PL125784B1 - Method of recovery and purification of acrylonitrile - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania i oczyszczania akrylonitrylu z wodnego roztworu zawierajacego akrylonitryl, acetonitryl, HCN i zanieczyszczenia na drodze destylacji.Sposoby odzyskiwania i oczyszczania akrylonitrylu znane sa z opisów patentowych St. Zjedn.Ameryki nr 3 936 360, 3 433 822 i 3 399 120.Akrylonitryl otrzymuje sie zwykle w wyniku reakcji propylenu, amoniaku i powietrza,prowa¬ dzonej w fazie gazowej, w obecnosci katalizatora samoutleniania. Gazy z reaktora kieruje sie do ukladu chlodzacego, w którym kontaktuje sieje bezposrednio z wodna ciecza chlodzaca, zwykle z woda. Podczas chlodzenia usuwa sie nieprzereagowany amoniak i ciezkie polimery. Ochlodzone gazy przesyla sie nastepnie do kolumny absorpcyjnej.W absorberze gazy kontaktuje sie bezposrednio z ciecza absorbujaca, równiez zwykle z woda.Woda, akrylonitryl, acetonitryl, HCN i zwiazane z nimi zanieczyszczenia opuszczaja absorber dolem, w postaci roztworu wodnego. Gazy obojetne usuwane sa z absorbera góra.Roztwór wodny, w celu rozdzielenia odpowiednich jego skladników, kieruje sie nastepnie do serii kolumn destylacyjnych. Pierwsza z serii kolumn zwana jest kolumna regeneracyjna. Tu nastepuje usuwanie acetonitrylu z roztworu wodnego na drodze destylacji ekstrakcyjnej. Opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 3 399 120 dotyczy takiej kolumny regeneracyjnej i zwiazanej z nia kolumny odpedowej. Urzadzenie to zostalo zgodnie z omawianym opisem ulepszone w ten sposób, ze acetonitryl usuwa sie obecnie jako strumien boczny opuszczajacy kolumne regeneracyjna.Opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 3936360 dotyczy zwyklego schematu urzadzenia do regeneracji i dalszego oczyszczania frakcji górnej z kolumny regeneracyjnej, zawierajacej akryloni¬ tryl, HCN, wode i mniejsza ilosc zanieczyszczen. Strumien ten najpierw kieruje sie do kolumny HCN, w której usuwa sie HCN jako frakcje górna, nastepnie do kolumny suszacej, w której jako frakcje górna usuwa sie wode, a wreszcie do kolumny produkcyjnej, z której uzyskuje sie akryloni¬ tryl o wymaganej jakosci. W tym procesie dokonano równiez ulepszenia polegajacego na polacze¬ niu kolumny HCN z kolumna suszaca w jedna kolumne destylacyjna.W celu przeprowadzenia destylacji kazda z omawianych kolumn wymaga doprowadzenia ciepla. Cieplo dostarcza sie zwykle w postaci pary. Sposób wedlug wynalazku w znacznej mierze ogranicza potrzebe dostarczania ciepla zewnetrznego do odzyskania akrylonitrylu, obnizajac tym samym znacznie koszty prowadzenia procesu.1 125 784 Stwierdzono, ze znaczne ograniczenie zuzycia ciepla ze zródel zewnetrznych, potrzebnego do prowadzenia procesu odzyskiwania i oczyszczania akrylonitrylu z roztworu wodnego, zawieraja¬ cego akrylonitryl, acetonitryl i HCN w stanie zanieczyszczonym, mozna uzyskac jezeli (a) roztwór wodny akrylonitrylu destyluje sie w kolumnie destylacji ekstrakcyjnej z woda rozpuszczalnikowa, przy czym otrzymuje sie frakcje górna akrylonitrylu, HCN i wody oraz frakcje dolna wody i zanieczyszczen a (b) frakcje górna z etapu (a) destyluje sie w jednej lub kilku dodatkowych kolumnach destylacyjnych do odzyskiwania akrylonitrylu o wymaganej jakosci, przy czym frakcje dolna z etapu (a) przepuszcza sie przez posredni wymiennik ciepla zwiazany zjedna lub kilkoma dodatkowymi kolumnami