專利名稱：反應(yīng)器非正常停車方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在緊急停車情況中操作化學(xué)工藝硬件的方法，本發(fā)明尤其涉及一種監(jiān)控部分氧化反應(yīng)過程并在需要時安全地停止反應(yīng)過程的方法。
背景技術(shù)：
制備如羧酸、酸酐、腈和環(huán)氧烷之類的氧化產(chǎn)物的化學(xué)工藝是眾所周知的。這些化學(xué)工藝的核心是部分氧化反應(yīng)方法，其中包括如溫度、壓力和反應(yīng)速率等條件可控制的催化氧化反應(yīng)器。這些反應(yīng)工藝一般包括向一種或多種包含在反應(yīng)設(shè)備中的反應(yīng)區(qū)中提供原料，諸如活性烴和氧的混合物。每一反應(yīng)區(qū)含有一種或多種能夠在連續(xù)反應(yīng)中催化活性烴使其氧化為各種氧化產(chǎn)物的催化劑。此類工藝通常產(chǎn)生包括一種或多種預(yù)期氧化產(chǎn)物、未反應(yīng)的原料和一種或多種反應(yīng)副產(chǎn)物的混合產(chǎn)物。因此，化學(xué)工藝過程也常包括從混合產(chǎn)物中分離和收集氧化產(chǎn)物的方法以及處理廢棄組分的方法。氧化反應(yīng)器可以有很多種不同的形式。例如，一些所熟知的反應(yīng)器類型包括但不限于間歇式反應(yīng)器、攪拌釜式反應(yīng)器、連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR)、管式反應(yīng)器、多根接觸管殼型熱交換反應(yīng)器、多通道反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和噴射床反應(yīng)器。在這些反應(yīng)器中，多根接觸管殼型熱交換反應(yīng)器型的反應(yīng)器是常被選擇用來使用在工業(yè)級部分氧化過程中的一類反應(yīng)器。
常用在部分氧化過程中的多接觸管殼型熱交換反應(yīng)器的例子描述在美國專利第6384274號中。這里丙烯在反應(yīng)器中氧化形成丙烯醛，丙烯醛隨后進(jìn)一步氧化產(chǎn)生丙烯酸。描述在U.S.‘274中的化學(xué)方法也包括設(shè)置在反應(yīng)器下游、分離和收集水溶液形式的氧化產(chǎn)物的吸收器。
部分氧化過程的反應(yīng)部分不必要限制在單一的反應(yīng)器中，相反，可以包括兩個或多個反應(yīng)器。例如，美國專利第6639106號中揭示了這樣的排列，該專利描述了一種用第一和第二反應(yīng)器進(jìn)行丙烯2級轉(zhuǎn)化為丙烯酸的方法，其中丙烯醛為中間產(chǎn)物。在U.S.‘106中，含有丙烯醛的第一反應(yīng)器的產(chǎn)物流在通過第二反應(yīng)器前用熱交換器冷卻，丙烯醛在第二反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為丙烯酸。描述在U.S.’106中的方法還包括一設(shè)置在第二反應(yīng)器下游的吸收器，其中氧化產(chǎn)物從第二反應(yīng)器的混合產(chǎn)物流中分離，由此產(chǎn)生含有氧化產(chǎn)物(丙烯酸)的水溶液。
對諸如部分氧化過程和相關(guān)下游過程等的化學(xué)氧化過程需要連續(xù)監(jiān)控和控制以避免設(shè)備破損、人員傷亡和化學(xué)品對環(huán)境的事故性排放。可能發(fā)生某些不利的環(huán)境，它們能夠影響化學(xué)反應(yīng)過程，并且需要立即停止化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程，以保證服從化學(xué)過程的安全性和環(huán)保要求。這些不利狀況包括反應(yīng)器中的燃燒、下游抑制排放設(shè)備的損壞和誤操作、反應(yīng)混合物密閉程度不夠(例如，反應(yīng)器周圍和內(nèi)部有滲漏)、反應(yīng)失控、下游輔助過程處于不利狀況、或任何其它可能影響安全控制、操作或監(jiān)控用于化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)器和其它設(shè)備的情況或事件。
不安全操作環(huán)境的潛在原因包括但不限于反應(yīng)器內(nèi)容物的污染、加入了過量的反應(yīng)物(例如，因為儀器故障或人為失誤)、反應(yīng)器冷卻失敗。因為一些化學(xué)反應(yīng)如氧化反應(yīng)，是大量放熱的，當(dāng)冷卻該反應(yīng)器的能力喪失或減弱時，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱的速率將迅速超過除去熱的速率，反應(yīng)混合物的溫度將快速升高。這隨后會提高反應(yīng)速率，導(dǎo)致更高的熱產(chǎn)生速率。所得的反應(yīng)器內(nèi)的高溫會導(dǎo)致對催化劑的破壞，并增加了操作壓力。持續(xù)的高溫和高操作壓力最終會導(dǎo)致機(jī)械故障、起火、爆炸、以及最終破壞化學(xué)反應(yīng)過程和設(shè)備使其無法運(yùn)行。
為了減輕過高的溫度和壓力所造成的后果，反應(yīng)過程可配備有應(yīng)急安全閥體系。當(dāng)反應(yīng)過程達(dá)到預(yù)定的最大壓力和溫度點時，這類體系通常允許至少部分反應(yīng)混合物從反應(yīng)器中排出。盡管這一方法可保護(hù)工藝設(shè)備不被嚴(yán)重?fù)p壞，但是它也產(chǎn)生第二種危害，特別是化學(xué)品向環(huán)境進(jìn)行有害的排放。
化學(xué)過程也可以使用先進(jìn)的控制體系，比如測量溫度、壓力、流量和其它流體性質(zhì)和特征來幫助檢測反應(yīng)過程中不利狀況。對不利狀況的早期報警能使化工廠操作者采取必要的應(yīng)對措施使反應(yīng)回到安全的運(yùn)行環(huán)境下。
早期報警體系的實例可在美國專利申請?zhí)?004/00015012中發(fā)現(xiàn)，該專利中揭示了使用一種過程控制體系來監(jiān)控和控制操作，包括數(shù)字存儲與混合原料氣體材料組成相關(guān)的爆炸圖表數(shù)據(jù)。爆炸數(shù)據(jù)用來預(yù)感反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)混合物何時可能達(dá)到一個潛在爆炸組成。當(dāng)體系報警認(rèn)為反應(yīng)混合物存在爆炸的可能性時，過程控制體系即停止向反應(yīng)器中加料。但是，因為各種實際的限制，諸如工藝條件的轉(zhuǎn)變的速度和容許測量的限度，快速終止向反應(yīng)過程的加料不足以防止反應(yīng)混合物實際的起火或爆炸。因此，反應(yīng)過程中到達(dá)不安全條件的可能性依然存在?？紤]到這種可能性，簡單終止向反應(yīng)器的加料的一個缺陷在于潛在的爆炸混合物可能被攔在反應(yīng)器中。另外，當(dāng)進(jìn)、加料被中止或過度減少時，沒有辦法排空反應(yīng)器，反應(yīng)物和產(chǎn)物回流(即逆流)到反應(yīng)器中的可能性升高。因此，簡單終止和減少材料向反應(yīng)器加料的程序不能消除危險的條件，仍然使反應(yīng)器存在起火或爆炸的可能性。
