DD299225A7 - METHOD AND DEVICE FOR PREPARING ACRYLNITRILE - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR PREPARING ACRYLNITRILE Download PDF

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DD299225A7
DD299225A7 DD86296927A DD29692786A DD299225A7 DD 299225 A7 DD299225 A7 DD 299225A7 DD 86296927 A DD86296927 A DD 86296927A DD 29692786 A DD29692786 A DD 29692786A DD 299225 A7 DD299225 A7 DD 299225A7
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DD
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catalyst
regenerator
synthesis reactor
regeneration
reactor
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Application number
DD86296927A
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German (de)
Inventor
Karl-Ernst Knaack
Harry Zigahn
Winfriet Schuetze
Ernst Bordes
Horst Grundmann
Rolf Marschner
Hans-Georg Mai
Volker Brokof
Heinz Hebisch
Richard Kilian
Klaus-Dieter Noa
Joachim Wehner
Hartmut Kieser
Richard Thaetner
Original Assignee
Petrolchemie Und Kraftstoffe Ag Schwedt,De
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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Acrylnitrilsynthese mit integrierter kontinuierlicher Katalysatorregeneration, die in einer apparativen Einheit, durch einen Trennboden in zwei voneinander getrennten Prozeszstufen unterteilt, durchgefuehrt wird. Mit der Erfindung wird ein effektiver Apparate- und Energieeinsatz bei gleichzeitig hoher Prozeszstabilitaet gewaehrleistet sowie mit der technologischen Verschaltung und apparativen Ausfuehrung ueber die Erhoehung der Katalysatorzirkulationsrate auf eine neue Groeszenordnung eine wesentliche Verbesserung des Oxidationszustandes des Katalysators und damit seines Aktivitaets- und Selektivitaetsverhaltens erreicht. Gleichzeitig wird mit der erfindungsgemaeszen Gestaltung der Autoregenerationszone des Synthesereaktors und der definierten Einspeisung des Regeneratorabgases bei Propenbelastungen des Synthesereaktors (g Propen/g Katalysatorinhalt) von 0,06-0,15 g/gh eine tiefgreifende regenerative Behandlung des Oxidationskatalysators gewaehrleistet.{Acrylnitrilsynthese; Oxidationskatalysator; kontinuierliche Katalysatorregenerierung; Synthesereaktor; Regenerator; apparative Einheit; Katalysatorzirkulationsrate; Autoregenerationszone; Regeneratorabgas}The invention relates to a method and a device for acrylonitrile synthesis with integrated continuous catalyst regeneration, which is carried out in an apparatus unit, divided by a separating tray in two separate Prozeszstufen. With the invention, an effective use of equipment and energy at the same time high Prozeszstabilitaet gewaehrleistet and achieved with the technological interconnection and apparatus on the increase of the catalyst circulation rate to a new large order a significant improvement of the oxidation state of the catalyst and thus its Aktivitaets- and Selektivitaetsverhaltens. At the same time, the inventive design of the autoregenerating zone of the synthesis reactor and the defined feed of the regenerator offgas at propene loads of the synthesis reactor (g propene / g catalyst content) of 0.06-0.15 g / gh ensure a thorough regenerative treatment of the oxidation catalyst. Oxidation catalyst; continuous catalyst regeneration; Synthesis reactor; Regenerator; apparatus unit; Catalyst circulation rate; Car regeneration zone; regenerator}

Description

Syntheseteil RegeneratorteilSynthesis part Regenerator part

Bettdichte 200-500 kg/m3 600-900 kg/m3 Bed density 200-500 kg / m 3 600-900 kg / m 3

Lineargasgeschwindigkeit 0,4-0,7 m/s 0,02-0,15 m/sLinear gas velocity 0.4-0.7 m / s 0.02-0.15 m / s

Temperatur 680-755 K 710-800 KTemperature 680-755 K 710-800 K

Restsauerstoffgehalt ] Λ_ _rtW . „. Residual oxygen content] Λ _ _ rtW . ".

im Reaktionsprodukt ) 0,5-2,0 Vol,%in the reaction product) 0.5-2.0 vol%

betrieben wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Katalysator aus der Wirbelschicht des Synthesereaktors (1) über 1-3 Katalysatorleitungen (21) in die RegeneVatorwirbelschicht (4) eingespeist wird, in den Regenerator (2) die Förderluft (19) und das Oxidationsmittel (15) mit 500-770K zugegeben werden und der aufoxidierte Katalysator über 1-3 mit Förderluft (19) beaufschlagte Steigleitungen (20) mit Lineargasgeschwindigkeiten von 0,05-3,0m/s durch den Trennboden (14) in den Synthesereaktor (1) zurücktransportiert wird, wobei die Katalysatorzirkulationsrate im Bereich von 0,5- 1,5g/gh liegt und der Restsauerstoffgehalt des Regeneratorabgases 14~19Vol.-% beträgt.is operated, characterized in that the catalyst from the fluidized bed of the synthesis reactor (1) via 1-3 catalyst lines (21) is fed into the RegeneVatorwirbelschicht (4), in the regenerator (2) the conveying air (19) and the oxidizing agent (15 ) are added with 500-770K and the oxidized catalyst via 1-3 with conveying air (19) acted risers (20) with linear gas velocities of 0.05-3.0 m / s back through the separating tray (14) in the synthesis reactor (1) with the catalyst circulation rate being in the range of 0.5-1.5 g / gh and the residual oxygen content of the regenerator off gas being 14 ~ 19 vol%.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch-1, wobei der Synthesereaktor (1) und der darunter angeordnete Regenerator (2) voneinander getrennt durch einen Trennboden (14) in einer apparativen Einheit als eigenständige Apparatestufen ausgeführt sind, der Synthesereaktor (1) mit Luft- (6) und Rohstoffverteilern (8) sowie in die Katalysatorwirbelschicht hineinragenden Wärmeaustauschrohren (10) bestückt ist, die Grob- (11) und Feinkornabscheider (12) im Kopf des Synthesereaktors (1) angeordnet sind und der Regenerator (2) mit Oxidations- (16) und Heizmittelverteiler (18) versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des Regenerator (2) das 0,8-1,5fache des Synthesereaktors (1) beträgt, die Fallrohre (13) der Abscheider des Synthesereaktors (1) bis in den Bereich der Autoregenerationszone reichen, die Katalysatorab- und -zugabestello der Katalysatorleitungen (21), die gleichmäßig über den Umfang des Synthesereaktors (1) verteilt sind, in der Wirbelschicht des Synthesereaktors (1) und Regenerators (2) liegen, der Regenerator (2) mit Förderluftzuführung (19) und Steigleitung (20) bestückt ist, die mittig oder gleichmäßig über den Regeneratorquerschnitt angeordnet sind, der Durchmesser der Steigleitung (20) das 0,05-0,3fache des Regenerators (2) beträgt, die Förderluftzuführung (19) mittig in der Steigleitung (20) liegt, am Kopf des Regenerators (2) die 1-3 Grobkornabscheider (11) angeordnet sind, deren Zyklonabgasleitungen (25) wie die Steigleitung (20) durch den Trennboden (14) führen und deren Fallrohre (13) bis in Höhe des Heizmittelverteilers (18) reichen.2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein the synthesis reactor (1) and the regenerator (2) arranged underneath are separated from each other by a separating tray (14) in an apparatus unit as independent apparatus stages, the synthesis reactor (1) with Air (6) and raw material distributors (8) and in the catalyst fluidized bed projecting heat exchange tubes (10) is equipped, the coarse (11) and Feinkornabscheider (12) in the head of the synthesis reactor (1) are arranged and the regenerator (2) with oxidation - (16) and Heizmittelverteiler (18) is provided, characterized in that the diameter of the regenerator (2) is 0.8-1.5 times the synthesis reactor (1), the downpipes (13) of the separator of the synthesis reactor (1) extend into the region of the autoregenerative zone, the Katalysatorab- and -zugabestello the catalyst lines (21), which are evenly distributed over the circumference of the synthesis reactor (1), in the Wirbelschi lie of the synthesis reactor (1) and regenerator (2), the regenerator (2) with feed air supply (19) and riser (20) is fitted, which are arranged centrally or evenly over the regenerator, the diameter of the riser (20) the 0th , 05-0.3 times the regenerator (2) is, the conveying air supply (19) in the middle of the riser (20), at the head of the regenerator (2) are arranged 1-3 Grobkornabscheider (11) whose Zyklonabgasleitungen (25) as the riser (20) through the dividing floor (14) lead and their down pipes (13) to the level of Heizmittelverteilers (18) rich.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Steigleitung (20) bis in Höhe des Luftverteilers reicht, die Einbindehöhe der Zyklonabgasleitungen (25) in den Synthesereaktor (1) 50-100% der Höhe der Steigleitung (20) beträgt, die Austrittsöffnungen der Steigleitung (20), der Zyklonabgasleitungen (25) sowie die Zuführung der Förderluft (19) mit Abdeckhauben (26) ausgeführt sind und die Katalysatorentnahme- bzw. -zugabestellen für die Katalysatorleitung (21) in einem Winkel von 30-50° gegenüber der Reaktorwandung ausgelenkt sowie Änderungen in der Strömungsrichtung in der Katalysatorleitung (21) mit einem Verhältnis Bogenradius zu Rohrleitungsdurchmesser von 5-10 ausgeführt sind.3. Apparatus according to claim 2 for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the riser (20) extends up to the height of the air distributor, the integration height of the cyclone exhaust gas lines (25) in the synthesis reactor (1) 50-100% of the height of Rising line (20), the outlet openings of the riser (20), the cyclone exhaust gas lines (25) and the supply of the conveying air (19) with covers (26) are executed and the Katalysatorentnahmeabzugellen for the catalyst line (21) in a Angle of 30-50 ° relative to the reactor wall deflected and changes in the flow direction in the catalyst line (21) with a ratio arc radius to pipe diameter of 5-10 are executed.

