CN204246864U - 头馏分塔塔顶系统 - Google Patents
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Abstract
一种设备包含头馏分塔和塔顶系统。所述头馏分塔设置成接受粗品腈类原料流。所述头馏分塔设置成在部分真空下蒸馏粗品腈类原料流，并且生产在头馏分塔顶部的包含HCN的头馏分塔塔顶物流以及在头馏分塔底部的包含丙烯腈产物的底部液体物流。头馏分塔包含设置成冷凝头馏分塔塔顶物流的冷凝器。所述设备在塔顶系统中包含无密封垫的泵。所述泵设置成在冷凝器中冷凝头馏分塔塔顶物流之后，将至少一部分头馏分塔塔顶物流作为回流物流泵送至头馏分塔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于制造丙烯腈和甲基丙烯腈的改进的方法。特别是，本实用新型涉及氰化氢(HCN)的改进的头馏分塔(heads column)塔顶处理。
背景技术
已知用于制造丙烯腈和甲基丙烯腈的多种方法和系统；参见例如，美国专利号6,107,509。如美国专利号6,107,509中记录的，常规的方法通常涉及在已完成烃(选自丙烷、丙烯或异丁烯)，氨和氧在催化剂存在下的直接反应后，通过以下方法回收和纯化产生的丙烯腈/甲基丙烯腈：将含有丙烯腈/甲基丙烯腈的反应器流出物输送至第一塔(骤冷)，其中使用第一含水流冷却反应器流出物，将经冷却的含有丙烯腈/甲基丙烯腈的流出物输送至第二塔(吸收器)，其中经冷却的流出物与第二含水流接触以将丙烯腈/甲基丙烯腈吸收到第二含水流中，将含有丙烯腈/甲基丙烯腈的第二含水流从第二塔输送至第一蒸馏塔(回收塔)用于使粗品丙烯腈/甲基丙烯腈与第二含水流分离，和将已分离的粗品丙烯腈/甲基丙烯腈输送至第二蒸馏塔(头馏分塔)以从粗品丙烯腈/甲基丙烯腈除去至少一些杂质，和将部分纯化的丙烯腈/甲基丙烯腈输送至第三蒸馏塔(产物塔)以得到产物丙烯腈/甲基丙烯腈。美国专利号4,234,510；3,885,928；3,352,764；3,198,750和3,044,966说明丙烯腈和甲基丙烯腈的典型的回收和纯化方法。
丙烯腈制造方法生产非常毒性的HCN副产物。在设备操作或维修期间，为了使人暴露于HCN最小化，有用的是使可以处理HCN的设备具有低泄漏风险。一种方法是使用重力流动来消除在HCN使用(service)中对泵的需求。然而，在丙烯腈设备HCN塔或头馏分塔中，污染(特别是塔板的污染)通常成为问题。
实用新型内容
因此，本公开的一方面提供一种克服或减少常规方法的缺点的安全、有效和成本高效的方法和设备。
在一方面，所述设备包含头馏分塔和塔顶系统(overhead system)。所述头馏分塔设置成接受粗品腈类原料流。所述头馏分塔设置成在部分真空下操作的同时蒸馏粗品腈类原料流，并且生产在头馏分塔顶部的包含HCN的头馏分塔塔顶物流以及在头馏分塔底部的包含丙烯腈产物的底部液体物流。所述塔顶系统包含设置成冷凝头馏分塔塔顶物流的冷凝器。所述设备包含无密封垫的泵。所述泵设置成在冷凝器中冷凝头馏分塔塔顶物流之后，泵送至少一部分头馏分塔塔顶物流。
本公开的以上和其它方面、特征和优点由其带附图的实施方案的详细说明而显而易见，所述实施方案应结合附图阅读。
附图说明
通过考虑附图参考以下描述，可获得对本实用新型的示例性实施方案及其优点的更完整的理解，其中相同的附图标记指示相同的特征，其中：
图1为应用于丙烯腈产物制造的根据本公开各方面的一个实施方案的示意性流程图。
图2说明根据本公开各方面的方法的流程图。
图3说明根据本公开各方面的方法的流程图。
图4为应用于丙烯腈产物制造的根据本公开各方面的一个备选实施方案的示意性流程图。
具体实施方式
丙烯腈设备的回收部分生产粗品腈类原料流，其为包含丙烯腈、HCN和水的混合物。在丙烯腈纯化中的加工步骤为通过蒸馏除去HCN副产物。从粗品腈类原料流除去HCN的蒸馏塔称为HCN塔、头馏分塔或头馏分干燥塔。使用该蒸馏塔，可作为高纯度塔顶产物回收HCN。
