CN1117072C - 减少废物和产物回收的方法 - Google Patents
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Abstract
从丙烯或异丁烯氨氧化反应的反应器流出物中获得高回收率的氰化氢(HCN)的方法，所述方法包括使反应器流出物通过骤冷塔、吸收塔、第一蒸馏塔、第二蒸馏塔、冷凝器和气体分离罐，其中所述改进措施包括使含有氰化氢的气相与水流接触。
Description
本发明涉及改进的丙烯腈或甲基丙烯腈的生产方法。具体地讲，本发明涉及在丙烯腈或甲基丙烯腈生产过程中氰化氢回收的改进。
在工业规模上由丙烯或异丁烯的氨氧化反应产生的丙烯腈/甲基丙烯腈的回收通过下述方法来完成：用水骤冷反应器的流出物，接着使含有骤冷过程中产生的丙烯腈或甲基丙烯腈的气流通过吸收塔，在吸收塔内水和该气体逆流流动接触以基本转移所有的丙烯腈或甲基丙烯腈，然后使含有丙烯腈或甲基丙烯腈以及HCN的水流通过一系列的蒸馏塔及相联的倾析器以从基本含有全部HCN的蒸汽流中分离和纯化产物丙烯腈或甲基丙烯腈。
在丙烯腈或甲基丙烯腈生产中使用的一般的回收和纯化体系公开于美国专利4234510和3885928(转让给本发明的授让人)中，在此引入作参考。
本发明的主要目标为提供用于丙烯腈或甲基丙烯腈生产中副产物HCN的回收的改进的方法。
本发明的另一目标为提供用于丙烯腈或甲基丙烯腈生产的改进的方法，该方法降低了进入焚烧或其它回收过程的HCN的量。
本发明的另一目标提供用于丙烯腈或甲基丙烯腈生产的改进的方法，它包括将在丙烯或异丁烯氨氧化反应中得到的反应器流出物转移至骤冷塔中，在此通过与水雾接触使热的流出物气体冷却，使冷却的反应器流出物经过塔顶进入吸收塔，在此粗品丙烯腈或甲基丙烯腈被吸收于水中，使产生的含有HCN的气流经过产物冷却器，然后进入气体分离罐(knock-out pot)中，其中所述改进包括使冷却的HCN产物与水流接触。
本发明的另一目标是提供如上所述的改进的方法，其中将合并的流出物引入气体分离罐前使水流与冷却的HCN产物相接触。
本发明的另一目标是提供如上所述的改进的方法，其中使水流与冷却的HCN产物在气体分离罐中相接触。
本发明的另一目标是提供如上所述的改进的方法，其中将合并的流出物引入气体分离罐前和在气体分离罐中使水流与冷却的HCN产物相接触。
本发明的另一目标是提供如上所述的改进的方法，其中所述反应器流出物是从丙烯、氨和氧产生丙烯腈的氨氧化反应中获得的。
本发明的另一目标是提供如上所述的改进的方法，其中所述反应器流出物是通过丙烯、氨和空气在流化床反应器中与流化床催化剂接触反应获得的。本发明的另外的目标、优点和新的特征部分将在下述的说明书中提出，部分对本领域的技术人员而言在研究了下述内容之后或通过实施本发明可以了解到。通过特别是在附带的权利要求书中指出的手段及其组合可以实现本发明的目标和优点。为达到前述和其它的目标并根据在此所述本发明的具体的和广义的目的，本发明的方法包括将在丙烯或异丁烯氨氧化反应中得到的反应器的流出物转移至骤冷塔中，在此通过与水雾接触使热的流出物气体冷却，使冷却的反应器流出物经过塔顶进入吸收塔，在此粗品丙烯腈或甲基丙烯腈被吸收于水中，使含有丙烯腈或甲基丙烯腈以及HCN和其它杂质的水溶液进入第一蒸馏塔(回收塔)，其中大部分的水和杂质作为液体底部产物去除，而HCN、水、少量的杂质和丙烯腈或甲基丙烯腈作为塔顶蒸汽流转移。在过去的操作中，将这种塔顶蒸汽流用热交换器进一步冷却并进入气体分离罐中以分离和冷凝液体，该液体返回回收过程，而残留的蒸汽流进入废气处理系统、焚化炉或其它的处理过程。
