RU2696436C2

RU2696436C2 - Ammoxidation reactor temperature monitoring

Info

Publication number: RU2696436C2
Application number: RU2017109910A
Authority: RU
Inventors: Тимоти Роберт Макдонел; Джей Роберт Коуч; Дэвид Рудольф Вагнер; Пол Тригг Вачтендорф; Томас Джордж Трэверс
Original assignee: ИНЕОС Юроп АГ
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN104190331A; WO2016036517A1; SA517381016B1; RU2017109910A; RU2017109910A3; CN104190331B

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to a method of controlling temperature of ammoxidation reactor. Method includes supply of superheated steam to coils of overheating, located in ammoxidation reactor, measurement of temperature in ammoxidation reactor, control of flow rate and/or pressure of superheated steam in overheating coils to increase or decrease temperature in ammoxidation reactor, wherein the amount of superheated steam supplied to the overheating coils is controlled by a bypass valve, wherein the bypass valve is configured to provide a bypass of the superheated steam around the reactor.EFFECT: invention provides efficient and accurate control of the ammoxidation reaction temperature while maintaining a constant desired propylene flow rate and a constant desired acrylonitrile release volume.40 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Обеспечиваются способ и устройство для контроля температуры реактора аммоксидирования. Более конкретно, способ включает измерение температуры в реакторе аммоксидирования и регулирование расхода перегретого пара в змеевиках перегрева в реакторе аммоксидирования.A method and apparatus for controlling the temperature of an ammoxidation reactor are provided. More specifically, the method includes measuring the temperature in the ammoxidation reactor and controlling the flow of superheated steam in the overheating coils in the ammoxidation reactor.

Уровень техникиState of the art

При промышленном производстве акрилонитрила пропилен, аммиак и кислород реагируют вместе согласно следующей схеме реакции:In the industrial production of acrylonitrile, propylene, ammonia and oxygen react together according to the following reaction scheme:

Этот способ, который обычно называют аммоксидированием, проводят в газовой фазе при повышенной температуре (например, от 350°C до 480°C) в присутствии подходящего псевдоожиженного катализатора аммоксидирования.This process, commonly referred to as ammoxidation, is carried out in the gas phase at elevated temperature (for example, from 350 ° C to 480 ° C) in the presence of a suitable fluidized ammoxidation catalyst.

На фиг. 1 показан обычный реактор получения акрилонитрила, используемый для проведения данного способа. Как показано, реактор 10 содержит корпус 12 реактора, вентиляционную решетку 14, разбрызгиватель 16 сырья, систему охлаждения, обычно обозначенную как 18, содержащую змеевики 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой и змеевики 19 перегрева, и циклоны 20. Хотя на фиг. 1 показаны змеевики 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой и змеевики 19 перегрева, расположенные на одной стороне реактора 10, и циклоны 20, расположенные на другой стороне, будет понятно, что при непосредственном осуществлении на практике эти элементы располагаются равномерно по реактору. При нормальной работе технологический воздух подают в реактор 10 через впускное отверстие 22 для воздуха, тогда как смесь пропилена, полученного из питающего трубопровода 13 для пропилена, и аммиака, полученного из питающего трубопровода 15 для аммиака, подают в реактор 10 через разбрызгиватель 16 сырья. Расходы для обоих потоков достаточно высоки для псевдоожижения слоя 44 катализатора аммоксидирования во внутреннем пространстве реактора, где происходит каталитическое аммоксидирование пропилена и аммиака в акрилонитрил.In FIG. 1 shows a typical acrylonitrile production reactor used to carry out this process. As shown, the reactor 10 comprises a reactor vessel 12, a ventilation grill 14, a raw material sprinkler 16, a cooling system, usually denoted 18, containing saturated cooling medium cooling coils 17 and overheating coils 19, and cyclones 20. Although in FIG. 1 shows saturated cooling medium cooling coils 17 and overheating coils 19 located on one side of the reactor 10, and cyclones 20 located on the other side, it will be understood that in direct practice, these elements are arranged uniformly throughout the reactor. During normal operation, the process air is supplied to the reactor 10 through the air inlet 22, while the mixture of propylene obtained from the propylene feed pipe 13 and ammonia obtained from the ammonia feed pipe 15 is fed to the reactor 10 through the raw material sprinkler 16. The costs for both streams are high enough to fluidize the bed 44 of the ammoxidation catalyst in the interior of the reactor, where the catalytic ammoxidation of propylene and ammonia to acrylonitrile takes place.

Продукционные газы, получаемые при реакции, выходят из реактора 10 через выпускное отверстие 26 для выходящего потока реактора. Перед осуществлением этого они проходят через циклоны 20, в которых удаляют любое количество катализатора аммоксидирования, которое эти газы могли захватить, для возврата в слой 44 катализатора через погружные трубы 25. Аммоксидирование является сильно экзотермическим процессом, и поэтому систему 18 охлаждения используют для отвода избытка тепла и, таким образом, поддержания температуры реакции на соответствующем уровне.The production gases resulting from the reaction exit the reactor 10 through the outlet 26 for the outlet stream of the reactor. Before doing this, they pass through cyclones 20 in which any amount of ammoxidation catalyst that these gases could trap is removed to return to catalyst bed 44 through immersion tubes 25. Ammoxidation is a highly exothermic process and therefore the cooling system 18 is used to remove excess heat and, thus, maintaining the reaction temperature at an appropriate level.

Как также показано на фиг. 1, в дополнение к змеевикам 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой и змеевикам 19 перегрева система 18 охлаждения также содержит паровой коллектор 24, рециркуляционный насос 26, запорный клапан 28 и регулирующий клапан 30 для пара. Нижняя часть парового коллектора 24 заполнена насыщенной жидкой охлаждающей водой, находящейся под повышенным давлением и при повышенной температуре, например, при приблизительно 255°C под приблизительно 4,2 мПа (изб.). Верхняя часть парового коллектора 24 заполнена насыщенным паром, находящимся в равновесии с этой жидкой охлаждающей водой. В данной области техники хорошо известно, что вода существует в виде жидкости при этих повышенных температурах, поскольку она также находится под давлением свыше одной атмосферы.As also shown in FIG. 1, in addition to the cooling coils 17 with saturated cooling medium and the overheating coils 19, the cooling system 18 also includes a steam manifold 24, a recirculation pump 26, a shut-off valve 28, and a control valve 30 for steam. The lower part of the steam manifold 24 is filled with saturated liquid cooling water under elevated pressure and elevated temperature, for example, at about 255 ° C. under about 4.2 MPa (g). The upper part of the steam manifold 24 is filled with saturated steam in equilibrium with this liquid cooling water. It is well known in the art that water exists as a liquid at these elevated temperatures, since it is also under pressure above one atmosphere.

