專利名稱：使用切換冷凝器的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的實(shí)施方案總的涉及在例如鄰苯二甲酸酐的回收中使用切換冷凝器(switch condenser)的工藝。
背景技術(shù)：
鄰苯二甲酸酐(PAN)是可用于制備增塑劑、聚酯、醇酸樹(shù)脂和染料的重要商業(yè)化學(xué)物質(zhì)。一種重要應(yīng)用是在鄰苯二甲酸烷基酯例如鄰苯二甲酸二異壬酯或鄰苯二甲酸二異癸酯的制備中，它們被用作通常用于聚氯乙烯的增塑劑。這些鄰苯二甲酸酯可以進(jìn)一步氫化成相應(yīng)的二環(huán)己酸酯。鄰苯二甲酸酐通常由原料例如鄰二甲苯(鄰-二甲苯)和萘制備，合適的氧化工藝公開(kāi)于WO 2009/040245和WO 2009/040246中。這些原料的價(jià)格和作為直接結(jié)果的鄰苯二甲酸酐的價(jià)格取決于供需而極大波動(dòng)。由于原料成本是鄰苯二甲酸酐價(jià)格的主要因素，因此用于制備鄰苯二甲酸酐的任何系統(tǒng)捕獲盡可能多的所得產(chǎn)物極其重要。鄰苯二甲酸酐可以成功地由許多工藝的任一種制備，即(I)在固定床反應(yīng)器中鄰二甲苯的空氣氧化；(2)在固定床反應(yīng)器中石油或煤焦油萘的空氣氧化；(3)鄰二甲苯的流化床氧化；(4)石油或煤焦油萘的流化床氧化；和(5)鄰二甲苯或萘的液相氧化。用于各種汽相路徑的常用工藝方案是將烴進(jìn)料(蒸汽形式)與壓縮空氣混合并且將混合物送入多管式固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包含填充有涂覆在惰性無(wú)孔載體上的氧化催化劑例如氧化釩和二氧化鈦的管。當(dāng)使用流化床反應(yīng)器時(shí)，可以將液體形式的烴進(jìn)料直接注入流化的催化劑床，使得空氣和烴在反應(yīng)器中混合以制得反應(yīng)器流出物氣體(即，汽相氧化產(chǎn)物)。反應(yīng)器裝有用于除去氧化反應(yīng)熱的裝置。除去的熱用于產(chǎn)生蒸汽。在汽相氧化產(chǎn)物排出固定床或流化床反應(yīng)器后，將其冷卻以使得鄰苯二甲酸酐冷凝。這使得鄰苯二甲酸酐從氣體料流中分離。在鄰苯二甲酸酐的制備中，排出包含氧化催化劑的多管式固定床或流化床反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物是尤其包含氮?dú)?、水、CO2和希望的鄰苯二甲酸酐的熱的氣體混合物。反應(yīng)產(chǎn)物通常首先在氣體冷卻器中冷卻，其中蒸汽非常便利地可以在冷卻劑側(cè)產(chǎn)生。鄰苯二甲酸酐通常在切換冷凝器中通過(guò)(去)升華一一種也可以稱為冷凝或沉積的相變而從冷卻的反應(yīng)產(chǎn)物中回收，其中鄰苯二甲酸酐作為固體收集在切換冷凝器表面，通常是熱交換器管上，所述管通常在氣體側(cè)有翅片以提高傳熱。切換冷凝器用能夠承受使用的高溫的冷卻流體，通常為熱流體或熱油冷卻。在收集操作中，固體鄰苯二甲酸酐層通常聚集在有翅片的交換器管外表面上之后，切換冷凝器可以從收集操作切換至熔融操作。因此通常中斷通過(guò)所述切換冷凝器的氣體料流并且通常在加熱后立刻由加熱流體，通常是相同的熱流體或熱油代替冷卻流體，使得鄰苯二甲酸酐熔融并且形成液體，并且將液體鄰苯二甲酸酐排出并且收集用于進(jìn)一步加工。排空的切換冷凝器在放回收集操作前通過(guò)由冷卻流體代替加熱流體而冷卻。鄰苯二甲酸酐通常冷凝成固體。然而，可以使用兩級(jí)冷凝系統(tǒng)以首先使一部分鄰苯二甲善根冷凝成液體并且然后使剩余物冷凝成固體。該工藝進(jìn)一步包括通過(guò)使鄰苯二甲酸酐冷凝成液體的預(yù)冷凝器，隨后是將鄰苯二甲酸酐作為固體收集的切換冷凝器，將鄰苯二甲酸酐從反應(yīng)產(chǎn)物混合物中回收。預(yù)冷凝器的加入提供了優(yōu)點(diǎn)通過(guò)降低爆炸性組分的濃度并且通過(guò)將操作溫度降低至所得氣態(tài)混合物的最小點(diǎn)燃溫度，將氣態(tài)混合物帶到爆炸極限外，并且這在氣體混合物進(jìn)入切換冷凝器之前。預(yù)冷凝器優(yōu)選還包含翅片管，并且可以用任何類型的冷卻介質(zhì)冷卻，例如可以使用熱水，因?yàn)槠湓试S避免具有過(guò)低溫度的點(diǎn)的出現(xiàn)并且有將預(yù)冷凝器出口溫度控制在窄范圍內(nèi)的能力。預(yù)冷凝器的出口可以保持在至少137 °C的溫度。使用切換冷凝器使粗制鄰苯二甲酸酐從汽相氧化產(chǎn)物中分離描述于例如U. S.專利Nos. 4，435，580,5, 214，157,5, 508，443和5，869，700中。所得的汽相氧化產(chǎn)物在進(jìn)入切換冷凝器或者任選地預(yù)冷凝器，在預(yù)冷凝器中其進(jìn)一步冷卻到至少137°C之前，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)氣體冷卻器從反應(yīng)溫度冷卻至170 - 180°C。切換冷凝器入口溫度應(yīng)該足夠高以通過(guò)不過(guò)于接近鄰苯二甲酸酐的固化點(diǎn)(131°C)操作，在具有低的壁溫的區(qū)域防止液體鄰苯二甲酸酐冷凝或者固體鄰苯二甲酸酐和鄰苯二甲酸沉積。在余下的蒸汽進(jìn)入切換冷凝器之前，任何冷凝的液體通常分離出來(lái)。切換冷凝器使用冷的冷凝器油使汽相氧化產(chǎn)物凝華，并且然后使用用蒸汽加熱的熱的冷凝器油熔融固相粗制鄰苯二甲酸酐產(chǎn)物。如DE 4427872中公開(kāi)，熱的冷凝器油和冷的冷凝器油均通過(guò)多個(gè)閥和管道排列泵送入裝有水平布置的翅片熱交換器管的切換冷凝器。