EA000005B1 - Способ и установка очистки газового потока, содержащего акролеин - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам очистки газового потока, включающего акролеин, а также воду, кислоты и инертные газы, чтобы извлечь из него акролеин.

Акролеин является сырьем, основное использование которого в промышленном масштабе - синтез бета-метилтиопропионового альдегида (МТПА) путем реакции акролеина с метилмеркаптаном.

Его получают путем окисления пропилена в газовой фазе с помощью воздуха в присутствии воды. Классически, смесь, получаемая на установке по окислению пропилена в газовой фазе, является газовой смесью, содержащей акролеин в количестве выше 10 мас.%, такие инертные газы как азот, кислород, моноокись и двуокись углерода, пропилен, воду и побочные продукты реакции такие, как акриловая кислота, уксусная и муравьиная, формальдегид, ацетальдегид, аллиловый спирт, а также полимеры, являющиеся результатом, в частности, деструкции акролеина и акриловой кислоты.

Для применения акролеина в такой реакции, как прямой синтез МТПА, необходимо отделить эту комплексную смесь, по крайней мере, от части воды, кислых примесей, в частности акриловой кислоты, а также тяжелых компонентов, которыми являются полимеры. Под прямым синтезом МТПА понимается один из таких способов, которые описаны, в частности, в патентах USA № 4225516 и 5352837. Этот способ состоит в том, чтобы заставить реагировать газ, содержащий акролеин, и источник метилмеркаптана в растворе метилтиопропионового альдегида. Присутствие таких соединений, как вода и кислоты, в частности акриловая кислота, в очищенной газовой смеси, используемой для дальнейшей реакции, очень важно, так как они обуславливают результаты указанной реакции.

Известны и применяются несколько способов очистки акролеина.

Первый способ согласно патенту USA № 4219389 состоит в том, чтобы извлечь кислоты, содержащиеся в газовой смеси, путем абсорбции в органическом растворителе (в частности, 1-этил-2-гексаноле или трибутилфосфате). Однако этот способ имеет недостаток, заключающийся в том, что необходимо применение растворителя, который нужно очищать для его рециркулирования в процессе, что приводит к увеличению стоимости способа.

Второй способ очистки акролеина, например по патенту USA № 3433840, состоит в том, что экстрагируют кислоты, содержащиеся в газовой смеси, путем селективной абсорбции водой, затем выделяют акролеин, содержащийся в газовом потоке, насыщенном водой и неконденсируемыми продуктами, получаемыми на этапе абсорбции. Второй этап состоит в том, чтобы дистиллировать жидкую смесь, полученную в результате, чтобы получить азеотроп акролеин/вода. Однако этот вариант способа имеет тот недостаток, что необходимы значительные количества воды для абсорбции. Существует также опасность разложения акролеина и полимеризации на этапе дистилляции.

Другой путь был разработан для прямого синтеза МТПА. Смесь, полученную при окислении пропилена, сначала очищают, чтобы устранить максимум кислых соединений, как в предыдущем случае, путем абсорбции водой. После конденсации воды акролеин выделяют из остаточного газа путем абсорбции в холодном МТПА, выходящем из реактора при получении МТПА. Раствор акролеина в полученном таким образом МТПА затем подают непосредственно в реактор для получения МТПА по реакции с метилмеркаптаном. Такой способ описан в патенте USA № 4225516, упомянутом ранее. Остается, однако, необходимой предварительная очистка первоначальной смеси, содержащей акролеин, и, следовательно, снова возникают те же недостатки, которые упоминались ранее.

Другой известный способ очистки акролеина описан в заявке на патент ЕР-А-0559227 и состоит в том, что смесь охлаждают в охладительной башне (градирне), где она контактирует с конденсатом, причем газовый эфлюент в большинстве своем содержит неконденсируемые продукты и акролеин улавливается на верху башни. В указанных условиях, когда конденсат у основания башни имеет температуру 3550°С, газовый эфлюент на верху башни имеет температуру 35-55°С, и когда время пребывания конденсата в башне сокращено, очистка реакционной смеси вызывает абсорбцию относительно значительного количества акролеина в конденсат с содержанием приблизительно 3 мас.%.

Настоящее изобретение имеет целью устранить недостатки известных способов и предложить способ очистки газовой смеси, включающей акролеин, воду, кислоты и неконденсируемые вещества, обеспечивающий прямое использование акролеина, в частности, путем синтеза МТПА.