終止向反應(yīng)器中的流動對于其它不利狀況也無法作出合適的響應(yīng)，例如反應(yīng)器容度喪失(例如，反應(yīng)器泄漏)或反應(yīng)過程中的反應(yīng)失控。這意味著同樣的響應(yīng)不能用于多個停車情景，因而增加了操作的復(fù)雜性。
盡管早期報警體系是不可缺少的，依然需要不斷改善的、果斷的和有效的可在化學(xué)反應(yīng)過程中出現(xiàn)不利的進(jìn)程條件時使用的非正常停車方法，其中的化學(xué)反應(yīng)過程包括但不限于部分氧化過程。因此，化學(xué)制造商對于既能減輕化學(xué)反應(yīng)過程中的不利狀況又能避免產(chǎn)生二次危害如環(huán)境排放的方法的出現(xiàn)是表示歡迎的?；瘜W(xué)制造商也會從在涉及多個關(guān)閉情景中是有效的關(guān)閉方法的發(fā)展中受益，過程的復(fù)雜性也得到減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法。該過程包括向至少一個反應(yīng)區(qū)內(nèi)提供一種或多種選自活性烴、氧化劑和稀釋劑材料的原料，其中一種或多種原料形成活性混合物；將活性烴與氧化劑在至少一個反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)形成包括至少一種反應(yīng)產(chǎn)物的混合產(chǎn)物。安全運(yùn)行這樣一個化學(xué)反應(yīng)過程的方法包括(a)檢測能夠影響化學(xué)反應(yīng)過程的不利狀況的存在；(b)最大程度的減少活性烴與氧化劑的反應(yīng)；(c)維持一材料流通過該至少一個反應(yīng)區(qū)，以使至少一部分的反應(yīng)混合物從該至少一個反應(yīng)區(qū)中被被置換出來。
最大程度的減少活性烴與氧化劑的反應(yīng)的步驟可通過調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的組成采用至少一個選自下列組中的行動來進(jìn)行減少活性烴流向至少一個反應(yīng)區(qū)的流量、減少氧化劑流向至少一個反應(yīng)區(qū)的流量、增加稀釋材料流向至少一個反應(yīng)區(qū)的流量、向所述至少一個反應(yīng)區(qū)中的一個或多個提供惰性材料。惰性材料選自氮氣、一氧化氮、一氧化二氮、吸收塔尾氣、蒸汽、二氧化碳、一氧化碳、非活性烴、稀有氣體和廢棄物流(abatement effluent)。另外，惰性材料選自干燥流體、可冷凝惰性材料、和干燥流體和可冷凝惰性材料的組合。
保持材料通過至少一個反應(yīng)區(qū)的流量的步驟通過采用至少一個選自下列組中的行動來實施保持稀釋材料的流量、增加稀釋材料的流量和向所述至少一種反應(yīng)區(qū)中的一個或多個提供惰性材料。在一具體的實施方式中，保持材料通過至少一個反應(yīng)區(qū)的流量的步驟可進(jìn)行一段足夠長的時間，使基本上全部的反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中被置換出來，從而清洗了反應(yīng)區(qū)。
化學(xué)反應(yīng)過程可為例如部分催化氧化過程，該過程用來生產(chǎn)至少一種選自下列組中的產(chǎn)物(甲基)丙烯醛、(甲基)丙烯酸、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、甲基丙烯酸甲酯和馬來酸酐。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，其中化學(xué)反應(yīng)過程的混合產(chǎn)物還包括未反應(yīng)的原料和反應(yīng)副產(chǎn)物，并且化學(xué)反應(yīng)過程還包括在至少一種分離設(shè)備中從混合產(chǎn)物中分離至少一種反應(yīng)產(chǎn)物的步驟，安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法還包括步驟(d)，步驟(d)將已置換出來的反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到至少一種分離設(shè)備中。
本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括步驟(e)通過向至少一個反應(yīng)區(qū)中的一個或多個提供可冷凝的惰性材料，并在可冷凝的惰性材料離開至少一個反應(yīng)區(qū)中后使可冷凝的惰性材料冷凝下來，來最大程度的減少置換出來的反應(yīng)混合物從至少一個分離設(shè)備中的漏出。
本發(fā)明的一步或多步(例如，步驟(a)、(b)和(c))可使用計算機(jī)系統(tǒng)來實施，計算機(jī)系統(tǒng)例如可包括能夠?qū)嵤┎襟E(a)、(b)和(c)的一步或多步的分布式控制系統(tǒng)(DCS)。
在本發(fā)明方法的另一個具體實施方式
中，存在不利狀況被發(fā)現(xiàn)，最大程度的減少活性烴與氧化劑反應(yīng)的步驟通過減少活性烴和氧化劑流向至少一個反應(yīng)區(qū)的流量來實現(xiàn)；通過向至少一個反應(yīng)區(qū)提供可冷凝的惰性材料來保持材料的流量；保持可冷凝惰性材料的流量，直到活性烴和氧化劑的反應(yīng)基本上停止且大部分活性混合物已從至少一個反應(yīng)區(qū)中被置換出來；其中安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法還包括(d)停止可冷凝的惰性材料向反應(yīng)器的流動；和(e)在可冷凝的惰性材料向至少一個反應(yīng)區(qū)的流動基本上被停止后，向至少一個反應(yīng)區(qū)提供含有干燥流體的第二惰性材料。


結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的各種實施例的下列詳細(xì)說明會更清楚的表明本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，附圖中相同的參考數(shù)字代表相同的特征，其中圖1是表示包括反應(yīng)區(qū)和分離設(shè)備并可從本發(fā)明方法中受益的化學(xué)過程的示意圖；和圖2是表示本發(fā)明方法的實施方式的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一實施方式提供了一種安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程如部分催化氧化過程的方法。更特別地，圖1顯示了可從本發(fā)明方法中受益的化學(xué)反應(yīng)過程，其中包括反應(yīng)裝置如含有至少一個反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)器設(shè)備10、分離裝置如分離設(shè)備12和廢棄物消除裝置如廢棄物消除設(shè)備17。