Основной путь, посредством которого система 18 охлаждения отводит тепло от внутренней части реактора 10, является рециркуляция жидкой охлаждающей воды из нижней части парового коллектора 24 через змеевики 17 охлаждения. Для этой цели рециркуляционный насос 26 устанавливают для перекачивания жидкой охлаждающей воды из нижней части парового коллектора 24 через запорный клапан 28, а затем через змеевик 17 охлаждения. В змеевике 17 охлаждения некоторая часть жидкости испаряется в пар, и полученные охлаждающая вода и пар возвращаются в паровой коллектор 24. Поскольку насыщенная охлаждающая вода, подаваемая в змеевик 17 охлаждения, состоит из 100% жидкой воды, змеевик 17 охлаждения обычно называется змеевиком охлаждения с «насыщенной» охлаждающей средой.The main way through which the cooling system 18 removes heat from the inside of the reactor 10 is to recirculate liquid cooling water from the bottom of the steam manifold 24 through cooling coils 17. For this purpose, a recirculation pump 26 is installed to pump liquid cooling water from the bottom of the steam manifold 24 through the shutoff valve 28, and then through the cooling coil 17. In the cooling coil 17, some of the liquid evaporates into steam, and the resulting cooling water and steam is returned to the steam manifold 24. Since the saturated cooling water supplied to the cooling coil 17 consists of 100% liquid water, the cooling coil 17 is usually called a cooling coil with “ saturated "cooling medium.

При непосредственном осуществлении на практике расход охлаждающей воды через змеевик 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой выбирают так, чтобы заранее определенная часть этой охлаждающей воды, обычно приблизительно 15%, например, превращалась в пар. Следовательно, как показано на фиг. 1, нагретая охлаждающая вода, получаемая в змеевике 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой, возвращается в верхнюю часть парового коллектора 24, так что паровая фракция этого потока охлаждающей воды может оставаться в верхней части парового коллектора, тогда как жидкая часть этого потока охлаждающей воды может поступать в нижнюю часть парового коллектора для смешивания с жидкой охлаждающей водой, уже находящейся там. Паровой коллектор 24 может содержать патрубок 54 для подпиточной воды.In direct practice, the flow rate of cooling water through the cooling coil 17 with saturated cooling medium is selected so that a predetermined portion of this cooling water, usually about 15%, for example, is converted to steam. Therefore, as shown in FIG. 1, the heated cooling water produced in the saturated cooling medium cooling coil 17 is returned to the top of the steam manifold 24, so that the vapor fraction of this cooling water stream can remain in the upper part of the steam manifold, while the liquid part of this cooling water stream can flow to the bottom of the steam manifold for mixing with liquid cooling water already there. The steam manifold 24 may include a nozzle 54 for make-up water.

Во многих конструкциях запорный клапан 28 представляет собой простой двухпозиционный клапан в отличие от регулирующего клапана, способного точно регулировать расход жидкости. Причина состоит в том, что другие средства обычно используют для точного контроля температуры реакции внутри реактора получения акрилонитрила, и поэтому более сложный и дорогой регулирующий клапан не обязателен. Также нежелательно превращать слишком большую часть жидкой воды в пар внутри змеевика охлаждения, поскольку это может привести к негативным последствиям, таким как эрозия внутри трубки змеевика охлаждения или образование отложений.In many designs, the shutoff valve 28 is a simple on-off valve, unlike a control valve that can accurately control fluid flow. The reason is that other means are usually used to precisely control the reaction temperature inside the acrylonitrile reactor, and therefore a more complex and expensive control valve is not necessary. It is also undesirable to convert too much of the liquid water into steam inside the cooling coil, as this can lead to negative consequences, such as erosion inside the cooling coil tube or the formation of deposits.

Каждый отдельный запорный клапан 28 на каждом отдельном змеевике является единственным клапаном, регулирующим протекает ли охлаждающая вода через конкретный змеевик 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой или нет. Другими словами, змеевик 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой сконструирован без какого-либо дополнительного клапана или другого устройства для регулирования расхода для контроля потока охлаждающей воды через змеевик 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой. Это происходит вследствие того, что такой дополнительный клапан не нужен для достижения желаемой работы и контроля змеевиков охлаждения при таком способе, как описано в настоящем документе. Кроме того, исключение клапана на выпускном отверстии также исключает необходимость в предохранительном клапане, что будет в ином случае необходимо, если использовали такой выпускной клапан. Таким образом, общий расход через все действующие змеевики охлаждения (т.е. для змеевика 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой, у которого открыт его клапан) устанавливают при помощи нагнетаемого потока из насоса 26.Each individual shutoff valve 28 on each individual coil is the only valve that controls whether cooling water flows through a particular cooling coil 17 with a saturated cooling medium or not. In other words, the saturated cooling medium cooling coil 17 is designed without any additional valve or other flow control device for controlling the flow of cooling water through the saturated cooling medium cooling coil 17. This is due to the fact that such an additional valve is not needed to achieve the desired operation and control of the cooling coils in such a method as described herein. In addition, the exclusion of the valve at the outlet also eliminates the need for a safety valve, which would otherwise be necessary if such an outlet valve was used. Thus, the total flow rate through all existing cooling coils (i.e., for a cooling coil 17 with a saturated cooling medium with its valve open) is established by means of an injection flow from pump 26.

В дополнение к змеевикам 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой в системе 18 охлаждения также используют змеевики 19 перегрева для отвода тепла от внутреннего пространства реактора 10 получения акрилонитрила. Змеевики 19 перегрева отличаются от змеевиков 17 охлаждения с насыщенной охлаждающей средой тем, что змеевики 19 перегрева соединены посредством впускного коллектора 32 для пара с верхней частью парового коллектора 24 так, что в эти змеевики охлаждения подается перегретый пар, а не насыщенный пар. Пар, поступающий в змеевик 19 перегрева, находится при температуре насыщения, соответствующей давлению в паровом коллекторе. Давление в паровом коллекторе повышается, поскольку пар протекает через змеевик 19 перегрева и, таким образом, становится перегретым. Следовательно, змеевики 19 охлаждения обычно называются «змеевиками перегрева».In addition to the cooling coils 17 with saturated cooling medium, overheating coils 19 are also used in the cooling system 18 to remove heat from the interior of the acrylonitrile production reactor 10. The overheating coils 19 differ from the cooling coils 17 with saturated cooling medium in that the overheating coils 19 are connected by means of the steam inlet manifold 32 to the upper part of the steam manifold 24 so that superheated steam rather than saturated steam is supplied to these cooling coils. The steam entering the overheating coil 19 is at a saturation temperature corresponding to the pressure in the steam manifold. The pressure in the steam manifold rises as the steam flows through the overheating coil 19 and thus becomes superheated. Therefore, cooling coils 19 are commonly referred to as “overheating coils”.

Важной функцией змеевиков 19 перегрева является повышение температуры пара, получаемого в змеевиках 19, так, чтобы обеспечивать перегретый пар для приведения в действие паровых турбин, используемых в других частях установки получения акрилонитрила, поскольку капли жидкости во влажном паре могут повреждать внутренние части турбин. Для этой цели перегретый пар, выходящий из змеевиков 19 перегрева, обычно отводят через выпускной коллектор 34 для пара в питающий трубопровод 35 для пара для перемещения непосредственно в эти паровые турбины.An important function of the superheat coils 19 is to increase the temperature of the steam produced in the coils 19 so as to provide superheated steam to drive the steam turbines used in other parts of the acrylonitrile production unit, since liquid droplets in wet steam can damage the internal parts of the turbines. For this purpose, superheated steam exiting the superheat coils 19 is usually diverted through the steam exhaust manifold 34 to the steam supply pipe 35 to be transferred directly to these steam turbines.

