JP7219252B2 - 回収塔の制御 - Google Patents
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Description
通常は、プロピレン、アンモニア及び空気を、アンモ酸化触媒を用いて気相中で反応させる。それから蒸気を多く含む反応器流出物が急冷システムを通過し、そこで反応器流出物が水性の急冷液体、通常水、と直接接触する。この急冷により未反応のアンモニア及び重いポリマーが除去される。それから急冷された気体は吸収塔へ進む。
それから粗アクリロニトリルを精製区域で更に処理して純アクリロニトリルを回収する。塔の底部区域は、回収塔の再沸器中の蒸気を用いるストリッピング工程によって粗アセトニトリルを回収するために用いられる。
任意のタイプの回収塔を、本方法に関連して用いてもよい。いくつかのタイプの回収塔構造を、例として本明細書に記載する。
前記回収塔に提供される供給流は、典型的にはアクリロニトリル、シアン化水素(HCN)、アセトニトリル及び水を含む(図1の供給流1、図2の供給流101、図3の供給流301に示される)。この態様において、前記回収塔に供給される前記供給流は、約2質量%~約10質量%の、他の態様では約3質量%~約7質量%の、他の態様では約4質量%~約6質量%のアクリロニトリルを含む。前記混合物はまた、約0.1質量%~約0.3質量%のアセトニトリルの量のアセトニトリル、他の態様では約0.15質量%~約0.25質量%のアセトニトリルの量のアセトニトリルを含む。前記混合物はまた、例えばアクロレイン及び/又はオキサゾール等の他の成分を少量含んでもよい。前記回収塔に提供される前記供給流は、約162°F(72.2℃)~約175°F(79.4℃)、他の態様では約165°F(73.8℃)~約167°F(75℃)、他の態様では約165°F(73.8℃)~約166°F(74.4℃)、他の態様では約166°F(74.4℃)~約167°F(75℃)の温度を有する。
図4は回収塔の運転の温度プロファイルを示す。図4に示されるような適切な温度制御及び温度プロファイルは、塔の適切な運転のために重要である。図4の点線で定義される温度プロファイル内部での変動は、溶媒水並びに供給温度、溶媒水の速度及び流れの速度に関する変化の組み合わせにより影響を受け得る。塔の圧力もプロファイルを変化させ得る。
前記回収塔の前記中間区域の前記頂点部を、約65℃~約85℃、他の態様では約70℃~約80℃の温度に維持し、
前記回収塔の前記中間区域の前記底部を、約100℃~約120℃、他の態様では約105℃~約115℃に維持し、
前記回収塔の前記頂点区域の前記頂点部を、約55℃~約80℃、他の態様では約60℃~約75℃に維持し、
前記回収塔の前記頂点区域の前記頂点部及び前記底部は、約0℃~約20℃、他の態様では約5℃~15℃の温度差を有し、
前記回収塔の前記底部区域の前記底部を、約105℃~約125℃、他の態様では約110℃~120℃に維持し、そして
前記回収塔の前記底部区域の前記頂点部及び前記底部は、約0℃~約15℃、他の態様では約7℃~約13℃の温度差を有する。
前記回収塔の前記中間区域の前記頂点部のトレイを、約65℃~約85℃、他の態様では約70℃~約80℃の温度に維持し、
前記回収塔の前記中間区域の前記底部のトレイを、約100℃~約120℃、他の態様では約105℃~約115℃に維持し、
前記回収塔の前記頂点区域の前記頂点部のトレイを、約55℃~約80℃、他の態様では約60℃~約75℃に維持し、
前記回収塔の前記頂点区域の前記頂点部のトレイ及び前記底部のトレイは、約0℃~約20℃、他の態様では約5℃~約15℃の温度差を有し、
前記回収塔の前記底部区域の前記底部のトレイを、約105℃~約125℃、他の態様では約110℃~約120℃に維持し、そして
前記回収塔の前記底部区域の前記頂点部のトレイ及び前記底部のトレイは、約0℃~約15℃、他の態様では約7℃~約13℃の温度差を有する。
ある態様では、前記回収塔の前記中間区域における温度降下は、前記回収塔の頂点トレイから底部トレイまでの温度降下の約35%以上であり、
他の態様では、前記回収塔の前記中間区域における温度降下は、前記回収塔の頂点トレイから底部トレイまでの温度降下の約50%以上であり、
他の態様では、前記回収塔の前記中間区域における温度降下は、前記回収塔の頂点トレイから底部トレイまでの温度降下の約75%以上であり、
他の態様では、前記回収塔の前記中間区域における温度降下は、前記回収塔の頂点トレイから底部トレイまでの温度降下の約75%であり、
他の態様では、前記回収塔の前記中間区域における温度降下は、前記回収塔の頂点トレイから底部トレイまでの温度降下の約80%である。
塔頂流は、前記アクリロニトリル-水共沸混合物及び約0.05質量%以下のアセトニトリル、他の態様では約0.03質量%以下のアセトニトリル、他の態様では約0.01質量%以下のアセトニトリルを含み、
塔頂流は、約70質量%~約90質量%のアクリロニトリル、他の態様では約75質量%~約85質量%のアクリロニトリルを含み、
缶出液流は、約0質量%~約0.0075質量%のアセトニトリル、他の態様では約0.0025質量%~約0.007質量%のアセトニトリル、他の態様では約0.0025質量%~約0.005質量%のアセトニトリルを含み、