在本發(fā)明的一實施方式中，例如，反應(yīng)設(shè)備10包括至少一個向其提供原料的反應(yīng)區(qū)。例如，在圖1所示的過程中，通過一個或多個原料進(jìn)料流如圖1所示的流2、4提供活性烴、氧化劑和稀釋材料。一種或多種原料(即活性烴＝氧化劑和稀釋材料)可在向反應(yīng)區(qū)進(jìn)料前混合或在此之前不混合。如以下會詳細(xì)解釋的，也可向反應(yīng)區(qū)提供任選的可冷凝的惰性流8和任選的循環(huán)流9。
至少一個反應(yīng)器可包括單獨一個單元或兩個或多個串聯(lián)的單元(未示出)，并且可任選的還包括串聯(lián)單元之間的中間冷卻換熱器(未示出)。另外，一個或多個反應(yīng)器可包括一種或多種能夠催化所選活性烴反應(yīng)生成期望反應(yīng)產(chǎn)物的催化劑。例如，混合金屬氧化物(MMO)催化劑在工業(yè)上經(jīng)常用于部分氧化反應(yīng)，其中如丙烷和丙烯之類的烷烴和烯烴轉(zhuǎn)化為不飽和羧酸和不飽和腈。適用于部分氧化反應(yīng)的MMO催化劑的實例包括但不限于包括鉬、鉍和鐵的催化劑；包括鉬和釩的催化劑；和包括釩和磷的催化劑。這些催化劑在現(xiàn)有技術(shù)中是廣為人知的，并且很多都可以從市場上購得。
“活性烴”可為任何能夠在化學(xué)反應(yīng)工業(yè)條件下諸如反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和有催化劑材料存在下與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生一種或多種期望反應(yīng)產(chǎn)物的烴。這里所用的術(shù)語“烴”包括任何和所有含有碳和氫并且也可以包括例如但不限于一個或多個硫、氮、氧和氯的化合物。
這里所用的術(shù)語“稀釋材料”指任何在置于化學(xué)反應(yīng)工藝條件下諸如反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和有催化劑材料存在下通常基本上是非活性的材料。稀釋劑常用來最大程度的減少反應(yīng)混合物燃燒的危險，稀釋劑包括但不限于一氧化碳、二氧化碳、氮氣、蒸汽、稀有氣體等。
原料在反應(yīng)區(qū)中混合和結(jié)合形成反應(yīng)混合物，當(dāng)反應(yīng)混合物組成在活性范圍內(nèi)，并且反應(yīng)混合物處于合適的壓力和溫度的組合時會發(fā)生反應(yīng)。確定所述的活性反應(yīng)混合物的組成和條件在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
用在化學(xué)反應(yīng)過程中的合適的氧化劑可為任何含有氧的組合物。實例包括但不限于分子氧、空氣、富氧空氣、臭氧或任何氧氣含量為0.1體積％至100體積％的惰性流的混合物。適合混合氧氣的惰性流的實例包括一種或多種選自氮、一氧化碳、二氧化碳、氬氣、氖氣、氦氣和蒸汽的惰性流。
對于任選的干燥液流6，這里所用的術(shù)語“干燥”指低水蒸汽含量低的蒸汽組合物。具體地，為了實際實施本發(fā)明方法的需要，術(shù)語“低水蒸汽含量”指露點不超過32°F(0℃)、露點不超過0°F(-18℃)或任選的露點不超過-20°F(-29℃)的物流。干燥流體對于從反應(yīng)過程中移出水蒸汽是特別有利的，并且因此當(dāng)對液態(tài)水敏感的MMO催化劑在反應(yīng)過程中存在時，為了此目的優(yōu)選使用干燥流體。
在一實施方式中，干燥液流6可包括在反應(yīng)過程中基本上非活性的烴；例如，在丙烯在一種或多種市場上可購得的基于鉬-氧的MMO催化劑存在下氧化為丙烯酸的反應(yīng)過程中，丙烷一般理解為非活性組分。對于本發(fā)明，非活性組分或化合物是在反應(yīng)器設(shè)備10中不具有活性的，并且因此當(dāng)其與反應(yīng)器設(shè)備10結(jié)合時不促進(jìn)或不維持化學(xué)反應(yīng)的組分或化合物。而且，非活性組分即使在反應(yīng)器設(shè)備10經(jīng)歷其運(yùn)行情況發(fā)生偏離或反應(yīng)器設(shè)備10中的活性組分的數(shù)量和類型被改變的情況下也不會變?yōu)榛钚缘摹?br> 在另一實施方式中，干燥液流6可包括不燃組分，諸如氮氣或稀有氣體。使用不燃的干燥流體提供了額外的安全保護(hù)，避免如焦或重?zé)N之類的易燃的殘余物的燃燒，這些易燃的殘余物在反應(yīng)被停止后可能還留在反應(yīng)器設(shè)備10內(nèi)。
在一些實施方式中，干燥液流6可包括其它的惰性材料或催化劑再生元素，這些催化再生元素通過與催化劑材料接觸重新活化反應(yīng)區(qū)中的一種或多種催化材料。此重新活化可通過催化金屬的化學(xué)氧化或化學(xué)還原來實現(xiàn)，并用來改善催化劑材料的效率，從而部分的恢復(fù)其產(chǎn)率性能。可提高催化劑效率的催化劑再生元素的實例包括但不限于氧化一氮、氧化二氮、空氣、熱空氣和含有氣相磷的試劑。例如，當(dāng)反應(yīng)器設(shè)備10的反應(yīng)區(qū)包括用于將直鏈上至少含有四個碳原子的烴氧化生成馬來酸酐的釩-磷-氧催化劑時，包括氣化的磷酸三甲酯的干燥氣流可用于干燥液流6。在此實施方式中，釩-磷-氧催化劑材料因為暴露在磷酸三甲酯中，其活性得到提高。另外，當(dāng)反應(yīng)器設(shè)備10包括一種或多種市場上可購得的用于氧化丙烯生成丙烯醛和/或丙烯酸鉬-氧化物MMO催化劑時，包括溫度在250℃至550℃之間的空氣的干原料可用于干燥液流6。在此實施方式中，鉬-氧化物MMO催化劑因為暴露在熱的含氧氣體中，其活性得到提高。
可冷凝的惰性流8包括至少一種在環(huán)境條件或接近環(huán)境條件下可冷凝的惰性組分。這里所用的術(shù)語“環(huán)境條件”應(yīng)理解為是指25℃和1個大氣壓下的環(huán)境。可冷凝的惰性流8可包括不易燃的組分，諸如蒸汽。在一些實施方式中，可冷凝的惰性流8可包括一種或多種與產(chǎn)物收集過程相容的有機(jī)組分；這些組分的實例包括甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、乙酸、丙烯醛、丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲苯、甲基異丁基酮(MIBK)、二苯基醚、聯(lián)苯、鄰苯二甲酸二甲酯、聯(lián)甲苯醚和/或它們的組合物。盡管可冷凝惰性流8中的流體可以任何的壓力或溫度向反應(yīng)器設(shè)備10提供，但是在此管線中的流體最好基本上是飽和或過熱的，以避免當(dāng)與反應(yīng)器設(shè)備10中的催化劑接觸時可能發(fā)生的冷凝。
循環(huán)流9可包括一種或多種來自化學(xué)過程中其它地方的物流，前提是它與反應(yīng)器設(shè)備10相容。組成上循環(huán)流9可包括一種或多種反應(yīng)物、惰性材料、氧氣、蒸汽、廢氣、消除設(shè)備17的流出物和它們的混合物。循環(huán)流9可任選在回到反應(yīng)器設(shè)備10之前加熱。