Хотя температура перегретого пара, подаваемого в эти паровые турбины, не является критичной, тем не менее, все еще желательно поддерживать эту температуру в некоторых относительно широких пределах для поддержания общей бесперебойной работы установки получения акрилонитрила. Например, на большинстве промышленных установок получения акрилонитрила желательно поддерживать температуру перегретого пара, подаваемого в эти паровые турбины, в диапазоне температур от приблизительно 300 до приблизительно 400°C.Although the temperature of the superheated steam supplied to these steam turbines is not critical, however, it is still desirable to maintain this temperature in some relatively wide ranges to maintain the overall smooth operation of the acrylonitrile production plant. For example, in most industrial acrylonitrile production plants, it is desirable to maintain the temperature of the superheated steam supplied to these steam turbines in the temperature range from about 300 to about 400 ° C.

Обычной практикой на многих установках получения акрилонитрила является соединение впускного коллектора 32 для пара и выпускного коллектора 34 для пара при помощи обводной линии 33 так, чтобы температуру пара, проходящего в питающий трубопровод 35 для пара, можно было контролировать путем регулирования количества пара, подаваемого в этот трубопровод непосредственно из парового коллектора 24. Поскольку температура пара в паровом коллекторе 24 обязательно ниже, чем температура перегретого пара, выходящего из змеевика 19 перегрева, повышение расхода пара, проходящего через обводную линию 33, обязательно снижает температуру пара, достигающего питающего трубопровода 35 для пара. Поэтому, также обычно большинство промышленных установок получения акрилонитрила имеет регулирующий клапан 30 для пара на обводной линии 33, работа которого контролируется контроллером 39 в ответ на измеренную температуру T₁ пара в питающем трубопроводе 35 для пара. Регулирующий клапан 30 затем работает для поддержания измеренной температуры T₁ пара в питающем трубопроводе 35 для пара на постоянном уровне где-то от приблизительно 340 до 385°C.It is common practice in many acrylonitrile production plants to connect the steam inlet manifold 32 and the steam exhaust manifold 34 using a bypass 33 so that the temperature of the steam passing into the steam supply line 35 can be controlled by controlling the amount of steam supplied to the steam the pipeline directly from the steam manifold 24. Since the temperature of the steam in the steam manifold 24 is necessarily lower than the temperature of the superheated steam exiting the overheating coil 19, an increase in p gathering steam passing through the bypass line 33, necessarily reduces the temperature of the steam reaching the supply line 35 for vapor. Therefore, also usually most industrial plants for the production of acrylonitrile has a control valve 30 for steam on the bypass line 33, the operation of which is controlled by the controller 39 in response to the measured temperature T _{1 of the} steam in the supply pipe 35 for steam. The control valve 30 then operates to maintain the measured temperature T _{1 of the} steam in the steam supply line 35 at a constant level from about 340 to 385 ° C.

Для поддержания работы реактора получения акрилонитрила на пиковом режиме желательно поддерживать его рабочую температуру в диапазоне температур от приблизительно 200 до приблизительно 240°C, согласно другому аспекту от приблизительно 215 до приблизительно 230°C, когда используют современные катализаторы аммоксидирования на основе молибдена. Согласно этому аспекту желательнее поддерживать температуру реактора насколько возможно близкой к одной контрольной температуре, а не позволять рабочей температуре повышаться и понижаться в диапазоне температур. Хотя контроль температуры реакции можно проводить путем добавления или удаления ряда змеевиков охлаждения при работе, этот подход не обеспечивает точный контроль температуры. Скорее, лишь добавление и удаление змеевиков охлаждения не обязательно обеспечивает точный контроль рабочей температуры реактора.To keep the acrylonitrile production reactor in peak operation, it is desirable to maintain its operating temperature in the temperature range from about 200 to about 240 ° C, according to another aspect from about 215 to about 230 ° C, when modern molybdenum-based ammoxidation catalysts are used. According to this aspect, it is more desirable to maintain the temperature of the reactor as close as possible to one control temperature, and not to allow the operating temperature to rise and fall in the temperature range. Although the reaction temperature can be controlled by adding or removing a number of cooling coils during operation, this approach does not provide accurate temperature control. Rather, only the addition and removal of cooling coils does not necessarily provide precise control of the operating temperature of the reactor.

Следовательно, точный контроль температуры реактора 10 получения акрилонитрила обычно осуществляют путем увеличения и снижения расхода пропилена, подаваемого в реактор получения акрилонитрила, в ответ на измеренную температуру T_R реакции аммоксидирования, происходящей внутри реактора. Для этой цели, как показано на фиг. 1, регулирующий клапан 37 для пропилена на питающем трубопроводе 13 для пропилена и контроллер 41 обеспечиваются для контроля потока пропилена в реактор 10 получения акрилонитрила в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R. Таким образом, некоторое число змеевиков охлаждения вводят в эксплуатацию для обеспечения контроля температуры реактора в пределах желаемого диапазона температур, и расход пропилена повышают или снижают для достижения более точной регулировки температуры.Therefore, precise control of the temperature of the acrylonitrile production reactor 10 is usually carried out by increasing and decreasing the propylene consumption fed to the acrylonitrile production reactor in response to the measured temperature T _{R of} the ammoxidation reaction occurring inside the reactor. For this purpose, as shown in FIG. 1, a propylene control valve 37 on a propylene feed pipe 13 and a controller 41 are provided to control the flow of propylene to the acrylonitrile reactor 10 in response to a measured ammoxidation reaction temperature, T _R. Thus, a number of cooling coils are commissioned to control the temperature of the reactor within the desired temperature range, and the propylene flow rate is increased or decreased to achieve more accurate temperature control.

Хотя этот подход хорошо работает в отношении облегчения точного контроля температуры реакции аммоксидирования, он не требует того, чтобы расход пропилена, а также расходы сореагентов - аммиака и воздуха, подаваемых в реактор, также регулировались таким же образом для поддержания постоянных мольных отношений этих реагентов. Кроме того, снижение расхода пропиленового сырья в реактор по существу снижает производительность реактора для получения продукционного акрилонитрила.Although this approach works well to facilitate accurate control of the temperature of the ammoxidation reaction, it does not require that the flow rate of propylene, as well as the flow rate of the reagents ammonia and air supplied to the reactor, are also controlled in the same way to maintain a constant molar ratio of these reagents. In addition, reducing the consumption of propylene feed to the reactor essentially reduces the productivity of the reactor to produce production acrylonitrile.

Следовательно, будет желательно обеспечить другие средства для точного контроля температуры реакции аммоксидирования, в то же время сохраняя постоянный желаемый расход пропилена и постоянный желаемый объем выпуска акрилонитрила.Therefore, it will be desirable to provide other means for accurately controlling the temperature of the ammoxidation reaction, while at the same time maintaining a constant desired propylene flow rate and a constant desired acrylonitrile release volume.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Способ контроля температуры реактора аммоксидирования включает подачу перегретого пара в змеевики перегрева, расположенные в реакторе аммоксидирования; измерение температуры в реакторе аммоксидирования и регулирование расхода перегретого пара в змеевики перегрева для обеспечения увеличения или снижения температуры в реакторе аммоксидирования.A method for controlling the temperature of an ammoxidation reactor comprises supplying superheated steam to superheat coils located in the ammoxidation reactor; temperature measurement in the ammoxidation reactor and regulation of the flow of superheated steam in the superheat coils to provide an increase or decrease in temperature in the ammoxidation reactor.