destylacyjnymi, aby dostarczyc cieplo do destylacji.Sposób realizacji procesu wedlug wynalazku polega na (a) destylacji roztworu wodnego w kolumnie destylacji ekstrakcyjej z woda rozpuszczalnikowa, przy czym otrzymuje sie frakcje górna akrylonitrylu, HCN i wody oraz frakcje dolna acetonitrylu, wody i zanieczyszczen, na (b)destylacji frakcji górnej (a) w drugiej kolumnie destylacyjnej, przy czym otrzymuje sie druga frakcje górna HCN i wody oraz druga frakcje dolna akrylonitrylu i zanieczyszczen i na (c) destylacji drugiej frakcji dolnej (b) w kolumnie produkcyjnej, aby otrzymac akrylonitryl o jakosci odpowiadajacej wymaganiom stawianym produktowi, przy czym frakcje dolna (a) przepuszcza sie przez posredni wymiennik ciepla z ciecza z drugiej kolumny destylacyjnej /z etapu (b)/, a nastepnie z kolumny produkcyjnej /z etapu (c)/, aby dostarczyc cieplo do odpowiedniej kolumny destylacyjnej.Sposób wedlug wynalazku wyjasniony jest blizej w omówieniu zalaczonego rysunku. Figura na rysuku przedstawia schematycznie urzadzenie do odzyskiwania akrylonitrylu sposobem wedlug wynalazku.Roztwór wodny z absorbera zawierajacy akrylonitryl, acetonitryl, HCN, wode i zanieczy¬ szczenia przepuszcza sie przewodem 2 do wymiennika 4, w którym wstepnie ogrzewa sie roztwór.Ogrzany roztwór opuszcza wymiennik ciepla przewodem 6 i kieruje sie go do kolumny regeneracyj¬ nej 7. Destylacje ekstrakcyjna przeprowadza sie w kolumnie regeneracyjnej 7, do której wprowadza sie dodatek wody rozpuszczalnikowej doplywajacej przewodem 8. Cieplo do destylacji dostarcza wymiennik ciepla 20. Z kolumny regeneracyjnej odprowadza sie trzy strumienie. Pierwszy z nich, to frakcja górna akrylonitrylu, HCN, wody i pewnych zanieczyszczen, które usuwa se z kolumny 7 przewodem 12. Frakcje boczna odprowadza sie z kolumny przewodem 14 i kieruje sie do kolumny odpedowej 15, z której jako frakcje górna odprowadza sie przewodem 16 acetonitryl, a pozostala ciecz dolna z kolumny odpedowej 15 zawraca sie do kolumny regeneracyjnej 7 przewodem 18.Wreszcie frakcje dolna zawierajaca wode i pewne zanieczyszczenia usuwa sie przewodem 20, który ma istotne znaczenie w sposobie wedlug wynalazku, co zostanie omówione dokladniej.Wracajac do przewodu 12 odprowadzajacego frakcje górna z kolumny regeneracyjnej 7, przeplywa tym przewodem frakcja górna do kolumny destylacyjnej 21, która w istocie laczy funkcje kolumny do usuwania HCN i kolumny do usuwania wody. Obie te substancje opuszczaja kolumne 21 jako frakcja górna przewodem 22. Cieplo do kolumny destylacyjnej 21 dostarcza wymiennik ciepla 24. Ciekly strumien akrylonitrylu z mniejsza iloscia wody i zanieczyszczen odplywa z dna kolumny 21 przewodem 26 i przesylany jest do kolumny produkcyjnej 27.Kolumna produkcyjna 27 ma za zadanie usuniecie czesci pozostalej wody i calosci róznych pozostalych zanieczyszczen, przy czym jako produkt z tej kolumny otrzymuje sie akrylonitryl o wymaganej jakosci. Cieplo do kolumny produkcyjnej 27 dostarcza wymiennik ciepla 32. Dzialanie tej kolumny jest rózne w znanych rozwiazanich. Na ogól, tak jak przedstawiono to na fig., gazy usuwa sie jako frakcje górna przewodem 28, akrylonitryl odprowadza sie jako frakcje boczna przewodem 30, a frakcje dolna zawierajaca glównie wode usuwa sie przewodem 34 i kieruje sie albo do scieku albo do nie pokazanego na rysunku ukladu chlodzenia.Wracajac do frakcji dolnej kolumny regeneracyjnej 7, pozwala