化學(xué)反應(yīng)過程可為涉及有機(jī)化合物全部或部分氧化生成氧化產(chǎn)物的反應(yīng)。實例包括但不限于丙烯生成丙烯醛和/或丙烯酸的反應(yīng)(參見例如，美國專利第5426221號；美國專利第5183936號；美國專利第6281386號；美國專利第6166248號；和上述的U.S.‘274，U.S.‘106和U.S.‘012；其內(nèi)容通過引用包括于此)；丙烷生成丙烯醛和/或丙烯酸的反應(yīng)；丙烯醛生成丙烯酸的反應(yīng)；叔丁醇、異丁烯、異丁烷、異丁醛或叔丁醇的甲基醚(MTBE)生成甲基丙烯醛、甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸甲酯(參見例如美國專利第6596901號；美國專利申請?zhí)?002/0188151)；甲基丙烯醛生成甲基丙烯酸的反應(yīng)；和丁二烯、正丁烷或其它直鏈上至少具有4個碳原子的烴反應(yīng)生成馬來酸酐的反應(yīng)(參見例如美國專利第6300505號；JP2000/239268)。
如圖1中所示，反應(yīng)出料流含有混合產(chǎn)物14，其包括一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物(例如，氧化產(chǎn)物)以及未反應(yīng)的原料和發(fā)應(yīng)副產(chǎn)物?；旌袭a(chǎn)物14從反應(yīng)器設(shè)備10中流出，送往分離設(shè)備12。分離設(shè)備12將一種或多種氧化產(chǎn)物從未反應(yīng)的原料和反應(yīng)副產(chǎn)物中分離出來，產(chǎn)生產(chǎn)物流18和廢棄物流16。例如，但不限于，分離設(shè)備12可由一種或多種包括但不限于下列組中的設(shè)備所構(gòu)成熱交換器、吸收柱、回流冷凝器、噴淋滌氣器、文丘里滌氣器、泡罩塔或其它具有可形成滴流的(betrickled)表面的設(shè)備。工藝設(shè)計領(lǐng)域的一般技術(shù)人員會意識到上述設(shè)備的運(yùn)行需要使反應(yīng)過程流出物、產(chǎn)物流和/或廢氣流與一種或多種吸收劑(未示出)接觸。用于與分離設(shè)備12相連的合適的吸收劑的實例包括但不限于水、丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、二苯基醚、聯(lián)苯、鄰苯二甲酸二甲酯、聯(lián)甲苯醚和它們的混合物。另外，許多阻聚劑在本領(lǐng)域中是已知的，并且可與分離設(shè)備12相連，與任選的加氧一起有利的使用，以避免氧化產(chǎn)物不必要的聚合。
在產(chǎn)生丙烯酸的化學(xué)反應(yīng)過程的實施方式中，分離設(shè)備12包括一使用液體吸收劑流(未示出)的吸收塔，其中吸收劑流從吸收塔的上部加入。液體吸收劑最好已冷卻(未示出)。用在此實施方式中的合適的吸收劑例如，包括水、二苯基醚、聯(lián)苯、鄰苯二甲酸二甲酯、聯(lián)甲苯醚和它們的混合物。在此實施方式中，吸收劑流與進(jìn)入吸收塔較低部分的混合產(chǎn)物14接觸，吸收劑流捕獲大部分的丙烯酸產(chǎn)物，因而使氧化產(chǎn)物(例如丙烯酸)從未反應(yīng)的產(chǎn)物和反應(yīng)副產(chǎn)物中分離。含有未反應(yīng)的產(chǎn)物和反應(yīng)副產(chǎn)物的廢氣流16在向大氣釋放之前，從吸收塔中導(dǎo)出后進(jìn)入廢棄物消除設(shè)備17中進(jìn)行處理。
取決于對氧化產(chǎn)物所期望的最終使用，產(chǎn)物流18可就這樣使用，或另選地，產(chǎn)物流18在使用之前通過本領(lǐng)域已知的方法進(jìn)一步進(jìn)行純化(未示出)，純化的方法例如蒸餾、萃取或結(jié)晶。
包括廢棄組分(未反應(yīng)的原料和反應(yīng)副產(chǎn)物)的廢棄物流16進(jìn)入廢棄物消除設(shè)備17中。在一些實施方式中，至少部分的廢棄物流16可任選的通過循環(huán)流19循環(huán)回到反應(yīng)器設(shè)備10中。廢棄物消除設(shè)備17在廢棄物通過廢物出料流19向環(huán)境排放之前，除去了廢棄物流16中的有害組分。通常，廢棄物消除設(shè)備17的運(yùn)行既是需要的，也是政府部門所規(guī)定的。廢棄裝置設(shè)備17可包括一種或多種包括但不限于火炬(flare)、熱氧化器、焚燒爐、燃燒爐、催化燃燒(CCU)設(shè)備、滌氣器、冷凝器、碳吸附床、硫酸回收(SAR)設(shè)備、等離子反應(yīng)器、選擇性和非選擇性催化還原(SCR/NSCR)設(shè)備和濕式氧化系統(tǒng)的設(shè)備。
任選地，化學(xué)反應(yīng)過程的廢棄物消除裝置還可包括能量回收裝置，諸如廢熱回收鍋爐。另外，在一些實施方式中，可通過與另一相近的化學(xué)過程共用包括在廢棄物消除設(shè)備17中的一個或多個設(shè)備來最大程度的節(jié)約資金和運(yùn)行成本。例如，分離裝置可包括兩個獨立的分離設(shè)備，每一個將廢氣流轉(zhuǎn)移到公用CCU中。取決于廢棄物流16的組成和使用在廢棄物消除設(shè)備17中的具體設(shè)備，廢物出料流19的組成會發(fā)生改變；但是，廢物出料流19可包括一種或多種選自氮、氧、一氧化碳、二氧化碳、水、烴和稀有氣體的物質(zhì)。在一些實施方式中，至少部分的廢物出料流19可任選通過循環(huán)流9循環(huán)(未示出)回到反應(yīng)器設(shè)備10中。在廢棄物消除設(shè)備17的一些實施方式中，兩股或多股出料流(未示出)可以例如氣態(tài)出料流和含水的出料流的形式產(chǎn)生。
本發(fā)明方法的一實施方式通過圖2所給出的流程圖。本發(fā)明方法可通過手動或使用計算機(jī)來實現(xiàn)，例如使用分布式控制體系(DCS)，將監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)定值和響應(yīng)命令編寫至計算機(jī)中。手動或借助于計算機(jī)應(yīng)用和執(zhí)行本發(fā)明方法都在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
為了執(zhí)行本發(fā)明方法，一些準(zhǔn)備工作是必須的。首先，羅列需要讓反應(yīng)器設(shè)備10停車的不利的反應(yīng)工藝條件。具有設(shè)計和實施應(yīng)用本發(fā)明方法的特定化學(xué)反應(yīng)過程的詳細(xì)知識的本領(lǐng)域一般技術(shù)人員較容易就能匯編這樣的列表。本領(lǐng)域常用的方式包括進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的回顧來開發(fā)此列表，諸如危害與適用性(Hazard and Operability)(HAZOP)研究。不利的反應(yīng)工藝條件的實例可為反應(yīng)器密閉程度降低，其中反應(yīng)混合物向大氣泄漏。