Кроме того, целью изобретения является повышение эффективности очистки и сведение к минимуму разложения акролеина.

И, наконец, настоящее изобретение ставит целью исключение загрязнения аппаратуры, применяемой для осуществления способа.

Эти цели достигаются тем, что способ очистки питающего газового потока, содержащего акролеин, а также воду, кислоты и инертные газы, получаемого, в частности, при окислении пропилена в акролеин в газовой фазе, состоит в том, что указанный питающий газовый поток на первом этапе разделяют на газовый эфлюент и жидкий поток в охладительной колонне, в которой обеспечивают температуру жидкого потока у основания колонны 1 более низкую или равную точке росы указанного питающего газового потока, при этом температурный перепад под3 держивают не превышающим 20°С, предпочтительно не превышающим 10°С, и на втором этапе обеспечивают конденсацию указанного газового эфлюента при температуре ниже 20°С с получением жидкой фракции и очищенной газовой фракции.

Кислоты, содержащиеся в питающем газовом потоке, являются органическими кислотами. Можно назвать, в частности, акриловую кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту или малеиновую кислоту.

Под инертными газами понимают все газовые соединения, которые остаются в газовой фазе от начала до конца процесса производства по изобретению и которые находятся в очищенной газовой фракции после этапа конденсации. В этом отношении инертные газы очищаемой смеси могли бы впоследствии именоваться неконденсируемыми, так как они не конденсируются в условиях температуры и давления, применяемых в предлагаемом способе. Может идти речь в особенности об азоте, кислороде и других газах воздуха, окисях углерода или пропилене.

Благодаря предлагаемому способу можно в конце второго этапа получить очищенную газовую фракцию, содержащую акролеин и неконденсируемые продукты, у которых массовое содержание воды ниже или равно 2%, а массовое содержание кислот ниже или равно 100 ppm.

На первом этапе способа согласно изобретению питающий газовый поток, который вызывает окисление пропилена в газовой фазе, является предпочтительно охлажденным от температуры производства до температуры 1 00200°С и входит в нижнюю часть охладительной колонны.

Питающий поток охладительной колонны содержит, в частности, между 10 и 15% акролеина, примерно 20-30% воды и менее 5% акриловой кислоты, предпочтительно менее 2%, причем дополнение составляют неконденсируемые газы и различные органические компоненты, являющиеся результатом окисления пропилена.

Циркуляция газового потока в противоточной колонне с холодной жидкостью вызывает конденсацию воды и акриловой кислоты, а также других конденсируемых компонентов, имеющихся в ряде случаев. Конденсат стекает под действием силы тяжести к основанию колонны. Газы в верхней части колонны обеднены примесями. Они состоят в основном из акролеина и неконденсируемого газа.

Предпочтительно, чтобы температура газов в верхней части была 30-60°С, а еще более предпочтительно между 50 и 60°С.

Температура жидкого потока у основания колонны ниже, по меньшей мере, на 20°С, предпочтительно менее чем на 10°С, точки росы питающего газового потока. Очень выгодно, когда температура жидкого газового потока у основания колонны практически равна точке росы газовой смеси, введенной в колонну, чтобы свести к минимуму конденсацию акролеина, также как его разложение. Наиболее часто она ниже 100°С. Точка росы смеси, получаемой от каталитического окисления пропилена и содержащей примерно 10-15% акролеина и 20-30% воды, заключена между 70 и 90°С при давлении приблизительно 1,2-10⁵ Па.

Выгодна охладительная колонна, работающая при давлении 10⁵ - 3-10⁵ Па.

Предпочтительно, чтобы время пребывания акролеина в охладительной колонне было 51 0 мин, именно так снижают опасность разложения, эффективно отделяя примеси благодаря предлагаемому способу.

В способе согласно изобретению, что является преимуществом, часть указанного жидкого потока, аккумулированного в основании охладительной колонны, отбирается, охлаждается и рециркулируется в качестве холодной жидкости, циркулирующей в охладительной колонне. Возможно добавление к рециркулируемому жидкому потоку акролеина и акриловой кислоты. Он может, в частности, быть выбран среди гидрохинона, фенотиазина и его производных.