在丙烯腈设备HCN塔或头馏分塔中，塔板污染通常成为问题。已发现降低HCN塔或头馏分塔中的压力，例如，在部分真空下运行HCN塔或头馏分塔，显著降低污染并且延长在HCN塔或头馏分塔的清洁之间的运行时间。然而，在减压下操作HCN塔或头馏分塔需要较低的冷凝温度并且需要使用较大的冷凝器。结果是，设计用于真空使用的头馏分塔的冷凝器通常太大而不能物理安装在头馏分塔的顶部或接近顶部。如果冷凝器向下安装在接近头馏分塔的支撑结构中，一个(或多个)泵可用于为头馏分塔提供回流和/或将HCN副产物送至HCN使用者和/或HCN储存和/或处置(disposal)。
在本公开的一方面，无密封垫的泵(例如，磁性偶联的泵和/或在电机轴和叶轮之间没有直接连接的泵)可用于头馏分塔的塔顶系统。通过使用无密封垫的泵，HCN泄漏风险可最小化，因为这种类型的泵不具有可泄漏的驱动密封，并且不存在从电机到泵送的流体的传热。
参考图1详细描述本公开的方法和设备。
设备10在用于丙烯腈制造方法的回收塔(在图1中未显示)的下游。设备10包含头馏分塔12和塔顶系统14。头馏分塔12设置成蒸馏粗品腈类原料流1，并且生产主要包含HCN以及痕量的丙烯腈和水的头馏分塔塔顶物流2。粗品腈类原料流1可包括约82-约90重量%的丙烯腈，和约5-约13重量%的HCN，组合物的余量为水。在该方面，可引起污染的组分取决于所用的抑制剂的类型。
塔顶系统14包含设置成冷凝头馏分塔塔顶物流2的冷凝器16。塔顶系统14包含无密封垫的泵18。在一方面，头馏分塔12可设置成在部分真空下操作的同时蒸馏粗品腈类原料流1。在一方面，头馏分塔12可设置成在0.044-0.090 MPa绝对压力的部分真空下操作的同时蒸馏粗品腈类原料流1。在一种实施方案中，头馏分塔12在顶部压力为约0.075MPa绝对压力的部分真空下蒸馏粗品腈类原料流1。头馏分塔12中的流体可通过备用的再沸器(在图1中未显示)加热，该再沸器可常用于加热头馏分塔12中的流体和在头馏分塔12下游的产物塔(在图1中未显示)中的流体。贫水可用作一个(或多个)再沸器的热源。
头馏分塔12包含多个塔板。在一种实施方案中，头馏分塔12包含五十二(52)-七十二(72)个塔板。在一种实施方案中，头馏分塔12包含六十二(62)个塔板。头馏分塔12可设置成在塔板28处接受粗品腈类原料流1。在一种实施方案中，塔板28可为距头馏分塔12的底部第42个塔板。在一个备选的实施方案中，塔板28可为距头馏分塔12的底部第38个塔板。在一个备选的实施方案中，塔板28可为距头馏分塔12的底部第47个塔板，并且头馏分塔12可包含六十七(67)个塔板。在一种实施方案中，头馏分塔12的第1个-第20个底部塔板干燥丙烯腈产物。在一种实施方案中，距头馏分塔12的底部34第21个-第42个塔板除去和纯化HCN。在一种实施方案中，头馏分塔12可不带干燥功能操作。在一种实施方案中，头馏分塔12包含四十(40)-六十五(65)个塔板。在一种实施方案中，进料塔板28可在距头馏分塔的底部第20个-第30个塔板之间，包括第20个塔板和第30个塔板。
冷凝器16可设置成接受冷却的或冷冻的水(RW)流4。冷冻的水流4可包含防冻剂，并且通向冷凝器16的入口温度为约-10至5℃。在一方面，冷凝器16可位于接近头馏分塔12，但是不在头馏分塔12的顶部。冷凝器16(包括适当的尺寸)可设置成适应在部分真空下操作头馏分塔12所需的较低的温度。用于操作头馏分塔12的较低的温度可为-10至+10℃。
无密封垫的泵18可用于泵送来自冷凝器16的主要包含HCN的冷凝器出口物流6。冷凝器出口物流6可在接点7处分成回流物流3和HCN副产物物流5。在一方面，可将HCN副产物物流5送至HCN使用者、HCN储存或处置。
回流物流3可流向头馏分塔12。系统可利用约2-约7的回流比，在另一方面，约2-约6.5的回流比，在另一方面，约3-约6的回流比。在一方面，可在头馏分塔12的顶部塔板30中接受回流物流3。在一种实施方案中，头馏分塔12的顶部塔板30可为距头馏分塔12的底部第62个塔板。在一方面，可通过设置成调节阀9的流量控制器8来调节回流物流3的流量。流量控制器8可通过温度控制器20来控制。温度控制器20可位于低于头馏分塔12的顶部塔板30的头馏分塔12的中间塔板32处。在一方面，控制器68可设置成处理对应于测量参数(例如，通过温度控制器20测量的温度)的一个或多个信号。控制器68可设置成确定测量参数是高于还是低于预定的参数范围，例如，通过温度控制器20测量的温度低于或高于预定的温度范围。如果测量的参数低于或高于预定的参数范围，控制器68可设置成经由通讯线路或无线通讯(在图1中未显示)调节一个或多个装置的操作。例如，当通过温度控制器20测量的温度低于或高于预定的温度范围时，控制器68可设置成调节流向头馏分塔12的回流物流3的量。控制器68可设置成控制泵18的操作和/或阀9的操作，例如控制阀9的开孔的尺寸。本领域技术人员认识到，控制器68或类似的控制器可位于远离流量控制器8(如在图1中所示)，或者可位于流量控制器8处并且包括流量控制器8。
冷凝器16可包含冷凝器料仓(boot)22和液位控制器27。液位控制器27可设置成控制冷凝器料仓22中冷凝的液体的液位。如在图1中所示，液位控制器27可设置成通过调节产物阀25的开孔而控制冷凝器料仓22中冷凝的液体的液位。如在图1中所示，阀25可位于冷凝器16的下游。在一种实施方案中，控制器68可设置成处理对应于测量参数(例如，通过液位控制器27测量的冷凝器料仓22中液体的液位)的信号。控制器68可设置成确定通过液位控制器27测量的液体液位是高于还是低于冷凝器料仓22的预定液体液位范围。如果在冷凝器料仓22中测量的液体液位高于或低于冷凝器料仓22的预定的液体液位范围，控制器68可设置成经由通讯线路或无线通讯(在图1中未显示)调节一个或多个装置的操作。例如，当在冷凝器料仓22中测量的液体液位高于或低于冷凝器料仓22的预定的液体液位范围时，控制器68可设置成调节阀25的开孔的尺寸。本领域技术人员认识到，控制器68或类似的控制器可位于远离液位控制器27(如在图1中所示)，或者可位于液位控制器27处并且包括液位控制器27。
包含丙烯腈的液体物流26可从塔12的底部除去。可将液体物流26通向产物塔(在图1中未显示)。或者，可将液体物流26通向干燥塔，例如在包含头馏分塔、干燥塔和产物塔的3-塔纯化系统中的干燥塔。
图4为根据应用于丙烯腈产物制造的本公开的方面的一个备选实施方案的示意性流程图。图4与示于图1的示意性流程图类似。如在图4中所示，流量控制器40与温度控制器20和阀25电子连通。如在图4中所示，流量控制器8与液位控制器27和阀9电子连通。
像在图1中那样，在图4中，控制器68可设置成处理对应于测量参数(例如，通过温度控制器20测量的温度)的一个或多个信号。控制器68可设置成确定测量参数是高于还是低于预定的参数范围，例如，通过温度控制器20测量的温度低于或高于预定的温度范围。如果测量的参数低于或高于预定的参数范围，控制器68可设置成经由通讯线路或无线通讯(在图4中未显示)调节一个或多个装置的操作。例如，当通过温度控制器20测量的温度低于或高于预定的温度范围时，控制器68可设置成调节流向头馏分塔12的回流物流3的量。控制器68可设置成控制泵18的操作和/或阀9的操作和/或阀25的操作，例如控制阀9和/或阀25的开孔的尺寸。通过控制阀25的开孔的尺寸，控制器68控制否则可流经阀9的经过阀25的流量。本领域技术人员认识到，控制器68或类似的控制器可位于远离流量控制器8和流量控制器40(如在图4中所示)，或者可位于流量控制器8和/或流量控制器40处并且包括流量控制器8和/或流量控制器40。
像在图1中那样，在图4中，控制器68可设置成处理对应于测量参数(例如，通过液位控制器27测量的冷凝器料仓22中液体的液位)的信号。控制器68可设置成确定通过液位控制器27测量的液体液位是高于还是低于冷凝器料仓22的预定液体液位范围。如果测量的参数低于或高于预定的参数范围，控制器68可设置成经由通讯线路或无线通讯(在图4中未显示)调节一个或多个装置的操作。例如，当通过液位控制器27测量的冷凝器料仓22中的液体液位低于或高于预定的液体液位范围时，控制器68可设置成调节流向头馏分塔12的回流物流3的量。控制器68可设置成控制泵18的操作和/或阀9的操作和/或阀25的操作，例如控制阀9和/或阀25的开孔的尺寸。通过控制阀9的开孔的尺寸，控制器68控制否则可流经阀25的经过阀9的流量。本领域技术人员认识到，控制器68或类似的控制器可位于远离流量控制器8和流量控制器40(如在图4中所示)，或者可位于流量控制器8和/或流量控制器40处并且包括控制器8和/或流量控制器40。
图2说明根据本公开的方面的方法200的流程图。方法200可使用前面描述的设备进行。在步骤201中，发生在包含多个塔板的头馏分塔中接受粗品腈类原料流。在步骤201中，可在距头馏分塔底部第38-第47个塔板的塔板处发生在头馏分塔中接受粗品腈类原料流。在步骤202中，发生在部分真空下在头馏分塔中蒸馏粗品腈类原料流，以生产在头馏分塔顶部的包含HCN的头馏分塔塔顶物流以及在头馏分塔底部的包含丙烯腈产物的底部液体物流。在步骤203中，发生在冷凝器中冷凝头馏分塔塔顶物流。在步骤204中，在冷凝器中冷凝后，发生使用泵将至少一部分头馏分塔塔顶物流作为回流物流泵送至头馏分塔和/或泵送至HCN储存、HCN使用者或处置中的至少一个。在步骤205中，发生在头馏分塔中接受回流物流。如上所述，关于设备的本公开的各方面，在步骤205中，可在头馏分塔的顶部塔板处发生在头馏分塔中接受回流物流。
方法200还可包括另外的步骤(在图2中未显示)。例如方法200还可包括在位于头馏分塔的顶部塔板和接受粗品腈类原料流的塔板之间的预定塔板处测定流体的温度的步骤。方法200还可包括调节通向头馏分塔的回流物流的流量以保持流体在预定塔板处的温度在预定的温度范围内的步骤。方法200还可包括控制冷凝器16的料仓22中冷凝的液体的液位在预定的液位范围的步骤，并且该步骤可通过调节至少一个位于冷凝器16下游的阀而进行。
图3说明根据本公开的方面的方法300的流程图。方法300可与方法200类似。在步骤301中，发生在包含多个塔板的头馏分塔中接受粗品腈类原料流。在步骤301中，在头馏分塔中接受粗品腈类原料流可在距头馏分塔底部第38-第47个塔板的塔板处发生。在步骤302中，发生在部分真空下在头馏分塔中蒸馏粗品腈类原料流，以生产在头馏分塔顶部的包含HCN的头馏分塔塔顶物流以及在头馏分塔底部的包含丙烯腈产物的底部液体物流。在步骤303中，发生在冷凝器中冷凝头馏分塔塔顶物流。在步骤304中，在冷凝器中冷凝后，发生将至少一部分头馏分塔塔顶物流作为回流物流送至头馏分塔和/或送至HCN储存、HCN使用者或处置中的至少一个。将至少一部分头馏分塔塔顶物流作为回流物流送至头馏分塔可能包括或者可能不包括泵送回流物流。在步骤305中，发生在头馏分塔中接受回流物流。如上所述，关于设备的本公开的各方面，在步骤305中，在头馏分塔中接受回流物流可在头馏分塔的顶部塔板处发生。
方法300还可包括另外的步骤(在图3中未显示)。例如方法300还可包括在第一预定塔板和第二预定塔板处测定流体的温度的步骤，第一和第二预定塔板各自位于头馏分塔的顶部塔板和接受粗品腈类原料流的塔板之间。方法300还可包括调节通向头馏分塔的回流物流的流量以保持流体在第一预定塔板处的温度在第一预定的温度范围内，以及调节回流物流的流量以保持流体在第二预定塔板处的温度在第二预定的温度范围内的步骤。在一方面，第一预定的温度范围低于流体在第一预定温度范围将开始引起在第一预定塔板处污染的温度。在一方面，第二预定的温度范围低于流体在第二预定温度范围将开始引起在第二预定塔板处污染的温度。方法300还可包括将冷凝器16的料仓22中冷凝的液体的液位控制在预定的液位范围内的步骤，并且该步骤可通过调节至少一个位于冷凝器16下游的阀而进行。
虽然在前面的说明书中已关于其某些优选的实施方案描述了本公开，并且就说明的目的，已描述许多细节，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本公开容许另外的实施方案，并且在不偏离本公开的基本原则的情况下，本文描述的某些细节可显著变化。应理解的是，在不偏离本公开的精神和范围或不偏离权利要求的范围的情况下，本公开的特征容许修改、变化、改变或替代。例如，各部件的尺寸、数量、大小和形状可改变，以适应具体的应用。因此，本文说明和描述的具体实施方案仅出于说明的目的。
Claims (1)
1.一种头馏分塔塔顶系统，所述系统包含：
头馏分塔，所述头馏分塔设置成接受粗品腈类原料流和蒸馏粗品腈类原料流，并且生产在头馏分塔顶部的包含HCN的头馏分塔塔顶物流以及在头馏分塔底部的包含丙烯腈产物的底部液体物流；
塔顶系统，所述塔顶系统包含设置成冷凝头馏分塔塔顶物流的冷凝器；和
泵，所述泵设置成在通过冷凝器冷凝后，将至少一部分头馏分塔塔顶物流作为回流物流泵送至头馏分塔和/或泵送至HCN储存、HCN使用者或处置中的至少一个；