Hierzu 1 ZeichnungFor this 1 drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Durchführung der katalytischer) Ammoxidationsreaktion von Propen zu Acrylnitril in der Wirbelschicht mit kontinuierlicher regenerativer Behandlung des Oxidationskatalysators, die in voneinander getrennten Prozeßstufen in einer apparativen Einheit erfolgen.The field of application of the invention is the carrying out of the catalytic ammoxidation reaction of propene and acrylonitrile in the fluidized bed with continuous regenerative treatment of the oxidation catalyst, which takes place in separate process stages in an apparatus unit.

-2- 299 225 Charakteristik der bekannten technischen Lösungen-2- 299 225 Characteristic of the known technical solutions

Katalytische Wirbelschichtreaktionen werden gewöhnlich in aufrechtstehenden zylindrischen Behältern durchgeführt, wobei durch die Einspeisung der Reaktanten über dem Behälterboden mittels entsprechender Verteilereinrichtungen der Katalysator gleichmäßig angeströmt wird und sich eine Wirbelschicht mit intensiver Feststuffdurchmischung herausbildet. Beschrieben wird die Wirbelschicht in ihren hydrodynamischen Verhältnissen durch die Betthöhe und Bettdichte, die in Abhängigkeit von der Katalysatorcharakteristik und der Wirkung von Einbauten hauptsächlich über die Einspeisemenge an Reaktanten beeinflußbar sind. Zur Trennung der Reaktionsgase von mitgerissenem Katalysator sind im Apparatekopf des Wirbelschichtreaktors gewöhnlich Zyklonabscheider angeordnet, die üblichen eise mit Fallrohren zur ZurückfOhrung des abgetrennten Katalysators bestückt sind und zur gezielten Rückführung dieses KatP /sators unterschiedlich tief in die Wirbelschicht eintauchen können. Die guten Wärmeübergangseigenschaften der Wirbelschicht werden bei der Acrylnitrilsynthese zur Temperaturführung durch im Bereich der Reaktionszone angeordnete Wärmeaustauschrohre ausgenutzt. Wirbelschichtreaktoren werden gewöhnlich mit einer Autoregenerationszone im Apparateunterteil entsprechend US-PS 3427343 ausgeführt, um dem Sauerstoffentzug im Katalysatorkorn während der Synthesereaktion zu begegnen. Als Autoregenerationszone wird dabei allgemein der Bereich mit erhöhtem Sauerstoffgehalt im Wirbelschichtreaktor zwischen den Reaktantenverteilern im Apparateunterteil angesehen. Der Sauerstoffentzug des Katalysators führt während des Syntheseprozesses zur Veränderung der katalytisch wirksamen Phasenstrukturen im Katalysatorkorn, die eine Abnahme in der Katalysatoraktivität und -Selektivität bewirken. Mit steigender Propenbelastung und längerer Katalysatorstandzeit verstärkt sich diese Einflußnahme auf das Aktivitäts- und Selektivitätsverhalten des Katalysators. 'Catalytic fluidized bed reactions are usually carried out in upright cylindrical containers, wherein the feed of the reactants above the container bottom by means of corresponding distributor means the catalyst is uniformly flowed and forms a fluidized bed with intensive Feststuffdurchmischung. The fluidized bed is described in its hydrodynamic relationships by the bed height and bed density, which can be influenced mainly by the feed amount of reactants, depending on the catalyst characteristics and the effect of internals. To separate the reaction gases of entrained catalyst cyclone are usually arranged in the apparatus head of the fluidized bed reactor, which are usually equipped with downpipes to zurückfOhrung the separated catalyst and can dive for targeted recycling of this KatP / sators different depths into the fluidized bed. The good heat transfer properties of the fluidized bed are utilized in the acrylonitrile synthesis for temperature control by arranged in the region of the reaction zone heat exchange tubes. Fluidized bed reactors are usually carried out with an auto-regeneration zone in the apparatus base according to US Pat. No. 3,427,343 to counteract the deoxygenation in the catalyst grain during the synthesis reaction. In this case, the region of increased oxygen content in the fluidized-bed reactor between the reactant distributors in the apparatus lower part is generally regarded as the autoregenerative zone. The deoxygenation of the catalyst during the synthesis process leads to a change in the catalytically active phase structures in the catalyst grain, which cause a decrease in the catalyst activity and selectivity. With increasing propene load and longer catalyst life, this influence on the activity and selectivity behavior of the catalyst increases. '

Eine Modifizierung dieser Autoregenerationszone wird in US-PS 3944592 dargestellt. Hauptsächliches Ziel hierbei ist, den Olefinverlusten zu begegnen, indem das am Katalysatorkorn adsorbierte Olefin im Bereich der Autoregenerationszone mit der definierten Einspeisung einer Teilmenge an Ammoniak als Reaktionspartner zum gewünschten ungesättigten Nitril umgesetzt wird. Da die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht aber in Analogie zu den Mitteln des Standes der Technik über eine im Behälterboden angeordnete, vor allem mit Luftsauerstoff beaufschlagte Verteilereinrichtung erfolgt, ist mit dem Einsatz der in Strömungsrichtung nachfolgenden Lochplatte keine Trennung von Regenerations- und Reaktionszone durch Unterbindung der intensiven Katalysatorrückverrr ischung und damit der gezielten Prozeßparameterbeeinflussung im Bereich der Regenerctionszone gegeben. Wird die Propenbelastung von dem technisch üblichen Bereich mit 0,04-0,06g/gh (g Propen/g Katalysator und h) aufwerte über G,06g/gh gesteigert, kann dem Dosaktivierungsabfall des Katalysators nicht mehr entscheidend begegnet werden, da eine deutliche Anhebung der Temperatur in der Autoregenerationszone über die der Reaktionszone infolge der hohen Katalysatorzirkulation im Wirbeischichtreaktor verhindert wird.A modification of this autoregenerative zone is shown in US Pat. No. 3,944,592. The main aim here is to counteract the olefin losses by reacting the olefin adsorbed on the catalyst grain in the region of the autoregenerating zone with the defined feed of a partial amount of ammonia as a reactant to the desired unsaturated nitrile. Since the maintenance of the fluidized bed but takes place in analogy to the means of the prior art via a arranged in the container bottom, especially with atmospheric oxygen distributor means, with the use of the subsequent perforated plate in the flow direction no separation of regeneration and reaction zone by suppression of intensive Katalysatorrückverrr and thus the targeted process parameter influencing in the area of the regeneration zone. If the propene load is increased from the technically usual range with 0.04-0.06 g / gh (g propene / g catalyst and h) to above G, 06 g / gh, the catalyst deactivation drop of the catalyst can no longer be decisively counteracted Raising the temperature in the auto-regeneration zone over which the reaction zone is prevented due to the high catalyst circulation in the fluidized bed reactor.

