RO120908B1 - Procedeu pentru recuperarea acrilonitrilului sau a metacrilonitrilului - Google Patents

Abstract

Procedeu pentru recuperarea acrilonitrilului sau metacrilonitrilului obţinut din efluentul reactorului unei reacţii de amonooxidare a propilenei sau izobutilenei, care cuprinde trecerea efluentului de la reactor printr-o coloană de absorbţie, o coloană de recuperare şi o coloană de stripare, în care îmbunătăţirea constă în creşterea presiunii la vârful coloanei de recuperare, prin mijloace mecanice, cu aproximativ 1,72 până la 34,47 KPa (0,25 până la 5 psi), în vederea îmbunătăţirii capacităţiihidraulice a coloanelor de recuperare şi de stripare.

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu pentru recuperarea acrilonitrilului sau metacrilonitrilului. Produsele obținute sunt folosite în industria chimică, ca materii prime, pentru obținerea altor substanțe, sau pentru comercializarea ca produse finite.

Recuperarea acrilonitrilului/metacrilonitrilului produs prin amonooxidarea propilenei sau izobutilenei, la scară industrială, a fost efectuată prin răcirea bruscă (“quench”) a efluentului de la un reactor cu apă, urmată de trecerea fluxului gazos conținând acrilonitril sau metacrilonitril rezultat de la faza de răcire bruscă, către un absorber, unde apa și gazele sunt contactate în contracurent, pentru a îndepărta practic întreaga cantitate de acrilonitril sau metacrilonitril, fluxul apos conținând practic întreaga cantitate de acrilonitril sau metacrilonitril, fiind apoi trecut printr-ο serie de coloane de distilare și decantoare asociate acestora, pentru separarea și purificarea produsului acrilonitril sau metacrilonitril.

Sistemele tipice de recuperare și purificare, care sunt utilizate în producerea acrilonitrilului sau metacrilonitrilului, sunt descrise în brevetele US 4234510 și US 3885928.

Documentul EP 0811609 prezintă un procedeu de recuperare a acrilonitrilului sau metacrilonitrilului din efluentul din reactor, recuperarea având loc în două decantoare menținute la temperaturi specifice.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este recuperarea avansată a acrilonitrilului sau metacrilonitrilului rezultat prin reacția de amonooxidare a propilenei sau izobutilenei.

Procedeul conform invenției se referă la recuperarea acrilonitrilului sau a metacrilonitrilului obținut din efluentul de la reactorul unei reacții de amonooxidare a propilenei sau izobutilenei,cuprinzând trecerea efluentului de la reactor printr-o coloană de absorbție și o coloană de recuperare și o coloană de stripare, procedeu în care presiunea la vârful coloanei de recuperare este mărită prin mijloace mecanice cu 0,68 până la 34,47 kPa, pentru a îmbunătăți capacitatea hidraulică a coloanelor de recuperare și stripare.

Avantajele prezentei invenții decurg din faptul că se reduc gazele reziduale și se îmbunătățește randamentul în produs și se eficientizează faza de recuperare și calitatea produsului, prin reducerea cantității de impurități organice în produsul final rezultat.

Obiectivele, avantajele și trăsăturile caracteristice noi ale invenției de față sunt menționate, în parte, în descrierea care urmează și, în parte, vor deveni evidente specialiștilor care lucrează în acest domeniu, după examinarea celor ce urmează, sau prin punerea în practică a invenției de față. Aceste obiective și avantaje ale invenției pot fi atinse și cu ajutorul și contribuția informațiilor din revendicările anexate.

Pentru a realiza obiectivele menționate mai înainte, precum și alte obiective în conformitate cu scopul prezentei invenții, așa cum este realizată și descrisă pe larg aici, procedeul din prezenta invenție cuprinde transportarea efluentului de la reactor, obținut în timpul amonooxidării propilenei sau izobutilenei, către o coloană de răcire bruscă, unde gazele din efluentul fierbinte sunt răcite în contact cu un flux de pulverizare, apos, efluentul de la reactor, astfel răcit, este trecut apoi pe la partea superioară a coloanei de răcire bruscă, către o coloană de absorbție unde acrilonitrilul sau metacrilonitrilul este absorbit în apă, soluția apoasă conținând acrilonitril sau metacrilonitril este apoi trecută printr-o coloană de distilarerecuperare și printr-o coloană de distilare-stripare, în vederea recuperării produsului acrilonitril sau metacrilonitril, în care îmbunătățirea cuprinde creșterea presiunii la vârful coloanei de distilare-recuperare prin mijloace mecanice de la 0,68 până la 34,47 kPa (0,1 până la 5 psi), în scopul îmbunătățirii capacității hidraulice a coloanelor de recuperare și stripare. De exemplu, în mod obișnuit, presiunea la vârful coloanei de recuperare din secția de recuperare și purificare a instalației de acrilonitril este prevăzută să opereze între aproximativ