ona wykazac jak sposób wedlug wynalazku eliminuje potrzeby dostarczania do ukladu ciepla zewnetrznego. Przewód 20 kieruje najpierw frakcje dolna do wymiennika 24 zwiazanego z kolumna destylacyjna 21 usuwajaca HCN i wode. Po dostarczeniu odpowiedniej ilosci ciepla do tej kolumny destylacyjnej, ciecz przeplywa przewodem 36 do wymiennika ciepla 32, który sluzy do dostarczania odpowiedniej ilosci ciepla do destylacji w kolumnie produkcyjnej. Strumien ten opuszcza nastepnie wymiennik ciepla 32 przewodem 38 i, zgodnie z tym co wiadomo ze stanu techniki, ogrzewa surowy roztwór wodny125 784 3 doprowadzany do kolumny regeneracyjnej 7, w wymienniku ciepla 4. Po wymianie ciepla stru- mnien ten jest zwykle przesylany przewodem 40 do absorbera jako woda rozpuszczalnikowa do odzyskiwania akrylonitrylu.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany w dowolnym procesie odzyskiwania akryloni¬ trylu polegajacym na uzyciu kolumny regeneracyjnej i jednej lub kilku dodatkowych kolumn destylacyjnych. Dodatkowe kolumny destylacyjne obejmuja zwykle kolumne HCN, kolumne suszaca do usuwania wody i kolumne produkcyjna do odzyskiwania akrylonitrylu o wymaganej jakosci. Jednak te oddzielne operacje mozna polaczyc w sposób zilustrowany na fig., na którym zarówno HCN jak i woda usuwane sa w jednej kolumnie destylacyjnej. Dzialanie takich kolumn jest znane, wiec proces prowadzony sposobem wedlug wynalazku nie koliduje w istotnym stopniu z parametrami operacyjnymi takich kolumn destylacyjnych.Dzialanie kolumny regeneracyjnej jest znane równiez z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 3 399 120. Zgodnie z tym opisem kolumne regeneracyjna moze stanowic kolumna destylacyjna posiadajaca odprowadzenie acetonitrylu jako frakcji bocznej. Zgodnie z odmiana sposobu wedlug opisu patentowego nr 3 399 120 odciek z kolumny regeneracyjnej kieruje sie do oddzielnej kolumny napedowej, z której jako frakcje górna uzyskuje sie acetonitryl. Frakcja dolna z kolumny odpedo- wej sklada sie z wody i zanieczyszczen. W omawianej odmianie sposobu znanego z opisu patento¬ wego nr 3399 120 frakcje dolna z kolumny odpedowej stosuje sie jako zródlo ciepla dodatkowych kolumn destylacyjnych.Chociaz w sposobie wedlug wynalazku uzyto podobnie jak w tej odmianie omawianego znanego sposobu oddzielna kolumne odpedowa, to dla latwiejszego zrozumienia róznicy obu sposobów wskazane jest omówienie nawiazujace do rysunków. W sposobie znanym frakcje dolna z kolumny regeneracyjnej stosowano do wstepnego ogrzewania surowca a nastepnie uzywano jako wode rozpuszczalnikowa w absorberze. W sposobie wedlug wynalazku zmodyfikowno to postepo¬ wanie regenerujac cieplo zawarte w tym strumieniu i uzywajac je do wywolnia destylacji.Znane jest dzialanie kolumny regeneracyjnej, które ulepszono przez obnizenie temperatury wody rozpuszczalnikowej. Poprzednio temperatura rozpuszczalnika wynosila 60-71,1°C, nato¬ miast zgodnie z omawianym znanym sposobem temperature wody rozpuszczalnikowej obnizono do wartosci nizszej niz 60°C, nie wykorzystujac potem zawartego w niej ciepla. Stosowanie wody rozpuszczalnikowej o nizszej temperaturze pozwala na usuniecie z kolumny regeneracyjnej wiek¬ szej ilosci ciepla we frakcji dolnej niz przy wyzszej temperaturze wody rozpuszczalnikowej, co zwieksza korzysci jakie daje sposób wedlug wynalazku.Z punktu widzenia optymalizacji procesu specyficzny sposób ogrzewania