CN105367450B - 丙烯腈的高效吸收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丙烯腈的高效吸收方法，主要解决现有技术中存在吸收水量消耗大，吸收液中丙烯腈浓度低的问题。通过采用含丙烯腈等的原料气相物流和原料液相物流分别进入第一吸收塔的底部和中部，在塔顶分离出第一吸收塔轻组分，所述轻组分进入第二吸收塔底部，在第一吸收塔塔釜采出第一吸收塔吸收液；第一吸收塔吸收液的部分循环冷却返回第一吸收塔中部，所述轻组分在第二吸收塔经吸收、冷量回收后外排，第二吸收塔塔釜液返回至第一吸收塔塔顶；分别从第一吸收塔顶部和第二吸收塔顶部输入贫水的技术方案，较好地解决了该问题，可用于丙烯氨氧化制丙烯腈工业生产中。

Description

丙烯腈的高效吸收方法
技术领域
本发明涉及丙烯腈生产工艺中的丙烯腈的高效吸收方法。
背景技术
丙烯腈是一种重要的有机化工基本原料，主要用来生产腈纶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯腈、丙烯酰胺、丁腈橡胶等化工产品，其副产乙腈是优良溶剂和有机合成中间体，副产氢氰酸可就近制成氰化钠，或制成丙酮氰醇，用作合成甲基丙烯酸的原料。丙烯腈生产工艺经历氰乙醇法和乙炔法。目前，国内外生产方法主要丙烯氨化氧化法。该工艺中，原料气丙烯、氨、空气以一定比例从底部通入流化床反应器进行反应，反应热用软水循环回收，发生高压蒸汽，反应后气体经急冷、吸收、精馏等可得到高纯度丙烯腈。
丙烯腈吸收单元是丙烯腈生产中的主要工艺过程。由于丙烯氨氧化反应是一个体积放大反应，降低反应压力有利于丙烯腈主反应的进行，可以提高丙烯腊的单程收率，为此要求丙烯腈吸收塔塔具有压降低的特点。同时，要防止吸收水中聚合物的凝聚堵塔。专利CN1055917C披露了一种具有压降低、生产能力大，同时能防堵的丙烯腈吸收塔。文献US363607介绍了降低丙烯腈产品中甲基丙烯腈含量的工艺。该工艺中，从丙烯腈重组分气提塔塔釜引一部分物流返回吸收塔中部位置，将气提塔塔釜富集的甲基丙烯腈在吸收塔中部分汽化，从吸收塔塔顶放空，从而减少丙烯腈产品中甲基丙烯腈的含量。文献US363608介绍了另一种降低丙烯腈产品中甲基丙烯腈含量的工艺。文献CN1153760C公开了一种丙烯腈生产工艺，其改进之处是吸收塔采用喷嘴提供第二吸收水。
现有文献或报道中，较少涉及丙烯腈的吸收工艺问题，特别是在保证吸收尾气中含氰化合物含量达标的前提下，如何提高吸收液丙烯腈浓度、降低吸收水量的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是以往文献中存在吸收液中丙烯腈浓度低、吸收水量大的题，提供一种新的丙烯腈的高效吸收方法。在保证吸收尾气中含氰化合物含量达标的前提下，该方法具有吸收液中丙烯腈浓度高、吸收水量小的的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：丙烯腈的高效吸收方法，含丙烯腈、乙腈、氢氰酸和水的原料气相物流和原料液相物流分别进入第一吸收塔的底部和中部，在塔顶分离出含丙烯腈、乙腈、氢氰酸和水的第一吸收塔轻组分，第一吸收塔轻组分进入第二吸收塔底部，在第一吸收塔塔釜采出含丙烯腈、乙腈、氢氰酸和水的第一吸收塔吸收液；第一吸收塔吸收液的部分作为第一吸收塔循环液经循环冷却返回第一吸收塔中部；第一吸收塔轻组分在第二吸收塔经贫水吸收、经冷量回收后外排第二吸收塔轻组分，第二吸收塔塔釜液返回至第一吸收塔塔顶；且分别从第一吸收塔顶部和第二吸收塔顶部输入贫水。
上述技术方案中，所述第一吸收塔的操作温度优选范围为3.0～40.0℃，操作压力以表压计优选范围为0.02～0.08MPa，理论塔板数优选范围为5～30，原料液相物流进料位置优选范围在2～28理论塔板处。
上述技术方案中，所述第二吸收塔的操作温度优选范围为2.0～30.0℃，操作压力以表压计优选范围为0.01～0.07MPa，理论塔板数优选范围为7～35。
上述技术方案中，第一吸收塔优选自填料塔、板式塔或空塔，更优选采用填料塔。
上述技术方案中，第二吸收塔优选自填料塔、板式塔或空塔，更优选地采用填料塔。
上述技术方案中，优选地，所述第一吸收塔与第二吸收塔贫水输入贫水的总重量与原料气相物流(1)的重量比优选为1.5～3.0。
上述技术方案中，优选地，第一吸收塔吸收液的循环与采出重量比为0.1～1.0；循环吸收液的冷却温度优选范围为3.0～20.0℃。循环吸收液至第一吸收塔的进料位置优选范围在2～28理论塔板处。
上述技术方案中，优选地，所述输入第一吸收塔的贫水与输入第二吸收塔的贫水的重量之比优选为0.1～0.8。
本发明中所述的压力均为表压。