Способ контроля температуры реакции, происходящей внутри реактора аммоксидирования, включает отведение первой части избыточного тепла от реактора аммоксидирования путем косвенного теплообмена между горячими газами, получаемыми при реакции аммоксидирования, и насыщенным паром, проходящим через змеевики охлаждения с насыщенной охлаждающей средой, отведение второй части избыточного тепла, отводимого от реактора аммоксидирования, путем косвенного теплообмена между горячими газами, получаемыми при реакции аммоксидирования, и перегретым паром, проходящим через змеевики перегрева, измерение температуры в реакторе аммоксидирования и регулирование расхода перегретого пара в змеевиках перегрева для обеспечения увеличения или снижения температуры в реакторе аммоксидирования.The method of controlling the reaction temperature occurring inside the ammoxidation reactor involves removing the first part of the excess heat from the ammoxidation reactor by indirect heat exchange between the hot gases obtained during the ammoxidation reaction and saturated steam passing through cooling coils with saturated cooling medium, removing the second part of the excess heat, discharged from the ammoxidation reactor, by indirect heat exchange between the hot gases obtained by the ammoxidation reaction, and overheated with steam passing through the superheat coils, measuring the temperature in the ammoxidation reactor and controlling the flow of superheated steam in the overheating coils to provide an increase or decrease in temperature in the ammoxidation reactor.

Система охлаждения для реактора аммоксидирования содержит змеевики перегрева и змеевики охлаждения с насыщенной охлаждающей средой, расположенные в реакторе аммоксидирования, причем змеевики перегрева сконструированы для приема перегретого пара из парового коллектора, а змеевики охлаждения с насыщенной охлаждающей средой сконструированы для приема насыщенного пара из парового коллектора; обводной клапан, сконструированный для обеспечения обвода перегретого пара вокруг реактора; датчик температуры реактора и контроллер, сконструированный для приема сигнала от датчика температуры реактора и контроля работы обводного клапана.The cooling system for the ammoxidation reactor contains superheat coils and cooling coils with saturated cooling medium located in the ammoxidation reactor, the superheat coils being designed to receive superheated steam from the steam manifold, and the cooling coils with saturated cooling medium are designed to receive saturated steam from the steam manifold; a bypass valve designed to provide a bypass of superheated steam around the reactor; a reactor temperature sensor and a controller designed to receive a signal from the reactor temperature sensor and monitor the bypass valve.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Настоящее изобретение можно понять лучше со ссылкой на следующие графические материалы, на которых:The present invention can be better understood with reference to the following graphic materials on which:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение, показывающее обычный способ осуществления точного контроля температуры реакции, происходящей внутри промышленного реактора получения акрилонитрила, при котором поток пропилена в реактор контролируют в ответ на измеренную температуру реакции;in FIG. 1 is a schematic view showing a conventional method for precisely controlling the reaction temperature occurring inside an industrial acrylonitrile production reactor, in which the propylene stream to the reactor is controlled in response to the measured reaction temperature;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение, аналогичное фиг. 1, показывающее один аспект осуществления точного контроля температуры реакции, происходящей внутри промышленного реактора получения акрилонитрила, при котором поток перегретого пара, проходящий через змеевики перегрева реактора получения акрилонитрила, регулируют в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R; иin FIG. 2 is a schematic diagram similar to FIG. 1, showing one aspect of accurately controlling the reaction temperature occurring inside an industrial acrylonitrile production reactor, in which the superheated steam stream passing through the superheating coils of the acrylonitrile production reactor is controlled in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R ; and

на фиг. 3 представлен схематический вид, аналогичный фиг. 1 и 2, показывающий другой аспект осуществления точного контроля температуры реакции, происходящей внутри промышленного реактора получения акрилонитрила, при котором давление внутри парового коллектора регулируют в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R.in FIG. 3 is a schematic view similar to FIG. 1 and 2, showing another aspect of the precise control of the reaction temperature occurring inside an industrial acrylonitrile production reactor at which the pressure inside the steam manifold is controlled in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R.

Соответствующие номера позиций указывают соответствующие компоненты на всех видах на фигурах. Специалисты в данной области техники будут учитывать, что элементы на фигурах показаны для простоты и ясности и не обязательно были изображены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов на фигурах могут быть увеличены относительно других элементов для того, чтобы способствовать лучшему пониманию различных аспектов. Также общие, но хорошо понятные элементы, которые пригодны или необходимы при промышленном осуществлении аспекта, часто не изображают для получения менее загроможденного вида этих различных аспектов.Corresponding item numbers indicate corresponding components in all views in the figures. Those skilled in the art will appreciate that the elements in the figures are shown for simplicity and clarity and are not necessarily drawn to scale. For example, the dimensions of some elements in the figures may be increased relative to other elements in order to facilitate a better understanding of various aspects. Also common but well understood elements that are suitable or necessary in the industrial implementation of the aspect are often not depicted in order to obtain a less cluttered appearance of these various aspects.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Согласно первому аспекту точный контроль температуры реакции, происходящей внутри реактора аммоксидирования, осуществляется путем регулирования расхода пара, проходящего через змеевики перегрева реактора в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования. T_R.According to the first aspect, precise control of the reaction temperature occurring inside the ammoxidation reactor is carried out by controlling the flow of steam passing through the reactor overheating coils in response to the measured temperature of the ammoxidation reaction. T _r .

Данный аспект показан на фиг. 2, которая представляет собой схематический вид, аналогичный фиг. 1, за исключением того, что он показывает работу регулирующего клапана 30 для пара на обводной линии 33, контролируемую главным образом в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R.This aspect is shown in FIG. 2, which is a schematic view similar to FIG. 1, except that it shows the operation of the steam control valve 30 on the bypass line 33, controlled mainly in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R.

Как объяснено выше, по меньшей мере, некоторый избыток тепла, образованного при реакции аммоксидирования, происходящей внутри реактора 10 получения акрилонитрила, отводят из реактора при нормальной работе путем косвенного теплообмена между перегретым паром, проходящим через змеевики 19 перегрева, и горячими газами внутри реактора. Следовательно, следует принять во внимание, что увеличенный расход перегретого пара, проходящего через змеевики 19 перегрева, будет приводить к снижению температуры реакции аммоксидирования, T_R.As explained above, at least some excess heat generated during the ammoxidation reaction occurring inside the acrylonitrile reactor 10 is removed from the reactor during normal operation by indirect heat exchange between the superheated steam passing through the overheating coils 19 and the hot gases inside the reactor. Therefore, it should be taken into account that the increased flow rate of superheated steam passing through the overheating coils 19 will lead to a decrease in the temperature of the ammoxidation reaction, T _R.