既然已羅列了不利的反應(yīng)工藝條件，則需要確定能夠指示所列的每一種不利狀況的重要的過程量度。然后對于每一個重要的過程量度確定一允許的數(shù)值范圍，該數(shù)值范圍能夠用來驗證不利狀況有沒有發(fā)生。使用的重要的過程量度類型可包括一種或多種選自溫度、壓力、流量、進(jìn)料速率、可燃性計算值和蒸汽組成(例如通過在線分析器確定)以及反應(yīng)器設(shè)備10中的支持設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(例如，反應(yīng)器冷卻劑循環(huán)泵、反應(yīng)物進(jìn)料氣化器)和分離設(shè)備12和輔助設(shè)備的下游設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、和廢棄物消除設(shè)備17和輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的量度。能夠指示上述反應(yīng)器泄漏情況的重要的過程量度的實例是反應(yīng)器壓力量度；當(dāng)反應(yīng)器壓力測量值跌落到5磅/平方英寸(1020毫米汞柱)以下時，該量度即跌出允許的范圍之外。
現(xiàn)在來看圖2，本發(fā)明的方法一般包括(a)檢測能夠影響化學(xué)反應(yīng)過程的不利狀況的存在；(b)最大程度的減少活性烴與氧化劑的反應(yīng)；(c)維持材料通過至少一個反應(yīng)區(qū)的流量，以使至少部分的反應(yīng)混合物從至少一個反應(yīng)區(qū)中被置換出來。
檢測不利狀況存在的步驟通常包括第一步20，監(jiān)控反應(yīng)工藝條件，第二步22，將步驟20中收集的重要的過程測量度值與本領(lǐng)域一般技術(shù)人員依據(jù)具體的化學(xué)反應(yīng)過程確定的這些量度各自的允許范圍相比較。監(jiān)控反應(yīng)工藝條件的第一步20可通過收集每一個重要的過程量度的所有數(shù)值來完成。檢測不利狀況存在的步驟常常還包括決定步驟24和26。
如步驟24所表示的，如果重要的過程量度值在它們被允許的范圍內(nèi)，則確定沒有不利的反應(yīng)工藝條件被檢測到，反應(yīng)過程可繼續(xù)正常運(yùn)行，第一步20的監(jiān)控繼續(xù)。如果監(jiān)控步驟和比較步驟能夠頻繁進(jìn)行，則本發(fā)明提供最大的益處。因此，如果本發(fā)明方法通過手動實施，則建議第一步20監(jiān)控步驟和第二步22比較步驟每30分鐘內(nèi)至少重復(fù)一次。如果本發(fā)明方法通過自動的方式實施(例如，通過過程控制計算機(jī))，則建議第一步20監(jiān)控步驟和第二步22比較步驟每15分鐘至少重復(fù)一次，并且任選地，監(jiān)控可每五分鐘至少發(fā)生一次，或每分鐘至少發(fā)生一次，或者甚至每15秒至少發(fā)生一次。
當(dāng)重要的過程量度值跌出它們允許的范圍外，檢測到不利的反應(yīng)工藝條件，依據(jù)本發(fā)明方法必須采取行動使反應(yīng)器設(shè)備10停車。
如步驟26中所表示的，當(dāng)檢測到不利狀況時，活性烴與氧化劑的反應(yīng)被最大程度的減少(即，中斷)，并維持通過至少一個反應(yīng)區(qū)的材料的流量，以使至少部分的反應(yīng)混合物從至少一個反應(yīng)區(qū)中被置換出來。為了最小化/中斷活性烴與氧化劑的發(fā)應(yīng)，可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器設(shè)備10的運(yùn)行條件，使活性烴與氧化劑的發(fā)應(yīng)最小化。例如，大幅度增加反應(yīng)器冷卻劑的流量，從而使反應(yīng)區(qū)的溫度明顯下降，直到反應(yīng)變慢或停止。另外，可調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)混合物的組成使反應(yīng)變慢或者甚至停止，例如通過減少(甚至減少到停止流動的點)活性烴或氧化劑進(jìn)入反應(yīng)器設(shè)備10中的反應(yīng)區(qū)的流量，或通過增加稀釋材料進(jìn)入反應(yīng)器設(shè)備10中的反應(yīng)區(qū)的流量。另外，稀釋材料也可為干燥流體或干燥液流、可冷凝的惰性流8中的可冷凝惰性材料、循環(huán)流9的組分、其它一些含有在反應(yīng)器設(shè)備10中不反應(yīng)的氣體的流、和它們的組合物。此類在反應(yīng)器設(shè)備10中的反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行的對反應(yīng)最小化/中斷進(jìn)行的調(diào)節(jié)可通過手動或程序控制系統(tǒng)來完成。
確定最小化或中斷用于特定化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)的最好方法是在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的。在本發(fā)明方法的具體實施方式
中，保持材料通過反應(yīng)區(qū)的一定的流量，至少保持足夠的時間使基本上全部的反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中被置換出來，這樣就清洗了反應(yīng)區(qū)。這可以通過例如但不限于向反應(yīng)區(qū)中提供可冷凝的惰性材料直到全部的反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中被置換出來來完成。通過保持材料流過反應(yīng)區(qū)的流量，逆流(即回流)的可能性降到了最低。將基本上全部的反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中置換出來所需要的時間對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說是較容易計算的，并且主要取決于，但并非一定是唯一的，反應(yīng)器設(shè)備的大小和反應(yīng)過程中所用材料的流速。實際上，保持材料的體積流速與一種或多種進(jìn)料流如圖1所示的流2、4、6和8的正常流速相同或高于它對于滿足此需要預(yù)期是足夠的。
如前文所述，至今為止，已知的反應(yīng)過程停車程序只包括在一旦發(fā)現(xiàn)不利狀況后停止所有材料向反應(yīng)器設(shè)備的流動。這導(dǎo)致反應(yīng)混合物充滿(bottlingup)反應(yīng)器設(shè)備10。如同已知的，反應(yīng)器設(shè)備10內(nèi)的環(huán)境對于其內(nèi)容物隨后的燃燒或許是合適的，從而可能導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。這種積聚和隨后的爆炸肯定會導(dǎo)致財物損失，同時有可能造成人員傷亡。為了克服這一缺點，本發(fā)明的很多優(yōu)點中有一點就包括了除中斷/最小化烴與氧化劑的反應(yīng)之外，還用惰性材料清洗反應(yīng)器設(shè)備10中的內(nèi)容物。