In der DE-PS 2813227 wird ein Reaktor zur kontinuierlichen thermischen Behandlung von verunreinigtem kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittel beschrieben, der aus 2 übereinander angeordneten Stufen von Einzolwirbolschichten mit seitlichem Überlauf ν Oi. der oberen zur unteren Wirbelschichtstufe sowie senkrechten Trennblechen auf jeder Wirbelschichtstufe besteht, wobei die beiden Wirbelschichtstufen nur von einem einzigen uasstrom durchflossen werden. Der Reaktor ist für niedrig expandierte Wirbelschichten mit relativ grober Feststoffkirnung anwendbar. Nachteilig ist des weiteren, daß ein Gasdurchbruch über den Feststoffüberlauf durch gasdichte Feststoffschleusen verhindert werden muß und die senkrechten Trennbleche innerhalb einer horizontalen Stufe bei breiter Korngrößenverteilung der Feststoffpartikel zur Feststoffsedimentation und damit zur uneinheitlichen Produktqualität der ausgeführten chemischen Reaktion auf dem Feststoff führen. Dem verstärkten Aktivitätsabfall des Katalysators bei Propenbelastungen im Bereich von 0,06-0,15g/gh kann nach dem Stand der Technik begegnet werden durch:In DE-PS 2813227 a reactor for continuous thermal treatment of contaminated carbonaceous adsorbent is described which consists of 2 superimposed stages of Einzolwirbolschichten with lateral overflow ν Oi. the upper to the lower fluidized bed stage and vertical dividing plates on each fluidized bed stage, wherein the two fluidized bed stages are traversed by only a single uasstrom. The reactor is applicable to low expansion fluidized beds with relatively coarse solids. A further disadvantage is that a gas breakthrough over the solids overflow must be prevented by gas-tight solids sluices and the vertical partitions within a horizontal step with a broad particle size distribution of the solid particles for sedimentation and thus lead to non-uniform product quality of the executed chemical reaction on the solid. The increased activity decrease of the catalyst at propene loadings in the range of 0.06-0.15 g / gh can be counteracted by the prior art by:

1. Chargenweise diskontinuierliche Zugabe von Frischkatalysator unter gleichzeitigem Abzug von desaktiviertem Katalysator verbunden mit einer insgesamt kürzeren Standzeit der Katalysatorgrundfüllung. Diese Zugabe von Frischkatalysator, die zusätzlich zu den technisch bedingten, auszugleichenden Katalysatorverlusten im Wirbelschichtreaktor erfolgt, wird ökonomisch aber durch den erhöhten Katilysatorverbrauch in ihrer praktischen Anwendung sehr stark begrenzt bleiben.1. Batchwise discontinuous addition of fresh catalyst with simultaneous withdrawal of deactivated catalyst combined with an overall shorter service life of the catalyst base. This addition of fresh catalyst, which takes place in addition to the technically caused, compensated catalyst losses in the fluidized bed reactor, will remain economically very limited by the increased Katilysatorverbrauch in their practical application.

2. „In situ"-Regeneration der Katalysatorgrundfüllung im Wirbelschichtreaktor. Die „In situ"-Regeneration bedingt immer die Unterbrechuno des Syntheseprozesses und wird des weiteren in der Häufigkeit ihrer Anwendung durch die nur kurzfristig anhaltende Regenerierwirkung begrenzt bleiben.2. "In situ" regeneration of the basic catalyst bed in the fluidised bed reactor The "in situ" regeneration always involves the interruption of the synthesis process and will, moreover, be limited in its frequency of use due to the short-term regeneration effect.

3. Kontinuierliche Regeneration einer Teilmenge des desaktivierten Katalysators aus dem Wirbelschichtreaktor in einen eigenständigen Regenerator, der die Gewöhr dafür ist, daß bei vergleichbaren Katalysatorstandzeiten auch bei höheren Propenbelastungen der Katalysatordesaktivierung im Wirbelschichtreaktor mehr oder minder begegnet werden kann.3. Continuous regeneration of a portion of the deactivated catalyst from the fluidized bed reactor in a stand-alone regenerator, which is the GewÃhr for that at comparable catalyst life even at higher Propenbelastungen the catalyst deactivation in the fluidized bed reactor can be met more or less.

Während die US-Patente 4284583 und 4246192 als Grundgedanken für die kontinuierliche Regenerierung das FCC-Prinzip z.B. nach US-Patent 4310489 aufweisen, das auf die Ammoxidatlonsreaktion von Olefinen übertragen wurde, wird nach dem Stande der Technik DD-PS 230528 und DD-PS 206462 eine Teilmenge des desaktivierten Katalysators oxidativ in einem eigenständigen parallel zum Wirbelschicht dktor betriebenen Regenerator kontinuierlich behandelt. Bei der oxidativen Katalysatorbehandlung werden der Katalysator auf einen höheren Oxidationszustand geführt, die katalytisch wirksamen Phasenstrukturen wiederhergestellt und das Katalysatorkorn reaktiviert. Über den Oxidationszustand des Katalysators ist die direkte Beeinflussung der Katalysatoraktivität und -Selektivität gegeben.While U.S. patents 4284583 and 4246192, as principles of continuous regeneration, use the FCC principle, e.g. According to US Patent 4310489, which was transferred to the Ammoxidatlonsreaktion of olefins, according to the prior art DD-PS 230528 and DD-PS 206462, a subset of the deactivated catalyst is oxidatively treated continuously in a stand-alone parallel to the fluidized bed regenerator. In the oxidative catalyst treatment, the catalyst is led to a higher oxidation state, restores the catalytically active phase structures and reactivates the catalyst core. The oxidation state of the catalyst gives a direct influence on the catalyst activity and selectivity.

Der Regenerator in ein- oder mohrstufiger Ausführung ist nach dem Stande der Technik mit den technisch üblichen Einbauten, wie Verteilereinrichtungen und Zyklonabscheiderr,, ausgerüstet. Durch Zugabe von L jftsauerstoff als Oxidationsmittel und eines vorzugsweise eingesetzten, systemeigenen Heizmittels über am Regeneratorboden angeordnete Verteilereinrichtungen wird der Katalysator in Schwebe gehalten und unter Regenerationsbedingungen oxidativ behandelt. Nach dem Stande der Technik steht dabei der Oxidationszustand des Katalysators In Abhängig von den Regenerationsbedingungen, wie Regenerationstemperatur und die pro Zeiteinheit kontinuierlich im Regenerator oxidativ behandelte Katalysatormenge. Eine weitere Anhebung des Oxidationszustandes wird durch die apparative Ausführung des Regenerators, nach DD-PS 206462 als mehrstufiger Regenerationsapparat gestaltet, erreicht. Da der Oxidationszustand des Katalysators im wesentlichen durch die Katalysatorzirkulationsrate {Katalysatorumlauf/Katalysatorinhalt des Wirbelschichtreaktors und Zeit) beeinflußt wird, ist eine deutliche Anhebung des Aktivitäts- und Selektivitätsverhaltens des Katalysators vorrangig über die Erhöhung der Katalysatorzirkulationsrate zu erreichen.The regenerator in single or moststiger execution is equipped according to the prior art with the usual technical installations, such as distributors and Zyklonabscheiderr ,,. By adding L jftsauerstoff as an oxidizing agent and a preferably used, native heating means disposed on the regenerator bottom distributors the catalyst is levitated and treated oxidatively under regeneration conditions. According to the state of the art, the oxidation state of the catalyst depends on the regeneration conditions, such as the regeneration temperature and the amount of catalyst treated oxidatively per unit time in the regenerator. A further increase in the oxidation state is achieved by the apparatus design of the regenerator, designed according to DD-PS 206462 as a multi-stage regeneration apparatus. Since the oxidation state of the catalyst is influenced essentially by the catalyst circulation rate {catalyst circulation / catalyst content of the fluidized bed reactor and time), a significant increase in the activity and selectivity behavior of the catalyst can be achieved primarily by increasing the catalyst circulation rate.