在該工藝中并且在一段時(shí)間后，切換冷凝器裝滿產(chǎn)物并且然后將冷凝器切換至加熱模式以使PAN熔融用于進(jìn)一步純化。當(dāng)熔融步驟結(jié)束時(shí)，將冷凝器冷卻以備用于下一個(gè)凝華循環(huán)。在PAN制備工藝中，需要至少兩個(gè)切換冷凝器以使得能夠不中斷的流動(dòng)通過(guò)氧化反應(yīng)器。在實(shí)踐中取決于氧化反應(yīng)器的容量和單個(gè)切換冷凝器的表面積，可以使用三個(gè)或多個(gè)切換冷凝器。切換冷凝器的數(shù)目和表面積還與通過(guò)氧化反應(yīng)器的總氣體速率和切換冷凝器選擇有關(guān)，因?yàn)檫^(guò)高的流速將由于在切換冷凝器中過(guò)短的停留時(shí)間并且由于冷凝的PAN固體帶入下游廢氣清潔裝置，而因此將造成降低的切換冷凝器效率。盡管優(yōu)選大表面積以降低通過(guò)所述切換冷凝器的流速，但將限制切換冷凝器的總數(shù)以使PAN生產(chǎn)設(shè)備的投資最優(yōu)化。已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了具有三個(gè)6000m2、十二個(gè)4200m2或七個(gè)2550m2切換冷凝器的例子，這取決于PAN生產(chǎn)設(shè)備的總?cè)萘?。?duì)于七個(gè)切換冷凝器構(gòu)型，通常5個(gè)冷凝器為凝華模式，它們中的一個(gè)為熔融模式，并且另一個(gè)為冷卻模式。這通常稱為5/2循環(huán)。對(duì)于三個(gè)切換冷凝器構(gòu)型，通常2個(gè)冷凝器為凝華模式并且它們中的一個(gè)為組合的熔融和冷卻模式。對(duì)于12個(gè)切換冷凝器構(gòu)型，通常至多10個(gè)冷凝器為凝華模式，它們中的一個(gè)或多個(gè)為熔融模式，并且另外的I或2個(gè)為冷卻模式。在先進(jìn)的系統(tǒng)中，工藝控制系統(tǒng)，例如包括工藝控制應(yīng)用，自動(dòng)控制各個(gè)操作模式，和用于切換冷凝器工藝氣體入口和出口閥并且用于冷卻和加熱液體入口和出口閥的切換步驟。工藝控制系統(tǒng)提供了連續(xù)檢驗(yàn)切換閥的狀態(tài)以保護(hù)下游廢氣清潔設(shè)備，例如催化焚化爐用于有價(jià)值PAN的未受控的帶入。該應(yīng)用還允許更加逐步地改變冷卻和加熱介質(zhì)的溫度，使切換冷凝器設(shè)備上的熱應(yīng)力最小化。熱應(yīng)力引起機(jī)械失效，導(dǎo)致PAN產(chǎn)物泄露，由于油內(nèi)部泄漏到PAN中導(dǎo)致PAN產(chǎn)物污染，這需要立即中斷操作,但這也縮短了切換冷凝器的使用壽命。在其它領(lǐng)域中提出了應(yīng)用。參見(jiàn)例如US專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2009/0005908和 EP 2009520A。其它背景文獻(xiàn)包括DE 3512930、GB916882 和 U. S.專利 No. 4，391，617。在切換冷凝器、相關(guān)的裝置或設(shè)備之一失效的情形下，必須關(guān)閉PAN生產(chǎn)單元，必須繞過(guò)失效的切換冷凝器并且當(dāng)重新起動(dòng)余下的6個(gè)冷凝器時(shí)以4/2循環(huán)模式操作。由于由設(shè)備停工期產(chǎn)生的生產(chǎn)損失和通常20%交換器容量的損失，因此該模式非常不經(jīng)濟(jì)。這造成高出25%的通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率，降低了切換冷凝器的效率并且在下游催化焚化爐上造成更高的有機(jī)負(fù)荷。還增加了焚化爐催化劑失效的風(fēng)險(xiǎn)。一種選擇將是使通過(guò)氧化反應(yīng)器的氣體速率降低20%以補(bǔ)償交換器容量的損失，這造成生產(chǎn)容量相應(yīng)的損失。因此，將希望避免、最小化或推遲設(shè)備關(guān)閉，同時(shí)保持切換冷凝器的效率。另外，還將希望更好地保護(hù)下游設(shè)備例如催化焚化爐抵抗超載和失效。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述在一類實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種控制多個(gè)切換冷凝器的連續(xù)工藝，所述工藝包括使多個(gè)切換冷凝器以x/y循環(huán)操作；檢測(cè)所述多個(gè)切換冷凝器中的至少一種變化；和將所述多個(gè)切換冷凝器切換至x/y-n循環(huán)；

其中X為凝華模式中的切換冷凝器的數(shù)目；y為熔融模式和冷卻模式中的切換冷凝器的數(shù)目；x+y為切換冷凝器總數(shù)的總和；和η獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。在前面的實(shí)施方案中，η為I — 15或I — 10的數(shù)。在前面的實(shí)施方案中，該工藝可以進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以x-n’ /y-n循環(huán)操作；其中η’獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。