本发明通过将水流加至进入气体分离罐的冷却的流出物中或用喷嘴将水流加至气体分离罐中以使其与蒸汽流相接触而改进了过去的操作。任选可以将水流加至冷却的流出物中也同时加至喷嘴中。水流可以是在骤冷塔中用于冷却反应器流出物的水流的一部分，用于在吸收塔中吸收丙烯腈或甲基丙烯腈的水流的一部分(“废水”)，或包括新鲜水或软化水的其它的加工水流。通过加入在骤冷塔中用于冷却反应器流出物的水流可以使包括回收的HCN的来自气体分离罐底部的液流回到骤冷塔，或通过加至用于在吸收塔中吸收丙烯腈或甲基丙烯腈的水流中而回到吸收塔，或回到回收过程中的其它位置。
在本发明的优选的实施方案中，所述方法用由丙烯、氨和氧产生丙烯腈的氨氧化反应中获得的反应器流出物进行。
在本发明的另一实施方案中，所述反应器流出物通过丙烯、氨和空气在流化床反应器中与流化床催化剂接触反应时获得。常规的流化床氨氧化催化剂可以用于本发明的实施中。例如，在本发明的实施中可以使用如美国专利3642930和5093299所述的流化床催化剂，在此引入作参考。
在HCN的回收过程中，本发明采用更有效的操作。在以上提出的温度范围内，所述HCN产物冷却器和HCN气体分离罐的操作导致在HCN气体分离罐的液体产物中HCN的回收率增加，它可以在现有的丙烯腈或甲基丙烯腈的回收和纯化过程中回收。该提高的回收率意味着更少的HCN进入焚化炉中，导致由废气燃烧引起的排放物减少。本发明实施的另一优点为在以上提出的温度和压力范围内进行HCN产物冷却器和HCN气体分离罐的操作导致HCN的回收率增加。
图1为用于丙烯腈的生产和改进的HCN的回收过程的示意简图。
将参照图1对本发明进行详细说明。将通过含有丙烯或异丁烯、氨和氧的气体在流化床反应器(没有显示)中与流化床氨氧化反应催化剂接触的氨氧化反应得到的反应器流出物11通过转移管道11转移至骤冷塔10中，在此通过与水雾14接触使热的流出物气体冷却。然后使含有所需产物(丙烯腈或甲基丙烯腈、乙腈和HCN)的冷却的流出物气体通过管道12进入吸收塔20的底部，在此所述产物被吸收于通过管道24由顶部进入吸收塔20的水中。未吸收的气体通过位于吸收塔20顶部的管道22排出吸收塔。然后使含有所需产物的水流经管道23由吸收塔的底部到达第一蒸馏塔30(回收塔)的靠上的部分进一步纯化产物。从回收塔30的顶部回收产物并经管道32送至第二蒸馏塔(主塔(heads column))40，同时将水和其它的杂质经管道33从回收塔中除去。在主塔40中，使HCN自塔顶取出并经管道42转移，在塔顶冷凝器80冷却，使产生的物质经管道41进入回流液储器中。使回流液储器50的液体回流物经管道53返回主塔的上部。经管道52从回流液储器50中转移气相物质并在HCN产物冷凝器90中冷却。使HCN产物冷凝器90的冷却和部分冷凝的流出物通过管道93和61进入HCN气体分离罐。任选通过管道71向HCN产物冷凝器的部分冷凝流出物中加入水流，使合并的流出物通过管道61进入HCN气体分离罐。可以任选给HCN气体分离罐安装一个或多个喷嘴73以通过管道72向HCN气体分离罐中加入水流。通过加入水流使大部分HCN冷凝或吸收，并通过管道63从HCN气体分离罐转移并返回回收过程。其中冷凝或吸收的HCN和加入的含水物质、流出物63可以返回所述回收过程的任选的位置包括骤冷塔10的冷却水14、吸收塔20的吸收水24、回收塔30。通过管道62从HCN气体分离罐转移未冷凝的HCN以及其它未冷凝的物质并可以直接送至焚化炉，或用本领域熟知的方法纯化和回收。
当通过向气体分离罐的喷嘴中加入水流72以进行所述过程时，同直接加入水流71相比所述水流可以更有效地接触。根据在进入气体分离罐的蒸汽流中存在的未冷凝物、水流与蒸汽流的比例、气体分离罐排出流出物的温度，可以在广泛的回收效率内从蒸汽流中回收氰化氢。