Die Regenerationstemperatur wird in ihrer absoluten Größe durch die Prozeßbedingungen begrenzt, während bei mehrstufigen Regenerationsapparaten das Aufwand-Nutzen-Verhältnis die Stufenzahl sehr stark einengt.The regeneration temperature is limited in its absolute size by the process conditions, while in multi-stage regeneration apparatus, the cost-benefit ratio greatly restricts the number of stages.

Die Erhöhung der Katalysatorzirkulationsrate ist nach dem Stande der Technik bei eigenständigen Regeneratoren, die parallel zum Wirbelschichtreaktor betrieben werden, auf Grund ihrer Anordnung und Feststofführung nur begrenzt möglich. Mit der Anordnung des Regenerators ist unter Beachtung der hydrodynamischen Druckverhältnisse im Wirbelschichtreaktor und Regenerator die Feststofführung zwischen beiden Apparaten festgelegt, ökonomische Gesichtspunkte, die durch den Katalysatorverschleiß und Erosion von Rohrwandungsmaterial geprägt sind, setzen aber bei hohen Katalysatorzirkulationsraten eine schonende Fest.ioffö rderung voraus. Die Anwendung der schonenden Schwerkraftförderung zwischen dem Wirbelschichtreaktor und dem parallel angeordneten Regenerator beeinflußt die apparative Gestaltung des Regenerators, die wiederum oine mehrstufige Rogenaratorausführung bei der Acrylnitrilsynthese erforderlich macht.The increase in the catalyst circulation rate is according to the prior art with independent regenerators, which are operated in parallel to the fluidized bed reactor, due to their arrangement and solids guidance limited. With the arrangement of the regenerator, taking into account the hydrodynamic pressure conditions in the fluidized bed reactor and regenerator fixed the solids between the two apparatuses, economic aspects, which are characterized by the catalyst wear and erosion of pipe wall material, but at high catalyst circulation rates a gentle Fest.ioffö promotion ahead. The application of gentle gravity between the fluidized bed reactor and the parallel regenerator affects the apparatus design of the regenerator, which in turn makes oine multi-stage Rogenaratorausführung in the acrylonitrile synthesis required.

Des weiteren ist die für eine lange Katalysatorlebensdauer und hohe Aktivität wichtige niedrige Regenerationstemperatur bei gleichzeitig hoher Katalysatorzirkulation und Katalysatoroxidationszustand nicht realisierbar. Höhere Katalysatorzirkulationsraten bei gleichbleibenden Katalysatorverweilzeiten im Regenerator erfordern größer dimensionierte Regeneratoren, die hinsichtlich der Apparateanordnung Wirbelschichtreaktor zum Regenerator, in ih-er technologischen Verschaltung und apparativen Ausführung mit spezieller Ausbildung der Autoregenerationszone im Wir ,sischicht reaktor, in der Medienführung und der energiemäßigen sowie stofflichen Verwertung des Regeneratorabgases im Wii belschichtreaktor grundlegend neu zu entwickeln sind.Furthermore, the low regeneration temperature, which is important for a long catalyst life and high activity, combined with high catalyst circulation and catalyst oxidation state, can not be realized. Higher catalyst circulation rates at constant catalyst residence times in the regenerator require larger sized regenerators, with respect to the apparatus arrangement fluidized bed reactor to regenerator, in ih-er technological interconnection and apparatus design with special training of the autoregeneration zone in We, sischicht reactor, in the media management and energy and material recovery of the Regenerator offgas in the Wii belschichtreaktor are fundamentally new to develop.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit effektivem Apparate- und Energieeinsatz sowie hoher Prozeßstabilität zu entwickeln, die gegenüber den Mitteln des Standes dor Technik durch die technologische Verschaltung und apparative Ausführung des Reaktor-Regenerator-Systems bei der Ammoxidation von Propen eine Erhöhung der Katalysatorzirkulationsrate in einer neuen Größenordnung ermöglichen und zu einer wesentlichen Erhöhung des Oxidationszustandes und der katalytischer! Aktivität und Selektivität des Katalysators im Wirbelschichtreaktor führen.The invention aims to develop a method and a device with effective apparatus and energy input and high process stability, compared to the means of the prior art by the technological interconnection and apparatus design of the reactor-regenerator system in the ammoxidation of propene a Increase the catalyst circulation rate in a new order of magnitude and allow for a substantial increase in the oxidation state and the catalytic! Activity and selectivity of the catalyst in the fluidized bed reactor lead.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Wirbelschichtreaktionen mit kontinuierlicher regenerativer Behandlung des Katalysators bereitzustellen, die hohe Katalysatorzirkulationsraten und mit der technischen Gestaltung der Autoregenerationszone des Wirbelschichtreaktors die Voraussetzung für eine tiefgreifende regenerative Beht.idlung des Katalysators bei optimalen Regenerations- und Synthesebedingungen gewährleistet.The invention has for its object to provide a method and apparatus for carrying out catalytic fluidized bed reactions with continuous regenerative treatment of the catalyst, the high catalyst circulation rates and the technical design of the autoregeneration zone of the fluidized bed reactor, the prerequisite for a deep regenerative Beht.idlung the catalyst at optimal regeneration - And synthesis conditions ensured.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine neuartige technologisch-apparative, energetische und Verfahrenskopplung des als Wirbelschichtreaktor ausgeführten Synthesereaktors mit darunter angeordnetem Regenerator. Die Erfindung geht davon aus, daß der Synthesereaktor und der Regenerator in einer apparativen Einheit, voneinander getrennt durch einen Trennboden, angeordnet sind. Durch diese Kopplung von Synthesereaktor und Regenerator und den damit eindeutig definierten hydrodynamischen Druckverhältnissen zwischen beiden Systemen werden Katalysatorzirkulationsraten in einer neuen Größenordnung gegenüber dem Stand der Technik erreicht, die das Leistungsvermögen des Katalysators voll ausschöpfen. Diese Anordnung von Synthesereaktor und Regenerator in einer Einheit erfordert nur relativ geringen apparativen Aufwand, mit dem auch bei beengten bautechnischen Voraussetzungen eine Ergänzung vorhandener Synthesereaktoren mit einem Regenerator gegeben ist und des weiteren das Regeneratorabgas einer vollständigen stofflichen und energetischen Verwertung im,Synthesereaktor unterzogen werden kann.According to the invention, the object is achieved by a novel technological-apparatus-related, energetic and process coupling of the designed as a fluidized bed reactor synthesis reactor with arranged underneath regenerator. The invention is based on the fact that the synthesis reactor and the regenerator are arranged in an apparatus unit, separated by a separating tray. By this coupling of synthesis reactor and regenerator and the thus clearly defined hydrodynamic pressure ratios between the two systems, catalyst circulation rates are achieved on a new scale compared to the prior art, which fully exploit the capacity of the catalyst. This arrangement of synthesis reactor and regenerator in one unit requires only a relatively small amount of equipment, with which a supplement existing synthesis reactors with a regenerator is given even in cramped structural conditions and further the regenerator exhaust a complete material and energy recovery in the synthesis reactor can be subjected.

Die Katalysatorzuführung zum Regenerator ist so gestaltet, daß unter Ausnutzung der Schwerkraft und der Fließ, eigenschaften des Katalysators eine schonende Katalysatorförderung gewährleistet wird und durch die äußere Katalysatorführung die Katalysatorzulaufmenge mittels einer Feststoffregelarmatur in Abhängigkeit von der Wirbelbetthöhe im Regenerator regelbar ist. Für den Katalysatorrücktransport vom Regenerator in den Synthesereaktor werden die durch den Trennboden ragenden Katalysatorsteigleitungen so mit Förderluft beaufschlagt, daß der Katalysator schonend gefördert wird. Zur Verwertung des Restsauerstoffes im Regeneratorabgas einschließlich des Sauerstoffs der Förderluft für die Katalysatorsteigleitungen werden deren Leitungsenden durch den gasundurchlässigen Trennboden bis in Höhe des Luftverteilers, im Detail abhängig von dessen Konstruktion, in den Synthesereaktor geführt. Mit dem Einsatz des deutlich über der Synthesereaktortemperatur liegenden Regeneratorabgases sowie dessen definierter Einspeisung in den Synthesereaktorboden wird ohne wesentlich höhere gasseitige Beaufschlagung des Synthesereaktors der Regenerationseffekt der Autoregenerationszone merklxh angehoben.The catalyst feed to the regenerator is designed so that, taking advantage of gravity and the flow properties of the catalyst, a gentle catalyst promotion is ensured and by the outer catalyst guide, the catalyst feed rate by means of a solids control valve depending on the fluidized bed height in the regenerator can be regulated. For the catalyst back transport from the regenerator to the synthesis reactor, the catalyst riser pipes projecting through the separating tray are exposed to conveying air in such a way that the catalyst is gently conveyed. For utilization of the residual oxygen in the regenerator exhaust gas including the oxygen of the conveying air for the catalyst riser whose line ends are passed through the gas-impermeable separating tray up to the level of the air distributor, in detail depending on its construction, in the synthesis reactor. With the use of the Regeneratorabgases well above the synthesis reactor temperature and its defined feed into the synthesis reactor floor, the regeneration effect of the autoregeneration zone is remarkably raised without significantly higher gas-side loading of the synthesis reactor.