在前面的實(shí)施方案中，該工藝可以進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以x+n" /y-n循環(huán)操作；其中η"獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。在另一類實(shí)施方案中，本發(fā)明還提供一種回收鄰苯二甲酸酐的連續(xù)工藝，所述工藝包括制備鄰苯二甲酸酐；使所述鄰苯二甲酸酐通過(guò)以5/2循環(huán)操作的多個(gè)切換冷凝器；檢測(cè)鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)中的至少一種變化；和將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以5/1循環(huán)操作。前面的實(shí)施方案可以進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以4/1循環(huán)操作。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，切換可以通過(guò)工藝控制應(yīng)用而控制。在前面的實(shí)施方案中，工藝控制應(yīng)用可以包括分布式控制軟件程序(adistributed control software program)。在前面的實(shí)施方案中，工藝控制應(yīng)用可以包括以下的至少一種能力和它們的任意組合控制操作模式、監(jiān)控切換閥的狀態(tài)、調(diào)節(jié)切換冷凝器的溫度。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率可以基本上保持相同。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率可以增加不超過(guò)10%。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率可以增加不超過(guò)5%。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗可以為15%或更小。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗可以為10%或更小。在本文所述的任一個(gè)實(shí)施方案中，切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗可以為5%或更小。附圖簡(jiǎn)述

圖1表示具有一個(gè)共用的入口和出口集管的切換冷凝器段的典型總布置。圖2表示具有一個(gè)共用的入口集管和兩個(gè)合并到出口集管中的平行出口子集管(sub-header)的切換冷凝器段的典型總布置。圖3表示使鄰苯二甲酸酐從氣體料流中回收的凝華模式中的切換冷凝器的例子。圖4表示使鄰苯二甲酸酐從切換冷凝器中排出的熔融模式的切換冷凝器的例子。圖5表示準(zhǔn)備用于凝華模式的冷卻模式中的切換冷凝器的例子。發(fā)明詳述在公開(kāi)和描述本發(fā)明化合物、組分、組合物、裝置、軟件、硬件、設(shè)備、構(gòu)型、示意圖、系統(tǒng)和/或方法前，將理解除非另外說(shuō)明，本發(fā)明不限于具體的化合物、組分、組合物、裝置、軟件、硬件、設(shè)備、構(gòu)型、示意圖、系統(tǒng)、方法等，因?yàn)檫@些可以變化，除非另外說(shuō)明。還將理解本文使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施方案的目的并且不意在限制。還必須指出，說(shuō)明書和附屬的權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式“一種”、“一個(gè)”和“所述”包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非另外說(shuō)明。鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)的至少一種變化是指將關(guān)閉或者降低使用多個(gè)切換冷凝器的鄰苯二甲酸酐回收工藝的效率的任何情形。例如，該情形可以包括所述多個(gè)切換冷凝器中的至少一個(gè)切換冷凝器失效。失效可以包括，例如傳熱油從熱交換器管束中內(nèi)部泄漏到工藝中、傳熱油的外部泄露和鄰苯二甲酸酐的外部泄露。在這些情形中，可能顯現(xiàn)出需要在計(jì)劃或者緊急情況基礎(chǔ)上關(guān)閉切換冷凝器的潛在問(wèn)題?；厥展に嚨男式档涂赡苌婕暗綗峤粨Q器容量的損耗，由于增加的工藝廢氣出口溫度，或降低的冷卻油出口溫度，或熔融模式期間排出的熔融PAN的減少，或者由于在下游熱或催化焚化爐中較大的溫度增加，因此該損耗變得可見(jiàn)。失效的其它例子可以是在切換冷凝器內(nèi)或者在到達(dá)或來(lái)自切換冷凝器的管道中顯現(xiàn)出壓降。由于特定切換冷凝器增加的壓降，因此其它平行的切換冷凝器可能接收額外的氣流，這降低了冷凝器和整個(gè)單元的效率。失效還可能涉及到氣體側(cè)的入口和出口閥，以及冷卻和加熱油側(cè)的入口和出口閥。它可以是鄰苯二甲酸酐或加熱油泄露以及機(jī)械故障。
切換冷凝器是指貫穿凝華過(guò)程能夠交換熱和回收產(chǎn)物的任何設(shè)備。切換冷凝器通常為殼-水平管式(a shell-and-horizontal tube type)布置，在產(chǎn)物冷凝的管的外面有延伸的表面。傳熱油在管中循環(huán)。例舉的切換冷凝器通常具有大于98.0%的PAN回收率和10，000 — 60，000噸/年的容量范圍。它們的應(yīng)用描述于例如U. S.專利Nos. 4，435，580、5，214，157、5，508，443 和 5，869，700 中。商業(yè)裝置可從 RolleChim Impianti S. p. A. , ViaDella Scienza, 11, 36050Sovizzo Vicenza, Italy和GEA Luftkiihler GmbH, Dorstenerstrasse 18-29，44651 Herne, Germany 獲得。升華是指化合物從固體到氣相的轉(zhuǎn)變，其中幾乎沒(méi)有或沒(méi)有中間的液體階段。升華是在低于相圖中的三相點(diǎn)的溫度和壓力下出現(xiàn)的吸熱的相轉(zhuǎn)變。升華的對(duì)立面是凝華或者沉積，通過(guò)凝華或者沉積，氣體通過(guò)放熱相變直接轉(zhuǎn)變成固相。鄰苯二甲酸酐可由許多工藝的任一種制備(I)在固定床反應(yīng)器中鄰二甲苯的空氣氧化；(2)在固定床反應(yīng)器中石油或煤焦油萘的空氣氧化；(3)鄰二甲苯的流化床氧化；
(4)石油或煤焦油萘的流化床氧化；(5)鄰二甲苯或萘的液相氧化，或者任何其它合適的工藝。因此，如權(quán)利要求中所述，制備鄰苯二甲酸酐可以是指任何數(shù)目的這些工藝。下面更詳細(xì)出現(xiàn)的工藝論述僅提供用于說(shuō)明目的。例如，用于各種汽相路徑的常用工藝方案是將烴進(jìn)料(蒸汽形式)與壓縮空氣混合，并且將混合物送入固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包含填充有涂覆在惰性無(wú)孔載體上的催化劑例如氧化釩和二氧化鈦的管。當(dāng)使用流化床反應(yīng)器時(shí)，將液體形式的烴進(jìn)料直接注入流化床，使得空氣和烴在反應(yīng)器中混合。反應(yīng)器裝有用于除去氧化熱的裝置。除去的熱用于產(chǎn)生蒸汽。在流化床反應(yīng)器中，在反應(yīng)混合物離開(kāi)反應(yīng)區(qū)后立即進(jìn)行冷卻反應(yīng)混合物的準(zhǔn)備。進(jìn)行該操作一稱為“驟冷”以終止反應(yīng)并且防止“后燃燒”。在氣態(tài)產(chǎn)物料流排出固定床或流化床反應(yīng)器后，將其冷卻以使得鄰苯二甲酸酐冷凝。這使得鄰苯二甲酸酐從氣體料流中分離。在固定床系統(tǒng)中，鄰苯二甲酸酐通常冷凝為固體。然而，可以使用兩級(jí)冷凝系統(tǒng)以首先使一部分鄰苯二甲酸酐冷凝為液體并且然后使剩余物冷凝為固體。特別地，將所得的汽相氧化產(chǎn)物冷卻接近于PAN的固化點(diǎn)(131°C)并且通常分離出任何冷凝的液體。例如，來(lái)自反應(yīng)器的反應(yīng)氣體在傳送到切換冷凝器之前進(jìn)入氣體冷卻器和次級(jí)氣體冷卻器。使用在冷卻循環(huán)和加熱循環(huán)上交替操作的切換冷凝器以將鄰苯二甲酸酐作為固體收集。然后使固體熔融用于從冷凝器中除去。粗制的鄰苯二甲酸酐由氣體凝華到切換冷凝器的翅片管上，并且余下的氣體混合物從切換冷凝器中排出。廢氣傳送到熱或催化氧化器用于焚化。在該工藝中，許多冷凝器平行連接使得可以通過(guò)從冷凝模式交替切換至熔融模式和再冷卻模式而保持連續(xù)操作。在給定量的PAN冷凝在冷凝器的外表面后，使其從工藝料流中分離并且通過(guò)升高傳熱油的溫度使PAN熔融并且收集。通常在轉(zhuǎn)移到最后的清潔段之前通過(guò)重力排入鼓中，進(jìn)行熔融的粗制PAN的收集。作為選擇，將熔融的粗制PAN從切換冷凝器直接泵送入最終的清潔段。最終的清潔被定義為熱處理和蒸餾。通常在7個(gè)切換冷凝器構(gòu)型中，5個(gè)切換冷凝器為凝華模式，它們中的一個(gè)為熔融模式，并且另一個(gè)為冷卻模式。這稱為5/2循環(huán)。
在先進(jìn)的系統(tǒng)中，可以應(yīng)用工藝控制例如軟件程序以有助于監(jiān)控和控制系統(tǒng)。任何合適的工藝控制應(yīng)用可以引入系統(tǒng)，例如包括分布式控制軟件程序或類似的工藝控制程序的應(yīng)用。在一類實(shí)施方案中，Honeywell TDC 3000 分布式控制版本R601軟件應(yīng)用自動(dòng)控制各種操作模式和切換步驟。該應(yīng)用包括檢驗(yàn)系統(tǒng)中切換閥的狀態(tài)以保護(hù)下游催化焚化爐以及逐漸改變冷卻和加熱介質(zhì)的溫度以使設(shè)備上的熱應(yīng)力最小化的能力。HoneywelITDC300O⑧版本R601應(yīng)用在高性能工藝管理器(HPM)模塊上操作，該模塊是由HoneywellProcess Solutions, Laarderhoogtweg 18, 1101EA Amsterdam, The Netherlands 提供的Honeywell TDC 3000⑧[藝控制應(yīng)用的一部分。在一類實(shí)施萬(wàn)案中，一種控制多個(gè)切換冷凝器的工藝包括使多個(gè)切換冷凝器以x/y循環(huán)操作；檢測(cè)所述多個(gè)切換冷凝器中的至少一種變化；和將所述多個(gè)切換冷凝器切換至x/y-n循環(huán)；其中X為凝華模式中的切換冷凝器的數(shù)目；y為熔融模式和冷卻模式中的切換冷凝器的數(shù)目；x+y為切換冷凝器總數(shù)的總和；和η獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。η可以為I 一 15或I 一 10的數(shù)。在前面的實(shí)施方案中，該工藝可以進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以x-n’/y-n循環(huán)操作；其 中η’獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。在另一些實(shí)施方案中，該工藝可以進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以x+n" /y-n循環(huán)操作；其中η"獨(dú)立地為1- 20的數(shù)。在另一類實(shí)施方案中，一種回收鄰苯二甲酸酐的工藝，所述工藝包括制備鄰苯二甲酸酐；使所述鄰苯二甲酸酐通過(guò)以5/2循環(huán)操作的多個(gè)切換冷凝器；檢測(cè)鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)中的至少一種變化；和將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以5/1循環(huán)操作。在一個(gè)實(shí)施方案中，工藝可以進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以4/1循環(huán)操作。例如，圖1是用于由空氣和鄰二甲苯或萘的混合物制備和回收鄰苯二甲酸酐的切換冷凝器段的例子的示意圖。該切換冷凝器段是氧化單元的一部分，氧化單元通常由以下段構(gòu)成鄰二甲苯或萘蒸發(fā)器段；反應(yīng)器段；后反應(yīng)段；氣體冷卻器段；部分液體冷凝器段;和切換冷凝器段。在一類實(shí)施方案中，在切換冷凝器段中，來(lái)自位于反應(yīng)器段下游或者任選地在后反應(yīng)器段下游的氣體冷卻器的進(jìn)料氣體(I)通過(guò)單個(gè)集管送入一系列7個(gè)平行切換冷凝器。在替代的構(gòu)型中，來(lái)自冷卻器的氣體在該氣體(I)進(jìn)入切換冷凝器段之前首先通過(guò)部分液體冷凝器段。在切換冷凝器中，氣態(tài)鄰苯二甲酸酐通過(guò)定義為凝華的物理過(guò)程作為固體冷凝在切換冷凝器的表面。鄰苯二甲酸酐中貧含的廢氣(2)通過(guò)單個(gè)集管到達(dá)位于下游的廢氣清潔段。圖2是切換冷凝器段的例子的選擇性示意圖，其中進(jìn)料氣體(I)通過(guò)單個(gè)集管送入一系列7個(gè)平行的切換冷凝器，但廢氣(2)在通入廢氣清潔段之前經(jīng)由合并成一個(gè)單個(gè)集管的兩個(gè)子集管而離開(kāi)切換冷凝器。圖3表示回收鄰苯二甲酸酐的凝華模式中的切換冷凝器的示意性閥布置的例子。在幾個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料氣體(I)通過(guò)所述切換冷凝器(8)的開(kāi)口位置的閥進(jìn)入，沿著熱交換器管束(9)的外部流動(dòng)，并且廢氣(2)通過(guò)開(kāi)口位置的閥在底側(cè)離開(kāi)切換冷凝器。冷卻油(4)通過(guò)底側(cè)的開(kāi)口閥進(jìn)入盤管，并且較熱的冷卻油(5)通過(guò)頂側(cè)的開(kāi)口閥離開(kāi)盤管到達(dá)用于除熱的冷卻系統(tǒng)。在該階段，加熱油供給(6)、較冷的加熱油返回(7)和熔融的鄰苯二甲酸酐排出(3)的管線中的閥關(guān)閉。圖4表示從熱交換器管束的表面除去鄰苯二甲酸酐并且將熔融的鄰苯二甲酸酐從切換冷凝器中排出的熔融模式的切換冷凝器的閥布置的例子。在該階段，加熱油供給
(6)、較冷的加熱油返回(7)和熔融的鄰苯二甲酸酐排出(3)的管線中的閥打開(kāi)。進(jìn)料氣體⑴、廢氣(2)、冷卻油供給(4)和冷卻油返回(5)的閥關(guān)閉。圖5表示使切換冷凝器準(zhǔn)備用于凝華模式的冷卻模式中的切換冷凝器的閥布置的例子。在該階段，進(jìn)料氣體(I)、廢氣(2)、加熱油供給￠)、較冷的加熱油返回(7)和熔融的鄰苯二甲酸酐排出⑶的管線中的閥關(guān)閉。冷卻油供給⑷和冷卻油返回(5)的閥打開(kāi)。如果上述任一種設(shè)備失效或者喪失效率，則切換冷凝器可能必須停止操作。例如，在觀察鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)的至少一種變化時(shí)，例如，一些實(shí)施方案中7個(gè)切換冷凝器之一失效，相關(guān)的設(shè)備和/或相關(guān)的儀器、PAN制備和/或回收工藝必須關(guān)閉。當(dāng)在沒(méi)有失效的切換冷凝器情況下重新起動(dòng)工藝，則工藝現(xiàn)在通常必須用6個(gè)切換冷凝器以4/2循環(huán)模式操作。隨后，4個(gè)切換冷凝器正處于凝華模式，它們中的一個(gè)為熔融模式，并且另一個(gè)為冷卻模式。由于通常為20%的交換器容量損失，因此如上所述的該構(gòu)型非常不經(jīng)濟(jì)。這造成高出25%的通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率，降低了切換冷凝器的效率并且在下游的熱或催化焚化爐上造成更高的有機(jī)負(fù)荷。因此還增加了焚化爐催化劑失效的風(fēng)險(xiǎn)。在一類實(shí)施方案中，在觀察鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)的至少一種變化時(shí)，軟件使操作模式從5/2循環(huán)變成5/1循環(huán)(優(yōu)選以在線方式)，并且任選地，隨后在兩個(gè)切換冷凝器失效的情形下變成4/1循環(huán)。通過(guò)該行為，可以避免、減輕或者延遲設(shè)備和儀器關(guān)閉，同時(shí)將余下操作的切換冷凝器的效率保持在相對(duì)于4/2或3/2循環(huán)模式更大的或全程的程度。在5/1循環(huán)6個(gè)切換冷凝器操作中，5個(gè)切換冷凝器繼續(xù)為凝華模式，而它們中的一個(gè)將為組合的熔融/冷卻模式。在4/1循環(huán)5個(gè)切換冷凝器操作中，4個(gè)切換冷凝器繼續(xù)為凝華模式，而它們中的一個(gè)將為組合的熔融/冷卻模式。在另一類實(shí)施方案中，在觀察鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)的至少一種變化時(shí)，例如當(dāng)一個(gè)或多個(gè)切換冷凝器失效時(shí)，我們可以通過(guò)失效的冷凝器(一個(gè)或多個(gè))與回收操作中使用的冷凝器總數(shù)的比例而降低通過(guò)所述切換冷凝器段的氣流。隨后使失效的冷凝器(一個(gè)或多個(gè))離線并且分離它們用于修理。只有當(dāng)用于鄰苯二甲酸酐回收的有效數(shù)目的冷凝器和總面積被氣流和最大可允許的壓降限制時(shí)，才需要?dú)怏w速率的降低。然而可設(shè)想氣體流動(dòng)速率沒(méi)有限制，而是切換冷凝器的鄰苯二甲酸酐累積容量是限制因素。在該情形中，必須通過(guò)降低進(jìn)入上游反應(yīng)器的氣體中的鄰二甲苯或萘進(jìn)料濃度而降低氣體料流中鄰苯二甲酸酐的濃度。氣流和/或鄰苯二甲酸酐濃度的降低均造成生產(chǎn)單元的產(chǎn)率降低。在再一類實(shí)施方案中，在觀察鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)的至少一種變化時(shí)，我們可以將一個(gè)或多個(gè)額外的切換冷凝器構(gòu)造成安裝的備用單元以補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)切換冷凝器的失效。在失效的情形中，備用單元進(jìn)入操作并且隨后失效的單元退役。替代的解決方案可以是構(gòu)造具有更大內(nèi)部面積的更大切換冷凝器，以在一個(gè)或多個(gè)切換冷凝器失效的情形下補(bǔ)償表面積的損失。在另一類實(shí)施方案中，在觀察鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)的至少一種變化時(shí)，當(dāng)防止閥和儀器失效時(shí)，可以復(fù)制那些閥和儀器以暫時(shí)用人工控制操作，或者安裝具有更高的可靠性等級(jí)或者更好的材料的閥和儀器。這也適用于切換冷凝器的材料，切換冷凝器通常由低成本碳鋼制成，但可以由更耐腐蝕的不銹鋼材料制成。在所有這些情形中，較高的投資、較高的操作成本、較高的人力需求和/或減少的產(chǎn)出將導(dǎo)致降低的鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)和回收的效率。隨后，伴隨著最少的工藝中斷，然后通常將粗制的鄰苯二甲酸酐在分解器中熱處理，但在一些情形中還使用化學(xué)處理。通過(guò)將熔融的粗制鄰苯二甲酸酐保持在升高的溫度(約250 - 2800C )下通常12 — 36小時(shí)的時(shí)間并且在小的真空下進(jìn)行熱處理。熱處理的目的是使粗產(chǎn)物中的任何鄰苯二甲酸脫水成鄰苯二甲酸酐，使材料例如水沸騰，并且與其它雜質(zhì)形成冷凝或揮發(fā)產(chǎn)物以使得隨后通過(guò)蒸餾的產(chǎn)物純化簡(jiǎn)化。蒸餾后，純的熔融產(chǎn)物可以固化、成片、裝袋并且儲(chǔ)存在倉(cāng)庫(kù)中。作為選擇，可以將熔融的產(chǎn)物泵送入大的儲(chǔ)存罐中并且然后泵送入公路油罐車或鐵路油罐車用于運(yùn)輸。在另一個(gè)例子中，一種通過(guò)空氣氧化由鄰二甲苯制備鄰苯二甲酸酐的系統(tǒng)如下進(jìn)行。該工藝通過(guò)以下方式開(kāi)始將鄰二甲苯從儲(chǔ)存罐通過(guò)泵而泵送通過(guò)過(guò)濾器和鄰二甲苯預(yù)熱器，在那里其幾乎被加熱至汽化點(diǎn)。使空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器和消音器，在空氣壓縮機(jī)中壓縮，并且在與熱的液體鄰二甲苯混合前在空氣預(yù)熱器中加熱。熱的液體鄰二甲苯通過(guò)噴嘴注入熱空氣料流并且汽化。汽化的空氣-二甲苯混合物穿過(guò)分離(knock-out)鼓。經(jīng)處理的空氣-二甲苯混合物然后進(jìn)入固定床反應(yīng)器。反應(yīng)器各自包含填充有各種催化劑的垂直管。經(jīng)由鹽浴冷卻器和攪拌器系統(tǒng)，通過(guò)在反應(yīng)器殼中循環(huán)的熔融鹽除去反應(yīng)熱。通過(guò)蒸汽盤管冷卻所述鹽，所述盤管產(chǎn)生蒸汽以貫穿工藝的其它部分使用。反應(yīng)氣體通常由氮?dú)?、氧氣、水、二氧化碳、一氧化碳、氬氣、鄰苯二甲酸酐、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸、鄰甲苯酸和部分氧化產(chǎn)物例如苯酞等構(gòu)成。來(lái)自反應(yīng)器的反應(yīng)氣體在送入切換冷凝器之前進(jìn)入氣體冷卻器和次級(jí)氣體冷卻器。粗制的鄰苯二甲酸酐凝華在切換冷凝器的管上，并且余下的氣體混合物從切換冷凝器排出。廢氣送入熱氧化器用于焚化。氣體的熱焚化通過(guò)使流出氣體的溫度升高至700°C —1000°C的溫度持續(xù)數(shù)秒來(lái)進(jìn)行。這氧化了余下的有機(jī)材料。通過(guò)使低粘度油通過(guò)它們的管，使切換冷凝器冷卻。冷油在冷油系統(tǒng)中通過(guò)冷卻水或者通過(guò)空氣冷卻至50 - 70°C。