǒng)包括串聯(lián)布置的殼管式換熱器136、138和142。如本文中所使用的那樣，“蒸發(fā)級(jí)”指單換熱器。在每個(gè)換熱器中，在換熱器的管側(cè)中的液體被部分地蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽狀流出物和液體流出物。液體流出物被輸送至串聯(lián)的下一換熱器的管側(cè)，而蒸汽狀流出物被輸送至同一換熱器的殼側(cè)，引起液體的附加的部分蒸發(fā)。該技術(shù)對(duì)于從剝離器殘?jiān)瞥谕牧康乃匦璧哪敲炊嗟募?jí)是連續(xù)的。在每個(gè)級(jí)中，當(dāng)供應(yīng)熱的蒸汽通過(guò)熱交換被冷凝時(shí)產(chǎn)生的冷凝物被回收并且被再循環(huán)用于再利用或者遭受化學(xué)的或生物的提純。
[0023]包含水、重有機(jī)物和其它雜質(zhì)的殘?jiān)骺赏ㄟ^(guò)線路196被從提取蒸餾塔182移除并且傳送到第一換熱器136的管側(cè)中，而低壓流被傳送通過(guò)該換熱器的殼側(cè)。在一方面，通過(guò)換熱器的管側(cè)的流量是大約I至大約3米/秒，而在另一方面大約1.5至大約2.5米/秒。其中的熱交換引起低壓流冷凝且使提取蒸餾塔殘?jiān)糠值卣舭l(fā)。冷凝物可經(jīng)由線路146被從第一換熱器136移除用于再利用。
[0024]在第一換熱器136中提取蒸餾塔殘?jiān)募訜嵋鹌洳糠址蛛x成汽相和液相。在使用多于一個(gè)換熱器的方面中，液相經(jīng)由線路148被取出并且輸送至第二換熱器138的管偵牝取出的液體的一部分經(jīng)由線路150被再循環(huán)至第一換熱器136的管側(cè)的底部。在第一換熱器136中產(chǎn)生的蒸汽被取出并且經(jīng)由線路152輸送至第二換熱器138的殼側(cè)。在換熱器138中的熱交換引起蒸汽在殼側(cè)上的冷凝和液體在管側(cè)中的部分蒸發(fā)，由此在第二換熱器138中產(chǎn)生成汽相的液體。在第二換熱器138的殼側(cè)上產(chǎn)生的冷凝物經(jīng)由線路154被排出。該冷凝物具有相對(duì)低的重有機(jī)物(諸如聚合物等)濃度。
[0025]在使用多于兩個(gè)換熱器的方面中，留在第二換熱器138的管側(cè)中的液相經(jīng)由線路156被輸送至第三換熱器142的管側(cè)，液體的一部分經(jīng)由線路158被再循環(huán)至第二換熱器138的管側(cè)。在第二換熱器138的管側(cè)中產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)由線路160被輸送至第三換熱器142的殼側(cè)。，在第三換熱器142中的熱交換又引起蒸汽在殼側(cè)上冷凝以形成冷凝物(其經(jīng)由線路176被取出并且以與來(lái)自第二換熱器138的冷凝物相同的方式被輸送)。
[0026]在第三換熱器142的管側(cè)中產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)由線路170被取出、在冷凝器172中冷凝并且在公用水容器中被回收并且/或者與來(lái)自線路146、154、162和/或176的冷凝物結(jié)合。來(lái)自換熱器142的管側(cè)的冷凝物也可經(jīng)由線路176被輸送至公用水容器，例如如在135處所結(jié)合和提供的那樣。從第三換熱器142的管側(cè)回收的液體可經(jīng)由線路178被取出并且經(jīng)由線路180再循環(huán)至第三換熱器的管側(cè)。含水冷凝物可如此高純度使得其可諸如作為傳統(tǒng)的清水例如被用在不同的工藝設(shè)備的沖洗中，作為回流至驟冷塔(例如驟冷塔的第一級(jí))和/或至輕有機(jī)物剝離器。在這方面，含水冷凝物具有大約0