用于氨氧化反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及用于氨氧化反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)。發(fā)生在氨氧化反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的控制是通過(guò)響應(yīng)于所測(cè)量的反應(yīng)溫度而控制被容許繞過(guò)反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)的過(guò)熱冷卻盤(pán)管的過(guò)熱蒸汽的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在另一方面，反應(yīng)溫度的控制通過(guò)控制蒸汽鼓內(nèi)部的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，蒸汽鼓用于供應(yīng)過(guò)熱蒸汽，其用于冷卻目的。
【專利說(shuō)明】用于氨氧化反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提供了一種用于氨氧化反應(yīng)器的溫度控制的工藝和裝置。更具體地說(shuō)，該工藝包括測(cè)量氨氧化反應(yīng)器中的溫度，并調(diào)整通向氨氧化反應(yīng)器中的過(guò)熱盤(pán)管的過(guò)熱蒸汽的流速。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]在丙烯腈的商業(yè)制造中，丙烯、氨和氧根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制一起起反應(yīng):
[0004]CH2=CH-CH3 + NH3 + 3/2 O2 — CH2 = CH-CN + 3 H2O
[0005]該工藝通常稱為氨氧化，其在存在合適的流化床氨氧化催化劑的情況下以氣相在高溫(例如350°C至480°C)下執(zhí)行。
[0006]圖1顯示了用于執(zhí)行該工藝的典型的丙烯腈反應(yīng)器。如圖所示，反應(yīng)器10包括反應(yīng)器外殼12、通氣格柵14、進(jìn)料噴灑器16、總體以標(biāo)號(hào)18表示的冷卻系統(tǒng)、以及旋流器20，冷卻系統(tǒng)18包括飽和冷卻盤(pán)管17和過(guò)熱冷卻盤(pán)管19。雖然圖1顯示了飽和冷卻盤(pán)管17和過(guò)熱冷卻盤(pán)管19定位在反應(yīng)器10的一側(cè)，并且旋流器20定位在另一側(cè)，但是應(yīng)該懂得，實(shí)際上，這些結(jié)構(gòu)均勻地遍及反應(yīng)器而定位。在正常操作期間，工藝空氣通過(guò)空氣入口 22充填到反應(yīng)器10中，同時(shí)從丙烯供應(yīng)管線13所獲得的丙烯以及從氨供應(yīng)管線15所獲得的氨的混合物通過(guò)進(jìn)料噴灑器16充填到反應(yīng)器10中。這兩者的流速都足夠高以使反應(yīng)器中的氨氧化催化劑的床44流化，在此處發(fā)生丙烯和氨向丙烯腈的催化氨氧化反應(yīng)。
[0007]由反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體通過(guò)反應(yīng)器流出物出口 26而離開(kāi)反應(yīng)器10。在這樣做之前，它們經(jīng)過(guò)旋流器20，其移除這些氣體可能已夾帶的任何氨氧化催化劑，用于通過(guò)浸入管25返回催化劑床44。氨氧化是高度放熱的，因此冷卻系統(tǒng)18用于吸取過(guò)量的熱量，并從而將反應(yīng)溫度保持在合適的水平。
[0008]如圖1中進(jìn)一步所示，除了飽和冷卻盤(pán)管17和過(guò)熱冷卻盤(pán)管19之外，冷卻系統(tǒng)18還包括蒸汽鼓24、再循環(huán)泵26、截止閥28和蒸汽控制閥30。蒸汽鼓24的下部用飽和液體冷卻水進(jìn)行填充，其保持在高壓和高溫下，例如大約4.2mPaG下大約255° C。蒸汽鼓24的上部用飽和蒸汽進(jìn)行填充，從而與該液體冷卻水達(dá)成平衡。如本領(lǐng)域中很好理解的那樣，在這些高溫下，水以液體形式存在，因?yàn)槠溥€處于比一個(gè)大氣壓更大的壓力下。