Возвращенный в цикл поток содержит, в частности, органические кислоты, среди которых акриловая кислота и менее 2 мас.% акролеина, предпочтительно менее 1,5%, и, по меньшей мере, 90% воды. Возвращенный в цикл жидкий поток может быть введен в одно или несколько мест в охладительной колонне. Предпочтительно, чтобы он нагнетался в верхнюю часть колонны, чтобы орошать обрабатываемую газовую смесь. В более частном случае возвращенная в цикл жидкость охлаждается до 2545°С посредством холодильника с промышленной водой или холодильника с раствором этиленгликоля.

В соответствии с необязательным этапом способа по изобретению другая часть жидкого потока, собранная в основании охладительной колонны, может быть отобрана, чтобы подвергнуться операции отгонки легких фракций, так, чтобы возвратить в цикл в основание указанной колонны часть акролеина, увлеченного в виде газа.

Преимуществом является то, что отобранный с этой целью жидкий поток нагревается до температуры от 90 до 120°С перед отгонкой легких фракций.

Факультативную операцию по отгонке легких фракций осуществляют, заставляя циркулировать в колонне отобранный жидкий поток в противотоке с инертным газом, в частности азотом, причем жидкость вводят в верхнюю часть колонны, а газ вводят в нижнюю часть колонны.

Преимуществом является то, что температура газа отгонки легких фракций 130-160°С, предпочтительно примерно 150°С, что позволя5 ет устранить всякий риск разложения акролеина и повысить эффективность отгонки легких фракций.

На этой стадии акролеин, содержащийся в жидком потоке, извлекают посредством газа отгонки легких фракций так, чтобы извлекался газовый поток, содержащий акролеин, небольшая часть воды и неконденсируемые вещества, тогда как в жидкой фазе остаются кислоты и большая часть воды. Предпочтительно, чтобы давление в колонне для отгонки легких фракций было выше давления в охладительной колонне, чтобы обеспечить вторичное нагнетание газового потока, полученного после отгонки легких фракций, в охладительную колонну с питающим газовым потоком. Нужно отметить, что давление в колонне для отгонки легких фракций не должно быть слишком высоким, чтобы не повредить эффективности отгонки легких фракций.

Возвращение газового потока, полученного от отгонки легких фракций, может осуществляться путем смешивания указанного потока отгонки с питающим газовым потоком или, что предпочтительно, путем нагнетания указанного потока отгонки легких фракций в охладительную колонну примерно на том же самом уровне, что и ввод питающего газового потока.

На втором этапе способа согласно изобретению частично конденсируют газ из верхней части охладительной колонны, предпочтительно в поверхностном конденсаторе.

Отделение конденсированной жидкой фазы дает газ, обедненный примесями, в частности водой и кислотами, и содержащий акролеин и неконденсаты.

Преимуществом является то, что указанный газовый эфлюент конденсируется один раз или несколько раз последовательно, чтобы дать газовую фракцию, содержащую акролеин, причем температура газа на выходе из последнего конденсатора ниже 20°С.

Предпочтительно, чтобы конденсация газового эфлюента производилась в присутствии замедлителя полимеризации акролеина.

По окончании одной или нескольких операций конденсации газовая фракция, содержащая акролеин, может быть уловлена настолько, что очищенный газ может непосредственно использоваться для синтеза МТПА.

Выгодным является то, что согласно дополнительному необязательному этапу указанная газовая фракция может быть подвергнута абсорбции путем противоточной циркуляции с водой, чтобы устранить дополнительное количество остаточных кислот. Эта операция может осуществляться в абсорбционной колонне. Вода циркулирует в противотоке с указанной газовой фракцией с температурой ниже температуры указанной фракции, с таким весовым расходом, что отношение весового расхода воды к весовому расходу газовой фракции заключено между

0,005 и 0,05, предпочтительно между 0,01 и 0,05. Таким образом получают очищенный газ, у которого содержание воды ниже 2 мас.% и предпочтительно ниже или равно 1 мас.%, а содержание кислот менее 100 ррт.

Упомянутые диапазоны для соотношения расхода воды с расходом газовой фракции были определены для абсорбции, осуществляемой в колонне, включающей 5-10 теоретических тарелок.

Возможно применение колонны, имеющей число тарелок выше упомянутых величин. В этом случае специалист должен использовать свои знания, чтобы адаптировать соответственно расходы воды и газовой фракции.

