CN104941419A - 反应器流出物的改进的氨移除 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及反应器流出物的改进的氨移除。具体而言，提供了一种用于包括丙烯腈和氨的反应器流出气体的淬冷的多级喷洒系统。该系统至少包括第一和第二喷洒棒，各个棒大致跨越淬冷容器的直径而延伸。第一喷洒棒定位在第二喷洒棒的下面并与之平行。各个棒包括臂，臂大致垂直于其相应的棒而延伸，各个臂至少具有两个延伸部，延伸部大致垂直于其相应的臂而延伸。各个延伸部包括喷嘴，该喷嘴构造成向下喷洒淬冷液体的空心圆锥喷雾。来自第一和第二棒的喷雾可组合地提供向下的投射喷雾壁，该投射喷雾壁与由第一投射喷雾单独覆盖的相同水平横截面的表面积相比覆盖第一喷洒棒下面的淬冷容器的水平横截面的更大表面积。

Description

反应器流出物的改进的氨移除
技术领域
本公开涉及一种用于制造丙烯腈或甲基丙烯腈的改进的工艺和系统。具体而言，本公开涉及丙烯腈反应器的流出气体(effluent gas)的改进的氨移除。
背景技术
用于制造丙烯腈和甲基丙烯腈的各种工艺和系统是已知的；参见例如美国专利Nos.3,936,360；3,433,822；3,399,120；和3,535,849。丙烯、氨和氧(作为空气成分)被供给至丙烯腈反应器，丙烯腈反应器包含催化剂并作为流化床而操作。传统实践是在相对于供给至反应器的丙烯量而言进料中的氨过量的条件下操作反应器。由于极端条件，额外的氨中的某些在其可与丙烯结合以形成丙烯腈之前在反应器中燃烧。剩余的额外的氨(通常称为“过量氨”)在流出气体中离开反应器。然后，该气体通常行进穿过冷却器且之后到淬冷容器，以移除过量氨。参见例如美国专利Nos.3,936,360；4,166,008、4,334,965、4,341,535、5,895,635、和6,793,776。
用于移除过量氨的传统工艺和系统具有若干共同的因素和一个共同的问题。传统工艺和系统通常试图以硫酸铵的形式移除过量氨，并以最小的处理成本回收硫酸铵。硫酸铵是通常使用硫酸以对来自丙烯腈反应器的流出物流进行淬冷以移除过量氨的反应产物。这导致本领域中的所述传统工艺和系统的共同问题。为了最小化硫酸铵回收成本，在丙烯腈工艺的生产效率中存在固有损耗。回收流出物流中的丙烯腈产物并以有效的方式移除过量氨提出了在本领域中的传统工艺和系统中未得到认知或解决的技术难题。
发明内容
因此，本公开的一个方面是为安全、有效且具有成本效率地从丙烯腈反应器的流出气体中移除氨提供设计标准。具体而言，本发明涉及在该工艺中实现期望结果的方法和淬冷容器的类型。
在一个方面中，提供了一种装置，以用于包括丙烯腈和氨的反应器流出气体的淬冷。该装置包括淬冷容器，该淬冷容器具有第一部分和第二部分，第一部分定位在第二部分下面。淬冷容器的第一部分包括构造成接收气流的入口，气流包括丙烯腈和氨。淬冷容器的第二部分包括多级喷洒系统，该多级喷洒系统构造成接收淬冷液体，其中，淬冷液体包括酸。多级喷洒系统至少包括第一喷洒棒和第二喷洒棒，各个棒大致跨越淬冷容器的直径而延伸。各个喷洒棒构造成接收淬冷液体。第一喷洒棒定位在第二喷洒棒的下面并与之平行。各个棒包括臂，臂大致垂直于其相应的棒而延伸，各个臂至少具有两个延伸部，延伸部大致垂直于其相应的臂而延伸。各个延伸部包括喷嘴，该喷嘴构造成向下喷洒淬冷液体的空心圆锥喷雾。来自第一和第二棒的喷雾组合地提供向下的投射喷雾壁，该投射喷雾壁与由第一投射喷雾单独覆盖的表面积相比覆盖了淬冷容器的与容器直径平行的横截面的更大表面积。
本公开的上面和其它方面、特征和优点将从结合附图阅读的所示实施例的以下详细说明中变得清楚。
附图说明
本发明的示范实施例和其优点的更完整的理解可通过参照考虑到附图的以下说明来获得，其中相似的标号指示相似的特征，且其中：
图1是根据本公开的至少一个方面的淬冷容器的侧视图；
图2是根据本公开的至少一个方面的沿图1中的2-2线取得的淬冷容器的第一喷洒棒的底视图；且
图3是根据本公开的至少一个方面的沿图1中的3-3线取得的淬冷容器的第二喷洒棒的底视图。
图4示出根据本公开的方面的流程图。
具体实施方式