[0009]冷卻系統(tǒng)18從反應(yīng)器10內(nèi)部移除熱量的主要方式是通過(guò)液體冷卻水從蒸汽鼓24的下部通過(guò)冷卻盤(pán)管17進(jìn)行再循環(huán)。出于該目的，再循環(huán)泵26布置成從蒸汽鼓24的底部泵送液體冷卻水經(jīng)過(guò)截止閥28且然后經(jīng)過(guò)冷卻盤(pán)管17。在冷卻盤(pán)管17中，某些液體蒸發(fā)成蒸汽和冷卻水，且產(chǎn)生的蒸汽返回蒸汽鼓24。因?yàn)楣┙o至冷卻盤(pán)管17的飽和冷卻水由100%的液態(tài)水組成，所以冷卻盤(pán)管17通常被稱為“飽和”冷卻盤(pán)管。
[0010]實(shí)際上，經(jīng)過(guò)飽和冷卻盤(pán)管17的冷卻水的流速選擇成使得該冷卻水的預(yù)定比例通常大約例如15%被轉(zhuǎn)換成蒸汽。因此，如圖1中所示，飽和冷卻盤(pán)管17中所產(chǎn)生的加熱的冷卻水返回蒸汽鼓24的上部，使得該冷卻水流的蒸汽餾分可保持在蒸汽鼓的上部中，而該冷卻水流的液體部分可降落到蒸汽鼓的下部，用于與已經(jīng)在那里的液體冷卻水相混合。蒸汽鼓24可包括補(bǔ)給水導(dǎo)管54。
[0011]在許多設(shè)計(jì)中，與能夠進(jìn)行流體流速的精確控制的控制閥相反，截止閥28是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)閥。這是因?yàn)槠渌胧┩ǔＳ糜诒╇娣磻?yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的精確控制，因此更復(fù)雜且更昂貴的控制閥不是必須的。在冷卻盤(pán)管的內(nèi)部也不需要將太多的液態(tài)水轉(zhuǎn)換成蒸汽，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致負(fù)面后果，例如冷卻盤(pán)管管道內(nèi)部的侵蝕或結(jié)垢。
[0012]各個(gè)單獨(dú)的盤(pán)管上的各個(gè)單獨(dú)的截止閥28是控制冷卻水是否流過(guò)特定的飽和冷卻盤(pán)管17的唯一閥門(mén)。也就是說(shuō)，飽和冷卻盤(pán)管17構(gòu)造成沒(méi)有任何附加閥門(mén)或其它流量控制裝置用于控制經(jīng)過(guò)飽和冷卻盤(pán)管17的冷卻水的流量。這是因?yàn)榘凑者@里所述的方式，這種附加閥門(mén)對(duì)于實(shí)現(xiàn)冷卻盤(pán)管的所需操作和控制不是必須的。另外，消除出口處的閥門(mén)也消除了對(duì)于安全閥的需求，否則如果使用這種出口閥，則其將是必須的。因而，通過(guò)來(lái)自泵26的排出流速來(lái)設(shè)定經(jīng)過(guò)工作中的所有冷卻盤(pán)管的總的流量(即用于飽和冷卻盤(pán)管17，其使它們的閥門(mén)打開(kāi))。
[0013]除了飽和冷卻盤(pán)管17之外，冷卻系統(tǒng)18還使用過(guò)熱冷卻盤(pán)管19，用于從丙烯腈反應(yīng)器10的內(nèi)部移除熱量。過(guò)熱冷卻盤(pán)管19不同于飽和冷卻盤(pán)管17之處在于，過(guò)熱冷卻盤(pán)管19通過(guò)蒸汽入口集管32連接到蒸汽鼓24的上部，使得這些冷卻盤(pán)管的進(jìn)料是過(guò)熱蒸汽，而非飽和蒸汽。進(jìn)入過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的蒸汽處于與蒸汽鼓壓力相對(duì)應(yīng)的飽和溫度下。蒸汽鼓壓力隨著其流過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管19而提高，并因而變得過(guò)熱。因此，冷卻盤(pán)管19通常被稱為“過(guò)熱冷卻盤(pán)管”。
[0014]過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的一個(gè)重要功能是升高盤(pán)管19中所產(chǎn)生的蒸汽的溫度，從而提供過(guò)熱蒸汽，用于驅(qū)動(dòng)丙烯腈設(shè)備的其它部分所使用的蒸汽渦輪，因?yàn)闈竦恼羝械囊旱慰赡軗p害渦輪內(nèi)部部件。出于該目的，從過(guò)熱冷卻盤(pán)管19傳出的過(guò)熱蒸汽通常通過(guò)蒸汽出口集管34排出到蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中，用于直接傳送至這些蒸汽渦輪。
