способ извлечения акрилонитрила или метакрилонитрила

Формула изобретения

1. Способ извлечения акрилонитрила или метакрилонитрила, получаемых из отходящего потока из реактора после реакции аммоксидирования пропилена или изобутилена, включающий пропускание отходящего потока из реактора через колонну для быстрого охлаждения, абсорбционную колонну, дистилляционную колонну для извлечения продуктов и десорбционную колонну, отличающийся тем, что обеспечивает увеличение давления в верхней части дистилляционной колонны для извлечения путем механического средства на примерно 0,007 - 0,352 кг/см², чтобы улучшить гидравлическую емкость колонн для извлечения и десорбции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выходящий из реактора поток получают путем реакции пропилена, аммиака и кислородсодержащего газа в реакторе с кипящим слоем при контакте с псевдоожиженным катализатором аммоксидирования.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выходящий из реактора поток получают путем реакции изобутилена, аммиака и кислородсодержащего газа в реакторе с кипящим слоем, при контакте с псевдоожиженным катализатором аммоксидирования.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в верхней части колонны для извлечения поддерживают (изб. ) в пределах примерно 0,352 - 0,703 кг/см².

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в верхней части колонны для извлечения поддерживают (изб. ) в пределах примерно 0,387 - 0,492 кг/см².

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в верхней части колонны для извлечения увеличивают на величину примерно 0,018 - 0,352 кг/см².

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в верхней части колонны для извлечения увеличивают на величину примерно 0,035 - 0,352 кг/см².

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в верхней части колонны для извлечения увеличивают на величину примерно 0,070 - 0,352 кг/см².

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу производства акрилонитрила или метакрилонитрила. В частности, настоящее изобретение относится к улучшению методик извлечения, которые используют во время производства акрилонитрила и метакрилонитрила.

Извлечение акрилонитрила/метакрилонитрила, получаемого путем аммоксидирования пропилена или изобутилена в промышленном масштабе, осуществляют путем резкого охлаждения вытекающего из реактора потока водой с последующим пропусканием газообразного потока, содержащего акрилонитрил или метакрилонитрил, происходящие из резко охлажденного материала, в абсорбер, где вода и газы контактируют в противоточном потоке, чтобы удалить, по существу, весь акрилонитрил или метакрилонитрил, причем водный поток, который содержит, по существу, весь акрилонитрил или метакрилонитрил, затем пропускают через ряд дистилляционных колонн и связанных с ними декантаторов для отделения и очистки продукта в виде акрилонитрила или метакрилонитрила.

Типичные системы извлечения и очистки, которые используют во время производства акрилонитрила или метакрилонитрила, описаны в патентах США 4234510 и 3885928, переданных правопреемнику настоящего изобретения и включенных сюда как ссылки.

Краткое изложение сущности изобретения

Основная цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ производства акрилонитрила или метакрилонитрила.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить совершенствованную процедуру извлечения и очистки для утилизации во время производства акрилонитрила или метакрилонитрила.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ производства акрилонитрила или метакрилонитрила, при котором снижается количество отходящего газа и улучшается производительность по продукту, эффективность извлечения и качество продукта путем снижения количества органических примесей в полученном конечном продукте.

Дополнительные цели, преимущества и новые признаки изобретения будут частично приведены далее в описании и частично будут очевидны для специалистов при рассмотрении нижеизложенного, или же их можно познать при воплощении изобретения. Цели и преимущества изобретения могут быть реализованы и достигнуты посредством средств и систем, которые конкретно указаны в прилагаемой формуле изобретения.

Для того, чтобы достичь вышеуказанных и других целей, и в соответствии с задачами настоящего изобретения, которые включены сюда и широко описаны, способ по настоящему изобретению включает транспортировку выходящего из реактора потока, который получают во время аммоксидирования пропилена или изобутилена, в колонну резкого охлаждения, где горячие отходящие газы охлаждают путем контакта с распыляемой водой. Охлажденный отходящий сверху реакторный газ затем проходит в абсорбционную колонну, где ацетонитрил или метакрилонитрил поглощается водой. Затем водный раствор, содержащий акрилонитрил или метакрилонитрил, пропускают через дистилляционную колонну для извлечения и десорбирующую колонну для того, чтобы извлечь продукт в виде акрилонитрила или метакрилонитрила, причем усовершенствование включает в себя повышение давления наверху дистилляционной колонны для извлечения с помощью механических средств на примерно 0,1-5 фунт/кв.дюйм (0,007-0,352 кг/см²) для того, чтобы улучшить гидравлическую емкость колонн для извлечения и десорбции. Например, обычно давление наверху колонны для извлечения в секции извлечения и очистки установки для получения акрилонитрила планируется на уровне от примерно 1 до менее 5 фунт/кв.дюйм (изб.) (от 0,070 до менее 0,352 кг/кв.см (изб.)). Настоящее изобретение направлено на то, чтобы механически, например путем добавления нагнетательного клапана, повысить давление в верхней части колонны для извлечения выше расчетного давления на 0,1-5 фунт/кв.дюйм (0,007-0,352 кг/кв.см), предпочтительно на величину от 0,25-0,5 фунт/кв.дюйм (0,018-0,035 кг/кв. см) до 5,0 фунт/кв.дюйм (0,352 кг/кв.см), особо предпочтительно на 1,0-5,0 фунт/кв.дюйм (0,070-0,352 кг/кв.см).