Следовательно, один аспект пользуется преимуществом этого явления путем регулирования регулирующего клапана 30 для пара для контроля расхода пара через обводную линию 33 в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R. Из-за гидравлического сопротивления внутри змеевика 19 перегрева давление пара в выпускном коллекторе 34 для пара обязательно ниже, чем давление пара в паровом коллекторе 24. Следовательно, открытие регулирующего клапана 30 для пара по существу повышает расход насыщенного пара через обводную линию 33, что, в свою очередь, по существу снижает расход перегретого пара через змеевик 19 перегрева. Это, в свою очередь, снижает количество тепла, отводимого изнутри реактора 10, что, в свою очередь, вызывает соответствующее повышение температуры реакции аммоксидирования, T_R. Таким же образом закрытие регулирующего клапана 30 для пара по существу снижает расход насыщенного пара через обводную линию 33, что, в свою очередь, по существу повышает расход перегретого пара через змеевики 19 перегрева. Это, в свою очередь, приводит к повышению количества тепла, отводимого изнутри реактора 10, и, таким образом, вызывает соответствующее снижение температуры реакции аммоксидирования, T_R.Therefore, one aspect takes advantage of this phenomenon by adjusting the steam control valve 30 to control the flow of steam through the bypass line 33 in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R. Due to the hydraulic resistance inside the overheating coil 19, the steam pressure in the steam exhaust manifold 34 is necessarily lower than the steam pressure in the steam manifold 24. Therefore, opening the steam control valve 30 substantially increases the flow rate of saturated steam through the bypass 33, which, in in turn, substantially reduces the consumption of superheated steam through the superheat coil 19. This, in turn, reduces the amount of heat removed from the inside of the reactor 10, which, in turn, causes a corresponding increase in the temperature of the ammoxidation reaction, T _R. In the same way, closing the steam control valve 30 substantially reduces the consumption of saturated steam through the bypass line 33, which in turn substantially increases the consumption of superheated steam through the overheating coils 19. This, in turn, leads to an increase in the amount of heat removed from the inside of the reactor 10, and thus causes a corresponding decrease in the temperature of the ammoxidation reaction, T _R.

Таким образом, путем управления регулирующим клапаном 30 для пара для регулирования расхода насыщенного пара через обводную линию 33 в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R, можно достигать точного контроля количества тепла, отводимого от реактора получения акрилонитрила и, таким образом, температуры реакции аммоксидирования, происходящей внутри этого реактора, в ответ на эту измеренную температуру реакции аммоксидирования.Thus, by controlling the steam control valve 30 to control the flow of saturated steam through the bypass line 33 in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R , it is possible to precisely control the amount of heat removed from the acrylonitrile production reactor and thus the ammoxidation reaction temperature occurring inside this reactor in response to this measured temperature of the ammoxidation reaction.

Как указано выше, для того, чтобы обеспечить хорошую работу паровых турбин на установке получения акрилонитрила, обычной практикой является поддержание температуры перегретого продукционного пара, подаваемого в эти паровые турбины на постоянном уровне в пределах широкого диапазона температуры от приблизительно 300 до приблизительно 400°C. Пар, подаваемый в паровые турбины обычной установки получения акрилонитрила, не критичен в том смысле, что эти турбины могут допускать достаточно большие изменения этой температуры и все еще работать, как полагается. Таким образом, позволение температуре T₁ пара в питающем трубопроводе 35 для пара изменяться не приводит ни к какому отрицательному влиянию на эти паровые турбины или их работу.As indicated above, in order to ensure good operation of steam turbines in an acrylonitrile production plant, it is common practice to maintain the temperature of the superheated production steam supplied to these steam turbines at a constant level over a wide temperature range from about 300 to about 400 ° C. The steam supplied to the steam turbines of a conventional acrylonitrile plant is not critical in the sense that these turbines can tolerate sufficiently large changes in this temperature and still work as expected. Thus, allowing the temperature T _{1 of the} steam in the steam supply line 35 to change does not lead to any negative effect on these steam turbines or their operation.

С другой стороны, если температура перегретого продукционного пара, подаваемого в паровые турбины, отклоняется от целевой слишком сильно, тогда это может отрицательно влиять на работу этих турбин. Таким образом, для предотвращения этого контроллер 39 также запрограммирован для обеспечения поддержания измеренной температуры T₁ пара в питающем трубопроводе 35 для пара в приемлемом диапазоне, таком как, например, от приблизительно 300 до 400°C. Другими словами, этот контроллер запрограммирован регулировать работу регулирующего клапана 30 для пара в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R, с тем ограничением, что измеренная температура T₁ пара в питающем трубопроводе 35 для пара не должна превышать максимальный предел, например, приблизительно 400°C, или снижаться ниже ее минимального предела, например, приблизительно 300°C. При превышении пределов модель управления регулирующим клапаном 30 для пара изменяется так, что измеренная температура T₁ пара в питающем трубопроводе 35 для пара возвращается назад в свои приемлемые пределы перед тем, как контроль регулирующего клапана 30 для пара возвращается, основываясь на измеренной температуре реакции аммоксидирования, T_R. На практике, например, это можно осуществлять путем добавления или удаления змеевика 17.On the other hand, if the temperature of the superheated production steam supplied to the steam turbines deviates from the target too much, then this can adversely affect the operation of these turbines. Thus, to prevent this, the controller 39 is also programmed to ensure that the measured temperature T _{1 of the} steam in the steam supply line 35 is maintained in an acceptable range, such as, for example, from about 300 to 400 ° C. In other words, this controller is programmed to regulate the operation of the steam control valve 30 in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R , with the restriction that the measured temperature T _{1 of the} steam in the steam supply pipe 35 must not exceed a maximum limit, for example, approximately 400 ° C, or fall below its minimum limit, for example, approximately 300 ° C. When the limits are exceeded, the control model for the steam control valve 30 changes so that the measured temperature T _{1 of the} steam in the steam supply pipe 35 returns to its acceptable limits before the control of the steam control valve 30 is returned based on the measured temperature of the ammoxidation reaction, T _r . In practice, for example, this can be done by adding or removing a coil 17.

Следовательно, можно увидеть, что согласно этому первому аспекту настоящего изобретения можно достигать точного контроля температуры реакции аммоксидирования, T_R, лишь простым регулированием регулирующего клапана 30 для пара без изменения расходов пропилена и других реагентов, подаваемых в систему. Это не только стабилизирует работу реактора, но также облегчает непрерывную работу реактора 10 получения акрилонитрила с максимальной производительностью, что невозможно с большинством более ранних техник для точного контроля температуры. Согласно данному аспекту способ эффективен для поддержания температуры реактора в диапазоне от приблизительно 200 до приблизительно 400°C, согласно другому аспекту от приблизительно 220 до приблизительно 380°C, согласно другому аспекту от приблизительно 250 до приблизительно 350°C и согласно другому аспекту от приблизительно 275 до приблизительно 325°C.Therefore, it can be seen that according to this first aspect of the present invention, it is possible to achieve precise control of the temperature of the ammoxidation reaction, T _R , by simply adjusting the steam control valve 30 without changing the flow rates of propylene and other reactants supplied to the system. This not only stabilizes the operation of the reactor, but also facilitates the continuous operation of the acrylonitrile production reactor 10 with maximum productivity, which is not possible with most earlier techniques for precise temperature control. According to this aspect, the method is effective for maintaining the temperature of the reactor in the range of from about 200 to about 400 ° C, according to another aspect from about 220 to about 380 ° C, according to another aspect from about 250 to about 350 ° C, and according to another aspect from about 275 up to approximately 325 ° C.