本发明中由于采用贫水双段吸收复合吸收液循环工艺吸收丙烯腈急冷气体中的丙烯腈、乙腈、氢氰酸，在保证吸收尾气中含氰化合物含量达标的前提下，贫水(吸收水)量有所降低，吸收液中丙烯腈浓度得到提高，从而使吸收液后续的分离精制的能耗有所降低。经试验证明采用本发明的技术方案，液汽重量比降低至1.99，吸收液丙烯腈浓度提高至6.0％wt，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明丙烯腈的高效吸收方法的流程示意图。
图2为工业用丙烯腈吸收塔示意图。
图1中，1为来自后冷却器的原料气相物流，2为来自后冷却器的原料液相物流，3为第一吸收塔轻组分，4为第一吸收塔的塔顶进料，5为采出的第一吸收塔吸收液，6为第二吸收塔塔釜液，7为第二吸收塔吸收水(贫水)，8为外排的第二吸收塔轻组分，9为第一吸收塔循环液，10为第一吸收塔吸收水(贫水)，1a为第一吸收塔，2a为第二吸收塔塔釜采出泵，3a为第二吸收塔，4a为第一吸收塔塔釜采出泵，5a为循环吸收液冷却器。
图2中，1为来自后冷却器的气相物流，2为来自后冷却器的液相物流，7为吸收塔吸收水(贫水)，8为外排气相轻组分，1a为吸收塔。
在丙烯氨氧化制丙烯腈生产工艺中，除氨急冷后的气体经后冷器冷却后分成气相和液相两股物流，气相中除含有丙烯腈、乙腈、氢氰酸以及少量的有机物外，还含有大量的二氧化碳，氮气、水蒸汽等轻组分，温度一般为20～45℃，进入本发明的第一吸收塔的底部，液相水溶液，与气相含有相同温度，经冷却至10℃左右进入第一吸收塔的中部。从后续精制单元来的贫水(大部分为水，含有少量有机杂质)经换热调温后(其温度一般为2～7℃)，分为两股物流，第一物流作为吸收水进入第二吸收塔塔顶，在第二吸收塔内与上升的吸收尾气逆流接触，吸收后的尾气(主要成分为二氧化碳、氮气、水蒸汽等)外排进行后续处理，第二吸收塔吸收下来的丙烯腈、乙腈、氢氨酸等有机物水溶液与第二物流贫水一起送至第一吸收塔的顶部，在第一吸收塔内与上升的气相逆流接触，吸收后的气相物流进入第二吸收塔的底部，第一吸收塔吸收下来的丙烯腈、乙腈、氢氨酸等吸收液(富水〉，除部分循环冷却返回第一吸收塔中部外，其余进入后续的精制单元。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明进一步用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非限于这些例子。
【实施例1】
按图1的流程示意图，来自后冷器的气相和液相两股物流，分别进入第一吸收塔的底部和中部，贫水进入第一、第二吸收塔的顶部。气相各组分流量为：丙烯腈5986.5千克/小时，乙腈165.1千克/小时，氢氰酸594.7千克/小时，水1401.6千克/小时，丙烯醛15.4千克/小时，一氧化碳360.9千克/小时，二氧化碳1214.5千克/小时，氧气705.1千克/小时，氮气32477.7千克/小时，丙烷103.3千克/小时，丙烯248.9千克/小时。液相各组分流量为：丙烯腈422.7千克/小时，乙腈42.4千克/小时，氢氰酸46.4千克/小时，水12275.5千克/小时，丙烯醛1.6千克/小时。第一、第二吸收塔贫水分别为8625.1千克/小时、77625.5千克/小时，循环吸收液为45870.2千克/小时。第一吸收塔塔顶气相流量为35293.4千克/小时，其中丙烯腈、乙腈、氢氰酸流量各为4.7千克/小时、0.0002千克/小时、19.4千克/小时，进入第二吸收塔底部。第一吸收塔的塔顶温度为4.8℃，压力为0.029MPa，塔釜温度为24.4℃，进料位置在中部。
第二吸收塔的塔顶温度为4.6℃，压力为0.014MPa，塔釜温度为4.6℃。经吸收后，塔顶吸收尾气外排，流量为35282.9千克/小时，其中含丙烯腈、乙腈、氢氰酸合计浓度为0.75ppm。第二吸收塔塔釜液流量为77636.1千克/小时进入第一吸收塔顶部。
贫水与进入第一吸收塔的原料气相物流重量比为1.99，吸收液丙烯腈浓度为6.0％wt。
【实施例2】
同实施例1，只改变第一、第二吸收塔贫水比例，流量分别为10350.1千克/小时、75900.5千克/小时，其它同实施例1。第一吸收塔塔顶气相流量为35293.2千克/小时，其中丙烯腈、乙腈、氢氰酸流量各为4.7千克/小时、0.0002千克/小时、19.3千克/小时，进入第二吸收塔底部。第一吸收塔的塔顶温度为4.8℃，压力为0.029MPa，塔釜温度为24.4℃，进料位置在中部。
第二吸收塔的塔顶温度为4.6℃，压力为0.014MPa，塔釜温度为4.6℃。经吸收后，塔顶吸收尾气外排，流量为35282.9千克/小时，其中含丙烯腈、乙腈、氢氰酸合计浓度为0.98ppm。第二吸收塔塔釜液流量为75910.9千克/小时进入第一吸收塔顶部。