在一个方面中，提供了一种装置以用于对包括丙烯腈和氨的反应器流出气体进行淬冷。该装置可适合作为单级淬冷装置，从而意味着反应器流出气体的淬冷(其中从反应器流出气体移除过量氨)是在单个淬冷容器中完成的。该装置包括淬冷容器，该淬冷容器具有第一部分和第二部分，第一部分定位在第二部分下面。淬冷容器的第一部分包括入口，该入口构造成接收反应器流出气流，该气流包括丙烯腈和氨。淬冷容器的第二部分包括多级喷洒系统，该多级喷洒系统构造成接收淬冷液体，其中，淬冷液体包括酸。多级喷洒系统至少包括第一喷洒棒和第二喷洒棒，各个棒大致跨越淬冷容器的直径而延伸。第一喷洒棒定位在第二喷洒棒的下面并与其平行。各个棒包括臂，臂大致垂直于其相应的棒而延伸，各个臂具有至少两个延伸部，延伸部大致垂直于其相应的臂而延伸。各个延伸部包括喷嘴，该喷嘴构造成向下喷洒淬冷液体的空心圆锥喷雾。来自第一和第二棒的喷雾组合地提供向下的投射喷雾壁，该投射喷雾壁与由第一投射喷雾单独覆盖的表面积相比覆盖了淬冷容器的与容器直径平行的横截面的更大表面积。在一个方面中，各个空心圆锥喷雾限定了位于其相应的喷嘴下面且离空心圆锥喷雾壁等距的中心或中心线。
在一个方面中，多级喷洒系统跨越淬冷容器直径的大约85%或更多延伸，在另一个方面中，大约90%或更多，在另一个方面中，大约95%或更多，且在另一个方面中，大约99%或更多。在相关方面中，多级喷洒系统有效地用于提供一种喷洒样式，该喷洒样式覆盖淬冷容器直径的大约85%或更多，在另一个方面中，大约90%或更多，在另一个方面中，大约95%或更多，且在另一个方面中，大约99%或更多。
在一个方面中，各个延伸部在延伸部的远端处具有面向下方的喷嘴。在一个方面中，第一喷洒棒的喷嘴可间隔开，以便来自第一喷洒棒的第一喷嘴的淬冷液体的第一空心圆锥喷雾的一部分与来自第一喷洒棒的第二喷嘴的淬冷液体的第二空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的第一重叠，该第一重叠具有第一喷嘴下面的第一重叠中心。
在一个方面中，第二喷洒棒的喷嘴可间隔开，以便来自第二喷洒棒的第一喷嘴的淬冷液体的第一空心圆锥喷雾的一部分与来自第二喷洒棒的第二喷嘴的淬冷液体的第二空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的第二重叠，该第二重叠具有第二重叠中心。
在一个方面中，第二喷洒棒的至少一个喷嘴的空心圆锥喷雾的中心位于第一喷洒棒的第一重叠中心上方并与之竖直地对准，其中，与由来自第一喷洒棒的淬冷液体喷雾单独覆盖的相同水平横截面的表面积相比，来自第二喷洒棒的淬冷液体喷雾和来自第一喷洒棒的淬冷液体喷雾覆盖第一喷洒棒下面的淬冷容器的水平横截面的表面积中的更多。
在一个方面中，第一喷洒棒的喷嘴可间隔开，以便来自第一喷洒棒的各个喷嘴的淬冷液体的各个空心圆锥喷雾的一部分与来自至少一个相邻喷嘴的淬冷液体的另一空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的多个第一重叠，其中，各个第一重叠具有第一重叠中心。来自第一喷洒棒的喷嘴的淬冷液体的各个空心圆锥喷雾的多个第一重叠和非重叠部分共同地构成来自第一喷洒棒的淬冷液体的第一投射喷雾。
在一个方面中，第二喷洒棒的喷嘴可间隔开，以便来自第二喷洒棒的各个喷嘴的淬冷液体的各个空心圆锥喷雾的一部分与来自至少一个相邻喷嘴的淬冷液体的另一空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的多个第二重叠，其中，各个第二重叠具有第二重叠中心。来自第二喷洒棒的喷嘴的各个空心圆锥喷雾的多个第二重叠和非重叠部分共同地形成来自第二喷洒棒的第二投射喷雾。
在一个方面中，第二喷洒棒的喷嘴可间隔开，以便第二喷洒棒的至少一个空心圆锥喷雾的中心从第一喷洒棒的空心圆锥喷雾的中心竖直地偏移。在一个实施例中，第二喷洒棒的至少一个空心圆锥喷雾的中心与第一喷洒棒的至少一个第一重叠中心竖直地对准。第一投射喷雾和第二投射喷雾可组合地提供向下的喷雾壁，该喷雾壁与由第一投射喷雾单独覆盖的相同水平横截面的表面积相比覆盖第一喷洒棒下面的淬冷容器的水平横截面的表面积中的更多。在一个方面中，第二投射喷雾填充来自第一喷洒棒的喷嘴的淬冷液体的空心圆锥喷雾之间的多个间隙。
本公开的一个目的是为安全、有效且具有成本效率地从丙烯腈反应器的流出气体移除氨提供设计标准。具体而言，本公开涉及在该工艺中实现期望结果的方法和淬冷容器的类型。已发现以下设计特征形成关于移除过量氨和回收丙烯腈反应产物二者的优秀淬冷性能。
本领域技术人员将认识到，根据本公开，在本文中公开的装置和方法可用于多种工艺气流的有效中和和/或淬冷。优选的工艺气流是丙烯腈反应器流出物。不管淬冷操作的温度如何，其范围可能在大约90°F至200°F的出口温度，多层重叠的空心圆锥喷雾的喷雾淬冷设计始终从反应器流出产物移除高水平的过量氨。
为了供应多层喷雾淬冷，一连串喷洒棒可附加到淬冷容器，该淬冷容器具有对于反应器流出产物的向上方向上的期望线性速度而言恰当的尺寸。喷洒棒可包括圆形棒，例如圆形管。喷洒棒可面向下方，使得在不使用时重力将使液体从歧管或棒排出和喷洒。