В течение операции абсорбции водой растворение в воде химических веществ имеет, однако, своим следствием нагревание газа, выходящего из абсорбционной колонны.

Поэтому, чтобы увеличить эффективность абсорбции водой и, следовательно, соблюсти желательные содержания воды и кислот в очищенном газе, было бы предпочтительно, чтобы газ был, насколько это возможно, холодным. Следовательно, в операции конденсации предпочитают газ переохладить.

Также, как и в предыдущих вариантах, можно добавить ингибитор полимеризации акролеина в абсорбирующей воде.

Содержание воды в очищенном газе, имеющем акролеин, ниже 2 мас.% и общее содержание кислот ниже 100 ppm - предпочтительные величины для использования указанного газа в качестве исходного материала для прямого синтеза МТПА.

Целью изобретения является также создание установки, предназначенной для осуществления предлагаемого способа.

Эта установка включает охладительную колонну, снабжаемую питающим газовым потоком, аппарат для конденсации, имеющий средства питания газом на верху охладительной колонны, и в ряде случаев, колонну для отгонки легких фракций, питаемую на верху с помощью питающих средств жидкостью из основания охладительной колонны, и средств рециркуляции газа из верха колонны для отгонки легких фракций к средствам для питания газом или к нижней части охладительной колонны.

Предпочтительно, чтобы установка, кроме того, имела средства обеспечения циркуляции жидкости от основания охладительной колонны к одному или нескольким местам в ее верхней части после того, как указанная жидкость была охлаждена в теплообменнике.

Когда установка содержит колонну для отгонки легких фракций, подогреватель предпочтительно устанавливается на верху указанной колонны, чтобы повысить температуру жидкости, подвергаемой отгонке.

Когда установка содержит колонну для отгонки легких фракций, нагреватель устанавли7 вается предпочтительно на головной части указанной колонны, чтобы поднять температуру жидкости, подвергаемой отгонке.

На фиг. 1-3 схематично изображены три варианта реализации установки для очистки газового потока, содержащего акролеин, в соответствии с изобретением.

Установка, представленная на фиг.1, предназначена для очистки газовой смеси, получаемой при окислении пропилена в газовой фазе в агрегате 30, и производства газового потока, содержащего очищенный акролеин, питающий блок 40 синтеза МТПА. Она включает в основном охладительную колонну 1 , блок 3 конденсации, состоящий из двух конденсаторовсепараторов ЗА и 3В, холодильника 7, нагревателя 14 и колонны 4 для отгонки легких фракций, верхняя часть которой соединена трубопроводом 6 подачи газа с нижней частью охладительной колонны 1 .

Установка работает следующим образом.

Газовый поток, производимый в агрегате 30, сначала охлаждается до температуры 1 00200°С в теплообменнике 31. Охлажденный питающий газовый поток вводится по питающему трубопроводу 2 в нижнюю часть охладительной колонны 1. Эта колонна может быть охладительной колонной любого известного типа, в частности насадочной колонной, причем насадка может быть из перегородок (отражательных листов) или тарелок.

Предпочтительно питание очищаемым газовым потоком производить в нижней четверти колонны, затем вводить фракцию конденсированной жидкости в верхнюю часть колонны, которая находится преимущественно под давлением от 10⁵ до 3· 10⁵ Па.

Охлаждение газа в колонне 1 приводит к выделению в верхней части колонны газов, температура которых заключена, в частности, между 30 и 60°С, предпочтительно между 50 и 60°С, тогда как в основании колонны собирается жидкий поток, температура которого соответствует температуре точки росы питающего газового потока.

Определение размеров колонны 1 выполняется в соответствии со знаниями специалиста в зависимости от эксплуатационных рабочих параметров. Высота колонны зависит от выводимой тепловой нагрузки и температурного перепада между конденсатом в верхней части колонны и жидким потоком у ее основания, а также от диаметра и скорости газа в колонне.

Газы из верхней части колонны 1 направляются к блоку 3 конденсации, который на фиг.1 включает последовательно два конденсатора-сепаратора 3А и ЗВ. Блок 3 конденсации может состоять из самого различного количества конденсаторов, в частности может быть достаточным даже единственный конденсатор. Как правило, выбор количества конденсаторов зависит от разницы в температуре между газом в верхней части колонны 1 и газом, который питает агрегат 40 для синтеза МТПА, а также от поверхности аппаратов для теплообмена.