Согласно другому аспекту способ эффективен для минимизации изменений температуры в реакторе. В этом аспекте контроль температуры, обеспечиваемый змеевиками охлаждения с насыщенной охлаждающей средой, эффективен для поддержания температуры реактора в пределах приблизительно 10°C от желаемой температуры реактора, а в другом аспекте в пределах приблизительно 5°C. В связанном аспекте контроль температуры, обеспечиваемый змеевиками перегрева, эффективен для поддержания температуры реактора в пределах приблизительно 5°C от желаемой температуры реактора, а в другом аспекте в пределах приблизительно 1°C.According to another aspect, the method is effective to minimize temperature changes in the reactor. In this aspect, the temperature control provided by the cooling coils with saturated cooling medium is effective to maintain the temperature of the reactor within about 10 ° C of the desired temperature of the reactor, and in another aspect within about 5 ° C. In a related aspect, the temperature control provided by the superheat coils is effective to maintain the temperature of the reactor within about 5 ° C of the desired temperature of the reactor, and in another aspect within about 1 ° C.

Другое преимущество данного аспекта состоит в том, что никакого дополнительного оборудования не требуется для внедрения данной технологии. При этом не требуется добавления дополнительных «аппаратных» средств, таких как дополнительный вспомогательный паровой коллектор, дополнительные регулирующие клапаны и подобное. Оборудование, необходимое для осуществления способа, например, датчики температуры для детектирования температур T_R и T₁, регулирующий клапан 30 для пара и контроллер 39 для контроля регулирующего клапана 30 для пара, уже есть. Единственной физической модификацией установки, которая необходима для внедрения данной технологии, является электронное соединение датчика температуры, детектирующего температуру T_R, с контроллером 39 для контроля регулирующего клапана 30 для пара и перепрограммирование этого контроллера для контроля клапана 30 для пара способом, указанным выше.Another advantage of this aspect is that no additional equipment is required to implement this technology. It does not require the addition of additional "hardware" means, such as an additional auxiliary steam manifold, additional control valves and the like. Equipment necessary for the implementation of the method, for example, temperature sensors for detecting temperatures T _R and T ₁ , a control valve 30 for steam and a controller 39 for monitoring a control valve 30 for steam, already exists. The only physical modification of the installation that is necessary for the implementation of this technology is the electronic connection of the temperature sensor that detects the temperature T _R with the controller 39 for monitoring the control valve 30 for steam and reprogramming this controller for monitoring the valve 30 for steam in the manner described above.

Дополнительный признак и преимущество данного аспекта способа состоит в том, что температура реактора получения акрилонитрила контролируется без использования регулирующего клапана для непосредственного контроля расхода потока перегретой охлаждающей воды через змеевики охлаждения с насыщенной охлаждающей средой, а также без использования регулирующего клапана для непосредственного контроля расхода пара, протекающего через змеевики перегрева. В этом контексте «без использования регулирующего клапана для непосредственного контроля расхода» жидкости, протекающей через конкретную линию или трубопровод, будут понимать как означающее, что регулирующий клапан не установлен на этой конкретной линии или трубопроводе или на другой линии или трубопроводе, которая подает или принимает жидкость только из этой линии или трубопровода. Это не включает ситуации, в которых другой регулирующий клапан установлен на другой линии или трубопроводе, даже хотя работа этого другого регулирующего клапана может иметь некоторое влияние на жидкость, протекающую через эту конкретную линию или трубопровод. Поэтому, например, расход пара через змеевики 19 перегрева контролируют без использования регулирующего клапана 30 для пара для непосредственного контроля этого расхода в пределах значения настоящего раскрытия, поскольку регулирующий клапан 30 для пара не установлен на змеевике 30 перегрева или двух линиях, которые подают и отводят пар из этого змеевика перегрева, т.е. впускном коллекторе 32 для пара и выпускном коллекторе 34 для пара. Согласно одному аспекту змеевик 19 перегрева представляет собой множество отдельных змеевиков перегрева, тогда как обводная линия 33 и регулирующий клапан 30 представляют собой одну линию и клапан. Таким образом, одну обводную линию и/или регулирующий клапан можно использовать без необходимости в дополнительных клапанах для каждого отдельного змеевика перегрева.An additional feature and advantage of this aspect of the method is that the temperature of the acrylonitrile production reactor is controlled without using a control valve to directly control the flow rate of superheated cooling water through cooling coils with saturated cooling medium, and also without using a control valve to directly control the flow of steam flowing overheating coils. In this context, “without using a control valve to directly control the flow rate” of a fluid flowing through a particular line or conduit will be understood to mean that the control valve is not installed on this particular line or conduit or to another line or conduit that supplies or receives fluid only from this line or pipeline. This does not include situations in which another control valve is installed on a different line or pipe, even though the operation of this other control valve may have some effect on the fluid flowing through this particular line or pipe. Therefore, for example, the steam flow rate through the superheat coils 19 is controlled without using the steam control valve 30 to directly control this flow within the meaning of the present disclosure, since the steam control valve 30 is not installed on the superheat coil 30 or two lines that supply and discharge steam from this overheating coil, i.e. an intake manifold 32 for steam and an exhaust manifold 34 for steam. In one aspect, the superheat coil 19 is a plurality of individual superheat coils, while the bypass line 33 and the control valve 30 are one line and a valve. Thus, one bypass line and / or control valve can be used without the need for additional valves for each individual overheating coil.

Таким образом, будет понятно, что этот аспект способа не только обеспечивает простой и ясный путь достижения точного контроля температуры реакции аммоксидирования, T_R, без учета изменений расхода пропилена, но также обеспечивает этот точный контроль без необходимости в каких-либо дополнительных аппаратных средствах для этой цели. В этом аспекте расход пропилена в реактор аммоксидирования эффективен для обеспечения отношения воздуха к пропилену от приблизительно 9 до приблизительно 9,5 и отношения аммиака к пропилену от приблизительно 1 до приблизительно 1,5.Thus, it will be understood that this aspect of the method not only provides a simple and clear way to achieve accurate control of the temperature of the ammoxidation reaction, T _R , without taking into account changes in propylene consumption, but also provides this precise control without the need for any additional hardware for this goals. In this aspect, the flow of propylene to the ammoxidation reactor is effective to provide an air to propylene ratio of from about 9 to about 9.5 and an ammonia to propylene ratio of from about 1 to about 1.5.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения точный контроль температуры реакции, происходящей внутри промышленного реактора получения акрилонитрила, осуществляют путем регулирования давления внутри парового коллектора 24 в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R.According to a second aspect of the present invention, precise control of the reaction temperature occurring inside the industrial acrylonitrile production reactor is carried out by controlling the pressure inside the steam manifold 24 in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R.

Данный аспект показан на фиг. 3, которая представляет собой схематический вид, аналогичный фиг. 1 и 2, за исключением того, что она показывает, что работа регулирующего клапана 30 для пара в обводной линии 33 контролируется главным образом в ответ на измеренное давление P₁ в паровом коллекторе 24.This aspect is shown in FIG. 3, which is a schematic view similar to FIG. 1 and 2, except that it shows that the operation of the steam control valve 30 in the bypass line 33 is controlled mainly in response to the measured pressure P ₁ in the steam manifold 24.

