DE2424897A1

DE2424897A1 - Verfahren zur gewinnung von acrylnitril bzw. methacrylnitril aus reaktorabgasen

Info

Publication number: DE2424897A1
Application number: DE19742424897
Authority: DE
Inventors: Hsin Chih Wu
Original assignee: Standard Oil Co
Current assignee: Standard Oil Co
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1975-01-02
Also published as: TR18142A; NL184616B; GB1455318A; CA1049559A; JPS5929581B2; IL44917A0; ES427054A1; BR7404644A; DD113351A5; FR2232540A1; AR199261A1; JPS5035110A; NL7407438A; BG34183A3; ZA743376B; IN142425B; SU679132A3; US4234510A; BE816080A; EG11353A

Description

Anmelder: The Standard Oil Company, Midland Building, Cleveland, Ohio 44115/USA

Verfahren zur Gewinnung von Acrylnitril bzw. Methacrylnitril aus Reaktorabgasen

Die Gewinnung des bei der Ammonoxidation von Propylen bzw. Isobutylen anfallenden Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils in großtechnischem Maßstab wurde bisher dadurch erreicht, daß die den Reaktor verlassenden Gase mit V/asser gekühlt wurden und der aus der Abkühlung sich ergebende, Acrylnitril bzw. Methacrylnitril enthaltende Gasstrom einem Absorberturm zugeführt wurde, in. dem Wasser und die Gase im Gegenstrom in Kontakt gebracht wurden und so die Gesamtmenge des Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils abgetrennt wurde. Ein großvolumiger Flüssigkeitsstrom würde erhalten, der zur Abtrennimg des Nitrils v/eiterbehandelt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das die Wirksamkeit der Abtrennung von Acrylnitril br:v;. Methacryl-

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nitril aus den Ammonoxidationsreaktor verlassenden Gasen erhöht wird, wobei gleichzeitig die mit der Errichtung und dem Betrieb der Abtrennungsanlage verbundenen Kapital- und Betriebskosten vermindert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung des bei der Ammonoxidation von Propylen bzw. Isobutylen in den Reaktorabgasen anfallenden Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktorabgase auf eine Temperatur zwischen etwa 40 und etwa 100° C abkühlt, indem die Reaktorgase in direkten Kontakt mit einer Flüssigkeit gebracht werden, und der erhaltene, Acrylnitril bzw. Methacrylnitril enthaltende Gasstrom durch indirektes Kühlen bis zur Kondensierung mindestens eines Teils des Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils aus dem Gasstrom weiter abgekühlt und das in dem verbleibenden Gasstrom enthaltene Acrylnitril bzw. Methacrylnitril in üblicher Weise abgetrennt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die zur Errichtung der Abtrennungsanlage notwendigen Kapitalkosten vermindert, weil der Absorberturm mit erheblich "verminderter Größe vorgesehen oder ganz fortgelassen werden kann und gleichzeitig die weiteren Abtrennungsvorrichtungen wesentlich kleiner ausgeführt v/erden können, v/eil das anfallende Flüssigkeitsvolumen vermindert ist. Auch die Betriebskosten

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sind sehr wesentlich vermindert, weil das Umpumpen großer Flüssigkeitsmengen zu dem Absorber und durch das gesamte Gewinnungssystem ebenfalls entfällt.

Die vorliegende Erfindung läßt sich am besten unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutern.

Die Zeichnung gibt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren bei der Gewinnung von Acrylnitril wieder.

Die bei der Ammoxidation von. Propylen anfallenden Reaktorabgase werden durch die Leitung 10 in den Direktkontaktkühler 12 geleitet. In diesem Kühler 12 wird das durch die Leitung 14 zugeführte Wasser mit den Reaktorabgasen in direkten Kontakt gebracht, wodurch die Gase auf eine Temperatur von etwa 40 bis etwa 100 C abgekühlt werden. Polymerisate, Ammoniumsulfat und andere kondensierbare und lösliche Produkte werden gesammelt und durch die Leitung 16 einem System zur Behandlung von Ab\fässern zugeleitet oder dem Verfahrensverlauf wieder zugeführt. Temperatur und Druck werden derart eingestellt, daß Acrylnitril nur in geringem Umfang bzw. überhaupt nicht kondensiert wird.

