TWI678356B - 粗製丙烯腈罐 - Google Patents

Abstract

本公開涉及粗製丙烯腈罐，並提供了一種用於維持粗製罐中的粗製丙烯腈的儲存的過程。所述過程包括：將所述粗製丙烯腈傳輸到所述粗製罐；向所述粗製罐中的粗製丙烯腈添加酸，所添加的酸的量適合於將pH值維持成低於目標pH值；和將所述粗製罐中的粗製丙烯腈的溫度維持成低於目標溫度。

Description

粗製丙烯腈罐 發明領域

本公開涉及在製造丙烯腈和甲基丙烯腈時的改進的工藝。具體地，本公開涉及粗製丙烯腈罐操作。

發明背景

丙烯腈是重要的大量生產型化學品，其主要被作為單體，用於製造多種聚合物材料，例如用於紡織品和樹脂(例如ABS和SAN樹脂)中的丙烯酸纖維的聚合物。在世界範圍內，每年生產的丙烯腈數量超過四百萬公噸。製造丙烯腈或其他烯烴不飽和腈(例如甲基丙烯腈)的最常用的工藝是使用空氣或其他分子氧源作為氧化劑使合適的碳氫化合物在具有氨的情況下在氨氧化反應器中發生化學反應，例如使丙烯或丙烷發生化學反應以用於製造丙烯腈，或者使異丁烯發生化學反應以用於製造甲基丙烯腈。這種氧化反應(也稱為氨氧化反應)通常使用流態化催化劑床中的固體顆粒狀混雜催化劑來催化氨氧化反應並且以可接受的轉換率和產量提供所期望的丙烯腈或甲基丙烯腈。除了產生烯烴不飽和腈之外，這種氨氧化反應通常還產生其他產品，例如乙腈、氰化氫(HCN)和其他副產品。用於碳氫化合 物原料到丙烯腈的催化氨氧化反應的工藝在例如美國專利No.4,503,001、No.4,767,878、No.4,863,891和No.5,093,299中公開，這些專利通過引用併入本文中。

重要的是丙烯腈產品滿足一些規範，包括某些化學雜質的最大含量以及水和聚合抑制劑的預定含量。丙烯腈產品的水和聚合成分的控制對於丙烯腈產品的穩定性而言是重要的。丙烯腈產品中的水和氫醌單甲醚(monomethyl ether hydroquinone)或氫醌甲醚(methyl ether of hydroquinone)(後文稱為”MEHQ”)聚合抑制劑通常必須被維持在特定水準或範圍內。MEHQ聚合抑制劑需要一定量的水以便發揮功用並且抑制丙烯腈產品的不期望的聚合。諸如美國和國際運輸規範之類的規範通常要求在丙烯腈產品中運輸最小量的水和抑制劑，因為在沒有一定量的水和抑制劑的情況下，丙烯腈產品是非常易起化學反應的。所述規範通常也具有水和抑制劑成分的最大量，因為過多的水和抑制劑將會使得例如在被設計成使丙烯腈聚合的顧客工廠處的丙烯腈的期望的後續反應變慢或者變得困難。丙烯腈產品的規範通常規定了某些雜質的最大量，例如氰化氫、乙腈和丙酮。

偶爾可能需要將未精煉或不合格產品放置在保持罐中。在這種時候，可能需要將粗製丙烯腈罐投入使用，用作未精煉或不合格產品的保持罐。

雖然丙烯腈/甲基丙烯腈的製造已經商業化實施了多年，但仍然存在一些改進會具有顯著益處的地方。來 自回收柱的粗製丙烯腈通常包括丙烯腈、氰化物和水並且不是特別穩定。因此，粗製丙烯腈可能易於發生聚合反應，從而失去丙烯腈產品。提供更加有效的粗製丙烯腈罐操作的過程和設備是有用的，相比常規過程和設備，所述過程和設備減小或消除了聚合反應以及丙烯腈產品的損失。

本公開的以上和其他方面、特徵和優點將從本公開的所示實施例的以下詳細描述變得明顯，應當聯繫附圖來閱讀所示實施例。

發明概要

相應地，本公開的一個方面在於提供一種安全、有效並且成本高效的過程和設備，其克服或減小了常規過程和設備的缺點。

提供了一種用於維持粗製罐中的粗製丙烯腈的儲存的過程。所述過程包括：將所述粗製丙烯腈傳輸到所述粗製罐；向所述粗製罐中的粗製丙烯腈添加酸，所添加的酸的量適合於將pH值維持成低於目標pH值；和將所述粗製罐中的粗製丙烯腈的溫度維持成低於目標溫度。

在另一方面，一種用於製備粗製罐以接收粗製丙烯腈的過程包括：向粗製罐添加水，所添加的水的量適合於吸收漂浮頂蓋下面的有機物；將所述粗製罐中的水的溫度維持在大約25℃或更低；和將所述水酸化到pH值為4或更低。