Durch die Einspeisung des Regeneratorabgases in den Synthesereaktor kann des weiteren bei Einsatz eines Rohrverteilers für Luft, durch die ir diesem Falle nur bis unterhalb dieses Verteilers geführten Katalysatorsteigleitungen, die Autoregenerationszone nicht nur gezielt vergrößert, sondern damit gleichzeitig auch die Nutzung des im Boden des Synthesereaktors liegenden, bisher ungenutzten Katalysators gewährleistet werden. Die durch die Kopplung von Synthesereaktor und Regenerator in einer apparativen Einheit möglichen hohen Katalysatorzirkulationsraten sowie die Gestaltung der Autoregenerationszone mit der gezielten Verwertung des Regeneratorabgases bewirken eine wesentliche Erhöhung des Oxidationszustandes des gesamten Wirbelschichtkatalysators im Synthesereaktor und damit eine deutliche Erhöhung der Nitrilausbeute bei der Ammoxidationsreaktion und/oder gestatten eine Absenkung der Regenerationstemperatur bsi vergleichbarem Oxidationszustand des Katalysators im Synthesereaktor. Durch die Absenkung der Regenerationstemperatur wird der Restsauerstoffgehalt des Regeneratorabgases infolge des geringeren Sauerstoffbedarfs für die Verbrennung des Heizmittels gezielt angehoben und führt ebenfalls zur Verbesserung des Oxidationszustandes des Katalysators, der, wie sich zeigte, in direkter Abhängigkeit zum Restsauerstoffgehalt steht.By feeding the Regeneratorabgases in the synthesis reactor can further not only targeted increases the autoregeneration zone, but at the same time also the use of lying in the bottom of the synthesis reactor when using a manifold for air through which ir this case only up to this distributor guided catalyst risers , previously unused catalyst can be guaranteed. The high catalyst circulation rates which are possible due to the coupling of synthesis reactor and regenerator in one unit of equipment and the design of the auto-regeneration zone with the targeted utilization of the regenerator exhaust gas substantially increase the oxidation state of the entire fluidized bed catalyst in the synthesis reactor and thus significantly increase the nitrile yield in the ammoxidation reaction and / or allow a lowering of the regeneration temperature bsi comparable oxidation state of the catalyst in the synthesis reactor. By lowering the regeneration temperature of the residual oxygen content of the regenerator exhaust gas is raised due to the lower oxygen demand for the combustion of the heating means and also leads to the improvement of the oxidation state of the catalyst, which, as was shown, is directly dependent on the residual oxygen content.

Beim Anfahrvorgang des Regenerators auf Regenerierbedingungen ist eine Temperatur von über 670K Voraussetzung für die Umsetzung des Heizmittels. Der heiße Katalysator aus dom Synthesereaktor stellt den Hauptwärmelieferanten für den Anfahrvorgang des Regenerators dar und führt mit Erhöhung der Katalysatorzirkulationsrate zu einer wesentlichen Vereinfachung der Anfahrtechnologio. Zur besseren Veranschaulichung des Wesens der Erfindung ist in Figur 1 die technologische Kopplung von Synthesereaktor und Regenerator in einem Apparat dargestellt.When starting up the regenerator to regeneration conditions, a temperature of more than 670K is a prerequisite for the implementation of the heating medium. The hot catalyst from the synthesis reactor is the main heat supplier for the start-up of the regenerator and, with increasing the catalyst circulation rate, substantially simplifies the start-up technology. To better illustrate the nature of the invention, the technological coupling of synthesis reactor and regenerator is shown in an apparatus in Figure 1.

Der Synthesereaktor 1 sowie der Regenerator 2 sind in einem Apparat übereinander angeordnet, werden aber durch einen Trennboden 14 in zwei separate Apparateeinheiten unterteilt. Durch die Einspeisung von Luft 5 und Ammoniak und Propen als Rohstoff 7 mittels entsprechender im Bodenbereich des Synthesereaktors 1 angeordneter Verteiler 6,8 wird der Katalysator aufgewirbelt, und es bildet sich eine Wirbelschicht 3 im Synthesereaktor 1 heraus. Mit den im Synthesereaktorkopf angeordneten Grob-11 und nachgeschalteten Feinkornabscheidern 12 werden die Roaktionsgase von mitgerissenem Katalysator getrennt. Während das Reaktionsprodukt 9 nach Passieren des Feinkornabscheiders 12 zur weiteren Aufarbeitung gelangt, wird der abgetrennte Katalysator über Fallrohre 13 in die Synthesereaktorwirbelschicht 3 zurückgeführt. Die Fallrohre 13 enden im Bereich der Autoregenerationszone und sind zur Vermeidung von Versetzungen mit den üblichen Spüllufteinbindungen versehen. Mit der Rückführung des abgeschiedenen Katalysators in Bodennähe des Synthesereaktors 1 im Bereich der Autorepenerationszone wird gewährleistet, daß auch die abgeschiedene Feinkornfraktion immer wieder die Synthesereaktorwirbelschicht 3 durchwandert, damit zu einer etwa konstanten Katalysatorkornverteilung über die Höhe der Synthesereaktorwirbelschicht 3 führt und hierdurch das gesamte Kornspektrum des Wirbelschichtkatalysators für die oxidative Behandlung sowohl in der Autoregenerationszone als auch im Regenerator 2 erfaßt wird.The synthesis reactor 1 and the regenerator 2 are arranged one above the other in an apparatus, but are divided by a separating tray 14 into two separate apparatus units. By feeding in air 5 and ammonia and propene as raw material 7 by means of corresponding distributors 6, 8 arranged in the bottom region of the synthesis reactor 1, the catalyst is fluidized and a fluidized bed 3 forms in the synthesis reactor 1. With the arranged in the synthesis reactor head Grob-11 and downstream Feinkornabscheidern 12, the Roaction gases are separated by entrained catalyst. While the reaction product 9 passes after passing through the Feinkornabscheiders 12 for further processing, the separated catalyst is returned via downcomers 13 in the synthesis reactor fluidized bed 3. The downpipes 13 end in the area of the autoregeneration zone and are provided with the usual scavenging air in order to avoid dislocations. With the return of the deposited catalyst near the bottom of the synthesis reactor 1 in the Autorepenerationszone ensures that also the separated fine grain fraction repeatedly through the reactor reactor fluidized bed 3, thus leading to an approximately constant catalyst grain distribution over the height of the synthesis reactor fluidized bed 3 and thereby the entire grain spectrum of the fluidized bed catalyst for the oxidative treatment both in the auto-regeneration zone and in the regenerator 2 is detected.