[0015]雖然供給至這些蒸汽渦輪的過(guò)熱蒸汽的溫度不是關(guān)鍵性的，然而仍然需要將該溫度保持在某個(gè)相對(duì)廣泛的限制內(nèi)，用于保持丙烯腈設(shè)備的平滑整體操作。例如，在大多數(shù)商業(yè)丙烯腈設(shè)備中，需要將供給至這些蒸汽渦輪的過(guò)熱蒸汽的溫度保持在大約300至大約400° C的溫度范圍內(nèi)。
[0016]許多丙烯腈設(shè)備中的通常實(shí)踐包括將蒸汽入口集管32和蒸汽出口集管34與旁路管線33連接起來(lái)，使得傳送到蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽溫度可通過(guò)調(diào)整直接從蒸汽鼓24供應(yīng)到該導(dǎo)管的蒸汽的量而進(jìn)行控制。因?yàn)檎羝?4中的蒸汽溫度必定低于從過(guò)熱冷卻盤(pán)管19傳出的過(guò)熱蒸汽的溫度，所以提高經(jīng)過(guò)旁路管線33的蒸汽的流速必定降低了到達(dá)蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35的蒸汽的溫度。所以，在大多數(shù)商業(yè)丙烯腈設(shè)備還通常在旁路通道33中包括蒸汽控制閥30，其操作響應(yīng)于蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽的測(cè)量溫度T1而受控制器39控制。然后操作控制閥30以保持蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽的測(cè)量溫度T1處于大約340至385° C之間的恒定溫度。
[0017]為了保持丙烯腈反應(yīng)器在峰值情況下操作，當(dāng)使用現(xiàn)代的鑰基氨氧化催化劑時(shí)，需要保持其操作溫度處于大約200至大約240° C的溫度范圍內(nèi)，另一方面，大約215至大約230° C0在這方面，更需要保持反應(yīng)器溫度盡可能地接近單個(gè)控制點(diǎn)溫度，而非容許操作溫度在溫度范圍內(nèi)上下漂移。雖然反應(yīng)溫度的控制可通過(guò)添加或減去處于活動(dòng)工作的冷卻盤(pán)管的數(shù)量來(lái)執(zhí)行，但是該方法不提供精確的溫度控制。相反，僅僅添加和減去冷卻盤(pán)管不必實(shí)現(xiàn)精確的反應(yīng)器操作溫度。
[0018]因此，丙烯腈反應(yīng)器10的精確的溫度控制通常通過(guò)響應(yīng)于發(fā)生在反應(yīng)器內(nèi)部的氨氧化反應(yīng)的測(cè)量溫度Tk而提高和降低供應(yīng)至丙烯腈反應(yīng)器的丙烯的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)。出于該目的，如圖1中所示，提供了丙烯供應(yīng)管線13中的丙烯控制閥37和控制器41，以響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk來(lái)控制進(jìn)入丙烯腈反應(yīng)器10的丙烯的流量。因此，使一定數(shù)量的冷卻盤(pán)管投入使用，以在所需的溫度范圍內(nèi)提供反應(yīng)器溫度控制，并且上下調(diào)整丙烯供給速率，以實(shí)現(xiàn)更精確的溫度調(diào)整。
[0019]雖然該方法在實(shí)現(xiàn)氨氧化反應(yīng)溫度的精確控制方面做得很好，但是，其的確需要供給至反應(yīng)器的丙烯的流速以及氨-空氣共反應(yīng)物的流速也以相同的方式進(jìn)行調(diào)整，從而保持這些成分之間的固定的摩爾比。另外，降低供給至反應(yīng)器的丙烯的流速內(nèi)在地減小了反應(yīng)器產(chǎn)生產(chǎn)物丙烯腈的容量。