Как указано выше, паровой коллектор 24 является закрытым сосудом, который содержит как перегретую жидкую охлаждающую воду, так и перегретый насыщенный пар в равновесии друг с другом при повышенных температуре и давлении. Как хорошо известно в данной области техники, это означает, что, если давление внутри парового коллектора 24 повышается, температура его содержимого будет соответствующим образом повышаться, и наоборот.As indicated above, the steam collector 24 is a closed vessel that contains both superheated liquid cooling water and superheated saturated steam in equilibrium with each other at elevated temperature and pressure. As is well known in the art, this means that if the pressure inside the steam manifold 24 rises, the temperature of its contents will increase accordingly, and vice versa.

Согласно другому аспекту это явление имеет преимущество вследствие обеспечения регулирующего клапана 38 для выпуска пара ниже питающего трубопровода 35 для пара и использования этого регулирующего клапана для регулирования расхода пара, проходящего через питающий трубопровод 35 для пара в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, TR. Снижение расхода перегретого пара, проходящего через питающий трубопровод 35 для пара, вызывает соответствующее повышение давления перегретого пара в этом питающем трубопроводе для пара, причем это повышение давления также реализуется в паровом коллекторе 24, когда они непосредственно соединены друг с другом. Это повышение давления в паровом коллекторе 24 затем вызывает соответствующее повышение температуры как перегретой жидкой охлаждающей воды, так и перегретого насыщенного пара в этом паровом коллекторе. В результате холодопроизводительность, обеспечиваемая этими обеими охлаждающими жидкостями, падает, поскольку они начинают свой косвенный теплообмен с горячими реакционными газами внутри реактора 10 при более высокой температуре. В результате температура внутри реактора 10 повышается, поскольку меньше тепла отводится системой 18 охлаждения.According to another aspect, this phenomenon has the advantage of providing a control valve 38 for discharging steam below the steam supply line 35 and using this control valve to control the flow of steam passing through the steam supply line 35 in response to a measured ammoxidation reaction temperature, TR. The decrease in the flow rate of superheated steam passing through the steam supply line 35 causes a corresponding increase in the pressure of the superheated steam in this steam supply line, and this pressure increase is also realized in the steam manifold 24 when they are directly connected to each other. This increase in pressure in the steam manifold 24 then causes a corresponding increase in temperature of both superheated liquid cooling water and superheated saturated steam in this steam manifold. As a result, the cooling capacity provided by both of these coolants drops as they begin their indirect heat exchange with the hot reaction gases inside the reactor 10 at a higher temperature. As a result, the temperature inside the reactor 10 rises, since less heat is removed by the cooling system 18.

Таким же образом регулирование регулирующего клапана 38 для выпуска пара для повышения расхода перегретого пара, проходящего через питающий трубопровод 35 для пара, в конце концов обеспечивает соответствующее снижение температуры внутри реактора 10.In the same way, adjusting the control valve 38 for releasing steam to increase the flow rate of superheated steam passing through the steam supply pipe 35 ultimately provides a corresponding reduction in temperature inside the reactor 10.

Таким образом, будет понятно, что точный контроль температуры реакции аммоксидирования, происходящей внутри реактора 10 получения акрилонитрила, можно также легко осуществлять согласно второму признаку настоящего изобретения путем регулирования давления содержимого парового коллектора 24 в ответ на измеренную температуру реакции аммоксидирования, T_R. В таком случае регулирующий клапан 30 для пара может работать обычным образом, как описано выше совместно с фиг. 1, т.е. путем регулирования этого регулирующего клапана в ответ на измеренную температуру T₁ перегретого пара в питающем трубопроводе 35 для пара для достижения постоянной заранее определенной температуры, такой как 650°F (343°C). Кроме того, по причинам безопасности и для обеспечения хорошей работы также желательно контролировать давление P₁ в паровом коллекторе 24 и программировать контроллер 43, контролирующий регулирующий клапан 38 для выпуска пара, чтобы убедиться, что это давление не выходит за заранее определенные пределы.Thus, it will be understood that precise control of the temperature of the ammoxidation reaction occurring inside the acrylonitrile production reactor 10 can also be easily carried out according to a second feature of the present invention by adjusting the pressure of the contents of the steam manifold 24 in response to the measured ammoxidation reaction temperature, T _R. In such a case, the steam control valve 30 may operate in the usual manner as described above in conjunction with FIG. 1, i.e. by adjusting this control valve in response to the measured temperature T _{1 of} superheated steam in the steam supply line 35 to achieve a constant predetermined temperature, such as 650 ° F (343 ° C). In addition, for safety reasons and to ensure good performance, it is also desirable to control the pressure P ₁ in the steam manifold 24 and to program the controller 43, which controls the control valve 38 for releasing steam, to ensure that this pressure does not go beyond predetermined limits.

Согласно одному аспекту общая доступная площадь змеевиков перегрева на площадь сечения реактора (футы²/футы²) составляет от приблизительно 1 до приблизительно 7, согласно другому аспекту от приблизительно 2 до приблизительно 6 и согласно другому аспекту от приблизительно 3 до приблизительно 5. Площадь змеевиков перегрева (футы²) на тепло, отводимое змеевиками перегрева (ккал), на метрическую тонну получаемого акрилонитрила составляет от приблизительно 275000 до приблизительно 475000, согласно другому аспекту от приблизительно 300000 до приблизительно 400000 и согласно другому аспекту от 325000 до приблизительно 375000.In one aspect, the total available area of superheat coils per reactor cross-sectional area (ft ² / ft ² ) is from about 1 to about 7, in another aspect from about 2 to about 6, and in another aspect from about 3 to about 5. The area of superheat coils (ft ²⁾ for heat, superheat allotted coils (kcal) per metric tonne of acrylonitrile is from about 275,000 to about 475,000, in another aspect from about 300,000 to approx tionary 400000 and in another aspect from about 325,000 to 375,000.

Согласно другому аспекту общая доступная площадь змеевиков с насыщенной охлаждающей средой на площадь сечения реактора (футы²/футы²) составляет от приблизительно 8 до приблизительно 18, согласно другому аспекту от приблизительно 8 до приблизительно 15 и согласно другому аспекту от приблизительно 10 до приблизительно 13. Площадь змеевиков с насыщенной охлаждающей средой (футы²) на тепло, отводимое насыщенными змеевиками (ккал), на метрическую тонну получаемого акрилонитрила составляет от приблизительно 2375000 до приблизительно 2900000, согласно другому аспекту от приблизительно 2400000 до приблизительно 2800000 и согласно другому аспекту от приблизительно 250000 до приблизительно 2700000.According to another aspect, the total available area of the saturated coolant coils per reactor cross-sectional area (feet ² / feet ² ) is from about 8 to about 18, according to another aspect from about 8 to about 15, and according to another aspect from about 10 to about 13. The area of the coils with saturated cooling medium (feet ² ) per heat removed by saturated coils (kcal) per metric ton of acrylonitrile produced is from about 2,375,000 to about 2,900,000, according to another aspect from about 2,400,000 to about 2,800,000; and according to another aspect from about 250,000 to about 2,700,000.

Хотя только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения были описаны выше, будет очевидно, что много модификаций можно сделать без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Все такие модификации должны включаться в объем настоящего изобретения, которое должно ограничиваться только следующей формулой изобретения.Although only a few embodiments of the present invention have been described above, it will be apparent that many modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. All such modifications should be included within the scope of the present invention, which should be limited only by the following claims.