如步驟28所示，保持通過至少一個反應(yīng)區(qū)的材料的流量以使至少部分的反應(yīng)混合物從至少一個反應(yīng)區(qū)中被置換出來，例如可向反應(yīng)器設(shè)備10中的反應(yīng)區(qū)內(nèi)提供可冷凝的惰性材料，因而從反應(yīng)器設(shè)備10中置換出反應(yīng)混合物，同時又稀釋了反應(yīng)混合物。如果反應(yīng)混合物易燃或有可能變成易燃的話，如此稀釋提供了更廣的安全范圍。如圖1所示，可通過可冷凝惰性流8向反應(yīng)器設(shè)備10中提供可冷凝的惰性材料，諸如蒸汽。從反應(yīng)器10中置換出來的反應(yīng)混合物直接流向第二容器如槽或分離設(shè)備12，反應(yīng)混合物組分在此被安全的儲存和維持直到化學(xué)反應(yīng)過程得到控制。
另外，任選的，可實施沖洗步驟30將步驟28中引入的可冷凝惰性材料從反應(yīng)器設(shè)備10中置換出來，在該步中將干燥流體提供給反應(yīng)器。反應(yīng)器設(shè)備10內(nèi)的溫度通常高到足以使可冷凝惰性材料不會立即冷凝；但是，當(dāng)可冷凝惰性材料被置換出來進(jìn)入分離設(shè)備12時，設(shè)備的實體和溫度可作為吸熱源使可冷凝惰性材料冷凝。冷凝也可以通過設(shè)置在反應(yīng)過程出料流14上或另選的分離設(shè)備12內(nèi)的熱交換器(未示出)來推動。使用可冷凝氣體的第一沖洗的一個優(yōu)點在于，通過此類惰性材料的壓縮，它們的體積會大幅度下降，從而使分離設(shè)備中容納反應(yīng)混合物的可用體積達(dá)到最大化。從而最大程度的減少了置換出的反應(yīng)混合物從分離設(shè)備12中的逸出。
應(yīng)該指出的是，盡管步驟26、28和30在圖2中以連續(xù)的順序示出，但是這些步驟可同時進(jìn)行或以完全不同的順序進(jìn)行。例如，在一個實例，檢測到不利狀況，本發(fā)明的方法可包括(1)減少反應(yīng)物流向反應(yīng)器的流量；(2)減少氧化劑流向反應(yīng)器的流量；(3)干燥流體和可冷凝的惰性材料同時流向反應(yīng)器。減少反應(yīng)物和氧化劑流向反應(yīng)器的流量可包括減少這些流量的數(shù)值，包括在它們各自原先流量的基礎(chǔ)上最多減少100％。任選的，在反應(yīng)物和氧化劑流向反應(yīng)器的流量減少后，干燥流體可在加入可冷凝惰性材料之前加入。而另一種選擇，反應(yīng)物和氧化劑的流量可同時減少，然后提供可冷凝惰性材料，再然后是加入干燥流體。
如前文所述，本發(fā)明的反應(yīng)過程包括很多涉及有機(jī)化合物氧化生成氧化產(chǎn)物的反應(yīng)。實例包括但不限于鄰二甲苯或萘反應(yīng)生成鄰苯二甲酸酐；二氫化茚反應(yīng)生成蒽醌；乙烯反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷；丙烯發(fā)應(yīng)生成環(huán)氧丙烷；和烴的氧化脫氫(ODH)。
另外，這里所用的術(shù)語“氧化”也旨在包括“氨氧化”(即，在氨氣存在下氧化)，所以本發(fā)明的反應(yīng)過程的實例還包括下列反應(yīng)，例如包括但不限于丙烯氨氧化反應(yīng)生成丙烯腈；甲烷氨氧化反應(yīng)生成氰化氫；和丙烷氨氧化生成丙烯腈。
實施例實施例1在本發(fā)明方法的一不受限實施例中，用來生產(chǎn)丙烯酸的部分催化氧化過程的一系列不利反應(yīng)工藝條件被羅列。在此實施例的反應(yīng)過程中，連續(xù)向一多根接觸管殼式反應(yīng)器提供丙烯、空氣和惰性材料(蒸汽)的總進(jìn)，并在一種或多種市場上可購的的鉬-氧化物MMO催化劑存在下、在足以氧化丙烯為丙烯醛和丙烯酸的工藝條件下反應(yīng)。所列的已確定的不利反應(yīng)工藝條件包括但不限于·易燃的反應(yīng)器原料混合物·高反應(yīng)器壓力·反應(yīng)過程泄漏·反應(yīng)失控/催化劑快速升溫·高催化劑溫度·低催化劑溫度·不正確的反應(yīng)物對氧化劑進(jìn)料比率·不正確的氧化劑對惰性材料比率·反應(yīng)器冷卻劑(鹽)泵不運(yùn)行·反應(yīng)器冷卻劑(鹽)儲槽液位低(low level)·反應(yīng)不完全(反應(yīng)過程出料中丙烯醛多)·起火·進(jìn)料中有液體丙烯·反應(yīng)器出料管路中壓力高·空氣壓縮機(jī)不運(yùn)行然后確認(rèn)這些情況的重要的過程量度，并確認(rèn)每個量度的允許范圍。安裝控制系統(tǒng)軟件，對這些重要的過程量度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，以確認(rèn)不利的反應(yīng)工藝條件的發(fā)生，并在需要時啟動對反應(yīng)過程的停車。當(dāng)啟動時，反應(yīng)過程停車包括(1)通過停止空氣(氧化劑)和丙烯(反應(yīng)物)的流動來中斷氧化反應(yīng)，同時保持蒸汽(惰性材料)的流動；(2)用蒸汽(可冷凝惰性材料)流從反應(yīng)器中置換出反應(yīng)混合物；(3)用熱空氣(干燥流體)流從反應(yīng)器中置換出可冷凝惰性材料。
該實施例表明本發(fā)明的非正常停車方法非常適合用在許多不同的不利反應(yīng)過程運(yùn)行情況中。因此，本發(fā)明的方法提供一種用在需要停止反應(yīng)過程的情況中、不那么復(fù)雜、安全又符合環(huán)保的方法。
實施例2在本發(fā)明的一不受限實施例中，反應(yīng)過程作為生產(chǎn)丙烯酸的化學(xué)過程的一部分發(fā)生?；瘜W(xué)過程包括兩個管殼式反應(yīng)器與一有輔助的中間冷卻器串聯(lián)在一起(文中稱為“串聯(lián)反應(yīng)器”)、串聯(lián)反應(yīng)器下游連著一吸收塔和接受來自吸收塔頂流的熱氧化器。每一個管殼式反應(yīng)器容器包括約10000根直徑為1.5”(37.5毫米)且填充有市場上可購得的鉬-氧化物(MMO)氧化物催化劑的管道。串聯(lián)反應(yīng)器及其輔助管道的體積約為5557立方英尺(157立方米)。該實施例的過程還包括能夠在化學(xué)過程中感應(yīng)到不利狀況的基于計算機(jī)的控制系統(tǒng)。
在正常運(yùn)行環(huán)境下，在足以氧化丙烯為丙烯醛和丙烯酸的過程條件下，向反應(yīng)過程連續(xù)提供丙烯、空氣和蒸汽的總進(jìn)料。其運(yùn)行的結(jié)果是，串聯(lián)反應(yīng)器含有包括丙烯、氧氣、氮氣、丙烯醛和丙烯酸的反應(yīng)混合物；因為反應(yīng)程度沿著反應(yīng)器管道的長度而不同，反應(yīng)混合物內(nèi)組分的確切濃度也同樣變化。因此，串聯(lián)反應(yīng)器近出口處的反應(yīng)混合物基本上比近進(jìn)口處的反應(yīng)混合物含有更多的丙烯酸。含有丙烯酸的反應(yīng)器出料流被連續(xù)從串聯(lián)反應(yīng)器中置換出來并直接導(dǎo)入吸收塔中，在吸收器中反應(yīng)器出料流可與不含水的吸收劑接觸，例如但不限于與聯(lián)苯、二苯基醚和/或鄰苯二甲酸二甲酯接觸。含有丙烯酸的出料流被連續(xù)從吸收器的底部移出，而含有氮氣和水組分的氣態(tài)吸收劑塔頂流被連續(xù)從吸收塔頂部移出。將吸收塔頂流轉(zhuǎn)移到一熱氧化器中，廢棄物組分在此焚燒，含有氮氣和基本上無廢棄物組分的出料流被釋放到空氣中。