kolumn destylacyj¬ nych ma istotne znaczenie. Poniewaz kolumna HCN-woda pracuje w temperaturze wyzszej niz kolumna produkcyjna, korzystne jest najpierw skierowac frakcje dolna z kolumny regeneracyjnej do kolumny HCN a nastepnie do kolumny produkcyjnej. Jezeli urzadzenie zawiera oddzielne kolumny do usuwania HCN i wody lub jezeli temperatury pracy tych kolumn nieco sie róznia, to kolejnosc powinna byc równiez inna. Korzystnie jest, aby frakcja dolna z kolumny rozpoczynala wymiane ciepla z ta kolumna destylacyjna, która ma najwyzsza temperature w procesie.W typowym procesie odzyskiwania akrylonitrylu w urzadzeniu pokazanym na rysunku zapotrzebowanie ciepla zewnetrznego do ogrzewania kolumn wynosi 27.216kg/h pary. Stosujac sposób wedlug wynalazku zmniejsza sie potrzebna ilosc pary a wiec zwiazane z tym koszty operacyjne sa dzieki temu nizsze, o ile nie zostana calkowicie wyeliminowane.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób odzyskiwania i oczyszczania metali akrylonitrylu z wodnego roztworu zawieraja¬ cego akrylonitryl, acetonitryl, HCN i zanieczyszczenia polegajacy na destylacji wodnego roztworu w ekstrakcyjnej kolumnie destylacyjnej z woda rozpuszczalnikowa,przy czym otrzymuje sie frakcje górna zawierajaca akrylonitryl, HCN i wode oraz frakcje dolna zawierajaca wode i zanieczyszcze¬ nia a nastepnie destylacji frakcji górnej w drugiej kolumnie destylacyjnej, przy czym otrzymuje sie druga frakcje górna zawierajaca HCN i wode oraz frakcje dolna zawierajaca akrylonitryl i zanieczyszczenia i kolejnej destylacji drugiej frakcji dolnej w kolumnie produkcyjnej otrzymujac4 125 784 akrylonitryl, znamienny tym, ze pierwsza frakcje dolna przepuszcza sie przez posredni wymiennik ciepla z ciecza, z drugiej kolumny destylacyjnej a nastepnie z kolumny produkcyjnej. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dodatkowo pierwsza frakcje dolna po przeka¬ zaniu przez nia ciepla do kolumn destylacyjnych przepuszcza sie przez posredni wymiennik ciepla z roztworem wodnym z pierwszego etapu, zanim podda sie ten roztwór destylacji ekstrakcyjnej. <5 X O. o < < z 2 8 O LU * cr O) PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób odzyskiwania i oczyszczania metali akrylonitrylu z wodnego roztworu zawieraja¬ cego akrylonitryl, acetonitryl, HCN i zanieczyszczenia polegajacy na destylacji wodnego roztworu w ekstrakcyjnej kolumnie destylacyjnej z woda rozpuszczalnikowa,przy czym otrzymuje sie frakcje górna zawierajaca akrylonitryl, HCN i wode oraz frakcje dolna zawierajaca wode i zanieczyszcze¬ nia a nastepnie destylacji frakcji górnej w drugiej kolumnie destylacyjnej, przy czym otrzymuje sie druga frakcje górna zawierajaca HCN i wode oraz frakcje dolna zawierajaca akrylonitryl i zanieczyszczenia i kolejnej destylacji drugiej frakcji dolnej w kolumnie produkcyjnej otrzymujac4 125 784 akrylonitryl, znamienny tym, ze pierwsza frakcje dolna przepuszcza sie przez posredni wymiennik ciepla z ciecza, z drugiej kolumny destylacyjnej a nastepnie z kolumny produkcyjnej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dodatkowo pierwsza frakcje dolna po przeka¬ zaniu przez nia ciepla do kolumn destylacyjnych przepuszcza sie przez posredni wymiennik ciepla z roztworem wodnym z pierwszego etapu, zanim podda sie ten roztwór destylacji ekstrakcyjnej. <5 X O. o < < z 2 8 O LU * cr O) PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL