專利名稱：從放空火炬管回收有機(jī)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的改進(jìn)方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的過(guò)程中回收利用氫氰酸的改進(jìn)方法。
當(dāng)以工業(yè)規(guī)模通過(guò)丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈時(shí)，回收所產(chǎn)生的副產(chǎn)物氫氰酸是通過(guò)用水淬滅反應(yīng)器的排放物，隨后將淬滅所產(chǎn)生的氣流(含有丙烯腈或甲基丙烯腈，和副產(chǎn)物氫氰酸)送到一個(gè)吸收器中，在該吸收器中水和氣體逆流接觸以基本上轉(zhuǎn)移所有的氫氰酸和丙烯腈或甲基丙烯腈而完成的。含有氫氰酸和丙烯腈或甲基丙烯腈的水流隨后通過(guò)一系列的蒸餾塔和聯(lián)合的潷析器從含有基本上所有氫氰酸的蒸汽流中分離和純化丙烯腈或甲基丙烯腈。
轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專利4,234,510和3,885,928公開了生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的過(guò)程中所使用的典型的回收和純化系統(tǒng)，該文獻(xiàn)在此引作參考。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的改進(jìn)方法，該方法降低了與焚化或其它的回收方法有關(guān)的丙烯腈和氫氰酸的含量。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供從丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的反應(yīng)器排放物中回收有機(jī)材料的改進(jìn)方法，該方法將至少部分放空火炬管材料導(dǎo)入有機(jī)物的回收過(guò)程。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是應(yīng)用水相逆流洗滌、有機(jī)相逆流洗滌、水相順流洗滌、有機(jī)相順流洗滌、蒸餾、萃取、浸提、吸收、吸附、選擇性冷凝和選擇性反應(yīng)對(duì)從生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)的反應(yīng)器排放物中得到的有機(jī)材料進(jìn)行有效回收。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的方法，該方法包括將丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)過(guò)程中得到的部分放空火炬管的組分輸送到一個(gè)接觸器中，在該接觸器中所說(shuō)的放空火炬管的組分與水流接觸，使得所說(shuō)的放空火炬管的組分中的至少部分有機(jī)材料被所說(shuō)的水流吸收。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)逆流洗滌器、順流洗滌器、蒸餾塔、萃取塔、浸提塔、吸收塔、吸附塔或選擇性冷凝塔有效地進(jìn)行生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的改進(jìn)過(guò)程。
本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新的特征將在下面的描述中得到部分地闡明，并且對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過(guò)下面的檢驗(yàn)或本發(fā)明的實(shí)踐，這些其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新的特征將變得明顯。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)特別通過(guò)附加的權(quán)利要求所提出的設(shè)備及其組合而得以實(shí)現(xiàn)和達(dá)到。為了達(dá)到上述的和其它的目的以及在此具體和清楚地描述的本發(fā)明的目的，本發(fā)明的方法包括將丙烯或異丁烯氨氧化反應(yīng)過(guò)程中得到的反應(yīng)器排放物輸送到一個(gè)淬滅塔中，在該塔中熱的排放氣通過(guò)與水噴淋接觸而被冷卻，然后將冷卻的反應(yīng)器排放物的塔頂餾出物輸送到一個(gè)吸收塔中，在該吸收塔中氫氰酸和粗的丙烯腈或甲基丙烯腈被水吸收，將含有氫氰酸和丙烯腈或甲基丙烯腈及其它雜質(zhì)的水溶液輸送到第一蒸餾塔(回收塔)，在此大部分的水和雜質(zhì)作為液態(tài)塔底產(chǎn)物被排出，而氫氰酸、水、少量的雜質(zhì)和丙烯腈或甲基丙烯腈作為塔頂餾出物的蒸汽流排出。在整個(gè)過(guò)程中，各個(gè)階段所產(chǎn)生的各種蒸汽流被排放到一個(gè)放空火炬管中，該放空火炬管將這些材料直接高溫?zé)嵫趸蛉紵赃M(jìn)行安全有效的處理。
本發(fā)明通過(guò)將氫氰酸的回收裝置額外地加到放空火炬管而改善了后操作。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述回收過(guò)程通過(guò)將放空火炬管中的組分導(dǎo)入逆流兩相接觸器中，在此接觸器中放空火炬管中的氣體物質(zhì)在處理容器中向上流動(dòng)，而向下流動(dòng)的水流與氣體的放空火炬管中的物質(zhì)接觸以萃取其中的氫氰酸。
本發(fā)明可以更有效地回收氫氰酸。這一改進(jìn)的回收意味著較少的氫氰酸被直接焚燒，結(jié)果是降低了來(lái)自于燃燒廢氣的排放。本發(fā)明的詳細(xì)描述下面將描述常規(guī)的丙烯腈或甲基丙烯腈的回收和純化以及本發(fā)明。將含有丙烯或異丁烯、氨和氧氣的氣體在流化床反應(yīng)器中與流化床氨氧化催化劑接觸進(jìn)行氨氧化反應(yīng)而得到的反應(yīng)器排放物經(jīng)輸送管路被送到淬滅塔中，在該塔中熱的排放氣體用水噴淋而被冷卻。含有所要的產(chǎn)品(丙烯腈或甲基丙烯腈、乙腈和氫氰酸)的冷卻后的排放氣體隨后通過(guò)輸送線路被送到一個(gè)吸收塔的底部，在此該產(chǎn)品被從塔頂進(jìn)入的水吸收。未被吸收的氣體經(jīng)位于吸收器頂部的管道輸出并可直接送到放空火炬管或送到進(jìn)一步的回收過(guò)程中。含有所要產(chǎn)品的水流隨后通過(guò)吸收器底部的底部管道送到第一蒸餾塔(回收塔)的上部用于進(jìn)一步的產(chǎn)品純化。產(chǎn)品作為液體從回收塔的頂部回收，然后通過(guò)一個(gè)進(jìn)料管送到第二蒸餾塔(頭塔)，而水和其它雜質(zhì)就從回收塔的底部移走。存在于回收塔頂部的不凝氣體也可被直接送到放空火炬管中。在頭塔中，氫氰酸作為塔頂餾出物從塔中移出，在塔頂冷凝器中冷卻，所形成的物料直接送到回流筒中。來(lái)自于回流筒的回流液體返回到頭塔的上部。氣相材料也被從回流筒里排出并在氫氰酸產(chǎn)品冷凝器中冷卻。氫氰酸產(chǎn)品冷凝器中冷卻的和部分冷凝的排出物直接被送到HCN清箱缸中。氫氰酸的液體部分從HCN清箱缸里排出并返回到回收過(guò)程中。未冷凝的氫氰酸和其它不冷凝物料從氫氰酸清箱缸中排出，并可通過(guò)放空火炬管直接送到焚燒爐里或通過(guò)本領(lǐng)域已知的常規(guī)方法純化和回收。也有其它的放空氣流被送到放空火炬管里進(jìn)行安全處理。
在回收和純化丙烯腈和甲基丙烯腈生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品時(shí)一個(gè)經(jīng)常遇到的明顯的操作問(wèn)題是形成氫氰酸的聚合物，主要是在淬滅和頭塔中。尤其是在汽水閥和塔進(jìn)料區(qū)上面的頭塔內(nèi)部容易形成聚合物氫氰酸。固體聚合物氫氰酸淤塞在蒸餾汽水閥上，溢流堰上，降液管上等等，也破壞了頭塔中液/汽界面的液壓平衡。
聚合物氫氰酸的形成是眾所周知的，但是不能被很好地理解或測(cè)量。在日常的維修中檢查和清理加工單元特別是頭塔時(shí)，聚合物氫氰酸與腐蝕的副產(chǎn)物和碎片一起從流程中移走。從歷史上看，聚合物氫氰酸的量還沒有被準(zhǔn)確測(cè)量過(guò)，但是被相當(dāng)定性地評(píng)估過(guò)它對(duì)加工操作性的影響。