在熱循環(huán)期間，通常160 - 200°C的熱油循環(huán)通過(guò)所述切換冷凝器的管以使放在其上的粗制鄰苯二甲酸酐熔融。所述液體酐流入粗制產(chǎn)物脈沖(surge)容器。隨后將所述液體酐泵送入儲(chǔ)存罐。粗制的鄰苯二甲酸酐液體通過(guò)泵和過(guò)濾器送入預(yù)熱器，在那里其加熱至約260°C。經(jīng)加熱的粗制鄰苯二甲酸酐連續(xù)送過(guò)分解器。每一分解器中的停留時(shí)間約為6 - 12小時(shí)。分解器在輕微真空(約700mm Hg絕壓)和高溫(例如260°C )下操作，使存在的少量鄰苯二甲酸轉(zhuǎn)化成鄰苯二甲酸酐。另外，粗產(chǎn)物中的大多數(shù)馬來(lái)酸酐通過(guò)蒸發(fā)或化學(xué)反應(yīng)除去。蒸發(fā)的雜質(zhì)，尤其是水通過(guò)冷凝器和噴射器除去。冷凝的鄰苯二甲酸酐從冷凝器返回到分解器。純化的鄰苯二甲酸酐從分解器泵送入輕質(zhì)餾分塔或分餾塔。所述塔可以包括回流冷凝器和噴射器。低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，例如馬來(lái)酸酐和苯甲酸與少量鄰苯二甲酸酐一起在塔頂部除去。在回流冷凝器中產(chǎn)生低壓蒸汽。來(lái)自塔底部的粗制鄰苯二甲酸酐通過(guò)泵送入再沸器，在那里其返回所述塔或者第二分餾塔。純的鄰苯二甲酸酐從塔頂部取出。與尾分一起，鄰苯二甲酸酐從塔底部連續(xù)除去并且送入再沸器以保持塔的溫度。塔包括回流冷凝器和噴射器。來(lái)自塔頂部的純的鄰苯二甲酸酐送入鄰苯二甲酸酐捕集(run-down)罐并且最終儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐中。
實(shí)施例將理解盡管已經(jīng)結(jié)合其具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但前面的描述意在解釋并且不限制本發(fā)明的范圍。其它的方面、優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)將是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的那些技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的。因此，提出以下實(shí)施例以提供給本領(lǐng)域那些技術(shù)人員完整的公開(kāi)和描述，并且不意在限制發(fā)明人看作他們的發(fā)明的范圍。實(shí)施例1鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)設(shè)備裝有根據(jù)如圖1或2所示的構(gòu)型操作的7個(gè)切換冷凝器:5個(gè)以凝華模式操作，I個(gè)為熔融模式，并且I個(gè)為冷卻模式。這通常稱為基礎(chǔ)5/2循環(huán)模式。凝華、熔融和冷卻以預(yù)先程序化的方式通過(guò)TDC-3000⑨工藝控制應(yīng)用以分別為1.5和37分鐘的14個(gè)步驟進(jìn)行，總的循環(huán)時(shí)間差不多為270min，如表I中所示。短的1. 5min步驟將從一個(gè)模式切換到另一個(gè)模式，長(zhǎng)的37min步驟將進(jìn)行回收工藝。在切換冷凝器如圖3中所示以凝華模式操作的時(shí)間后，首先關(guān)閉氣體入口和出口閥以開(kāi)始轉(zhuǎn)變成熔融模式，如圖4中所示。隨后關(guān)閉冷卻油入口閥并且同時(shí)打開(kāi)加熱油入口閥，并且延遲關(guān)閉冷卻油出口閥和打開(kāi)加熱油出口閥。當(dāng)溫度增至鄰苯二甲酸酐熔點(diǎn)以上時(shí)，熔融開(kāi)始并且打開(kāi)排出閥以從切換冷凝器中取出鄰苯二甲酸酐。在溫度控制上實(shí)施冷卻油變成加熱油，以防止切換冷凝器過(guò)快的溫度變化，因?yàn)榉駝t這可能破壞設(shè)備。在轉(zhuǎn)變期間，該應(yīng)用監(jiān)控閥相對(duì)于預(yù)先程序化位置的實(shí)際位置并且在偏離的情況下給出警報(bào)。當(dāng)如圖4中所示的熔融模式結(jié)束時(shí)，通過(guò)關(guān)閉加熱油入口閥和排出閥，同時(shí)打開(kāi)冷卻油入口閥來(lái)進(jìn)行如圖5中所示的轉(zhuǎn)變到冷卻模式。這之后再次是關(guān)閉和打開(kāi)油返回閥。再次在溫度控制上實(shí)施加熱油變成冷卻油。在如圖5所示的冷卻模式后，如圖3中所示切換冷凝器返回凝華模式。這通過(guò)以下方式進(jìn)行打開(kāi)氣體出口閥并且逐步打開(kāi)氣體入口閥，以補(bǔ)償清潔/排空切換冷凝器與部分負(fù)載有例如鄰苯二甲酸酐的切換冷凝器之間的壓降差。表I
權(quán)利要求
1.一種控制多個(gè)切換冷凝器的連續(xù)工藝，所述工藝包括使多個(gè)切換冷凝器以χ/y循環(huán)操作；檢測(cè)所述多個(gè)切換冷凝器中的至少一種變化；和將所述多個(gè)切換冷凝器切換至x/y-n 循環(huán)；其中X為凝華模式中的切換冷凝器的數(shù)目；y為熔融模式和冷卻模式中的切換冷凝器的數(shù)目；x+y為切換冷凝器總數(shù)的總和；和η獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。
2.權(quán)利要求1的工藝，其中η為I一 15的數(shù)。