RO 120908 Β1

106,89 până la 134,47 kPa (1 până la mai puțin de 5 psig). Prezenta invenție este orientată 1 către creșterea pe cale mecanică, prin prevederea unui ventil de presiune, a presiunii la vârful coloanei de recuperare deasupra presiunii de proiectare, între 0,68 până la 34,47 kPa 3 (0,1 și 5 psi), preferabil de la 1,72 -3,44 până la 34,47 kPa (0,25-0,5 până la 5 psi), în mod deosebit, preferabil între 6,89 și 34,47 kPa (1,0 și 5,0 psi). 5 într-un exemplu preferat de realizare a prezentei invenții, presiunea la vârful coloanei de recuperare este menținută între 134,47 și 168,95 kPa (5 și 10 psig), preferabil mai mare 7 decât 134,47 până la 168,95 kPa (5 până la 10 psig), în mod deosebit, preferabil între 137,92 și 151,71 kPa (5,5 și 7,5 psig). 9 într-un exemplu preferat de realizare a prezentei invenții, procesul are loc cu un efluent obținut de la reactorul procesului de amonooxidare a propilenei, amoniacului și oxi- 11 genului, în scopul producerii acrilonitrilului.

într-un alt exemplu preferat de realizare a prezentei invenții, efluentul de la reactor 13 este obținut în reacția dintre propilenă, amoniac și aer, într-un reactor în pat fluidizat și în contact cu un catalizator în pat fluidizat. 15

Un catalizator de amonooxidare în pat fluidizat convențional poate fi utilizat în aplicarea acestei invenții. De exemplu, catalizatorul în pat fluidizat, așa cum este descris în 17 brevetele US 3642930 și 5093299, poate fi utilizat în aplicarea invenției de față.

în procedeele convenționale de recuperare și purificare, în vederea recuperării 19 acrilonitrilului sau metacrilonitrilului, s-a găsit că înecarea duzelorîn coloanele de recuperare și de stripare este, în mod obișnuit, determinată de debitul maxim de apă săracă, ce poate 21 fi recirculat prin coloana de absorbție, de recuperare și de stripare. Prezenta invenție permite operarea coloanelor de recuperare și stripare la o presiune crescută, aceasta conducând la 23 creșterea debitului la care apare fenomenul de înecare a duzelor, permițând în acest fel creșterea vitezei de operare a reactorului și scăderea pierderilor de gaze reziduale din co- 25 Ioana de absorbție. Aceasta este realizată prin creșterea debitului de apă săracă de la coloanele de recuperare și de stripare către coloana de absorbție, cu avantajul că procesul total 27 de recuperare nu a pierdut nimic din eficiența de operare. Aplicarea acestei invenții permite o productivitate mai ridicată în zona de reacție, menținând în același timp cerințele minime 29 în ceea ce privește raportul dintre debitul de apă săracă și produs (de cel puțin 11:1). Aplicarea prezentei invenții este foarte benefică, atunci când se utilizează în combinație cu pro- 31 cedeul de recuperare și purificare, ce funcționează cu un raport apă săracă față de produs de 12: 1 până la 11: 1, în coloana de absorbție. 33 în continuare, se face o descriere detaliată a prezentei invenții. Efluentul de la reacție, obținut prin amonooxidarea propilenei și izobutilenei cu amoniac și oxigen, într-un reactor 35 în pat fluidizat, în prezența unui catalizator de amonooxidare în pat fluidizat, este transportat către o coloană de răcire bruscă, unde efluentul gazos fierbinte este răcit prin contact cu apa 37 pulverizată. în mod obișnuit, orice exces de amoniac, conținut în efluent, este neutralizat prin contact cu acid sulfuric în coloana de răcire bruscă, în vederea îndepărtării amoniacului sub 39 formă de sulfat de amoniu. Efluentul gazos răcit, conținând produsul dorit (acrilonitril sau metacrilonitril și acid cianhidric), este trecut apoi în partea inferioară a coloanei de absoribție, 41 unde produsele sunt absorbite în apa care intră în coloană pe la partea superioară. Gazele neabsorbite ies din coloana de absorbție, printr-o conductă situată în partea superioară a co- 43 Ioanei de absorbție. Fluxul apos conținând produsul dorit este trecut, apoi, de la baza coloanei de absorbție, în porțiunea superioară a primei coloane de distilare, pentru o pu- 45 rificare ulterioară și recuperarea produsului acrilonitril sau metacrilonitril. Fluxul din baza coloanei de recuperare este trimis la o coloană de distilare - stripare, pentru a recupera 47 acetonitrilul brut care este un coprodus valorificabil.