在此實施例的情景中，不希望熱氧化器不起作用。依據(jù)此化學(xué)過程的環(huán)境許可需要，若熱氧化器不起作用則需要停止反應(yīng)設(shè)備(即，最小化/中斷活性烴與氧化劑的反應(yīng))。因此，被編寫用來感應(yīng)不利狀況的控制系統(tǒng)依據(jù)本發(fā)明的停止方法作用。控制系統(tǒng)通過終止丙烯和空氣向串聯(lián)反應(yīng)器的流動來中斷反應(yīng)。但是，在中斷的過程中，保持流向反應(yīng)器的蒸汽流量。更特別的，提高蒸汽流量以使串聯(lián)反應(yīng)器被75磅/平方英寸(6巴)的蒸汽以60000磅/小時(27216千克/小時)的速率至少沖洗2分鐘。這樣的蒸汽流速足以有效地形成通過反應(yīng)器管道的活塞流，這種流動形式對于沖洗是最有效的。
可冷凝的惰性流的流動使反應(yīng)混合物從反應(yīng)器設(shè)備的反應(yīng)區(qū)中被置換出來，并且被向下游推動到吸收塔設(shè)備中。依據(jù)本發(fā)明方法，在蒸汽加入的過程中，維持吸收劑向吸收塔的流動，從而從反應(yīng)混合物中捕獲易溶的組分如丙烯酸，并且提高了吸收塔的有效容量。這種任選的吸收劑的流動也有利于冷卻反應(yīng)混合物以及降低燃燒的可能性，前提是置換出的反應(yīng)混合物是易燃的。
在提供了預(yù)定量的蒸汽后，蒸汽流停止。隨后以5557ACFM(157立方米/每分鐘)的速率向反應(yīng)器提供150磅/平方英寸(11巴)的干燥氮氣流(露點-80F/-62C，純度99.9％)，至少提供一分鐘。氮氣的這一流速足以有效地形成通過反應(yīng)器管道的活塞流，這種流動形式對于沖洗是最有效的。氮氣流使蒸汽從反應(yīng)器中被置換出來并被向下游推動到吸收塔中。因此，氮氣的加入有利于保證所有蒸汽在冷凝之前從反應(yīng)器管道中被沖洗出，從而保護(hù)了催化劑不被濕氣所破壞。當(dāng)蒸汽到達(dá)吸收塔時，冷凝并從吸收塔底部排出。因此，蒸汽對于吸收塔的體積影響是不明顯的，并且前述的沖洗出來的反應(yīng)混合物不會從吸收塔中被置換出來。因此，反應(yīng)混合物的組分可以保持在吸收塔內(nèi)被控制起來留待以后再補(bǔ)救。依據(jù)本發(fā)明方法，在氮氣加入的過程中可任選維持吸收劑向吸收塔的流量，從而提高蒸汽在吸收塔內(nèi)的冷凝速率。
本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，為了能夠在一優(yōu)選的實施方式中實施本發(fā)明方法，使用體積至少和反應(yīng)器體積一樣大或者甚至至少與反應(yīng)器及其輔助管道的體積一樣大的吸收塔設(shè)備是有利的，該實施方式中反應(yīng)混合物從反應(yīng)器設(shè)備的反應(yīng)區(qū)內(nèi)被置換出來并被傳送到吸收設(shè)備中。在此類實施方式中，用于將基本上所有的來自反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)混合物置換出來(即，沖洗反應(yīng)區(qū))的提供給反應(yīng)區(qū)的惰性材料的總體積少于或等于吸收塔設(shè)備的體積。而且，若蒸汽用作可冷凝的惰性材料，則最好吸收塔的冷卻能力能夠跟得上蒸汽速率而將蒸汽全部冷凝，這需要吸收塔設(shè)備的容量大于反應(yīng)器設(shè)備的容量(或者，如果需要的話，超過反應(yīng)器設(shè)備及其輔助管道的體積)?？衫淠亩栊?流)加料的終止與干燥流體開始流動之間的短暫的延遲不會從本質(zhì)上背離本發(fā)明方法的使用，本發(fā)明公開文本中的這一優(yōu)點對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說也是顯而易見的。這是因為當(dāng)蒸汽流停止時，反應(yīng)器內(nèi)的蒸汽不會立即冷凝。因此，實際上，建議這些步驟之間的短暫延遲不應(yīng)超過約30分鐘。
此關(guān)閉方法的實施能夠避免與“充滿”反應(yīng)器相關(guān)的危險情況，同時又阻止了未處理排放物向大氣的排放。從此實施例中也可以明顯的看出，本發(fā)明的停車方法足以適應(yīng)由反應(yīng)過程外的不利狀況所引起的非正常停車情形(例如，反應(yīng)下游發(fā)生的不利的廢棄物消除工藝條件)。
因此，就此所描述的本發(fā)明非常適合實現(xiàn)發(fā)明的目的并達(dá)到所提及的以及其它固有的目標(biāo)和有益效果。盡管為了說明的目的而列舉了本發(fā)明幾個優(yōu)選實施方式，但是，為了完成期望的結(jié)果，可以對程序上的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。例如，本發(fā)明可以涉及任何把純化粗(甲基)丙烯酸作為整個過程的一個組成部分的工業(yè)過程。這樣的以及其它類似的調(diào)整對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是不言而喻的，且旨在包括在這里所公開的本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法，其中的過程包括向至少一個反應(yīng)區(qū)內(nèi)提供一種或多種選自活性烴、氧化劑和稀釋劑材料的原料，其中所述一種或多種原料形成具有一定組成的活性混合物，使活性烴與氧化劑在至少一個反應(yīng)區(qū)中發(fā)生反應(yīng)形成包括至少一種反應(yīng)產(chǎn)物的混合產(chǎn)物，所述安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法包括(a)檢測能夠影響化學(xué)反應(yīng)過程的不利狀況的存在；(b)最大程度的減少活性烴與氧化劑的反應(yīng)；(c)維持一材料流通過所述至少一個反應(yīng)區(qū)，從而使至少一部分的所述反應(yīng)混合物從所述至少一個反應(yīng)區(qū)中被置換出來。
2.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述最大程度地減少活性烴與氧化劑的反應(yīng)的步驟包括通過采取至少一個選自下列組中的行動來調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的組成減少活性烴流向所述至少一個反應(yīng)區(qū)的流量、減少氧化劑流向所述至少一個反應(yīng)區(qū)的流量、增加稀釋劑材料流向所述至少一個反應(yīng)區(qū)的流量、向所述至少一個反應(yīng)區(qū)中的一個或多個提供惰性材料。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述惰性材料選自氮氣、一氧化氮、一氧化二氮、吸收塔廢氣、蒸汽、二氧化碳、一氧化碳、非活性烴、稀有氣體和廢棄物流。