在另一方面，一種粗製丙烯腈儲存罐包括：多個 感測器，其構造成探測所述粗製丙烯腈儲存罐中的不同溫度高度處的溫度；和多個移除位置，其構造成從所述粗製丙烯腈儲存罐移除粗製丙烯腈。所述罐還包括：pH感測器，其構造成探測所述粗製丙烯腈儲存罐中的粗製丙烯腈的pH值；製冷器，其構造成冷卻從所述粗製丙烯腈儲存罐的移除位置抽取的再循環流；和返回管線，其構造成使再循環流的至少一部分返回到所述粗製丙烯腈儲存罐。

本公開的以上和其他方面、特徵和優點將從本公開的所示實施例的以下詳細描述變得明顯，應當聯繫附圖來閱讀所示實施例。

10‧‧‧設備

11‧‧‧控制器

12‧‧‧罐

14‧‧‧粗製丙烯腈流

16、40、46、66、70、80‧‧‧管線

18、43、120‧‧‧位置

20、22、24、26、28‧‧‧溫度感測器

30、32、34、36、38‧‧‧豎直高度

41‧‧‧流出物

54‧‧‧製冷器

56、60‧‧‧進口

58‧‧‧冷卻流體

62、64‧‧‧出口

68‧‧‧酸

72‧‧‧泵

74‧‧‧接頭

76‧‧‧酸源

78‧‧‧丙烯腈產品流

82、84、86、88、112‧‧‧管線

92、94、96、98‧‧‧閥

100、102、104、106、108‧‧‧噴嘴

110‧‧‧頂部蒸氣

116‧‧‧pH計

118‧‧‧流量控制器

119‧‧‧閥

300‧‧‧執行過程、過程

301~305‧‧‧步驟

通過參照以下描述並考慮附圖可以獲知本公開的示例性實施例的更加完整的理解及其優點，在附圖中，相同的附圖標記指代相同的特徵，其中：圖1是適用於製造丙烯腈產品的根據本公開的方面的實施例的示意性流程圖；圖2示出了根據本公開的方面的過程的流程圖。

較佳實施例之詳細說明

溫度和pH值的監視和控制對於粗製丙烯腈的存儲而言都是重要的。在這方面，一種過程包括探測粗製罐的不同高度處的液體的多個溫度。該過程包括：使從粗製罐的流出高度抽取的再循環流循環；冷卻該再循環流；以及當所探測的溫度處於預定溫度範圍之外時，使該再循環 流的至少一部分返回到該罐。

相比常規系統和方法，本文描述的過程時間更少並且在丙烯腈產品被釋放到最終產品儲存處之前可需要更少的步驟。在執行樣品分析和調整以操作參數來生產合格的丙烯腈產品時可以減少實驗室和工廠的勞動。所提供的其他益處在於：可以相對於常規系統和方法所需的傾入罐(rundown tank)的數量和/或容積減小傾入罐的數量和/或容積。所提供的另一益處在於：可以更快地探測到化學雜質不合格的丙烯腈產品，從而允許執行校正操作並且將再次經過系統的(一個或多個)部分的丙烯腈產品的量減少到如常規系統和方法所需的。

下面，關於附圖進一步描述了該過程和用於執行該過程的設備。

如圖1所示，設備10包括罐12。罐12可構造成經由管線16接收粗製丙烯腈產品。粗製丙烯腈流14可被從回收柱或其他容器(未示出)傳輸到罐12。粗製丙烯腈產品流14可經由管線16傳輸並且在位置18進入罐12。溫度感測器20、22、24、26和28可構造成在罐12中的液體的對應豎直高度30、32、34、36和38處測量罐12中的液體的溫度。罐12中的粗製丙烯腈產品可經由管線40傳輸到罐12之外。頂部蒸氣110可經由管線112從罐12傳輸到洗滌器(未示出)。

粗製丙烯腈產品可以從罐12經由管線82、84、86和/或88傳輸。閥92、94、96和98可分別對應於管線82、84、86和88。噴嘴102、104、106和108可分別對應於管線82、 84、86和88。噴嘴102、104、106和108在罐12中的豎直高度可分別對應於罐12中的液體的豎直高度32、34、36和38。該一系列噴嘴中的噴嘴和相鄰噴嘴的距離可以是相同的。因此，噴嘴102和噴嘴104之間的距離可以與噴嘴104和噴嘴106之間的距離相同，等等。在一個方面，相繼噴嘴之間的距離可以是大約二(2)到大約十二(12)英尺，在另一個方面為大約五(5)到大約十二(12)英尺，在另一個方面為大約八(8)到大約十二(12)英尺，並且在另一個方面為大約十(10)英尺。雖然圖1中示出噴嘴100的豎直高度低於豎直高度30，但噴嘴100的豎直高度可以與豎直高度30相同或者接近豎直高度30。