Zur Temperaturführung ist der Synthesereaktor 1 mit Wärmeaustauschrohren 10, die in die Synthesereaktorwirbelschicht ragen, ausgerüstet. Die am Katalysatorkorn während der Nitrilsynthesereaktion durch Sauerstoffentzug hervorgerufene reduktive Schädigung führt zu einem Aktivitäts- und Selektivitätsabfall des Katalysators, dem durch die oxidative Katalysatoi behandlung im Regenerator 2 sowie durch die technische Gestaltung der Autoregenerationszone des Synthese: eaktors 1 unter gezielter Einbeziehung des heißen Regeneratorabgases entgegengewirkt wird. Damit wird auch bei Propenbelastungen über 0,06 bis zu 0,15g/gh ein gleichmäßig hohes Aktivitätsniveau mit maximaler Ausbeute an Zielprodukt erreicht. Der reduktiv geschädigte Katalysator wird deshalb aus der Synthesereaktorwirbelschicht 3 über möglichst gleichmäßig am Umfang des Synthesereaktors 1 verteilten ein bis drei Katalysatorleitungen 21 zum Regenerator 2 geführt. Unter Nutzung der Schwerkraft und der Fließeigenschaften des Katalysators mit Berücksichtigung des Katalysatorschüttwinkels, woraus ein Neigungswinkel von 30-50°, bezogen auf die Reaktorwandung, für die Katalysatorentnahme- bzw. -zugabestelle resultiert, sowie der Rohrleitungsführung wird ein schonender Katalysatortransport auch bei Katafysatorzirkulationsraten von 0,5-1,5g/gh erreicht. Hinsichtlich der Rohrleitungsführung sind Strömungsabrisse zu vermeiden und Krümmer mit einem Verhältnis Bogenradius zum Rohrleitungsdurchmesser von 5-10 einzusetzen. Nach Katalysatorentnahme- und vor -zugabestelle binden in Strömungsrichtung jeweils Fördergaseinbindungen 22 zur Stützung des Katalysatortra isportes ein. In den Katalysatorleitungen 21 sind auf Grund unterschiedlicher Betriebsbedingungen im Synthesereaktor 1 und Regenerator 2 Dehnungskompensatoren 23 zur Aufnahme von Wärmedehnungen sowie der Einsatz «/on Feststoffregelarmaturen 24 vorgesehen. Mit den Feststoffregelarmaturen 24 wird der Katalysatorzulauf zum Regenerator 2 in Abhängigkeit von der Höhe der Regeneratorwirbelschicht 4 geregelt.For temperature control, the synthesis reactor 1 is equipped with heat exchange tubes 10 which protrude into the synthesis reactor fluidized bed. The catalyst grain during the Nitrilsynthesereaktion caused by deoxygenation reductive damage leads to a loss of activity and selectivity of the catalyst, which is counteracted by the oxidative Katalysatoi treatment in the regenerator 2 and by the technical design of the Autoregenerationszone of the synthesis: eaktors 1 under targeted inclusion of hot regenerator , Thus, a uniformly high level of activity with maximum yield of target product is achieved even at propene loads of more than 0.06 to 0.15 g / gh. The reductively damaged catalyst is therefore guided out of the synthesis reactor fluidized bed 3 over one or three catalyst lines 21 distributed as uniformly as possible around the circumference of the synthesis reactor 1 to the regenerator 2. Utilizing gravity and flow characteristics of the catalyst, taking into account the catalyst slip angle, resulting in a tilt angle of 30-50 ° relative to the reactor wall for the catalyst removal and addition point, as well as piping guidance, catalyst transport is also gentle at catalyst circulation rates of zero , 5-1.5g / gh. With regard to the piping, stalls should be avoided and manifolds with a radius of arc ratio of 5-10 mm should be used. After Katalysatorentnahme- and before-draw-tie bind in the flow direction each Fördergaseinbindungen 22 to support the Katalysatoratortra isportes. Due to different operating conditions in the synthesis reactor 1 and regenerator 2, expansion compensators 23 for absorbing thermal expansions and the use of fixed-solids fittings 24 are provided in the catalyst lines 21. With the solids control valves 24, the catalyst feed to the regenerator 2 is regulated as a function of the height of the regenerator fluidized bed 4.

Durch Beaufschlagung des Regenerators 2 mit Luftsauerstoff als Oxidationsmittel 15 über dem am Regeneratorbodon angeordneten Oxidationsmittelverteiler 16 wird der Katalysator bei Lineargasgeschwindigkeiten von 0,02-0,15m/s aufgewirbelt, wobei sich eine Dichte der Regeneratorwirbelschicht 4 von 600-900kg/m3 einstellt. Durch Nutzung der Verbrennungswärme des Heizmittels 17, das über den Heizmittelverteiler 18 gleichmäßig über den Regeneratorquerschnitt eingespeist wird, erfolgt dia Temperaturführung des Regenerators 2. Durch Zuführung von Förderluft 19 in die eine bis drei Steigleitungen 20, die mittig oder gleichmäßig über den Regeneratorquerschnirt angeordnet sind und den 0,05-0,3fachen Durchmesser des Regenerators 2 aufweisen, wird bei Lineargasgeschwir.digkeiten von 0,5-3m/s der Katalysator durch den Trennboden 14 in den Synthesereaktor 1 zurückgefördert. Zur Abtrennung des mit dem Regeneratorabgas mitgerissenen Katalysators sind im Regeneratorkopf ein bis drei Grobkornabscheider 11 angeordnet, die mit Fallrohren 13 zur Rückführung des Katalysators in die Regeneratorwirbelschicht 4 ausgeführt sind. Das Regeneratorabgas wird über Zyklonabgasleitungen 25 durch den Trennboden 14 in den Syntheseresktor 1 eingeleitet. Am Boden des Synthesereaktors 1 und des Regenerators 2 sind Restentleerungen 27 vorgesehen. Um ein Versetzen dar Förderluftzuführung 19 mit Katalysator zu verhindern bzw. eine definierte Regeneratorabgasführung sowie Katalysatorförderung über die Steigleitung 20 zu gewährleisten, sind deren Rohrleitungsenden jeweils mit Abdeckhauben 26 ausgeführt. Durch die Form der Abdeckhaube 26 werden der Katalysatorverschleiß und die Erosion von Wandmaterialien minimiert.By subjecting the regenerator 2 to atmospheric oxygen as the oxidizing agent 15 via the oxidant distributor 16 arranged on the regenerator bulb, the catalyst is fluidized at linear gas velocities of 0.02-0.15 m / s, whereby a density of the regenerator fluidized bed 4 of 600-900 kg / m 3 is established. By using the heat of combustion of the heating means 17, which is fed through the Heizmittelverteiler 18 evenly over the regenerator, the temperature is carried by the regenerator 2. By supplying conveying air 19 in the one to three risers 20, which are arranged centrally or evenly over the Regeneratorquerschnirt and having 0.05-0.3 times the diameter of the regenerator 2, the catalyst is fed back through the separating tray 14 in the synthesis reactor 1 at Lineargasgeschwir.digkeiten of 0.5-3m / s. To separate the catalyst entrained with the regenerator exhaust gas, one to three coarse grain separators 11 are arranged in the regenerator head, which are designed with downpipes 13 for returning the catalyst into the regenerator fluidized bed 4. The regenerator exhaust gas is introduced via Zyklonabgasleitungen 25 through the separating tray 14 in the synthesis sector 1. At the bottom of the synthesis reactor 1 and the regenerator 2, emptying residues 27 are provided. In order to prevent displacement of conveying air feed 19 with catalyst or to ensure a defined regenerator exhaust gas guidance and catalyst conveying via riser 20, the pipe ends thereof are each provided with cover hoods 26. The shape of the cover 26 minimizes catalyst wear and erosion of wall materials.

Es zeigte sich, daß eir. 3 definierte Feststofführung über die Steigleitung 20 zum Synthesereaktor 1 durch die Einbindehöhen der Steigleitung 20 und Zyklonabgasleitung 25 gewährleistet wird. Während die Steigleitung 20 bis zur Höhe des Luftverteilers 6 reicht, sollte die Einbindehöhe der Zyklonabgasleitung 25 50-100% der der Steigleitung 20 in den Synthesereaktor 1 betragen. Mit diesen Einbindehöhen werden gleichzeitig eine gezielte Förderung und damit tiefgreifende Regenerierung des Feinkornanteils des Katalysatorhaufwerkes im Regenerator 2 gewährleistet.It turned out that eir. 3 defined solids guide over the riser 20 to the synthesis reactor 1 by the mounting heights of the riser 20 and cyclone exhaust line 25 is ensured. While the riser 20 extends to the height of the air distributor 6, the integration height of the cyclone exhaust line 25 should be 50-100% of the riser 20 in the synthesis reactor 1. At the same time, a targeted conveyance and thus deep regeneration of the fine grain portion of the catalyst bed in the regenerator 2 are ensured with these embedment heights.