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述惰性材料選自干燥流體、可冷凝惰性材料、和干燥流體和可冷凝惰性材料的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述維持一材料流通過所述至少一個反應(yīng)區(qū)的步驟通過采取至少一個選自下列組中的行動來實施維持稀釋劑材料的流量、增加稀釋劑材料的流量、和向所述至少一個反應(yīng)區(qū)中的一個或多個提供惰性材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，維持一材料流通過所述至少一個反應(yīng)區(qū)的步驟進(jìn)行一段足以基本上使全部的反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中被置換出來的時間，由此清洗所述反應(yīng)區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述不利狀況選自反應(yīng)混合物易燃、反應(yīng)器壓力高、下游抑制排放的設(shè)備停止運(yùn)行、反應(yīng)混合物密封程度不夠、反應(yīng)失控、催化劑快速升溫、催化劑溫度高、催化劑溫度低、不正確的反應(yīng)物對氧化劑進(jìn)料比例、不正確的氧化劑對惰性材料比例、反應(yīng)器冷卻劑系統(tǒng)不運(yùn)行、反應(yīng)器冷卻劑儲槽液位低、反應(yīng)不完全、起火、進(jìn)料中有液體丙烯、反應(yīng)器出料管路中壓力高、相關(guān)空氣壓縮機(jī)不運(yùn)行、相關(guān)下游過程出現(xiàn)不利狀況、和任何影響反應(yīng)安全運(yùn)行的狀況。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測不利狀況存在的步驟包括使用一種或多種設(shè)備對能夠影響化學(xué)反應(yīng)過程的一種或多種工藝條件進(jìn)行監(jiān)控，其中設(shè)備選自分析儀、流量計、熱電偶和壓力指示計。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)反應(yīng)過程是用于生產(chǎn)至少一種選自(甲基)丙烯醛、(甲基)丙烯酸、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、甲基丙烯酸甲酯和馬來酸酐的產(chǎn)物的部分催化氧化過程。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述使活性烴與氧化劑反應(yīng)的步驟選自丙烷生成丙烯酸的反應(yīng)、鄰二甲苯或萘生成鄰苯二甲酸酐的反應(yīng)、二氫化茚生成蒽醌的反應(yīng)、丙烯生成丙烯酸的反應(yīng)、丙烯生成丙烯腈的氨氧化反應(yīng)、甲烷生成氰化氫的氨氧化反應(yīng)、丙烷生成丙烯腈的氨氧化反應(yīng)、異丁烯生成甲基丙烯酸甲酯的反應(yīng)、MTBE生成甲基丙烯酸甲酯的反應(yīng)、和烴的氧化脫氫反應(yīng)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個反應(yīng)區(qū)中的一個或多個含有至少一種催化劑材料，所述方法進(jìn)一步包括催化劑再生和通過向所述至少一個反應(yīng)區(qū)中的一個或多個提供惰性材料來完成步驟(b)和(c)中的一步或多步的步驟，其中惰性材料選自空氣、一氧化氮、一氧化二氮和氣相含磷材料、以及它們的混合物。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)反應(yīng)過程的混合產(chǎn)物還包括未反應(yīng)的原料和反應(yīng)副產(chǎn)物，所述化學(xué)反應(yīng)過程還包括在至少一個分離設(shè)備中從混合產(chǎn)物中分離出所述至少一種反應(yīng)產(chǎn)物，所述安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法還包括以下步驟(d)將置換出的反應(yīng)混合物導(dǎo)到所述至少一個分離設(shè)備中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟(e)通過向所述至少一個反應(yīng)區(qū)中一個或多個提供可冷凝的惰性材料、并在可冷凝的惰性材料離開所述至少一個反應(yīng)區(qū)后對可冷凝的惰性材料進(jìn)行冷凝，來最大程度地減少置換出的反應(yīng)混合物從所述至少一個分離設(shè)備中的逸出。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測不利狀況的存在的步驟包括確定反應(yīng)混合物的組成、以及將該組成與預(yù)存的可燃性組成數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(a)、(b)和(c)中的一步或多步使用計算機(jī)系統(tǒng)來實施。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述計算機(jī)系統(tǒng)包括能夠?qū)嵤┎襟E(a)、(b)和(c)中的一步或多步的分布式控制系統(tǒng)(DCS)。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢測到不利狀況的存在，則最大程度地減少活性烴與氧化劑反應(yīng)的步驟通過減少活性烴和氧化劑流向所述至少一個反應(yīng)區(qū)的流量；通過向所述至少一個反應(yīng)區(qū)提供可冷凝的惰性材料來保持材料的流動；保持可冷凝惰性材料的流動，直到活性烴和氧化劑的反應(yīng)基本上停止且大部分活性混合物已從所述至少一個反應(yīng)區(qū)中被置換出來來實現(xiàn)；其中所述安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法還包括以下步驟(d)停止可冷凝的惰性材料向反應(yīng)器的流動；和(e)在可冷凝的惰性材料向所述至少一個反應(yīng)區(qū)的流動基本上被停止后，向所述至少一個反應(yīng)區(qū)提供含有干燥流體的第二惰性材料。
全文摘要
化學(xué)反應(yīng)過程的非正常(即緊急)停車通過一種安全運(yùn)行化學(xué)反應(yīng)過程的方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟檢測能夠影響反應(yīng)過程的不利狀況、最大程度的減少反應(yīng)物的反應(yīng)和維持通過過程中的反應(yīng)區(qū)的材料的流動以使反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中被置換出來。材料的流動保持一段時間，以使基本上全部的反應(yīng)混合物從反應(yīng)區(qū)中置換出來，從而沖洗了反應(yīng)區(qū)。然后可將反應(yīng)混合物沖洗到一輔助容器中，諸如吸收塔。
文檔編號B01J8/02GK1781594SQ20051012712
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者M·S·德庫西, N·Q·李 申請人:羅門哈斯公司