RO 120908 Β1 în aplicarea prezentei invenții, este montat un ventil de reglare automată a presiunii în conducta de vârf a coloanei de recuperare, pentru a permite ca presiunea la vârful coloanei de recuperare să fie crescută cu 0,68 până la 34,47 kPa (0,1 până la 5 psi) peste presiunea de proiectare la vârful coloanei de recuperare. în mod obișnuit, presiunea la vârful coloanei de recuperare este cuprinsă între 106,89 și mai puțin de 134,47 kPa (1 și mai puțin de 5 psig), în mod normal între 127,58 și 131,03 kPa (4 și 4,5 psig). în prezenta invenție, presiunea la vârful coloanei de recuperare variază de la 134,47 la 168,95 kPa (5 psig la aproximativ 10 psig), preferabil de la 137,92 până la 151,71 kPa (5,5 până la 7,5 psig). Această îmbunătățire din prezenta invenție este aplicabilă la proiectarea coloanei de recuperare și de stripare, precum și la proiectarea coloanelor de recuperare/stripare suprapuse, în vederea recuperării acrilonitrilului sau metacrilonitrilului, cu condiția ca hidraulica coloanei să fie limitată de fenomenul de înecare a duzelor. Ventilul regulator de presiune poate fi obținut de la orice producător de ventile. Acesta poate fi reglat automat sau manual.

Este de preferat ca reacția de amonooxidare să fie efectuată într-un reactor cu pat fluidizat, cu toate că și alte tipuri de reactoare, cum ar fi de pildă reactoare cu linie de transport, pot fi de asemenea folosite. Reactoarele în pat fluidizat, pentru producerea acrilonitrilului sunt bine cunoscute în stadiul actual al tehnicii. De exemplu, concepția reactorului menționat în brevetul US 3230246 este adecvată scopului.

Condițiile pentru efectuarea reacției de amonooxidare sunt, de asemenea, bine cunoscute în stadiul actual al tehnicii, așa cum este dezvăluit în brevetele US 5093299, 4863891,4767878 și 4503001. în mod obișnuit, procesul de amonooxidare este efectuat prin contactarea propilenei sau izobutilenei, în prezența amoniacului și a oxigenului, în prezența unui catalizator în pat fluidizat, la temperatură ridicată, pentru a produce acrilonitril sau metacrilonitril. Poate fi utilizată orice sursă de oxigen. Din rațiuni economice, este totuși preferabil a se utiliza aer. Raportul molar tipic oxigen față de olefină în alimentare trebuie să varieze în domeniul de la 0,3:1 până la 4:1, preferabil de la 1:1 până la 3:1. Raportul molar de amoniac față de olefină, în fluxul de alimentare a reactorului, poate varia între 0,5 și 1 până la 5: 1. Nu există o limită superioară pentru raportul amoniac/olefină, dar nu este, în general, rațional a se depăși un raport de 5:1, din motive economice.

Reacția are loc la o temperatură cuprinsă între aproximativ 260” până la 600”C, dar domeniul preferat este de la 310° până la 500°C și în mod deosebit preferat de la 350° până la 480°C. Timpul de contact, cu toate că nu reprezintă un parametru critic, se situează, în general, în domeniul cuprins între 0,1 până la 50 s, fiind preferat un timp de contact de 1 până la 15 s.