Erst durch diese beschriebene erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung von Synthesereaktor 1 und Regenerator 2, dessen Durchmesser das 0,8-1,5fache des Durchmessers des Synthesereaktors 1 beträgt, in einer apparativen Einheit sind Katalysatorzirkulationsratan von 0,5-1,5g/gh realisierbar. Damit besteht die Möglichkeit, auch bei Regenerationstemperaturen im Bereich von 710 bis maximal 800K hohe Oxidationszustände des Katalysators im Synthesereaktor 1 zu gewährleisten. Durch Absenkung der Regenerationstemperatur und den gleichzeitigen Einsatz eines auf 500-770 K vorgewärmten Oxidationsmittels 15 sowie der Förderluft 19 werden Sauerstoffgehalte im Regeneratorabgas von 14-19Vol.-% erreicht und beeinflussen mit der vollständigen Nutzung des Sauerstoffes des Regeneratorabgases das Speisemolverhältnis des Synthesereaktors 1 entscheidend. Am Synthesereaktor 1, der bei Temperaturen von 680-755K, einer Lineargasgeschwindigkeit von 0,4-0,7 m/s mit einer Dichte der Synthesereaktorwirbelschicht 3 von 200-500kg/m3 betrieben wird, wobei der Restsauerstoffgehalt im Reaktionsprodukt 9 0,5-2,0Vol.-% beträgt, erreicht das Speisemolverhältnis für die Nitrilsynthese Propen:Ammoniak:Luft Bereiche von 1:0,95-1,05:4-8.Only through this described inventive arrangement and execution of synthesis reactor 1 and regenerator 2, whose diameter is 0.8-1.5 times the diameter of the synthesis reactor 1, in a unit of equipment Katalysatorzirkulationsratan of 0.5-1.5 g / gh can be realized. This makes it possible to ensure high oxidation states of the catalyst in the synthesis reactor 1 even at regeneration temperatures in the range from 710 to a maximum of 800K. By lowering the regeneration temperature and the simultaneous use of a preheated to 500-770 K oxidizing agent 15 and the conveying air 19 oxygen contents in Regeneratorabgas of 14-19Vol .-% are reached and influence with the full use of the oxygen of Regeneratorabgases the Speisemolverhältnis the synthesis reactor 1 crucial. At the synthesis reactor 1, which is operated at temperatures of 680-755K, a linear gas velocity of 0.4-0.7 m / s with a density of the synthesis reactor fluidized bed 3 of 200-500kg / m 3 , wherein the residual oxygen content in the reaction product 9 0.5 -2.0 vol.%, The feed molar ratio for the nitrile synthesis reaches propene: ammonia: air ranges of 1: 0.95-1.05: 4-8.

Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll anhand zweier Beispiele und einer Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to two examples and a drawing. Fig. 1: das Prinzipschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 1: the schematic diagram of the device according to the invention. Beispiel 1example 1

Synthesereaktor 1 und Regenerator 2 sind in einer apparativen Einheit nach Figur 1 angeordnet. Dabei betrug die Höhe des Regenerators 2 das 0,25fache der des Synthesereaktors 1, während sich die Apparatedurchmesser vom Synthosereaktor 1*und Regenerator 2 wie 1:1,3 verhielten. Im Kopf des Synthesereaktors 1 waren 2 zweistufige Zyklonsysteme, jeweils bestehend aus Grobkorn-11 und nachgeschaltetem Feinkornabscheider 12, angeordnet, deren Fallrohre 13 bis in Höhe des Rohstoffverteilers 8 reichten. Der Abstand des Luftverteilers 6, der unterhalb des Rohstoffverteilers 8 lag, zum Trennboden 14 betrug 300mm. Beide Verteiler waren als Rohrverteiler ausgeführt. Die Katalysatorentnahme erfolgte über eine Katalysatorleitung 21 mit Nennweite 80, deren Abnahme· und Zufuhrstutzen 45° zur Reaktorwandung ausgelenkt waren. Im senkrecht fallenden Teil der Katalysatorleitung 21 waren der Dehnungskompensator 23 und die Feststoffregelarmatur 24 angeordnet. Zur Stützung des Katalysatortransportes bzw. Vermeidung von Versetzungen wurde in den Umlenkungen, die mit einem Verhältnis Bogenradius zu Rohrleitungsdurchmesser von 5 ausgeführt waren, Fördergas 22 in Fließrichtung zudosiert. Die Katalysatorzuführung in den Regenerator 2 erfolgte über die Katalysatorleitung 21 direkt in Höhe des Heizmittelverteilers 18, der oberhalb des Oxidationsmittelverteilers 16 lag und wie dieser im Bodenbereich des Regenerators 2 angeordnet war. Direkt über dem Heizmittelverteiler 18 lag die Föuerluftzuführung 19, deren Austrittsöffnung, mit einer Abdeckhaube 23 gestaltet, mittig in eine zentral im Regenerator 2 angeordnete Steigleitung 20 mündete. Die Steigleitung 20, dessen Durchmesser das 0,1 fache der des Regenerators 2 betrug, reichte bis zur Unterkante des Luftverteilers 6. Ihre Austrittsöffnung war ebenso wie die Zyklonabgasleitungen 25 der 3 über den Querschnitt gleichmäßig verteilten und im Regeneratorkopf angeordneten Grobkornabscheider 11 mit Abdeckhauben 23 ausgeführt. Während die Fallrohre 13 bis in Höhe des Heizmittelverteilers 18 reichten, betrug die Einbindehöhe der Zyklonabgasleitungen 25 60% der der Steigleitung 20.Synthesis reactor 1 and regenerator 2 are arranged in an apparatus unit according to FIG. In this case, the height of the regenerator 2 was 0.25 times that of the synthesis reactor 1, while the apparatus diameter of the synthesis reactor 1 * and regenerator 2 behaved as 1: 1.3. In the head of the synthesis reactor 1 2 two-stage cyclone systems, each consisting of coarse grain 11 and downstream Feinkornabscheider 12, arranged, the downpipes 13 ranged to the level of the raw material distributor 8. The distance of the air distributor 6, which was below the raw material distributor 8, to the separating tray 14 was 300 mm. Both distributors were designed as manifolds. Catalyst removal took place via a catalyst line 21 with a nominal diameter of 80, the removal and supply nozzles of which were deflected 45 ° to the reactor wall. In the vertically falling part of the catalyst line 21 of the expansion compensator 23 and the solids control valve 24 were arranged. To support the catalyst transport or avoid dislocations, feed gas 22 was metered in the direction of flow in the deflections, which were designed with a ratio arc radius to pipe diameter of 5. The catalyst feed into the regenerator 2 took place via the catalyst line 21 directly at the level of the heating medium distributor 18, which lay above the oxidant distributor 16 and how it was arranged in the bottom region of the regenerator 2. Directly above the heating medium distributor 18 was the feed air feed 19 whose outlet opening, designed with a cover hood 23, led centrally into a riser pipe 20 arranged centrally in the regenerator 2. The riser 20, whose diameter was 0.1 times that of the regenerator 2, reached to the lower edge of the air manifold 6. Their outlet opening was just like the Zyklonabgasleitungen 25 of 3 over the cross section evenly distributed and arranged in the regenerator head Grobkornabscheider 11 performed with covers 23 , While the downpipes 13 ranged to the level of the heating medium distributor 18, the embedding height of the cyclone exhaust gas lines 25 was 60% of that of the riser 20.