其中所述头馏分塔设置成在部分真空下蒸馏粗品腈类原料流。
2. 根据权利要求1所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述头馏分塔设置成在0.044-0.090 MPa绝对压力的部分真空下操作的同时蒸馏粗品腈类原料流。
3. 根据权利要求1所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述头馏分塔包含多个塔板，所述多个塔板包含52-72个塔板。
4. 根据权利要求3所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述头馏分塔包含62个塔板。
5. 根据权利要求3所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述头馏分塔设置成在头馏分塔的顶部塔板接受回流物流。
6. 根据权利要求3所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述冷凝器设置成接受冷冻的水流，用于冷却头馏分塔塔顶物流。
7. 根据权利要求6所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述冷冻的水流包含防冻剂。
8. 根据权利要求3所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述冷冻的水流在冷凝器的入口温度为约-10至5℃。
9. 根据权利要求1所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述头馏分塔设置成接受包括约82-约90重量%的丙烯腈和约5-约13重量%的HCN的粗品腈原料流。
10. 根据权利要求3所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述头馏分塔设置成在距头馏分塔底部第38个塔板至第47个塔板的塔板处接受粗品腈类原料流。
11. 根据权利要求10所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述系统还包含温度控制器和流量控制器，其中所述温度控制器设置成在位于头馏分塔的顶部塔板和接受粗品腈类原料流的塔板之间的预定塔板处测定流体的温度，其中所述温度控制器设置成控制流量控制器，所述流量控制器设置成调节冷凝器下游的阀，以控制通向头馏分塔的回流物流的流量，其中在预定塔板处的流体温度保持在预定的温度范围内。
12. 根据权利要求10所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述冷凝器包含冷凝器料仓和液位控制器，其中所述液位控制器设置成通过调节至少一个位于冷凝器下游的阀，控制在冷凝器料仓中冷凝的液体的液位在预定的液位范围内。
13. 根据权利要求12所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述至少一个位于冷凝器下游的阀为在通向头馏分塔的回流管线上的回流阀和/或在通向HCN储存、HCN使用者或处置的管线上的HCN产物阀。
14. 根据权利要求1所述的头馏分塔塔顶系统，其特征是，所述泵为无密封垫的泵。
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|---|---|---|---|
| CN201420130034.8U CN204246864U (zh) | 2014-03-21 | 2014-03-21 | 头馏分塔塔顶系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104922926A (zh) * | 2014-03-21 | 2015-09-23 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | 头馏分塔塔顶系统 |
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