管線46可以將粗製丙烯腈產品傳輸到換熱器或製冷器54，例如在進口56處傳輸到製冷器54的管側。製冷器54可構造成經由與冷卻流體58(例如，冷卻水)的熱傳遞來冷卻粗製丙烯腈產品，冷卻流體58在進口60處被引到製冷器54的殼側。冷卻流體58可以在出口62處排出製冷器54。

在製冷器54中被冷卻之後，粗製丙烯腈產品可在出口64處排出並且作為經冷卻的丙烯腈產品流78從製冷器54經由管線66傳輸。酸68(例如乙醇酸或乙酸及其組合)可經由管線70傳輸並且在接頭74處添加到管線66中的粗製丙烯腈產品。酸68可以被泵72從酸源76經由管線70泵送。在一個方面，酸68可被添加到經冷卻的丙烯腈產品流78以將罐12中的液體的pH值維持在預定pH值範圍。經冷卻的丙烯腈產品可經由管線80通過噴嘴100返回到罐12。

在一個方面，控制器11可構造成處理對應於所測量的參數(例如，溫度感測器20、22、24、26和/或28測量的液體溫度以及豎直高度30、32、34、36和/或38)的一個或多個信號。控制器11可構造成確定所測量的參數是否高於或低於預定參數範圍。本領域技術人員將會意識到根據本公開，所測量的參數可以是在罐12的操作中有用的任何合適的參數，例如溫度感測器在預定豎直高度處測量的溫度。控制器11可構造成如果所測量的參數低於或高於預定參數範圍則經由通信線路或無線通訊(圖1未示出)調節一個或多個裝置的操作。例如，控制器11可構造成通過控制製冷器54的操作和閥(例如閥92、94、96和/或98)的操作來調節通過一個或多個噴嘴100、102、104、106和/或108傳輸的粗製丙烯腈產品的量。

在一個方面，通過再循環、冷卻並且將經冷卻的丙烯腈產品與罐12中的液體混合，可以將罐12中的液體的溫度和/或罐12中的液體的局部區域的溫度維持在預定溫度範圍內。在一個方面，控制器11可構造成控制經由管線40從罐12提取的液體的量、在製冷器54中冷卻的粗製丙烯腈產品的量、以及經由管線66傳輸回到罐12的粗製丙烯腈產品(冷卻之後)的量。在該方面，再循環可用於將粗製罐中的溫度設置為大約25℃或更低。在一個相關方面，在1個到大約5個位置處測量溫度，並且在另一個方面，在2個到大約4個位置處測量溫度。在一個方面，該過程可用於提供大約50到大約150小時的周轉率，在另一個方面大約75到大約 125小時的周轉率，在另一個方面大約75到大約80小時的周轉率，並且在另一個方面大約100到大約105小時的周轉率。

在一個方面，控制器11可構造成處理對應於罐12中的液體的pH值和/或經由管線40從罐12提取的液體的pH值的一個或多個信號。在該方面，pH計116可構造成在位置120處測量罐12中的粗製丙烯腈產品的pH值並且將對應於所測量的pH值的信號傳輸到控制器11或流量控制器118。控制器11或流量控制器118可構造成處理來自pH計的資訊並且控制流到接頭74的酸68的流量。在一個方面，控制器11或流量控制器118可構造成如果在位置120處測量的pH值處於預定pH值之外則至少調節與流到接頭74的酸68的流量有關的操作參數。在一個方面，控制器11可構造成控制流量控制器118的操作。在一個方面，控制器11可包括流量控制器118。控制器11和/或流量控制器118可包括處理器。控制器11和/或流量控制器118的處理器可包括記憶體，該記憶體構造成接收和存儲預定條件或參數。預定條件或參數可以是位置120處的液體的期望pH值或期望pH值的範圍。

在一個方面，控制器11或流量控制器118可構造成以預定頻率接收對應於pH計116測量的pH值的信號，例如大約每六(6)小時接收一次，並且確定所測量的pH值是否在預定pH值範圍內。在一個方面，預定pH值範圍可以是大約2.5-4.5，並且在另一個方面為大約3到大約4。在一個方面，如果所測量的pH值大於或接近於大約4.5，則控制器11或流量控制器118可調節對應於流量控制器118的閥119的 開口，以允許在接頭74處添加更多的酸68，從而允許向罐12添加更多的酸68。如果在位置120處測量的pH值為大約2.5或接近於大約2.5，則控制器11或流量控制器118可調節對應於流量控制器118的閥119的開口，以減小在接頭74處添加的酸68的量，從而減小向罐12添加的酸68的量。