В предпочтительном варианте настоящего изобретения давление в верхней части колонны для извлечения поддерживают от 5 до 10 фунт/кв.дюйм (изб.) (от 0,352 до 0,703 кг/кв. см (изб.)), предпочтительно более 5-10 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,352-0,703 кг/кв.см (изб.)), особенно предпочтительно от 5,5 до 7,5 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,387-0,527 кг/кв.см (изб)).

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения способ осуществляют с выходящим из реактора потоком, который получают при аммоксидировании пропилена, аммиака и кислорода для получения акрилонитрила.

В еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения выходящий из реактора поток получают путем реакции пропилена, аммиака и воздуха в реакторе с кипящим слоем при одновременном контакте с псевдоожиженным катализатором.

В практике настоящего изобретения можно использовать обычный псевдоожиженный катализатор аммоксидирования. Например, в практике настоящего изобретения можно использовать псевдоожиженный катализатор, описанный в патентах США 3642930 и 5093299, которые включены сюда как ссылки.

Было обнаружено то, что при обычных методиках извлечения и очистки для извлечения акрилонитрила или метакрилонитрила захлебывание вследствие уноса жидкости паровым потоком в колоннах для извлечения и десорбции обычно устанавливает максимальное количество отработанной воды, которая может циркулировать через абсорбер, а также колонны для извлечения и десорбции. Настоящее изобретение дает возможность работы колонн для извлечения и десорбции при повышенном давлении, увеличивая таким образом производительность, с которой происходит унос жидкости паровым потоком, и позволяя увеличить скорость работы реактора и уменьшить потери отходящего газа из абсорбера. Это осуществляется путем увеличения потока отработанной воды из колонн для извлечения и десорбции в абсорбер, причем было, к удивлению, обнаружено то, что нет потери производительности всей процедуры извлечения. В практике изобретения допускаются более высокие производительности реакции, и одновременно сохраняются минимальные требования по отношению отработанной воды к продукту (по меньшей мере, 11: 1). Практическое воплощение настоящего изобретения очень выгодно при его использовании в комбинации с процедурой извлечения и очистки, которая работает при отношении отработанной воды к продукту в абсорбционной колонне от 12:1 до 11:1.

Подробное описание изобретения

Теперь настоящее изобретение будет описано подробно. Выходящий из реактора поток, который получают путем аммоксидирования газа, содержащего пропилен или изобутилен, аммиак и кислород, в реакторе с кипящим слоем при контакте с псевдоожиженным катализатором аммоксидирования, переводят в колонну для быстрого охлаждения, в которой горячие отходящие газы охлаждают путем контакта с распыленной водой. Обычно избыточный аммиак, содержащийся в выходном потоке, нейтрализуют путем контакта с серной кислотой в устройстве быстрого охлаждения, чтобы удалить его в виде сульфата аммония. Охлажденный отходящий газ, содержащий требуемый продукт (акрилонитрил или метакрилонитрил и НСN), затем пропускают в нижнюю часть абсорбционной колонны, где продукты абсорбируются в воде, которая поступает в колонну сверху. Неабсорбированные газы проходят из абсорбера через трубку, расположенную наверху абсорбера. Водный поток, содержащий требуемый продукт, затем проходит из нижней части абсорбера к верхней части первой дистилляционной колонны (колонны для извлечения), в которой повышают давление для дальнейшей очистки продукта. Продукт, выделенный из верхней части дистилляционной колонны для извлечения, затем посылают во вторую дистилляционную колонну (иначе именуемую десорбционную колонну)для дальнейшей очистки и извлечения продукта в виде акрилонитрила или метакрилонитрила. Нижний поток, получаемый из колонны для извлечения, подают в дистилляционную колонну для извлечения неочищенного ацетонитрила, который является ценным побочным продуктом.

В практике настоящего изобретения автоматический клапан регулирования давления устанавливают на верхней линии колонны для извлечения, чтобы была возможность повысить давление наверху колонны для извлечения на примерно 0,1-5 фунт/кв.дюйм (0,007-0,352 кг/кв.см) выше расчетного давления в верхней части колонны для извлечения. Как правило, давление в верхней части колонны для извлечения составляет от 1 до менее 5 фунт/кв.дюйм (изб.) (от 0,070 до менее 0,352 кг/кв. см (изб.)), обычно от 4 до 4,5 фунт/кв.дюйм (изб.) (от 0,281 до 0,316 кг/кв. см (изб.)). В предпочтительной практике настоящего изобретения давление в верхней части колонны для извлечения сохраняется постоянным и может изменяться от 5 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,352 кг/кв.см) до примерно 10 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,703 кг/кв.см (изб.)), предпочтительно от 5,5 до 7,5 фунт/кв. дюйм (изб.) (от 0,387 до 0,527 кг/кв.см (изб.)). Усовершенствование по настоящему изобретению применимо для того, чтобы разделить конструкции башен для извлечения и десорбции, а также конструкции пакетной башни извлечения/десорбции для извлечения акрилонитрила или метакрилонитрила, при условии, что гидравлические свойства башен ограничены захлебыванием вследствие уноса жидкости паровым потоком. Используемый клапан для регулирования давления можно получить от любого производителя регулировочных клапанов. Он может приводиться в действие автоматически или же регулироваться вручную.