塔側流は、約5質量%~約70質量%のアセトニトリル、他の態様では約5質量%~約50質量%のアセトニトリル、他の態様では約6質量%~約12質量%のアセトニトリルを含む。
アクリロニトリル及びアセトニトリルの混合物を抽出蒸留する方法の一つの目的は、塔頂流中及び側流抜き出し中の不純物を減らすことを含む。第1の制御態様において、不純物レベルの制御は、前記回収塔に添加される水の量及び塔の温度を含む。他の制御態様において、制御はデカンタ中の材料のレベル又は量及び前記回収塔の圧力降下を含む。更なる制御は、前記塔頂流中のオキサゾール不純物レベル、側流抜き出し中のHCNレベル、肥沃水に対する溶媒水の流量比、及び肥沃水に対する側流抜き出しの流量比を含んでもよい。
Claims (15)
- 抽出蒸留塔の制御方法であって、
(1)アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む混合物を少なくとも1つの蒸留塔に提供する工程と、
(2)アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物を水性溶媒に接触させてアクリロニトリル-水共沸混合物を提供する工程と、
(3)前記アセトニトリルから前記アクリロニトリル-水共沸混合物を分離して塔頂流、塔側流及び缶出液流を提供する工程であって、前記塔頂流が、アクリロニトリル-水共沸混合物、0.05質量%以下のアセトニトリル及び70~90質量%のアクリロニトリルを含み、前記缶出液流が、0~0.0075質量%のアセトニトリルを含み、前記塔側流が、5~70質量%のアセトニトリル及び1質量%以下のアクリロニトリルを含む、前記工程と、を備え、
前記方法が、前記蒸留塔に添加される前記水性溶媒の量及び蒸留塔の温度を少なくとも含む操作変数のセットに対する同時の制御アクションを決定するモデル予測制御に基づく高度プロセスコントローラを用いて、前記操作変数のセットを最適化することにより、塔頂流中のアセトニトリルの量及び塔側流中のアクリロニトリルの量を含む制御変数を制御して、前記制御変数を、前記工程(3)において規定した前記塔頂流中のアセトニトリルの量及び前記塔側流中のアクリロニトリルの量に維持することを含む、前記方法。 - 前記塔頂流をデカンタへ送る、請求項1に記載の方法。
- 前記デカンタからの有機流体が、アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物の体積の6%~11%である、請求項2に記載の方法。
- 前記蒸留塔が、110.32kPa差(16psid)以下の圧力降下を有する、請求項1に記載の方法。
- アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物の供給速度(0.0038m3/分(米ガロン/分))に対する前記塔側流の流速(28320m3/時間(100万標準立方フィート毎時(MSCFH)))の比が、0.1~0.3である、請求項1に記載の方法。
- 前記塔頂流中のオキサゾールを30ppm以下の濃度に維持する、請求項1に記載の方法。
- 前記塔側流中のHCNを2質量%以下の濃度に維持する、請求項1に記載の方法。
- 前記水性溶媒の流速対アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物の流速の比が、1:2~1:1.6である、請求項1に記載の方法。
- 前記塔側流の流速対アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物の流速の比が、1:1.25~1:1.7である、請求項1に記載の方法。
- 回収塔に供給されるアクリロニトリル及びアセトニトリルの前記混合物0.0038m3(1米ガロン)につき、1688kJ(1600btu)以下のエネルギーの使用をもたらす、請求項1に記載の方法。
- 前記制御変数が、デカンタレベル及び/又は蒸留塔の圧力降下を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記制御変数が、前記塔頂中のオキサゾールのレベル、アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物の流速に対する水性溶媒の流速の比、アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物の流速に対する塔側流の流速の比、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択されるパラメータを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記蒸留塔に添加される前記水性溶媒の量及び蒸留塔の温度が、前記塔頂流中に0.05質量%以下のアセトニトリル及び前記塔側流中に1質量%以下のアクリロニトリルをもたらす、請求項1に記載の方法。
- アクリロニトリル及びアセトニトリルを含む前記混合物が、前記蒸留塔に入る前に162°F(72.2℃)~175°F(79.4℃)の温度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記水性溶媒が、前記蒸留塔に入る前に102°F(38.8℃)~128°F(53.3℃)の温度を有する、請求項1に記載の方法。
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