Газ, охлажденный в конденсаторесепараторе 3А и отделенный на выходе из него, обедненный такими примесями, как вода и акриловая кислота, направляется ко входу конденсатора-сепаратора 3В, тогда как сконденсированная жидкость, содержащая воду и, в частности, акриловую кислоту, отделенная на выходе из конденсатора-сепаратора 3А, выводится по трубопроводу 1 2А. На выходе из конденсаторасепаратора 3В отделенный газ, еще раз обедненный такими примесями, как вода и акриловая кислота, транспортируется по трубопроводу 1 6 к блоку 40 синтеза, тогда как жидкость, конденсированная в конденсаторе-сепараторе 3В, содержащая воду, в частности акриловую кислоту, выводится по трубопроводу 1 2В.

Чтобы охладить газ в верхней части колонны 1 от температуры верха колонны (3060°С, предпочтительно 50-60°С) до температуры ниже 20°С, было бы желательно, чтобы конденсатор-сепаратор 3А функционировал с такой обычной охлаждающей жидкостью, как промышленная вода, и чтобы конденсаторсепаратор 3B работал с охлаждающей жидкостью, более сложной, такой как рассол (вода и хлористый кальций) или, кроме того, раствор этиленгликоля.

Хотя при небольшой температуре конденсации полимеризация акролеина не происходит очень быстро, желательно уменьшить до минимума время пребывания акролеина в конденсаторах. Для этого выгодно использовать вертикальные трубчатые конденсаторы.

Согласно варианту, не представленному на фиг. 1, конденсаторы-сепараторы 3А и 3В могут быть снабжены средствами для введения такого соединения-замедлителя полимеризации акролеина, как, в частности, гидрохинон.

В варианте реализации, представленном на фиг.1, трубопроводы 12А и 12В, выводящие жидкие продукты во время конденсации, соединены между собой в верхней части колонны 1 в точке 1 5, чтобы вылить конденсированную жидкость, содержащую, в частности, воду и акриловую кислоту. Желательно, чтобы точка 15 находилась в верхней четверти колонны 1.

Циркуляция холодной жидкости к низу охладительной колонны 1 в тесном контакте с восходящим газовым потоком обеспечивает частично охлаждение этой колонны.

Жидкий поток, аккумулированный в основании охладительной колонны 1 , содержит, главным образом, такие примеси загрязнения, как, в частности, вода, акриловая кислота и тяжелые конденсаты, а также содержит часть акролеина питающего газового потока.

Сконденсированная жидкость отбирается у основания колонны 1 в трубопровод 5 для под9 вода жидкости, соединенный с верхней частью колонны 4 для отгонки легких фракций.

В варианте реализации, представленном на фиг.1, часть этого сконденсированного жидкого потока отбирается в точке 9 трубопровода 5 по трубе 8 для отбора. Труба 8 соединена со входом охладителя 7, чтобы охладить жидкость у основания от его первоначальной температуры до температуры 15-45°С. Охлажденная в охладителе 7 жидкость снова нагнетается в охлаждающую колонну 1 по трубопроводу 10 в точку 11. Точка 11 предпочтительно расположена в верхней части колонны 1 , в частности в верхней четверти. Желательно, чтобы точка 11 находилась вблизи ранее упомянутой точки 15. Охладитель 7 может быть выбран среди всех типов известных теплообменников.

Другая часть жидкого потока, отобранного у основания колонны 1 , направляется по трубопроводу 5 к колонне 4 для отгонки легких фракций. Эта колонна является насадочной колонной любого известного типа. Можно использовать с успехом колонну с насадкой или колонну с тарелкой (тарельчатую колонну). Трубопровод 5 нагнетает жидкость для отгонки легких фракций в верхнюю часть колонны 4 для отгонки легких фракций. В качестве газа при отгонке легких фракций используют такой инертный газ, в частности, как азот, инжектируемый в нижнюю часть колонны 4 по трубопроводу 22. Этот газ желательно подогреть до температуры 130160°С, предпочтительно примерно до 150°С, для повышения эффективности отгонки легких фракций.

В варианте, представленном на фиг. 1 , теплообменник 1 4 установлен в трубопроводе 5 выше колонны 4 и ниже точки 9. Функцией этого обменника является повышение температуры жидкой смеси, которая подвергается отгонке, до значения порядка 90-120°С, чтобы повысить эффективность этапа отгонки легких фракций.