[0020]因此，將需要提供用于精確地控制氨氧化反應(yīng)的溫度、同時(shí)保持恒定的所需丙烯供給速率和恒定的所需丙烯腈產(chǎn)量的另一種措施。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0021]一種用于控制氨氧化反應(yīng)器的溫度的工藝，包括向設(shè)置在氨氧化反應(yīng)器中的過(guò)熱冷卻盤(pán)管提供過(guò)熱蒸汽；測(cè)量氨氧化反應(yīng)器中的溫度；以及調(diào)整通向過(guò)熱冷卻盤(pán)管的過(guò)熱蒸汽的流速，從而提供氨氧化反應(yīng)器中的溫度的提高或降低。
[0022]一種用于控制發(fā)生在氨氧化反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)的溫度的工藝，包括通過(guò)由氨氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱氣體和經(jīng)過(guò)飽和冷卻盤(pán)管的飽和蒸汽之間的間接熱交換而從氨氧化反應(yīng)器中移除過(guò)量熱量的第一部分，通過(guò)由氨氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱氣體和經(jīng)過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管的過(guò)熱蒸汽之間的間接熱交換而從氨氧化反應(yīng)器中移除過(guò)量熱量的第二部分，測(cè)量氨氧化反應(yīng)器中的溫度；以及調(diào)整通向過(guò)熱冷卻盤(pán)管的過(guò)熱蒸汽的流速，從而提供氨氧化反應(yīng)器中的溫度的提高或降低。
[0023]—種用于氨氧化反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng),包括:設(shè)置在氨氧化反應(yīng)器中的過(guò)熱冷卻盤(pán)管和飽和冷卻盤(pán)管，過(guò)熱冷卻盤(pán)管配置成接收來(lái)自蒸汽鼓的過(guò)熱蒸汽，并且飽和冷卻盤(pán)管配置成接收來(lái)自蒸汽鼓的飽和蒸汽；旁通閥，配置成容許過(guò)熱蒸汽繞過(guò)反應(yīng)器；反應(yīng)器溫度傳感器；以及控制器，配置成接收來(lái)自反應(yīng)器溫度傳感器的信號(hào)，并控制旁通閥的操作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]通過(guò)參考以下附圖可更容易地理解本實(shí)用新型，其中:
[0025]圖1是示意圖，其顯示了用于實(shí)現(xiàn)精確控制發(fā)生在商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的常規(guī)方式，其中通向反應(yīng)器的丙烯的流量響應(yīng)于測(cè)量的反應(yīng)溫度而進(jìn)行控制；
[0026]圖2是與圖1相似的示意圖，其顯示了用于實(shí)現(xiàn)精確控制發(fā)生在商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的一個(gè)方面，其中經(jīng)過(guò)丙烯腈反應(yīng)器的過(guò)熱冷卻盤(pán)管的過(guò)熱蒸汽的流速響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk而被調(diào)整；以及
[0027]圖3是與圖1和圖2相似的示意圖，其顯示了用于實(shí)現(xiàn)精確控制發(fā)生在商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的另一方面，其中蒸汽鼓內(nèi)部的壓力響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk而被調(diào)整。