Предпочтительно, чтобы реакцию аммоксидирования проводили в реакторе с кипящим слоем, хотя предусматриваются и другие типы реакторов, такие как реакторы с катализаторопроводами. Реакторы с кипящим слоем для производства акрилонитрила хорошо известны на уровне техники. Например, подходит конструкция реактора, представленная в патенте США 3230246, который включен сюда как ссылка.

На уровне техники также хорошо известны условия протекания реакции аммоксидирования, о чем говорят патенты США 5093299; 4863891; 4767878 и 4503001, которые включены сюда как ссылки. Как правило, процесс аммоксидирования осуществляют путем контактирования пропилена или изобутилена в присутствии аммиака и кислорода с псевдоожиженным катализатором при повышенной температуре, с получением акрилонитрила или метакрилонитрила. Можно использовать любой источник кислорода. Однако, по экономическим соображениям, предпочтительно использовать воздух. Типичное мольное отношение кислорода к олефину в исходном материале должно быть в интервале от 0,5:1 до 4:1, предпочтительно от 1: 1 до 3:1. Мольное отношение аммиака к олефину в исходном материале при реакции может изменяться от 0,5:1 до 5:1. На самом деле не существует верхнего предела для отношения аммиак/олефин. Однако, как правило, нет причин превышать отношение 5:1 по экономическим соображениям.

Реакцию проводят при температуре от примерно 260^o до 600^oС, однако предпочтительные диапазоны составляют от 310^oС до 500^oС, а особенно предпочтительно - от 350^oС до 480^oС. Хотя время контакта не является критичным, оно составляет обычно от 0,1 до 50 секунд, причем предпочтительно, чтобы время контакта составляло от 1 до 15 секунд.

Кроме катализатора из патента США 3642930 другие катализаторы, пригодные для практики настоящего изобретения, представлены в патенте США 5093299, который включен сюда как ссылка.

Условия, при которых поддерживаются абсорбционная колонна, колонна для извлечения и десорбционная колонна, лежат в интервале от 5 до 7 фунт/кв.дюйм (изб. ) (0,352-0,492 кг/кв.см) (80^oF-110^oF) (26,67^oС-43,33^oС), от 1 фунт/кв. дюйм (изб. ) до 4,5 фунт/кв.дюйм (изб.) (от 0,0703 кг/кв.см (изб.) до 0,316 кг/кв. см (изб.)) (155^oF-170^oF) (68,33^oС-76,67^oС) и 7-13 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,492-0,914 кг/кв. см (изб. )) (170^oF-210^oF) (76,67^oС-98,89^oС) соответственно.

Усовершенствование по настоящему изобретению отличается от уровня техники путем осуществления работы колонны для извлечения с помощью механического регулирования при давлении, которое выше нормального расчетного давления во время проведения процесса аммоксидирования для производства акрилонитрила/метакрилонитрила. В обычных методиках используется давление в верхней части колонны для извлечения менее 5 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,352 кг/кв.см (изб. )). В предпочтительной практике настоящего изобретения давление в верхней части колонны для извлечения обычно составляет от 5 до 10 фунт/кв.дюйм (изб. ) (0,352-0,703 кг/кв.см (изб.)), предпочтительно от 5,5 до 7,0 фунт/кв.дюйм (изб.) (0,387-0,492 кг/кв.см (изб.)).

Работа согласно способу извлечения и очистки по настоящему изобретению приводит к возможности достигнуть высоких скоростей прохода через реактор без проведения каких-либо модификаций системы извлечения и очистки, которые включают капиталовложения. Настоящее изобретение не только приводит к неожиданному улучшению производительностей, но это улучшение достигается без увеличения размера башен, используемых на участке извлечения и очистки. Кроме того, сопутствующее увеличение производительностей не сопровождается каким-либо наблюдаемым ухудшением функционирования абсорбционной колонны во время извлечения акрилонитрила или метакрилонитрила. Настоящее изобретение приводит к улучшенной эффективности работы, улучшенной пропускной способности, увеличенной производительности без необходимости капиталовложений.

Как будет очевидно специалистам, можно осуществить различные модификации данного изобретения или продолжить его в свете предыдущего описания и обсуждения, без отклонения от сущности и объема описания или от объема притязаний.