Claims

1. A method for controlling the temperature of an ammoxidation reactor, including:

supply of superheated steam to the superheat coils located in the ammoxidation reactor;

temperature measurement in an ammoxidation reactor;

controlling the flow rate and / or pressure of the superheated steam in the superheat coils to provide an increase or decrease in temperature in the ammoxidation reactor, and

where the amount of superheated steam supplied to the superheat coils is controlled by a bypass valve, and where the bypass valve is designed to bypass the superheated steam around the reactor.

2. The method of claim 1, wherein the bypass valve is designed to increase or decrease the amount and / or pressure of the superheated steam supplied to the superheat coils included in the ammoxidation reactor.

3. The method of claim 1, wherein the superheated steam from the overheating coils exiting the ammoxidation reactor is fed to a steam turbine.

4. The method of claim 3, wherein the steam supplied to the steam turbine has a temperature of from about 300 ° C to about 400 ° C.

5. The method according to claim 1, wherein the method is effective for maintaining the temperature of the reactor in the range from about 200 ° C to about 400 ° C.

6. The method according to p. 1, in which the temperature of the reactor is controlled essentially without changing the flow rate of propylene supplied to the ammoxidation reactor.

7. The method of claim 6, wherein the propylene flow rate in the ammoxidation reactor is effective to provide an air to propylene ratio of from about 9 to about 9.5 and an ammonia to propylene ratio of from about 1 to about 1.5.

8. The method according to claim 1, wherein the method includes providing cooling coils with a saturated cooling medium located in the ammoxidation reactor, and supplying saturated steam to the cooling coils with a saturated cooling medium.

9. The method according to claim 8, in which both the saturated steam supplied to the cooling coils with saturated cooling medium and the superheated steam supplied to the superheating coils are obtained from a common steam manifold in which saturated steam and superheated steam are in equilibrium with each other with a friend.

10. The method of claim 9, wherein the pressure inside the steam manifold is increased or decreased in response to the measured temperature of the ammoxidation reaction.

11. The method of claim 1, wherein the superheat coils are effective to provide temperature control within about 5 ° C. of the desired reaction temperature.

12. The method according to claim 8, in which the cooling coils with saturated cooling medium are effective to provide temperature control within about 10 ° C of the desired reaction temperature.

13. The method of claim 1, wherein the total available area of the superheat coils per reactor cross-sectional area (feet ² / feet ² ) is from about 1 to about 7.

14. The method of claim 13, wherein the area of the superheat coils (feet ² ) for heat removed by the superheat coils (kcal) per metric ton of acrylonitrile produced is from about 275,000 to about 475,000.

15. The method of claim 8, wherein the total available area of the coils with saturated cooling medium per reactor cross-sectional area (feet ² / feet ² ) is from about 8 to about 18.

16. The method according to p. 15, in which the area of the coils with saturated cooling medium (feet ² ) for heat removed by the coils with saturated cooling medium (kcal) per metric ton of the resulting acrylonitrile is from about 2,375,000 to about 2,900,000.

17. A method of controlling the reaction temperature occurring inside an ammoxidation reactor, comprising:

the removal of part of the excess heat removed from the ammoxidation reactor by indirect heat exchange between the hot gases obtained from the ammoxidation reaction and superheated steam passing through the overheating coils;

temperature measurement in an ammoxidation reactor;

18. The method according to p. 17, in which the bypass valve is designed to increase or decrease the amount and / or pressure of the superheated steam supplied to the superheat coils included in the ammoxidation reactor.

19. The method according to p. 17, in which superheated steam from the overheating coils exiting the ammoxidation reactor is fed to a steam turbine.

20. The method according to p. 19, in which the steam supplied to the steam turbine has a temperature of from about 300 ° C to about 400 ° C.

21. The method according to p. 17, and the method is effective to maintain the temperature of the reactor in the range from about 200 ° to about 400 ° C.

22. The method according to p. 17, in which the temperature of the reactor is controlled without changing the flow rate of propylene supplied to the reactor for the production of acrylonitrile.

23. The method of claim 22, wherein the propylene flow rate in the ammoxidation reactor is effective to provide an air to propylene ratio of from about 9 to about 9.5 and an ammonia to propylene ratio of from about 1 to about 1.5.

24. The method according to p. 17, in which part of the excess heat from the ammoxidation reactor is removed by indirect heat exchange between the hot gases obtained from the ammoxidation reaction and saturated steam passing through cooling coils with saturated cooling medium.

25. The method according to p. 24, in which both saturated steam supplied to the cooling coils with saturated cooling medium, and superheated steam supplied to the overheating coils, are obtained from a common steam manifold, in which saturated steam and superheated steam are in equilibrium with each other with a friend.

26. The method according to p. 25, in which the pressure inside the steam manifold is increased or decreased in response to the measured temperature of the ammoxidation reaction.

27. The method of claim 17, wherein the superheat coils are effective to provide temperature control within about 5 ° C. of the desired reaction temperature.

28. The method according to p. 17, in which cooling coils with saturated cooling medium are effective to provide temperature control within about 10 ° C of the desired reaction temperature.

29. The method of claim 17, wherein the total available area of the superheat coils per reactor cross-sectional area (feet ² / feet ² ) is from about 1 to about 7.

30. The method of claim 29, wherein the area of the superheat coils (feet ² ) for heat removed by the superheat coils (kcal) per metric ton of acrylonitrile produced is from about 275,000 to about 475,000.

31. The method according to p. 24, in which the total available area of the coils with saturated cooling medium on the cross-sectional area of the reactor (feet ² / feet ² ) is from about 8 to about 18.

32. The method according to p. 31, in which the area of the coils with saturated cooling medium (feet ² ) for heat removed by the coils with saturated cooling medium (kcal), per metric ton of the resulting acrylonitrile is from about 2375000 to about 2900000.

33. A cooling system for an ammoxidation reactor, comprising:

superheat coils located in the ammoxidation reactor, the superheat coils being designed to receive superheated steam from the steam manifold;

a bypass valve designed to provide a bypass of superheated steam around the reactor;

reactor temperature sensor and

a controller designed to receive a signal from a reactor temperature sensor and control the bypass valve.

34. The cooling system of claim 33, further comprising a saturated cooling medium cooling coil located in the ammoxidation reactor, the saturated cooling cooling coil being designed to receive saturated steam from a steam manifold.

35. The cooling system of claim 34, wherein the same steam manifold is used as a source of saturated steam and superheated steam.

36. The cooling system of claim 33, further comprising a steam supply pipe for the turbine.

37. The cooling system of claim 36, further comprising a temperature sensor for the steam supply pipe for the turbine.

38. The cooling system of claim 37, wherein the temperature sensor of the steam supply pipe for the turbine is designed to provide a signal to the controller and monitor the operation of the bypass valve.

39. The cooling system of claim 33, wherein the total available area of the superheat coils per reactor cross-sectional area (feet ² / feet ² ) is from about 1 to about 7.

40. The cooling system of claim 34, wherein the total available area of coils with saturated cooling medium per reactor cross-sectional area (feet ² / feet ² ) is from about 8 to about 18.