Die aus dem Kühler 12 über Kopf abgehenden Gase enthalten Acrylnitril. Dieser Gasstrom wird durch die Leitung 18 dem Indirektkontaktkühler 20 zugeführt. In diesem Kühler 20

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wird das Acrylnitril enthaltende Gas durch Kammern wie Röhre geleitet, wobei die innere Oberfläche der Kammer nLttels eines Kühlmittels auf der äußeren Oberfläche der Kammer gekühlt v/ird. Durch den Kontakt der heißen Gase mit der kühlen inneren Oberfläche der Kammer wird mindestens ein Teil des Acrylnitrils kondensiert.

Das Kondensat besteht hauptsächlich aus Acrylnitril und wird durch die Leitung 22 der (hier nicht gezeigten) weiteren Reinigung zugeführt. Der aus dem Kühler 20 austretende Gasstrom wird durch die Leitung 24 einem Waschturm 26 zugeführt, wo das restliche Acrylnitril aus dem Gas durch V/asser ausgewaschen wird, das durch die Leitung 28 dem Waschturm zugeführt wird. Das Acrylnitril enthaltende V/asser wird über die Leitung 30 einer (hier nicht gezeigten) weiteren Abtrennungsund Reinigungsanlage zugeführt. Die nicht in dem Wasser gelösten Gase werden über Kopf durch die Leitung 32 abgeleitet.

Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass Kühlen durch indirekten Kontakt angewandt wird, um mindestens einen Teil des Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils aus den Reaktorabgasen zu kondensieren. Durch diese Kondensation von Acrylnitril bzw. Methacrylnitril wird die Beladung des Absorberturms vermindert und hierdurch die dem Absorber zuzuschreibenden Kapital- und Betriebskosten herabgesetzt. Außer-

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dem wird das Volumen der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallenden Ströme wesentlich vermindert. Auch hierdurch werden Investitions- und Betriebskosten vermindert. Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere bei Anlagen Bedeutung, die auf eine Herstellungskapazität von mehr als 1 Million kg pro Jahr ausgelegt sind.

Wie erwähnt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Kühlung durch direkten Kontakt der Reaktorabgase mit dem Kühlmittel und die nachfolgende Kondensation mindestens eines Teils des Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils in einem Indirektkontaktkühler. Die Menge des ungesättigten Nitrils, das in dem Indirektkontaktkühler kondensiert wird, kann von einer sehr geringen Menge bis zu im wesentlichen der Gesamtmer-ge des Nitrils variieren. Bei der -bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden etwa 10 bis etwa 90 % des dem Indirektkontaktkühler zugeführten Nitrils kondensiert, wobei die Kondensation von etwa 25 bis etwa 75 % besonders wirtschaftlich ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Kondensation von mehr als 50 % des zugeführten Nitrils, so daß die Menge des dem Waschturm zugeführten Nitrils weniger als die Hälfte des insgesamt gewonnenen Nitrils ausmacht.

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Die Menge des erfindungsgemäß kondensierten Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils wird im wesentlichen durch die Temperatur- und Druckbedingungen im Indirektkühler bestimmt. Andere Variable, wie die Anwesenheit azeotropischer Stoffe und das Mitreißen der Nitrile in dem Gasfluß bleiben unter normalen Betriebsbedingungen relativ stabil.

Eine der die Kondensation steuernden Hauptvariablen ist die Temperatur. Mit sinkender Temperatur steigt die Menge des kondensierten Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils. Die Verminderung der Temperatur zu sehr niedrigen Werten macht naturgemäß eine starke Kühlung des Kühlmittels zur Voraussetzung. Die gewünschte Betriebstemperatur wird im wesentlichen in Abwägung der Menge des kondensierten Nitrile und der Kosten der indirekten Kühlung eingestellt.

Optimal ist hierbei naturgemäß, eine möglichst große Menge Acrylnitril bzw. Methacrylnitril bei möglichst geringen Kosten zu kondensieren. Die Betriebsökonomie hängt davon ab, inwieweit Kühlkapazitäten zur Verfügung stehen und wie teuer sie sindj sowie von der* Kalkulation der Kapital- und Betriebskosten und einer Anzahl weiterer Faktoren.

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Bei der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Temperatur des den Indirektkontaktkühler verlassenden Gasstromes zwischen etwa 0 und etwa 30° C, wobei Temperaturen zwischen etwa 5 und 25° C besonders bevorzugt sind. Hierbei muß naturgemäß die Abhängigkeit zwischen der Temperatur und dem Druck berücksichtigt werden, wenn man die gewünschte Abgastemperatur festlegen v/i 11.