Suplimentar față de catalizatorul din brevetul US 3642930, alți catalizatori adecvați a fi utilizați în aplicarea prezentei invenții sunt menționați în brevetul US 5093299.

Condițiile în care operează coloana de absorbție, coloana de recuperare și coloana de stripare sunt menținute în domeniul dintre 134,47 până la 148,26 kPa (5 până la 7 psig) (80°F până la 110°F, respectiv 24° până la aproximativ 39°C), 106,89 până la 131,03 kPa (1 până la 4,5 psig) (155°F până la 170°F, respectiv aproximativ 63 până la aproximativ 68°C) și respectiv 148,26 până la 189,63 kPa (7 până la 13 psig) (170°F până la 210°F, respectiv de la aproximativ 68 până la aproximativ 100°C).

îmbunătățirea din prezenta invenție se distinge față de stadiul actual al tehnicii prin operarea coloanei de recuperare, printr-o ajustare mecanică la o presiune care este superioară presiunii de proiectare normală, utilizată în practica procesului de amonooxidare, pentru producerea acrilonitrilului/metacrilonitrilului. Procedeele convenționale utilizează presiunea la vârful coloanei de recuperare mai mică de 134,47 kPa (5 psig). în practica preferată din prezenta invenție, coloana de recuperare funcționează, având presiunea la vârful coloanei, variind în mod obișnuit de la 134,47 până la 168,95 kPa (5 până la 10 psig), preferabil între 137,92 până la 148,26 kPa (5,5 până la 7,0 psig).

RO 120908 Β1

Operarea procedeelor de recuperare și de purificare din prezenta invenție rezidă în 1 abilitatea de a obține debite ridicate prin reactor, fără a face modificări în sistemul de recuperare și purificare, care reclamă cheltuieli de investiții. Prezenta invenție nu numai că aduce 3 o îmbunătățire neașteptată în ceea ce privește productivitatea, dar realizează această îmbunătățire fără creșterea dimensiunii coloanelor utilizate în secția de recuperare și purificare. 5 Suplimentar, creșterea așteptată în ceea ce privește productivitatea nu este însoțită de scăderea performanțelor în funcționarea coloanei de absorbție, în timpul recuperării acrilo- 7 nitrilului sau metacrilonitrilului. Prezenta invenție conduce la o eficiență îmbunătățită a procesului, la un randament îmbunătățit, la o creștere a productivității fără necesitatea unor 9 cheltuieli de investiții.

Claims (8)

1. Procedeu pentru recuperarea acrilonitrilului sau a metacrilonitrilului obținut din efluentul de la reactorul unei reacții de amonooxidare a propilenei sau izobutilenei, 15 cuprinzând trecerea efluentului de la reactor printr-o coloană de absorbție și o coloană de recuperare și o coloană de stripare, caracterizat prin aceea că presiunea la vârful coloanei 17 de recuperare este mărită prin mijloace mecanice cu 0,68 până la 34,47 kPa, pentru a îmbunătăți capacitatea hidraulică a coloanelor de recuperare și stripare. 19

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că efluentul de la reactor este obținut în urma reacției dintre propilenă, amoniac și un gaz conținând oxigen, 21 într-un reactor în pat fluidizat, în prezența unui catalizator de amonooxidare în pat fluidizat.

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că efluentul de la 23 reactor este obținut în urma reacției dintre izobutilenă, amoniac și un gaz conținând oxigen, într-un reactor în pat fluidizat, în prezența unui catalizator de amonooxidare în pat fluidizat.25

4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, coloana de recuperare este menținută la o presiune, în vârful coloanei, de 134,47 până la 168,95 kPa. 27

5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că presiunea la vârful coloanei de recuperare este menținută între 137,92 până la 148,26 kPa.29

6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că presiunea la vârful coloanei de recuperare este crescută cu 1,72 până la 34,47 kPa.31

7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că presiunea la vârful coloanei de recuperare este crescută cu 3,44 până la 34,47 kPa.33

8. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că presiunea la vârful coloanei de recuperare este crescută cu 6,89 până la 34,47 kPa.35