本领域技术人员将认识到，根据本公开，喷洒棒的数量可变化，以实现反应器流出产物的期望淬冷。例如，喷洒棒的数量可从4变化至10。本领域技术人员将认识到，根据本公开，喷洒棒之间的距离可变化，以实现反应器流出产物的期望淬冷。例如，喷洒棒可具有大约0.65米至大约1.4米的间隔，在另一个方面中，大约0.75至大约1.3米，在另一个方面中，大约0.85至大约1.2，且在另一个方面中，大约0.95至大约1.1。
基于再循环硫酸：新鲜硫酸的比率，包含硫酸以移除过量氨的液体淬冷流体的循环率可大约为12:1至25:1，以容许穿过装置的足够的质量通量，从而在淬冷容器或塔中提供良好的液体分布和蒸汽与液体的蒸汽/液体接触，以用于有效的氨移除。在一个方面中，该循环率可大约为18:1。
带斜面入口且无内部部件的空心圆锥喷雾嘴(spray nozzle)可用于减少或防止可在淬冷流中累积的任何循环固体引起的堵塞。
单独的隔断阀和流量计可用在喷洒棒中的各个上，以容许流量的调整和检验。
硫酸可添加至再循环以提供足量的酸的再循环淬冷液体流，以保持大约3.0与6.0之间的恒定淬冷流pH，在另一个方面中，大约4.5与6之间，并且5.5是优选的pH。
取决于淬冷容器的操作温度，循环流中的硫酸铵浓度可保持在按重量计算从大约3%至20%的水平。在硫酸铵浓度范围的较高端下的操作可需要来自用于丙烯腈的制造工艺中的净化和回收操作的清洁水流的添加或清洁水流的再循环，以在期望范围内保持合适的硫酸铵水平。
从淬冷流移除有机物可通过传统方法完成，该方法利用汽提塔(stripper)或废水柱通过塔顶馏出的蒸汽流(overhead vapor stream)从流移除期望的有机物，该塔顶馏出的蒸汽流循环回淬冷容器并插回到容器中的喷雾下面的反应器流出物的蒸汽流中。
从空心圆锥喷雾喷洒出的淬冷液体的圆锥可具有大约70至100度的角度。空心圆锥喷雾可在水平面上遍及容器均匀地间隔开，使得从圆锥的70至100度的喷洒出口投射的喷雾样式具有近似50%的重叠。喷洒棒的后续层可间隔开，使得各个层下面的圆锥中心定位在来自上面的层的重叠中心。一旦在从容器壁至容器中心的充分覆盖的地方建立起双层样式，则该样式可在各个额外的成对层中重复。如关于本文中的各种实施例所述，喷嘴和重叠中心的竖直对准可应用于两个直接相邻的喷洒棒层或具有居间喷洒棒层(例如交替的喷洒棒层)的两个喷洒棒。
可使用标称1英寸入口的喷雾圆锥喷嘴。该喷嘴可通过出口喷洒淬冷液体，该出口面向下方且可垂直于喷洒棒。该构造可用于促进喷嘴的简易安装和拆除，以及不使用时的完全排干。
在某些实例中，传统工艺和系统中的回收效率损耗可比具有在本公开中说明的淬冷系统的设备高超过10%。因此，对于从反应器流出物的给定的期望氨回收程度(例如95%回收或99%回收)而言，淬冷容器的整体高度，或者在获得期望回收时实现各个理论蒸汽-液体平衡接触阶段所需的高度，可相对于这种传统工艺减少超过10%，从而导致材料和操作成本的减少。
合乎需要的是，关于流出物流中的氨移除和丙烯腈产物回收二者，用于对来自丙烯腈反应的流出气体进行淬冷以移除过量氨的方法尽可能有效地完成。
现在将参照附图更详细地描述本公开的工艺。
图1是根据本公开的至少一个方面的淬冷容器10的侧视图。淬冷容器10构造成对反应器流出物12进行淬冷。反应器流出物12可通过丙烷或丙烯、氨和包含氧的气体在存在催化剂的情况下在反应区域(未示出)的直接反应而获得。反应器流出物12经由导管14输送至淬冷容器10，其中，热的反应器流出气体通过与水性流(aqueous stream)或淬冷液体16的接触而得到冷却，水性流或淬冷液体16经由管线18、20、22、和24进入淬冷容器10。包括丙烯腈(包括副产物，诸如乙腈、氰化氢和杂质)的冷却流出气体然后可行进穿过夹带物分离器26，且然后行进到吸收柱(未示出)。
如图1所示，淬冷容器10包括第一部分28和第二部分30，其中，第一部分28定位在第二部分30下面。淬冷容器10的第一部分28包括入口32，入口32构造成接收气流或反应器流出物12，其中，气流或反应器流出物12包括丙烯腈和氨。淬冷容器10的第二部分30包括多级喷洒系统34，多级喷洒系统34构造成接收水性流或淬冷液体16，其中，水性流或淬冷液体16包括酸36。酸36可在接头(juncture)40处经由管线38添加至淬冷液体16。酸36可为任何合适的酸，例如硫酸(诸如98重量%的硫酸)。淬冷液体16包括离开淬冷容器10的底部42并穿过管线44的液体流出物。水可通过入口48经由管线46添加至淬冷容器10，或者可添加至淬冷液体16或由流17、44、和65形成的液体再循环回路中的其它地方。淬冷液体16利用泵50通过管线44循环并回到管线18、20、22、和24。流67可作为穿过管线44离开的液体流出物的一部分而被取出，以便通过抵消经由管线38和46添加的液体来在液体再循环回路中保持相对恒定的质量流量。流67移除形成的中和反应产物(例如硫酸铵)，并且还有益于防止液体再循环回路中不需要的产物(诸如腐蚀产物)的累积。离开淬冷容器10的底部42的流出物可在虹吸点52处从管线44抽出。
多级喷洒系统34至少包括与管线18对应的第一喷洒棒54和与管线20对应的第二喷洒棒56。如图1所示，多级喷洒系统34还包括与管线22对应的喷洒棒58和与管线24对应的喷洒棒56。喷洒棒54、56、58和60大致跨越淬冷容器10的直径62而延伸。如图所示，喷洒棒54定位在喷洒棒56下面，并大致平行于喷洒棒56。喷洒棒58定位在喷洒棒56上面，并位于喷洒棒60下面。喷洒棒58大致平行于喷洒棒60。
在一个方面中，控制器11可构造成处理与测得参数对应的一个或更多个信号，测得参数例如是由温度控制器(图1未示出)测量的温度。控制器11可构造成确定测得参数是否高于或低于预定参数范围。本领域技术人员将认识到，根据本公开，测得参数可为在淬冷容器的操作中有用的任何合适的参数，例如由预定位置处的温度控制器测量的温度，或者由淬冷容器10的隔间(boot)45中的水位控制器(图1未示出)或流量控制器(图1未示出)测量的液位。控制器11可构造成若测得参数低于或高于预定参数范围，则经由通信线路或无线通信(图1未示出)来调整一个或更多个设备的操作。例如，控制器11可构造成调整传送到淬冷容器10的流的数量，例如，反应器流出物12的流、(通过管线46传送到淬冷容器10的)水流和/或淬冷液体16(包括通过管线38传送的酸36)的流。本领域技术人员将认识到，根据本公开，控制器11可构造成控制泵50的操作和/或与上述流相关联的其它泵和/或阀的操作，以便满足预定范围。本领域技术人员将认识到，控制器11或类似控制器可定位成远离温度控制器、水位控制器或流量控制器(图1未示出)，或者可定位在温度控制器、水位控制器或流量控制器处且包括它们。
图2是沿图1的2-2线取得的淬冷容器10中的喷洒棒54的底视图。图3是沿图1的3-3线取得的淬冷容器10中的喷洒棒56的底视图。喷洒棒58可具有与喷洒棒54相似的构造。喷洒棒60可具有与喷洒棒56相似的构造。各个喷洒棒可包括一连串喷洒臂，喷洒臂大致垂直于它们相应的喷洒棒而延伸。如在本文中所使用的，“大致垂直”意味着离垂直大约±15°的角度，在另一个方面中，大约±10°，并且在另一个方面中，大约±5°。以下论述聚焦于图2所示的喷洒棒54的左下象限。本领域技术人员将认识到，遍及喷洒棒54的整体可提供相似的结构，例如镜像结构。如图2所示，喷洒棒54包括一连串喷洒臂64、66、68、70、72、74和76。喷洒臂70大致跨越淬冷容器10的直径78而延伸。直径78垂直于直径62。喷洒臂64、66、68、72、74和76大致跨越淬冷容器10的相应的弦(chord)而延伸，其中，各个弦大致平行于直径78。如图2所示，喷洒臂72大致跨越相应的弦80而延伸，喷洒臂74大致跨越相应的弦82而延伸，并且喷洒臂76大致跨越相应的弦84而延伸。
各个喷洒棒的各个喷洒臂可具有两个或更多个延伸部。如图2所示，喷洒臂76具有延伸部86、88和90。喷洒臂74具有延伸部92、94、96、98、100和102。喷洒臂72具有延伸部104，并且喷洒臂70具有延伸部106。各个延伸部大致垂直于其相应的喷洒臂而延伸。各个延伸部包括喷雾嘴，喷雾嘴在其相应的延伸部末端处，其中，各个喷雾嘴面向下方。在一个方面中，各个喷嘴构造成向下喷洒淬冷液体的空心圆锥喷雾，其中，各个空心圆锥喷雾限定离空心圆锥喷雾壁等距的中心。如图2所示，延伸部86具有喷嘴108，延伸部88具有喷嘴110，并且延伸部90具有喷嘴112。如图2所示，延伸部92具有喷嘴114，延伸部94具有喷嘴116，延伸部96具有喷嘴118，延伸部98具有喷嘴120，延伸部100具有喷嘴122，并且延伸部102具有喷嘴124。
在一个方面中，第一喷洒棒的喷嘴可间隔开，以便来自第一喷洒棒的第一喷嘴的淬冷液体的第一空心圆锥喷雾的一部分与来自第一喷洒棒的第二喷嘴的淬冷液体的第二空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的第一重叠，第一重叠具有第一重叠中心。例如，如图2所示，喷嘴108的空心圆锥喷雾126的一部分与喷嘴114的空心圆锥喷雾128的一部分重叠，以提供具有重叠中心132的第一重叠130。如图2所示，在喷洒棒54的相邻喷嘴的空心圆锥喷雾之间没有重叠的地方限定间隙134。喷洒臂72的延伸部104包括喷嘴136。喷嘴136构造成产生空心圆锥喷雾138。喷洒臂70的延伸部106包括喷嘴140。喷嘴140构造成产生空心圆锥喷雾142。
在一个方面中，第一喷洒棒的各个空心圆锥喷雾可具有与第一喷洒棒的至少一个其它空心圆锥喷雾相同的直径。第二喷洒棒的各个空心圆锥喷雾可具有与第二喷洒棒的至少一个其它空心圆锥喷雾相同的直径。第一喷洒棒的各个空心圆锥喷雾可具有与第二喷洒棒的至少一个空心圆锥喷雾相同的直径。
在一个实施例中，沿由喷洒臂70限定的轴线，喷洒臂68是喷洒臂72的镜像，喷洒臂66是喷洒臂74的镜像，并且喷洒臂64是喷洒臂76的镜像。本领域技术人员将认识到，根据本公开，在上象限中可提供相似的结构，即，上象限是图2所示的下象限的镜像，具有延伸部、喷嘴、空心圆锥喷雾、重叠、重叠中心和间隙的镜像图像。
在一个方面中，喷洒臂76上的喷嘴数量可大约为6个(即，在喷洒臂76延伸穿过的两个象限的中的各个中有三个喷嘴)。在一个方面中，喷洒臂74上的喷嘴数量可大约为10至14个(在喷洒臂74延伸穿过的两个象限中的各个中有5至7个)。在一个方面中，喷洒臂72上的喷嘴数量可大约为30至36个(即，在喷洒臂74延伸穿过的两个象限中的各个中有15至18个喷嘴)。在一个方面中，喷洒臂70上的喷嘴数量可大约为38至40个(即，在喷洒臂70延伸穿过的两个半圆的各个中有19至20个喷嘴)。
图3是图1所示的喷洒棒56的底视图。喷洒棒60可具有与喷洒棒56相似的构造。以下论述聚焦于图3所示的喷洒棒56的左下象限。本领域技术人员将认识到，遍及喷洒棒56的整体，可提供相似的结构，例如镜像结构。如图3所示，喷洒棒56包括一连串喷洒臂300、302、304、306、308和310。喷洒臂300、302、304、306、308和310大致跨越淬冷容器10的相应的弦而延伸，其中，各个弦大致平行于直径78。如图3所示，喷洒臂306大致跨越相应的弦312而延伸，喷洒臂308大致跨越相应的弦314而延伸，并且喷洒臂310大致跨越相应的弦316而延伸。
如之前所提到的，各个喷洒棒的各个喷洒臂可具有两个或更多个延伸部。如图3所示，喷洒臂310具有延伸部318、320和322。喷洒臂308具有延伸部328，并且喷洒臂306具有延伸部326。各个延伸部大致垂直于其相应的喷洒臂而延伸。各个延伸部包括喷雾嘴，喷雾嘴在其相应的延伸部末端处，其中，各个喷雾嘴面向下方。在一个方面中，各个喷嘴构造成向下喷洒淬冷液体的空心圆锥喷雾，其中，各个空心圆锥喷雾限定离空心圆锥喷雾壁等距的中心。如图3所示，延伸部318具有喷嘴330，延伸部320具有喷嘴332，并且延伸部322具有喷嘴334。如图3所示，延伸部328具有喷嘴338，并且延伸部326具有喷嘴336。喷嘴330构造成产生淬冷液体的空心圆锥喷雾340。空心圆锥喷雾340与图2所示的间隙134重叠。在一个实施例中，空心圆锥喷雾340的中心直接在重叠中心132上方。
喷洒臂310定位在弦316上。弦316直接定位在图2所示的弦324上方。弦324在喷洒臂76与74之间。在一个实施例中，弦324在喷洒臂76与74之间是等距的。弦308直接定位在图2所示的弦342上方。弦342在喷洒臂74与72之间。在一个实施例中，弦342在喷洒臂74与72之间是等距的。弦306直接定位在图2所示的弦344上方。弦344在喷洒臂72与70之间。在一个实施例中，弦344在喷洒臂74与72之间是等距的。在一个实施例中，喷洒臂300是喷洒臂310的镜像，喷洒臂302是喷洒臂308的镜像，并且喷洒臂304是喷洒臂306的镜像。
在一个方面中，喷洒棒56的喷嘴的空心圆锥喷雾的中心定位在喷洒棒54的相应重叠中心上方，即与其竖直地对准，其中，与由来自喷洒棒54的淬冷液体喷雾单独覆盖的相同水平横截面的表面积相比，来自喷洒棒56的淬冷液体喷雾和来自喷洒棒54的淬冷液体喷雾覆盖喷洒棒54下面的淬冷容器10的水平横截面的表面积中的更多。类似地，在一个方面中，喷洒棒60的喷嘴的空心圆锥喷雾的中心定位在喷洒棒58的相应重叠中心上方，其中，与由来自喷洒棒58的淬冷液体喷雾单独覆盖的相同水平横截面的表面积相比，来自喷洒棒60的淬冷液体喷雾和来自喷洒棒58的淬冷液体喷雾覆盖喷洒棒58下面的淬冷容器10的水平横截面的表面积中的更多。
在一个方面中，喷洒棒54的喷嘴可间隔开，以便来自喷洒棒54的各个喷嘴的淬冷液体的各个空心圆锥喷雾的一部分与来自至少一个相邻喷嘴的淬冷液体的另一空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的多个第一重叠，其中，各个第一重叠具有第一重叠中心。来自喷洒棒54的喷嘴的淬冷液体的各个空心圆锥喷雾的多个第一重叠和非重叠部分共同地构成来自喷洒棒54的淬冷液体的第一投射喷雾。
在一个方面中，喷洒棒56的喷嘴可间隔开，以便来自喷洒棒56的各个喷嘴的淬冷液体的各个空心圆锥喷雾的一部分与来自至少一个相邻喷嘴的淬冷液体的另一空心圆锥喷雾的一部分重叠，以提供淬冷液体的多个第二重叠，其中，各个第二重叠具有第二重叠中心。来自喷洒棒56的喷嘴的各个空心圆锥喷雾的多个第二重叠和非重叠部分共同地形成来自喷洒棒56的第二投射喷雾。
在一个方面中，喷洒棒56的喷嘴可间隔开，以便喷洒棒56的至少一个空心圆锥喷雾的中心从喷洒棒54的空心圆锥喷雾的中心竖直地偏移。在一个实施例中，喷洒棒56的至少一个空心圆锥喷雾的中心在喷洒棒54的至少一个第一重叠中心上方居中。第一投射喷雾和第二投射喷雾可组合地提供向下的喷雾壁，该喷雾壁与由第一投射喷雾单独覆盖的相同横横截面的表面积相比覆盖喷洒棒54下面的淬冷容器10的水平横截面的表面积中的更多。在一个方面中，第二投射喷雾填充来自喷洒棒54的淬冷液体的空心圆锥喷雾之间的多个间隙134。
在一个实施例中，在淬冷容器10中可具有4至10个喷洒棒。因而，可存在2至5对第一和第二喷洒棒。
本领域技术人员将认识到，根据本公开，上述装置可用在淬冷和中和反应器流出气体的方法中，该反应器流出气体包括酸性或基本气体成分。该方法可包括将反应器流出气体引入到装置的底部部分中，并将淬冷液体引导穿过第一和第二多个喷嘴，由此淬冷液体以逆流方式接触反应器流出气体，以中和且淬冷反应器流出气体。
图4示出根据本公开的方面的方法400的流程图。方法400可利用前述装置来执行。步骤401包括在淬冷容器的第一部分中接收包括丙烯腈和氨的气流。步骤402包括在多级喷洒系统中接收包括酸的淬冷液体，该多级喷洒系统定位在淬冷容器的第二部分中，该第二部分定位在第一部分上方。该多级喷洒系统可至少包括第一喷洒棒和第二喷洒棒，其中，第一喷洒棒和第二喷洒棒大致跨越淬冷容器的直径而延伸，其中，第一喷洒棒定位在第二喷洒棒下面，并且大致平行于第二喷洒棒。该方法可包括从第一和第二喷洒棒喷洒淬冷液体。各个喷洒棒可包括多个喷洒臂，该多个喷洒臂大致垂直于它们相应的喷洒棒而延伸，其中，第一喷洒棒的至少一个喷洒臂和第二喷洒棒的至少一个喷洒臂具有两个或更多个延伸部。各个延伸部可大致垂直于其相应的喷洒臂而延伸，各个延伸部包括喷雾嘴，喷雾嘴定位在相应的延伸部的远端处，其中，各个喷雾嘴面向下方。喷洒还可包括从各个喷雾嘴向下喷洒淬冷液体，以作为淬冷液体的空心圆锥喷雾，其中，各个空心圆锥喷雾限定中心。
步骤403包括在第一投射喷雾中喷洒淬冷液体。步骤403可包括从第一喷洒棒的喷嘴喷洒淬冷液体，以便第一喷洒棒的各个喷嘴的空心圆锥喷雾与第一喷洒棒的相邻喷嘴的至少一个空心圆锥喷雾重叠，其中，第一喷洒棒的喷嘴构造成提供喷雾的多个第一重叠，其中，空心圆锥喷雾和多个第一重叠形成淬冷液体的第一投射喷雾，淬冷液体的第一投射喷雾限定空心圆锥喷雾和第一重叠之间的间隙。
步骤404包括在第二投射喷雾中喷洒淬冷液体。步骤404可包括从第二喷洒棒的喷嘴喷洒淬冷液体，以便第一投射喷雾和第二投射喷雾组合地提供向下的投射喷雾壁，该投射喷雾壁与由第一投射喷雾单独覆盖的表面积相比覆盖与淬冷容器直径平行的淬冷容器的横横截面的更大表面积。
虽然在前述说明书中已经结合其某些优选实施例描述了本公开，并且已出于例示目的而陈述了许多细节，但是本领域技术人员将明白的是，本公开可容许额外的实施例，并且本文所述的细节中的某些可在不脱离本发明的基本原理的情况下显著地变化。应该懂得，在不脱离本公开的精神和范围或权利要求的范围的情况下，本公开的特征容许修改、变更、变化或替代。例如，各种构件的尺寸、数量、大小和形状可改变以匹配特定的应用。因此，在本文中所示和所述的特定实施例仅用于例示目的。

Claims (47)

1. 一种淬冷容器，包括；
入口，其构造成接收气态流，所述气态流包括丙烯腈和氨；和
多级喷洒系统，其构造成接收淬冷液体，所述入口定位在所述多级喷洒系统的下面，
其中，所述多级喷洒系统至少包括第一和第二喷洒棒，所述第一和第二喷洒棒大致跨越所述淬冷容器的直径而延伸，各个喷洒棒包括多个喷嘴，所述多个喷嘴构造成提供淬冷液体的喷雾，喷雾嘴有效地用于提供聚合喷雾，所述聚合喷雾具有覆盖所述淬冷容器的横截面的表面积的喷雾样式。
2. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述多级喷洒系统跨越所述淬冷容器的直径的大约85%或更多而延伸。
3. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一喷洒棒定位在所述第二喷洒棒的下面，并且大致平行于所述第二喷洒棒。
4. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述淬冷液体的喷雾是相对于所述气态流的逆流。
5. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述喷洒棒的数量在4个与10个之间。
6. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一和第二喷洒棒之间的距离构造成实现反应器流出产物的期望淬冷。
7. 根据权利要求6所述的淬冷容器，其特征在于，喷洒棒之间的距离是大约0.65米至大约1.4米。
8. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述淬冷液体包括水。
9. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述淬冷液体是水性液体，并包括酸。
10. 根据权利要求9所述的淬冷容器，其特征在于，所述酸是硫酸。
11. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，构造成对淬冷液体提供足以从反应器流出气体移除过量氨的循环率。
12. 根据权利要求11所述的淬冷容器，其特征在于，基于再循环硫酸：新鲜硫酸的比率，用于所述淬冷液体的循环率在12:1至25:1的范围内。
13. 根据权利要求12所述的淬冷容器，其特征在于，基于再循环硫酸：新鲜硫酸的比率，用于所述淬冷液体的循环率大约为18:1。
14. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，还包括用于各个喷洒棒的单独的隔断阀和流量计，所述阀和流量计构造成分别容许穿过对应的喷洒棒的流量的调整和检验。
15. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，构造成将离开所述淬冷容器的下部的流出物流中的硫酸铵浓度保持在按重量计算从大约3%至20%的水平。
16. 根据权利要求12所述的淬冷容器，其特征在于，包括清洁的水流的添加或清洁的水流的再循环，以在离开所述淬冷容器的流出物流中保持在按重量计算大约3%至20%的期望范围内的合适的硫酸铵水平。
17. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，还包括汽提塔，所述汽提塔构造成通过塔顶馏出的蒸汽流从所述淬冷液体的流中移除所期望的有机物，所述塔顶馏出的蒸汽流循环回到所述淬冷容器，并插回到所述容器中的喷雾下面的反应器流出物的蒸汽流中。
18. 根据权利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，各个喷洒棒包括多个喷洒臂，该多个喷洒臂大致垂直于它们相应的喷洒棒而延伸，其中，所述第一喷洒棒的至少一个喷洒臂和所述第二喷洒棒的至少一个喷洒臂具有两个或更多个延伸部。
19. 根据权利要求18所述的淬冷容器，其特征在于，各个延伸部大致垂直于其相应的喷洒臂而延伸，各个延伸部包括喷雾嘴，所述喷雾嘴定位在其相应的延伸部的远端处。
20. 根据权利要求19所述的淬冷容器，其特征在于，各个喷雾嘴构造成提供所述淬冷液体的空心圆锥喷雾，其中，各个空心圆锥喷雾限定了中心。
21. 根据权利要求20所述的淬冷容器，其特征在于，所述空心圆锥喷雾遍及所述容器在水平面上均匀地间隔开，使得从所述圆锥的70至100度的喷洒出口投射的喷雾样式具有近似50%的重叠。
22. 根据权利要求20所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一喷洒棒的喷嘴间隔开，以便所述第一喷洒棒的各个喷嘴的空心圆锥喷雾与所述第一喷洒棒的相邻喷嘴的至少一个空心圆锥喷雾重叠，其中，所述第一喷洒棒的喷嘴构造成提供喷雾的多个第一重叠，其中，所述空心圆锥喷雾和多个第一重叠形成喷雾液体的第一投射喷雾，所述喷雾液体的第一投射喷雾限定了所述空心圆锥喷雾和第一重叠之间的间隙。
23. 根据权利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第二喷洒棒的空心圆锥喷雾的各个中心在所述第一喷洒棒的各个空心圆锥喷雾的中心的上方并与之偏移。
24. 根据权利要求23所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一喷洒棒的空心圆锥喷雾的各个重叠具有第一重叠中心，其中，所述第二喷洒棒的空心圆锥喷雾的各个中心直接在所述第一喷洒棒的空心圆锥喷雾的对应的第一重叠中心的上方。