Инертный газ отгонки легких фракций десорбирует жидкую смесь в процессе своего подъема в колонне 4 для отгонки легких фракций, так что в верхней части этой колонны улавливают газовую фракцию, содержащую воду, неконденсируемые продукты и акролеин. Эта газовая фракция снова инжектируется в нижнюю часть охлаждающей колонны 1 по трубопроводу 6 для подвода газа желательно в нижнюю четверть колонны 1. Будет выгодно, если нагнетание газа по трубопроводу 6 будет осуществляться на том же уровне, что и инжектирование питающего газового потока по трубопроводу 2.

По одному из вариантов трубопровод 6 может быть соединен с трубопроводом 2 выше входного отверстия охлаждающей колонны 1, чтобы смешать газовую фракцию, полученную от отгонки легких фракций, с очищаемым газовым потоком.

Чтобы обеспечить возврат газов, уловленных в верхней части колонны 4 для отгонки легких фракций, в охлаждающую колонну 1 , давление в колонне 4 поддерживается выше давления, имеющегося в колонне 1 . Желательно, чтобы давление в колонне 4 было слегка выше давления, поддерживаемого в колонне 1 .

Охлаждающая колонна 1 оснащена системой слива жидкости из основания колонны для сохранения постоянного уровня жидкости в основании колонны 1 . Могут быть использованы все известные средства, в частности средства 1 2 контроля уровня жидкости в основании колонны 1, и задвижка 13, как представлено на фиг.1. Открывание задвижки 1 3 позволяет удалить излишек жидкости, собранной в основании, по трубопроводу 5 к колонне 4 для отгонки легких фракций или к охладителю 7.

Установка, представленная на фиг.2, является вариантом установки, представленной на фиг. 1 , от которой она отличается следующим.

Трубопровод 1 6 для подвода газа соединен с колонной 17 абсорбции жидкость/газ. Эта колонна является насадочной. Она может быть любого известного типа, в частности с насадкой или с тарелками.

Трубопровод 1 6 обеспечивает нагнетание газа, обедненного примесями, получаемыми из блока 3 конденсации, в нижнюю часть колонны 1 7, тогда как эта колонна питается в своей верхней части трубопроводом 1 8 для подвода воды. Вода, циркулирующая в противотоке, поглощает последние следы кислоты, в частности акриловой.

Эта вода, собранная в основании колонны 1 7, может снова нагнетаться в верхнюю часть колонны 1 в качестве охлаждающей жидкости. Желательно, чтобы эта вода со следами кислоты направлялась через трубопровод 23 для отбора жидкости к точке 24 колонны 1 , выгодно расположенной выше точки 15.

Благоприятным фактом является то, что температура воды, вводимой в колонну 17, ниже 20°С.

Желательно, чтобы вода, подаваемая по трубопроводу 18, содержала соединениеингибитор полимеризации акролеина, которое добавляется в воду выше абсорбционной колонны 1 7.

Установка, представленная на фиг.3, является вариантом установки, представленной на фиг.2, однако распределение оборудования в ней несколько иное.

Эта установка включает колонну 25, заключающую в своей нижней части охлаждающую колонну 1 9, в своей промежуточной части блок 3 конденсации и в своей верхней части абсорбционную колонну 20.

Колонна 19 является охлаждающей колонной, подобной охлаждающей колонне 1, у которой верхняя часть непосредственно соединена с входом блока 3 конденсации. Газовый эфлюент, являющийся результатом фракционирования в охлаждающей колонне 19, направляется непосредственно в блок 3 конденсации, который может в данном случае состоять из одного или нескольких установленных последовательных конденсаторов. Жидкость, сконденсированная в блоке 3 конденсации, свободно циркулирует, стекая в нижнюю часть колонны 25 в противотоке с питающим газовым потоком, и собирается в основании с жидким потоком, сконденсированным в охлаждающей колонне.

Газовая фракция, обедненная примесями, выходящими из блока 3 конденсации, поступает непосредственно в колонну 25, где расположена абсорбционная колонна 20. Эта колонна имеет вид, подобный абсорбционной колонне 17, исключая то, что нагнетание газа больше не производится трубопроводом для подвода газа.

Верхняя часть абсорбционной колонны 20 питается водой по трубопроводу 18 для подвода воды, соединенному с верхней частью колонны 25.