Beispiel 2Example 2 In einem nach Beispiel 1 betriebenen Acrylnitrilsynthesereaktor mit darunter angeordnetem Regenerator 2 wurde ein nachIn an operated according to Example 1 Acrylnitrilsynthesereaktor with arranged below Regenerator 2 was after D "'-PS 126181 hergestellter Katalysator eingesetzt. Das Speisemolverhältnis Propen:Ammoniak:Luft am SynthesereaktorThe feed molar ratio propene: ammonia: air at the synthesis reactor

betrug 1:0,99:9,3. Der Synihesereaktor 1 wurde bei einer Reaktionstemperatur von 720K, einer Lineargasgeschwindigkeit vonwas 1: 0.99: 9.3. The synthesis reactor 1 was reacted at a reaction temperature of 720K, a linear gas velocity of

0,49m/s und einem Kopfdruck von 0,1 MPa Überdruck betrieben, wodurch sich eine Synthesereaktorwirbelschicht 3 mit einer0.49 m / s and a top pressure of 0.1 MPa overpressure, whereby a synthesis reactor fluidized bed 3 with a

Bettdichte von 280 kg/τι3 und 6,1 m Betthöhe einstellte. Der Synthesereaktor 1 wurde bei einem Restsauerstoffgehalt vonBed density of 280 kg / τι 3 and 6.1 m bed height adjusted. The synthesis reactor 1 was at a residual oxygen content of

1,0 Vol.-% im Reaktionsproduki 9 gefahren, die Propenbelastung bezogen auf die Katalysatormenge im Synthesereaktor 1 lagbei 0,05 g/gh. Mit Inbetriebnahme des Regenerators 2 und des kontinuierlichen Katalysatorumlaufs zwischen Synthesereaktor 1und Regenerator 2 wurde bot Propenbelastungen bis zu 0,12g/gh der reduktiven Katalysatorschädigung gezielt entgegengewirktund der Katalysator insgesnmt auf ein neues höheres Oxidationsniveau angehoben. Die Regenerationstemperatur betrug 783 K,der Kopfdruck im Regenerator 0,12MPa Überdruck.1.0 vol .-% in Reaktionsproduki 9 driven, the propene charge based on the amount of catalyst in the synthesis reactor 1 was 0.05 g / gh. With start-up of the regenerator 2 and the continuous catalyst circulation between synthesis reactor 1 and regenerator 2, propene charges up to 0.12 g / gh of the reductive catalyst damage were specifically counteracted and the catalyst was raised to a new higher oxidation level. The regeneration temperature was 783 K, the head pressure in the regenerator 0.12 MPa overpressure.

Die Eintrittstempel atur der Förderluft 19 und des Oxidationsmittels 15 lag bei 643 K. Der Regenerator 2 wurde bei einerThe entry stamp nature of the conveying air 19 and the oxidizing agent 15 was 643 K. The regenerator 2 was at a Lineargasgeschwindigkeit von 0,075 m/s betrieben, wobei sich eine Regeneratorwirbelschicht 4 mit 710 kg/m3 Bettdichte undLinear gas velocity of 0.075 m / s operated, with a regenerator fluidized bed 4 with 710 kg / m 3 bed density and

1,4 m Höhe einstellte. Die Lineargasgeschwindigkeit in der Steigleitung 20 lag bei 2,1 m/s, wodurch bei konstantenhydrodynamischen Bedingungen im Regenerator 2 Katalysatorzirkulationsraten von 0,75g/gh erreicht wurden.1,4 m height adjusted. The linear gas velocity in the riser 20 was 2.1 m / s, whereby at constant hydrodynamic conditions in the regenerator 2, catalyst circulation rates of 0.75 g / gh were achieved.

Der Restsauerstoffgehait im Regeneratorabgas betrug 16,7Vol.-% und führte durch die Nutzung des Restsauerstoffes imThe residual oxygen content in the regenerator exhaust gas was 16.7% by volume and resulted from the use of residual oxygen in the regenerator Synthesereaktor 1 und auf Grund der hohen Katalysatorzirkulationsrate zu einer überproportionalen Absenkung desSynthesis reactor 1 and due to the high catalyst circulation rate to a disproportionate lowering of the Speisemolverhältnisses PropeniLuft von 1:9,3 auf 1:5,8.Propylene content of propylene air from 1: 9.3 to 1: 5.8. Mit dieser Anordnung von Synthesereaktor 1 und Regenerator 2 nach Figur 1 wird gegenüber den Mitteln des Standes derWith this arrangement of synthesis reactor 1 and regenerator 2 of Figure 1 is compared with the means of the prior Technik, des parallel zum Acrylnitrilsynthesereaktors betriebenen Regenerators, eine neue Qualität in der KatalysatoraktivitätTechnik, the parallel to the acrylonitrile synthesis reactor operated regenerator, a new quality in the catalyst activity

und damit eine Erhöhung in der Acrylnitrilausbeute um durchschnittlich 3,2% erreicht. 'and thus achieved an increase in the acrylonitrile yield by an average of 3.2%. '

In nachfolgender tabellarischer Auflistung sind bei gleichen Prozeßbedingungen im Synthesereaktor 1 (Druck, Temperatur,In the following tabular listing, at the same process conditions in the synthesis reactor 1 (pressure, temperature,

eingesetzter Katalysator) quantitative Prozeßparameter für verschiedene apparative Ausführungsformen des Reaktionssystemsgegenübergestellt. Verfahren und Vorrichtung der Erfindung werden dabei mit Verfahren des Standes der Technik, bestehendaus einem Synthesereaktor 1 mit Autoregenerationszone, der ohne und gemäß DD-PS 230528 bzw. DD-PS 206462 mit äußererkontinuierlicher Regenerierung betrie on wird, verglichen. Während sich die Angaben zur Regeneriertemperatur und zurused catalyst) quantitative process parameters for various apparatus embodiments of the reaction system compared. The method and apparatus of the invention are compared with prior art methods consisting of a synthesis reactor 1 with auto-regeneration zone operated without and according to DD-PS 230528 or DD-PS 206462 with external continuous regeneration. While the information on the regeneration temperature and the

Katalysatorzirkulationsrate auf die eigenständige Regeneriervorrichtung beziehen, sind in der tabellarischen Auflistung dieCatalyst circulation rate refer to the stand-alone regenerator are in the tabular listing Angaben für Acrylnitrilausbeute und Katalysatorstandzeit prozentual gegenübergestellt (Basiswert in Spalte 1 gleich 100%Percentage of acrylonitrile yield and catalyst lifetime (base value in column 1 equal to 100%

gesetzt).set).

Einheitunit ohne separatewithout separate 0,0820.082 mit separaterwith separate DD-PSDD-PS -6- 299 225-6- 299 225 erfin-inventions Prozeßparameterprocess parameters Regeneriereinrichtungregenerating Regeneriereinrichtungregenerating 206462206462 dungsgem.dungsgem. 1:10,3-10,91: 10.3 to 10.9 0,1050.105 Verfahrenmethod -- gemäßaccording to u.Vor-u.Vor- DD-PSDD-PS 1:8,8-9,51: 8.8 to 9.5 richtungdirection -- 230528230528 820820 g/ghg / gh 0,0520,052 ca. 98about 98 0,1010,101 0,120.12 Propenbelastungpropene ca. 40about 40 0,0350,035 SpeisemolverhältnisDining Emol ratio -- 1:9,8-10,31: 9.8 to 10.3 1:8,8-9,51: 8.8 to 9.5 108108 1:5,8-6,01: 5.8-6.0 Propen: LuftPropene: air KK -- 820820 7575 783783 RegeneriertemperaturRegeneration Katalysatorcatalyst g/ghg / gh -- 0,050.05 0,750.75 zirkulationsratecirculation rate %% 100100 106106 112112 Acrylnitrilausbeuteacrylonitrile yield %% 100100 7575 75-10075-100 KatalysatorstandzeitCatalyst life

Aus der Tabelle ist die deutliche Einflußnahme der Propenbelastung auf die Acrylnitrilausbeute sowie die Katalysatorstandzeit ersichtlich. Trotz extrem hoher Propenbelastung wird mit der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung gegenüber den Mitteln des Standes der Technik eine neue Qualität in der Katalysatoraktivität mit hohen ökonomischen Ergebnissen erreicht. 'From the table, the significant influence of the propene load on the acrylonitrile yield and the catalyst life is apparent. Despite extremely high propene loading, the use of the process and apparatus of the invention over the prior art agents achieves a new quality in catalyst activity with high economic results. '

Claims (1)

-1-Patentansprüche:-1-claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch katalytische Ammoxidation von Propen in der Wirbelschicht mit integrierter kontinuierlicher Katalysatorregenerierung unter Verwendung eines Reaktors, der den Regeneraiorteil und den Syntheseteil als apparative Einheit unmittelbar übereinander angeordnet enthält und unter Anwendung folgender Reaktionsparameter im1. A process for the preparation of acrylonitrile by catalytic ammoxidation of propene in the fluidized bed with integrated continuous catalyst regeneration using a reactor containing the Regeneraiorteil and the synthesis part as an apparatus unit directly above one another and using the following reaction parameters in
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