此外，在放空火炬材料中非常準(zhǔn)確地測(cè)量氫氰酸的量是非常困難的。因?yàn)榇罅康牟荒龤怏w，如氮?dú)夂洼p烴，被排放到放空火炬管中，當(dāng)計(jì)算氫氰酸的含量時(shí)，任何微小的取樣誤差將被放大。這種取樣誤差可能是由于等動(dòng)力學(xué)取樣步驟中輕微的不平衡、在組成的檢測(cè)技術(shù)中的輕微的校準(zhǔn)誤差以及樣品的降解。由于生產(chǎn)和回收過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，還可能存在更顯著的不一致。直接把材料送到放空火炬管中的單元在不同的條件下操作，并且每一個(gè)加工單元的干擾都影響從干擾單元得到熱或材料的所有加工單元的操作。因此任何取樣都必須基于對(duì)加工操作的清楚理解以及假定該參數(shù)最好地描述了典型的操作。
由于對(duì)化學(xué)加工和放空火炬管的材料組成不完全理解，當(dāng)圍繞他們的設(shè)備達(dá)到材料平衡時(shí)，丙烯腈和甲基丙烯腈生產(chǎn)設(shè)備的操作者把氫氰酸的大部分損失歸咎于形成了聚合物氫氰酸。根據(jù)多年的車間數(shù)據(jù)，一般認(rèn)為在這樣的設(shè)備中生成的副產(chǎn)物氫氰酸的不足1％被直接送到了放空火炬管。盡管這些材料的損失是經(jīng)濟(jì)損失，在放空火炬管材料里的低濃度的氫氰酸不能證明需要采取嚴(yán)格措施來(lái)回收這一材料。出于安全的原因這種有價(jià)值的副產(chǎn)物在放空火炬管里被焚燒掉，因?yàn)榛厥盏馁M(fèi)用據(jù)信是太高了。
為了進(jìn)一步降低在放空火炬管中焚燒氫氰酸時(shí)對(duì)環(huán)境的影響，安裝一個(gè)附加的逆流洗滌器用于處理放空火炬管里的組分。放空火炬管里的組分與相反方向流動(dòng)的水流接觸。放空火炬管里的組分中的不凝部分脫離水流，象以前一樣被送到放空火炬管焚燒。液態(tài)的水流被送回到回收和純化過(guò)程中，并與大量的用于吸收從反應(yīng)器中排出的所希望的產(chǎn)品的水流混合，隨后被蒸餾到所需要的純度。
根據(jù)對(duì)從放空火炬管洗滌器中返回到回收過(guò)程的液體水流的組成的測(cè)定，可以發(fā)現(xiàn)副產(chǎn)物氫氰酸理論產(chǎn)量的接近10％被回收，差不多比據(jù)信存在于放空火炬管物料中氫氰酸的量高一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于這種設(shè)備的操作者來(lái)說(shuō)存在于放空火炬管物料中的高水平的氫氰酸是未預(yù)料到的。在這些物料實(shí)際上被回收之前，那些在生產(chǎn)和純化丙烯腈或甲基丙烯腈的工藝中的熟練操作者沒有體會(huì)到這種高水平的有價(jià)值的氫氰酸副產(chǎn)品存在于已經(jīng)被多年焚燒的火炬中，認(rèn)為在那些水平上回收氫氰酸是沒有經(jīng)濟(jì)利益的。
與在放空火炬管氣相材料中測(cè)量的氫氰酸相比，通過(guò)逆流水洗滌回收能產(chǎn)生多倍于所期望的回收氫氰酸的量。準(zhǔn)確的蒸汽相的氫氰酸的測(cè)量的困難，以及一般認(rèn)為大量的氫氰酸在生產(chǎn)設(shè)備中聚合和在維修步驟中回收氫氰酸聚合物實(shí)際量難于定量，從而導(dǎo)致工藝熟練的從業(yè)者認(rèn)為從回收火炬物料中僅能得到少量的氫氰酸。只有實(shí)際的回收實(shí)踐才能提供以前在放空火炬管中燃燒掉的氫氰酸含量的真實(shí)數(shù)值。
盡管使用逆流水接觸器回收來(lái)自于放空火炬管物料中的HCN，其它在本領(lǐng)域中已知的方法也能使用并帶來(lái)類似的結(jié)果。這些方法包括但不限于水和有機(jī)相的逆流和順流洗滌器、蒸餾、萃取、浸提、吸收、吸附、選擇性冷凝、選擇性反應(yīng)等等。為了不產(chǎn)生高的反壓，對(duì)火炬管系統(tǒng)的操作有一個(gè)額外的低壓降的限制。應(yīng)額外注意的是當(dāng)安裝一個(gè)系統(tǒng)用于洗滌或捕獲來(lái)自于正常的排放氣流的額外物料時(shí)，要維持火炬系統(tǒng)作為緊急減壓和控制系統(tǒng)的整體性。
雖然可以想象其它類型的反應(yīng)器比如輸送線反應(yīng)器可以使用，但氨氧化反應(yīng)優(yōu)選的是在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行。用于生產(chǎn)丙烯腈的流化床反應(yīng)器在本領(lǐng)域中是眾所周知的。例如，合適的反應(yīng)器在美國(guó)專利3,230,246中公開，在此引入本發(fā)明作為參考。