Вода циркулирует в противотоке с газом, восходящим в абсорбционной колонне, и собирает примеси остаточных кислот, имеющиеся в этом газе. Она затем снова свободно стекает в промежуточную часть и нижнюю часть колонны 25 и собирается в основании с другими жидкими фракциями. Колонна 25 оснащена средствами, позволяющими создавать перепад давления между охлаждающей колонной 19 и верхним участком. С этой целью может быть использована гидравлическая перемычка.

Каждая из описанных ранее установок позволяет использовать очистку смеси, содержащей акролеин, воду и такие кислоты, как акриловая кислота, чтобы поставлять газовый поток, содержащий очищенный акролеин. В частности, таким выгодным способом производят очищенный газ, который имеет содержание воды ниже 2 мас.% и общее содержание кислот ниже 100 ppm без загрязнения оборудования и с ограничением деградации (разложение) акролеина.

Примеры 1 и 2 иллюстрируют два варианта практического применения способа по изобретению.

Пример 1.Установка типа, представленного на фиг. 1, включающая конденсатор (сгуститель) в качестве оборудования для конденсации, сжижения, используется для очистки газовой смеси, выходящей из реактора для окисления пропилена в акролеин в паровой фазе. Состав смеси следующий (пропорции указаны по массе смеси), %:

Неконденсируемые газы (азот, кислород, пропилен, окиси углерода) 63,3

Вода 21,0

Акролеин 12,3

Акриловая кислота 1,4

Другие (ацетальдегид, аллиловый спирт, формальдегид) 2,0

Очищаемая газовая смесь вводится при температуре 180°С в основание охлаждающей колонны с 1 0 тарелками с отверстиями под последней тарелкой при весовом расходе 20 кг/ч-с давлением 1,2·10⁵ Па.

Жидкость в основании колонны поддерживается при температуре -70,3°С, тогда как точка росы питающего газового потока -74,7°С (разница равна 4,3°С). Она содержит 1,3 мас.% акролеина.

Рециркуляция жидкости от основания в верхнюю часть колонны производится с расходом 80 кг/ч, причем теплообменник подает возвращенную в цикл жидкость с температурой 30°С.

Другая часть жидкости основания колонны выводится в колонну для отгонки легких фракций с азотом, заполненную насыпной насадкой, работающую при температуре 90°С с массовым расходом азота отгонки легких фракций 0,6 кг/ч. Из нее извлекают жидкость, не содержащую больше чем 1 00 ppm акролеина.

На выходе охлаждающей колонны газы в верхней части охлаждаются до 2°С в конденсаторе. Газовая фракция, извлеченная на выходе конденсатора, анализируется для определения содержания кислот и воды.

Количественный анализ органических кислот осуществляется посредством ионообменной хроматографии после барботажа газа в воде.

Количественный анализ воды выполняется методом Карла Фишера после барботажа газа в н-пропаноле.

Определяют, что очищенный газ содержит 96 ppm кислот и 0,34% воды относительно общего веса указанного газа.

Пример 2. Установка типа, представленного на фиг. 2, включающая различные элементы установки примера 1 и, кроме того, абсорбционную колонну с шестью перфорированными тарелками, используется для очистки той же самой смеси, что в примере 1 .

Параметры работы в примере 2 сохранены, кроме того, что конденсатор охлаждает газы головной части охлаждающей колонны до 4°С.

Газовая фракция, извлеченная на выходе конденсатора, вводится в основание абсорбционной колонны с расходом 16,2 кг/ч. В этой абсорбционной колонне циркулирует поток воды, введенный с 4°C над первой тарелкой колонны с расходом - 0,2 кг/ч.

Как и в первом примере, определяют, что газовый поток, который выходит из абсорбционной колонны, содержит 0,43% воды и менее 1 0 ppm кислот по отношению к общему весу указанного газового потока.