贫水与进入第一吸收塔的原料气相物流重量比为1.99，吸收液丙烯腈浓度为6.0％wt。
【实施例3】
同实施例1，只改变液气比，第一、第二吸收塔贫水分别为9425.0千克/小时、84825.0千克/小时，其它同实施例1。第一吸收塔塔顶气相流量为35281.3千克/小时，其中丙烯腈、乙腈、氢氰酸流量各为2.6千克/小时、0.0001千克/小时、10.1千克/小时，进入第二吸收塔底部。第一吸收塔的塔顶温度为4.8℃，压力为0.029MPa，塔釜温度为23.1℃，进料位置在中部。
第二吸收塔的塔顶温度为4.7℃，压力为0.014MPa，塔釜温度为4.6℃。经吸收后，塔顶吸收尾气外排，流量为35282.3千克/小时，其中含丙烯腈、乙腈、氢氰酸合计浓度为0.38ppm。第二吸收塔塔釜液流量为84824.0千克/小时进入第一吸收塔顶部。
贫水与进入第一吸收塔的原料气相物流重量比为2.18，吸收液丙烯腈浓度为5.56％wt。
【比较例】
按图2的流程示意图，来自后冷器的气相和液相两股物流，分别进入吸收塔的底部和中下部，贫水进入吸收塔的顶部。气相各组分流量为：丙烯腈5986.5千克/小时，乙腈165.1千克/小时，氢氰酸594.7千克/小时，水1401.6千克/小时，丙烯醛15.4千克/小时，一氧化碳360.9千克/小时，二氧化碳1214.5千克/小时，氧气705.1千克/小时，氮气32477.7千克/小时，丙烷103.3千克/小时，丙烯248.9千克/小时。液相各组分流量为：丙烯腈422.7千克/小时，乙腈42.4千克/小时，氢氰酸46.4千克/小时，水12275.5千克/小时，丙烯醛1.6千克/小时。贫水为79250.6千克/小时。
吸收塔的塔顶温度为4.6℃，压力为0.014MPaG，塔釜温度为27.5℃。经吸收后，塔顶吸收尾气外排，流量为35283.6千克/小时，其中含丙烯腈、乙腈、氢氰酸合计浓度为0.9ppm。
贫水与进入第一吸收塔的原料气相物流重量比为2.29，吸收液丙烯腈浓度为5.34％wt。

Claims (9)

1.丙烯腈的高效吸收方法，含丙烯腈、乙腈、氢氰酸和水的原料气相物流(1)和原料液相物流(2)分别进入第一吸收塔(1a)的底部和中部，在塔顶分离出含丙烯腈、乙腈、氢氰酸和水的第一吸收塔轻组分(3)，第一吸收塔轻组分(3)进入第二吸收塔(3a)底部，在第一吸收塔塔釜采出含丙烯腈、乙腈、氢氰酸和水的第一吸收塔吸收液(5)；第一吸收塔吸收液(5)的部分作为第一吸收塔循环液(9)经循环冷却返回第一吸收塔中部；第一吸收塔轻组分(3)在第二吸收塔经贫水(7)吸收、经冷量回收后外排第二吸收塔轻组分(8)，第二吸收塔塔釜液(6)返回至第一吸收塔塔顶；其特征是分别从第一吸收塔顶部和第二吸收塔顶部输入贫水(7，10)；第一吸收塔吸收液的循环与采出重量比为0.1～1.0，所述第一吸收塔与第二吸收塔贫水输入贫水的总重量与原料气相物流(1)的重量比为1.5～3.0。
2.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于第一吸收塔的操作温度为3.0～40.0℃，操作压力以表压计为0.02～0.08MPa，理论塔板数为5～30，原料液相物流(2)进料位置在2～28理论塔板处。
3.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于第二吸收塔的操作温度为2.0～30.0℃，操作压力以表压计为0.01～0.07MPa，理论塔板数为7～35。
4.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于第一吸收塔选自填料塔、板式塔或空塔。
5.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于第二吸收塔是填料塔、板式塔或空塔。
6.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于所述第一吸收塔与第二吸收塔贫水输入贫水的总重量与原料气相物流(1)的重量比为1.5～3.0。
7.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于循环吸收液的冷却温度为3.0～20.0℃。
8.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于循环吸收液至第一吸收塔的进料位置在2～28理论塔板处。
9.根据权利要求1所述丙烯腈的高效吸收方法，其特征在于输入第一吸收塔的贫水与输入第二吸收塔的贫水的重量之比为0.1～0.8。
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