發(fā)生氨氧化反應(yīng)的條件在本領(lǐng)域中也是眾所周知的，例如美國(guó)專利5,093,299；4,863,891；4,767,878和4,503,001，在此引入本發(fā)明作為參考。典型的氨氧化方法是通過(guò)將丙烯或異丁烯在氨氣和氧氣存在下在較高溫度下與一種流化床催化劑接觸而進(jìn)行以生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈。可以使用任何來(lái)源的氧氣。然而出于經(jīng)濟(jì)的原因，最好使用空氣。原料中典型的氧與烯烴的摩爾比范圍為0.5∶1到4∶1，優(yōu)選為1∶1到3∶1。原料中氨氣與烯烴的摩爾比范圍為0.5∶1到5∶1。對(duì)于氨氣與烯烴的比率沒有真正的上限，但是出于經(jīng)濟(jì)的原因一般沒有理由超過(guò)5∶1。
反應(yīng)是在大約260℃-600℃的溫度范圍進(jìn)行的，但是優(yōu)選的范圍為310℃-500℃，特別優(yōu)選為350℃-480℃。接觸的時(shí)間范圍，盡管不很關(guān)鍵，一般為0.1-50秒，優(yōu)選的接觸時(shí)間是1-15秒。
除了美國(guó)專利3,642,930所描述的催化劑外，在美國(guó)專利5,093,299中也提出了適合本發(fā)明使用的其它催化劑，在此引入本發(fā)明作為參考。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明顯理解，在不偏離所公開的精神和范圍或不偏離權(quán)利要求書范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明做各種各樣的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種改進(jìn)的有機(jī)材料回收方法，所述有機(jī)材料得自由丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的反應(yīng)器的排放物，所述方法包括將至少部分放空火炬管材料導(dǎo)入有機(jī)物的回收過(guò)程。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的有機(jī)物的回收過(guò)程包括選自由水相逆流洗滌、有機(jī)相逆流洗滌、水相順流洗滌、有機(jī)相順流洗滌、蒸餾、萃取、浸提、吸收、吸附、選擇性冷凝和選擇性反應(yīng)所組成的組中的一種過(guò)程。
3．權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)的有機(jī)物的回收過(guò)程包括水相逆流洗滌。
4．權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的有機(jī)物的回收過(guò)程包括水相順流洗滌。
5．一種生產(chǎn)丙烯腈或甲基丙烯腈的方法，該方法包括將丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)過(guò)程中得到的部分放空火炬管的組分輸送到一個(gè)接觸器中，在該接觸器中所說(shuō)的放空火炬管中的組分與水流接觸，使得所說(shuō)的放空火炬管的組分中的至少部分有機(jī)材料被所說(shuō)的水流吸收。
6．權(quán)利要求5的方法，其中所說(shuō)的接觸器選自由逆流洗滌器、順流洗滌器、蒸餾塔、萃取塔、浸提塔、吸收塔、吸附塔和選擇性冷凝塔所組成的組中。
7．權(quán)利要求6的方法，其中所說(shuō)的接觸器為逆流洗滌器。
8．權(quán)利要求6的方法，其中所說(shuō)的接觸器為順流洗滌器。
9．權(quán)利要求6的方法，其中所說(shuō)的接觸器為蒸餾塔。
全文摘要
從丙烯或異丁烯的氨氧化反應(yīng)的反應(yīng)器排放物得到的放空火炬材料中增強(qiáng)回收廢有機(jī)物,主要是氫氰酸(HCN)和丙烯腈的方法。
文檔編號(hào)C07C253/34GK1301251SQ99806373
公開日2001年6月27日 申請(qǐng)日期1999年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月20日
發(fā)明者肯尼思·P·凱克勒, 桑賈伊·P·戈德博爾 申請(qǐng)人:Bp阿莫科公司