Der Druck ist ebenfalls eine wichtige Variable bei der Bestimmung der Acrylnitril- bzw. Methacrylnitrilmenge, die kondensiert wird. Mit steigendem Druck wird eine größere Menge Nitril kondensiert. Da eine Erhöhung des Drucks gleichzeitig die Anforderungen an die Anlage und damit die Kapitalkosten erhöht, werden im allgemeinen Drucke von weniger als 3 atü angewandt. Für die bevorzugten Temperaturbed^rgungen kommen Drucke zwischen etwa atmosphärischem Druck und 1 atü zur Anwendung.

Die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Ausrüstungen und Anlagen sind bekannt. Zur Kühlung der Temperatur der Reaktorabgase auf Temperaturen von etwa 40 bis etwa 100° C wurden Kühlsysteme angewandt, bei denen das zu kühlende Gas in direkten Kontakt mit dem Kühlmittel gebracht wird. Auch die Indirektkühlsysteme sind bekannt, des weiteren die zur Abtrennung der löslichen Bestandteile

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aus einem Gas eingesetzten Waschtürme.

Bei der "bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die sowohl in dem Direktkontaktkühler als auch in dem Waschturm angewandten Flüssigkeiten Wasserströme₉ die zumindest aus etwa 80 Gew.% Wasser bestehen. Ein bevorzugtes Kühlmittel für den Indirektkontaktkühler ist Salzlösung.

Aus führung sbeispiel

Eins durch Computer simulierte Gewinnung aus dem Abgas einer Acrylnitrilherstellungsanlage wurde durchgeführt. Die eingegebenen Bedingungen waren wie folgt: Die Reaktorabgase wurden in dem Direktkontaktkühler auf eine Temperatur von etwa 90° C bei einem Druck geringfügig höher als 1/2 atü gekühlt. Bei etwa 1/2 atü wurde das Acrylnitril enthaltende Gas durch den Direktkontakkühler auf eine Temperatur von etwa 13° C abgekühlt.

Die Computeranalyse zeigte an, daß etwa 42 % des dem Indirektkontaktkühler zugeführten Acrylnitrils kondensiert wurden und etwa 58 % des Acrylnitrils in der Gasphase verblieben. Es wurde somit die dem Absorberturra zuzuführende Produktenmenge auf etwa die Hälfte reduziert.

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In der gleichen Weise wie bei dem vorstehenden Beispiel ergab sich, daß die Temperatur der von dem Indirektkontaktkühler abfließenden Gase auf 10° C gekühlt werden konnten und hierdurch eine größere Menge" des dem Indirektkühler zugeführten Acrylnitrils kondensiert wurde.

Der vorstehende Versuch wurd_;e mit Methacrylnitril mit dem gleichen Ergebnis wiederholt, das aus den Reaktorabgasen bei der Ammonoxidation von Isobutylen anfällt.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung des bei der Ammonoxidation von Propylen bzw. Isobutylen in den Reaktorabgasen anfallenden Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorabgase dadurch auf eine Temperatur zwischen etwa 40 und 100° C gekühlt v/erden, daß die Reaktorabgase in einem Direktkontaktkühler mit einer Flüssigkeit in Berührung gebracht werden, der hierbei anfallende, Acrylnitril bzw. Methacrylnitril enthaltende Gasstrom sodann einem Indirektkontaktkühler zugeführt und hierdurch mindestens ein Teil des Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils aus dem Gasstrom kondensiert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. etwa 10 bis etwa 90 % des dem Indirektkontaktkühler zugeführten Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils kondensiert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 25 bis etwa 75 % des dem Indirektkontaktkühler zugeführten Acrylnitrils bzw. Methacrylnitrils kondensiert wird.

4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 50 % des dem Indirektkontaktkühler zugeführten

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Acrylnitrils bzw. Methacrylnitril kondensiert wird.

5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung in dem Indirektkontaktkühler, derart durchgeführt wird, daß die Temperatur des den Kühler verlassenden Gasstromes zwischen etwa 0 und etwa 30° C liegt.

6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der angewandte Druck im Wiedergewinnungssystem auf weniger als etwa 3 atü eingestellt wird.

7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Direktkontaktkühlung die Reaktorabgase mit einem wäßrigen Flüssigkeitsstrom in Berührung gebracht werden.

8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 7_t dadurch gekennzeichnet, daß der den Indirektkontaktkühler verlassende Gasstrom einem Waschturm zugeführt wird, in dem eine Flüssigkeit mit dem Gasstrom zur Abtrennung des Acrylnitrils bzw. MethacrylnitriIs hieraus in Berührung gebracht wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in dem Waschturm eine wäßrige Flüssigkeit ist.

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