25. 根据权利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一喷洒棒的各个空心圆锥喷雾具有与所述第一喷洒棒的至少一个其它空心圆锥喷雾相同的直径。
26. 根据权利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第二喷洒棒的各个空心圆锥喷雾具有与所述第二喷洒棒的至少一个其它空心圆锥喷雾相同的直径。
27. 根据权利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一喷洒棒的各个空心圆锥喷雾具有与所述第二喷洒棒的至少一个空心圆锥喷雾相同的直径。
28. 根据权利要求27所述的淬冷容器，其特征在于，存在至少第一对第一和第二喷洒棒、和至少第二对第三喷洒棒和第四喷洒棒，其中，所述第三喷洒棒具有与所述第一喷洒棒相同的构造，所述第四喷洒棒具有与所述第二喷洒棒相同的构造，并且所述第三喷洒棒在所述第四喷洒棒的下面，并且第二对喷洒棒在第一对喷洒棒的上面。
29. 根据权利要求20所述的淬冷容器，其特征在于，各个喷嘴没有内部运动部件。
30. 根据权利要求21所述的淬冷容器，其特征在于，各个空心圆锥喷雾构造成从相对应的喷嘴以大约70至100度的角度喷洒所述淬冷液体。
31. 根据权利要求5所述的淬冷容器，其特征在于，包括喷洒棒层，所述喷洒棒层间隔开，以便各个层下面的圆锥的中心定位在来自上面的层的重叠中心处。
32. 根据权利要求31所述的淬冷容器，其特征在于，建立了双层样式，所述双层样式构造成提供淬冷液体喷雾，该淬冷液体喷雾足以提供聚合喷雾，所述聚合喷雾具有从所述淬冷容器的壁至所述容器的中心的覆盖范围。
33. 根据权利要求32所述的淬冷容器，其特征在于，所述双层样式是第一双层样式，并且在所述第一双层样式上面的第二双层样式中重复。
34. 一种用于对反应器流出物进行淬冷的工艺，包括；
将包括丙烯腈和氨的气态流提供至淬冷容器；
将淬冷液体提供给所述淬冷容器中的多级喷洒系统；且
使所述气态流与所述淬冷液体接触；
其中，所述工艺有效地用于将离开所述淬冷容器的下部的流出物流中的硫酸铵浓度保持在大约3%至大约20重量%的浓度。
35. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，所述淬冷液体的喷雾相对于所述气态流是逆流。
36. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，所述多级喷洒系统至少包括第一和第二喷洒棒，所述第一和第二喷洒棒大致跨越所述淬冷容器的直径而延伸，各个喷洒棒包括多个喷嘴，所述多个喷嘴构造成提供相对于所述气态流为逆流的淬冷液体喷雾，所述喷雾嘴有效地用于提供聚合喷雾，所述聚合喷雾具有覆盖所述淬冷容器的横截面的表面积的喷雾样式。
37. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，所述多级喷洒系统跨越所述淬冷容器的直径的大约85%或更多而延伸。
38. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，所述喷雾样式覆盖所述淬冷容器的横截面的表面积的大约85%或更多。
39. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，所述第一和第二喷洒棒之间的距离构造成实现反应器流出产物的期望淬冷。
40. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，所述淬冷液体包括水。
41. 根据权利要求40所述的工艺，其特征在于，所述淬冷液体是水性液体，并包括酸。
42. 根据权利要求41所述的工艺，其特征在于，所述酸是硫酸。
43. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，构造成对所述淬冷液体提供足以从反应器流出气体移除过量氨中的至少一部分的循环率。
44. 根据权利要求43所述的工艺，其特征在于，基于再循环硫酸：新鲜硫酸的比率，用于所述淬冷液体的循环率在12:1至25:1的范围内。
45. 根据权利要求44所述的工艺，其特征在于，基于再循环硫酸：新鲜硫酸的比率，用于所述淬冷液体的循环率大约为18:1。
46. 根据权利要求34所述的工艺，其特征在于，将酸添加至所述淬冷液体，以将所述淬冷液体的pH保持为大约3至大约6。
47. 根据权利要求46所述的工艺，其特征在于，将酸添加至所述淬冷液体，以将所述淬冷液体的pH保持为大约为4.5至大约6。
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