3.權(quán)利要求1的工藝，其中η為I一 10的數(shù)。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的工藝，進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以χ-η’/ y-n循環(huán)操作；其中η’獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。
5.權(quán)利要求1一 3任一項(xiàng)的工藝，進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以χ+η" / y-n循環(huán)操作；其中η"獨(dú)立地為I 一 20的數(shù)。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的工藝，其中所述切換通過(guò)工藝控制應(yīng)用控制。
7.權(quán)利要求6的工藝，其中所述工藝控制應(yīng)用包括分布式控制軟件程序。
8.權(quán)利要求6— 7任一項(xiàng)的工藝，其中所述工藝控制應(yīng)用包括以下的至少一種能力和它們的任意組合控制操作模式、監(jiān)控切換閥的狀態(tài)、調(diào)節(jié)切換冷凝器的溫度。
9.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的工藝，其中在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率基本上保持相同。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的工藝，其中在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率增加不超過(guò)10%。
11.權(quán)利要求1一 9任一項(xiàng)的工藝，其中在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率增加不超過(guò)5%。
12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的工藝，其中切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗為15%或更小。
13.權(quán)利要求1一 11任一項(xiàng)的工藝，其中切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗為10%或更小。
14.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的工藝，其中切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗為5%或更小。
15.一種回收鄰苯二甲酸酐的連續(xù)工藝，所述工藝包括制備鄰苯二甲酸酐；使所述鄰苯二甲酸酐通過(guò)以5/2循環(huán)操作的多個(gè)切換冷凝器；檢測(cè)鄰苯二甲酸酐回收工藝參數(shù)中的至少一種變化；和將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以5/1循環(huán)操作。
16.權(quán)利要求15的工藝，進(jìn)一步包括將所述多個(gè)切換冷凝器切換至以4/1循環(huán)操作。
17.權(quán)利要求15- 16任一項(xiàng)的工藝，其中所述至少一種變化包括切換冷凝器失效。
18.權(quán)利要求1一 17任一項(xiàng)的工藝，其中切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗為15%或更小。
19.權(quán)利要求1一 17任一項(xiàng)的工藝，其中切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗為10%或更小。
20.權(quán)利要求1一 17任一項(xiàng)的工藝，其中切換循環(huán)后，所述多個(gè)切換冷凝器的熱交換器容量損耗為5%或更小。
21.權(quán)利要求15- 20任一項(xiàng)的工藝，其中所述切換通過(guò)工藝控制應(yīng)用控制。
22.權(quán)利要求21的工藝，其中所述工藝控制應(yīng)用包括分布式控制軟件程序。
23.權(quán)利要求21— 22任一項(xiàng)的工藝，其中所述工藝控制應(yīng)用包括以下的至少一種能力和它們的任意組合控制操作模式、監(jiān)控切換閥的狀態(tài)、調(diào)節(jié)切換冷凝器的溫度。
24.權(quán)利要求15- 23任一項(xiàng)的工藝，其中在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率基本上保持相同。
25.權(quán)利要求15- 23任一項(xiàng)的工藝，其中在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率增加不超過(guò)10%。
26.權(quán)利要求15- 23任一項(xiàng)的工藝，其中在所述切換后，通過(guò)所述切換冷凝器的氣體速率增加不超過(guò)5%。
全文摘要
提供了控制切換冷凝器操作的工藝。
文檔編號(hào)C07C51/573GK103037948SQ201180008941
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者N·A·德穆恩科, G·F·H·格魯坦斯 申請(qǐng)人:?？松梨诨瘜W(xué)專利公司