Claims (18)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1 . Способ очистки газового потока, включающего акролеин, а также воду, кислоты и инертные газы, полученного в результате окис13 ления пропилена в акролеин в газовой фазе, отличающийся тем, что на первом этапе указанный газовый поток разделяют на газовый эфлюент и жидкий поток в охлаждающей колонне, в которой обеспечивают температуру жидкого потока в основании колонны более низкую или равную точке росы питающего газового потока, причем температурный перепад поддерживают не превышающим 20°С, и на втором этапе осуществляют конденсацию газового эфлюента при температуре ниже 20°С с получением жидкой фракции и очищенной газовой фракции.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру жидкого потока в основании охлаждающей колонны поддерживают меньшей или равной точке росы питающего газового потока, причем температурный перепад обеспечивают не превышающим 10°С.
3. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что питающий газовый поток вводят с температурой 100-200°С в охлаждающую колонну, при этом температуру газа в верхней части колонны поддерживают равной 30-60°С, а температуру жидкого потока - близкой к точке росы питающего газового потока.
4. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что часть жидкого потока, собираемого в основании охлаждающей колонны, отбирают, охлаждают и возвращают в цикл в качестве жидкого потока, циркулирующего в охлаждающей колонне.
5. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что температуру жидкого потока, возвращенного в цикл перед циркуляцией в охлаждающей колонне поддерживают равной 15-45°С.
6. 6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что очищенную газовую фракцию, выделенную после конденсации, подвергают абсорбции путем обеспечения циркуляции указанной газовой фракции в противотоке с водой, температуру которой поддерживают на уровне не ниже температуры указанной фракции и массовый расход которой обеспечивают с учетом выполнения соотношения между массовым расходом воды и массовым расходом газовой фракции в пределах между 0,005 и 0,05.
7. 7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что часть жидкого потока, полученного в охлаждающей колонне, направляют на стадию отгонки легких фракций с инертным газом с получением газового потока отгонки, содержащего акролеин, который вводят в охлаждающую колонну с питающим газовым потоком.
8. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что часть жидкого потока, собранного в основании охлаждающей колонны, предназначенная для отгонки легких фракций, отбирают, нагревают до температуры 90-120°С и вводят в колонну, где она циркулирует в противотоке с инертным газом.
9. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что температуру инертного газа для отгонки легких фракций поддерживают в пределах 130-160°С.
10. 10. Установка очистки газового потока, содержащего акролеин, а также воду, кислоты и инертные газы, отличающаяся тем, что она содержит охлаждающую колонну (1), к входу которой подсоединены средства питания газом, и блок (3) конденсации, подключенный при помощи средств питания газом к верхней части охлаждающей колонны (1).
11. 11. Установка по п. 1 0, отличающаяся тем, что снабжена средствами циркуляции (8, 10) жидкости от основания охлаждающей колонны (1 ) к по меньшей мере точке (11) верхней части указанной колонны и средствами охлаждения (7) жидкости, циркулирующей в средствах циркуляции (8, 10) колонны (1), установленными в контуре циркуляции.
12. 1 2. Установка по пп. 1 0 или 11, отличающаяся тем, что охлаждающая колонна (1) снабжена средствами контроля (12) уровня жидкости, связанными со средством автоматического регулирования положения задвижки (13) слива.
13. 13. Установка по пп. 10-12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит колонну (4) для отгонки легких фракций, верхняя часть которой соединена средствами (5) питания жидкостью с основанием охлаждающей колонны (1) и средствами циркуляции (6) газа - со средствами питания газом (2) или с нижней частью охлаждающей колонны (1 ).
14. 14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что включает в себя теплообменник (14), установленный в промежуточном месте средств питания (5) жидкостью колонны (4) для отгонки легких фракций, выше колонны (4) для отгонки легких фракций по ходу жидкости.
15. 1 5. Установка по пп. 1 0-1 4, отличающаяся тем, что абсорбционную колонну (17) для жидкости/газа, нижняя часть которой соединена средствами питания (1 6) газом с выходом блока (3) конденсации и верхняя часть которой оснащена трубопроводами (19) подвода воды.
16. 16. Установка по пп.10-15, отличающаяся тем, что содержит средства ввода (12А, 12В) жидкости, сконденсированной в блоке (3) конденсации, в охлаждающую колонну (1) в точке (15) этой колонны, расположенной в непосредственной близости от точки (11) подключения контура циркуляции.
17. 17. Установка по пп.10-15, отличающаяся тем, что блок (3) конденсации расположен в верхней части охлаждающей колонны (19), внутри единой колонны (25).
18. 18. Установка по пп.10-15, отличающаяся тем, что блок (3) конденсации расположен в верхней части охлаждающей колонны (19), а оборудование для абсорбции (20) находится над блоком (3) конденсации, внутри единой колонны (25).