如圖1所示，可在位置43處從罐12的底部抽取管線40中的流出物41。相對於罐12的總高度，位置43的豎直高度可以為零或者大約零。在一個方面，粗製丙烯腈儲存罐的長度與直徑的比為大約0.5到大約1.5，在另一個方面為大約0.75到大約1.25，並且在另一個方面為大約0.9到大約1.1。

圖2示出了根據本公開的方面的過程300的流程圖。可以使用圖1所示的設備10來執行過程300。步驟301可包括探測粗製罐的第一高度處的液體的第一溫度。步驟302可包括探測粗製罐的第二高度處的液體的第二溫度。步驟303可包括使從粗製罐的流出高度抽取的再循環流循環。步驟304可包括冷卻該再循環流。步驟305可包括當所探測的第一溫度處於預定溫度範圍之外時使再循環流的至少第一部分返回到第一返回高度。過程300可包括當所探測的第二溫度處於預定溫度範圍之外時使再循環流的至少第二部分返回到第二返回高度。在一個方面，至少該第一返回高度或者該第二返回高度高於粗製罐的流出高度。

在一個方面，提供了一種過程，該過程用以製備空的粗製罐，該粗製罐用於接收粗製丙烯腈產品流，例如 粗製丙烯腈產品流14。在一個方面，該過程包括向粗製罐添加水，所添加的水的量適合於吸收粗製罐的漂浮頂蓋下面的有機物。有機物的吸收可用於防止粗製罐的有機物損失。

在另一個方面，啟動過程可包括用按重量計算大約6%或更多的水來填充空的粗製罐以使罐的頂蓋漂浮，在另一個方面大約6%到大約15%，在另一個方面大約6%到大約10%，並且在另一個方面大約6%到大約8%。該過程可包括使水循環通過製冷器(例如製冷器54)以實現罐中的液體的目標溫度，例如大約25℃或更低，在另一個方面大約20℃或更低，在另一個方面大約18℃或更低，在另一個方面大約15℃或更低，在另一個方面大約10℃或更低，在另一個方面大約1℃到大約10℃，並且在另一個方面大約5℃到大約10℃。該過程可包括向循環水添加酸以實現罐中的液體的大約4或更低的pH值，並且在另一個方面大約3到大約4的pH值。在該方面，在水已經達到25℃或更低的溫度之後，向水添加酸。在另一個方面，當粗製罐為大約25℃或更低並且pH值為大約4或更低時，向粗製罐添加粗製丙烯腈。

在粗製丙烯腈處於罐內的方面，該過程可包括週期性地採樣液體的pH值，例如大約每六(6)小時一次，並且如果pH值大於大約4.5則添加更多的酸。該過程可包括使粗製丙烯腈產品循環通過製冷器(例如製冷器54)以維持低於大約18攝氏度的溫度。

在一個方面，可提供一種過程來解決將未精煉或不合格產品放置在保持罐內的需求。在這種時候，可能需要將粗製丙烯腈罐投入使用，用作未精煉或不合格產品的保持罐。在一個方面，對罐溫度和pH值進行監視以避免或減少罐中的化學反應。

在一個方面，兩個單獨的罐12可以串聯或並聯操作。

雖然已經在前面的說明書中關於本公開的某些優選實施例描述了本公開並且為了例示而闡述了許多細節，但本領域技術人員將會明白本公開可以有其他實施例並且本文所描述的某些細節能夠顯著變化而不偏離本公開的基本原理。應當理解，本公開的特徵可以有修改、變形、變化或替代物，而不偏離本公開的精神和範圍或申請專利範圍的範圍。例如，各種部件的尺寸、數量、大小和形狀可以改變以適合特定的應用。因此，本文所示出和描述的特定實施例僅僅用於例示的目的。

Claims (6)

1. 一種用於製備粗製罐以接收粗製丙烯腈的過程，所述過程包括：向空的粗製罐添加水，所添加的水的量適合於吸收所述粗製罐的漂浮頂蓋下面的有機物；和將所述粗製罐中的水的溫度維持在25℃或更低，其中，用再循環流來維持所述粗製罐中的水的溫度，所述再循環流是在一個或多個移除位置處從所述粗製罐提取的水，當所述罐中的水為25℃或更低時向所述粗製罐添加酸，並且酸被添加到經冷卻的所述再循環流中。
2. 如請求項1所述的過程，其中，所述水被添加到所述粗製罐至所述粗製罐的6到15體積百分比。
3. 如請求項1所述的過程，其中，用換熱器來冷卻所述再循環流。
4. 如請求項1所述的過程，其中，所述水被維持在1℃到10℃的溫度。
5. 如請求項1所述的過程，其中，所述水的pH值為3到4。
6. 如請求項1所述的過程，其中，當粗製罐為25℃或更低並且pH值為4或更低時，向所述粗製罐添加粗製丙烯腈。