在废气处理系统分析试验中，观察到随着气体分离罐加水系统的打开，进入废气处理系统的HCN的量从200Ib/h下降至100Ib/h。进入气体分离罐的蒸汽流含有33.0％(重量)HCN、58.3％氮气、4.12％CO2、4.12％ CO，在此情况下其质量流量为600Ib/h。用3gpm的废水(1ean water)流量进行喷雾。
加水的限度简单受从气体分离罐转移的溶液量的可行性以及另外的废水处理的限制的控制。
过程的模拟进一步说明三倍的水流量将增加通过气体分离罐的HCN回收效率由50％至84.5％。如果用温度为55F的冷却水，回收效率将进一步提高至96％。
尽管其它类型的反应器例如转移管道反应器也预期可用，但是优选在流化床反应器中进行所述氨氧化反应。用于生产丙烯腈的流化床反应器是现有技术领域熟知的。例如在美国专利3230246中提出的反应器的设计是合适的，在此引入作参考。
氨氧化反应发生的条件也是现有技术领域熟知的，如在美国专利5093299、4863891、4767878和4503001中所述，在此引入作参考。一般通过在氨和氧存在下，于较高的温度下，使丙烯或异丁烯与流化床催化剂接触产生丙烯腈或甲基丙烯腈进行所述的氨氧化过程。可以使用任何来源的氧。然而，由于经济上的原因，优选使用空气。在给料中一般氧与烯烃的摩尔比在0.5∶1-4∶1，优选1∶1-3∶1的范围内。反应中给料时氨与烯烃的摩尔比可以在0.5∶1-5∶1之间变化。氨与烯烃的比例没有真正的上限，但是因为经济上的原因一般不超过5∶1。
所述反应在约260℃至600℃之间进行，但优选在310℃至500℃，特别优选350℃至480℃。接触时间尽管不是关键，但一般在0.1至50秒范围，优选的接触时间为1至15秒。
除美国专利3642930所述的催化剂外，用于实施本发明的其它适当的催化剂在美国专利5093299中提出，在此引入作参考。
吸收塔、回收塔和主塔的条件分别维持为1至7psig(80°F至110°F)，0.5至10psig(155°F至170°F)和-10至5＞psig(52°F至92°F)。
本发明不仅产生了未曾预料的HCN回收率的提高，而且在没有增加用于回收和纯化阶段的塔的体积的情况下也获得了此提高。此外，伴随的产率的提高没有产生任何观察到的产物质量的下降。
显然对本领域的技术人员而言，只要不偏离所公开的宗旨和范围或权利要求书的范围，可以根据前述公开和讨论的内容对本发明进行各种修改。
Claims (9)
1.生产丙烯腈或甲基丙烯腈的方法，它包括将在丙烯或异丁烯氨氧化反应中得到的反应器流出物转移至骤冷塔中，在此通过与水雾接触使热的流出物气体冷却，使冷却的反应器流出物经过塔顶进入吸附塔，在此粗品丙烯腈或甲基丙烯腈被吸收于水中，使产生的含有HCN的气流经过产物冷却器，然后进入气体分离罐中，其中所述改进措施包括使冷却的HCN产物与水流接触。
2.权利要求1的方法，其中在将所述合并的流出物引入气体分离罐前使所述水流与冷却的HCN产物接触。
3.权利要求1的方法，其中所述水流在气体分离罐中与冷却的HCN产物相接触。
4.权利要求1的方法，其中在将所述合并的流出物引入气体分离罐前和在气体分离罐中使所述水流与冷却的HCN产物接触。
5.权利要求1的方法，其中所述水流为废水。
6.权利要求1的方法，其中所述水流为新鲜水。
7.权利要求1的方法，其中所述水流为软化水。
8.权利要求1的方法，其中所述反应器流出物为由丙烯、氨和氧产生丙烯腈的氨氧化反应获得。
9.权利要求1的方法，其中所述反应器流出物为由丙烯、氨和空气在流化床反应器中与流化床催化剂接触反应时获得。
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