[0028]遍及附圖的若干視圖,相對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)表示相對(duì)應(yīng)的構(gòu)件。熟練的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，圖中的元件是出于簡(jiǎn)單和清晰起見(jiàn)而顯示的，并且不必按比例繪制。例如，圖中的某些元件的尺寸可相對(duì)于其它元件進(jìn)行放大，以便有助于改善各個(gè)方面的理解。另外，在商業(yè)可行性方面有用或必須的常見(jiàn)但很好理解的元件時(shí)常沒(méi)有描繪出來(lái)，以有利于這些各個(gè)方面的較少阻礙的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]根據(jù)第一方面，發(fā)生在氨氧化反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的精確控制通過(guò)響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk而調(diào)整經(jīng)過(guò)反應(yīng)器的過(guò)熱冷卻盤(pán)管的蒸汽的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0030]在圖2中顯示了該方面，其是與圖1相似的示意圖，除了其顯示了旁路33中的蒸汽控制閥30的操作主要響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk而進(jìn)行控制。
[0031]如上面解釋的那樣，在正常操作期間通過(guò)在經(jīng)過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的過(guò)熱蒸汽和反應(yīng)器內(nèi)部的熱氣體之間的間接熱交換，從而從反應(yīng)器中移除由發(fā)生在丙烯腈反應(yīng)器10內(nèi)部的氨氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的過(guò)量熱量中至少一些。因此，應(yīng)該懂得提高經(jīng)過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的過(guò)熱蒸汽的流速將導(dǎo)致氨氧化反應(yīng)溫度Tk的降低。
[0032]因此，一方面利用了該現(xiàn)象，即通過(guò)調(diào)整蒸汽控制閥30以響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk來(lái)控制經(jīng)過(guò)旁路33的蒸汽的流速。因?yàn)檫^(guò)熱冷卻盤(pán)管19內(nèi)部的流動(dòng)阻力，蒸汽出口集管34中的蒸汽壓力必定低于蒸汽鼓24中的蒸汽壓力。因此，打開(kāi)蒸汽控制閥30內(nèi)在地提高了經(jīng)過(guò)旁路33的飽和蒸汽的流速，其繼而內(nèi)在地降低了經(jīng)過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的過(guò)熱蒸汽的流速。這繼而降低了從反應(yīng)器10內(nèi)部移除的熱量，其繼而引起相對(duì)應(yīng)的氨氧化反應(yīng)溫度Tk的提高。按照相同的方式，關(guān)閉蒸汽控制閥30內(nèi)在地降低了經(jīng)過(guò)旁路33的飽和蒸汽的流速，其繼而內(nèi)在地提高了經(jīng)過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的過(guò)熱蒸汽的流速。這繼而導(dǎo)致從反應(yīng)器10內(nèi)部移除的熱量的提高，并因而引起相對(duì)應(yīng)的氨氧化反應(yīng)溫度Tk的降低。
[0033]因此，通過(guò)控制蒸汽控制閥30以響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk來(lái)調(diào)整經(jīng)過(guò)旁路33的飽和蒸汽的流速，從而能夠?qū)谋╇娣磻?yīng)器中吸取的熱量和因此響應(yīng)于該所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度而對(duì)發(fā)生在該反應(yīng)器內(nèi)部的氨氧化反應(yīng)的溫度實(shí)現(xiàn)精確控制。
[0034]如上面指示的那樣，為了確保丙烯腈設(shè)備中的蒸汽渦輪的良好操作，通常的實(shí)踐是將供給至這些蒸汽渦輪的過(guò)熱的產(chǎn)物蒸汽的溫度保持在大約300至大約400° C的廣泛的溫度范圍內(nèi)的恒定溫度下。從這些渦輪可接受該溫度的相當(dāng)廣泛的變化并仍然恰當(dāng)操作的意義上來(lái)說(shuō)，供給至典型丙烯腈設(shè)備的蒸汽渦輪的蒸汽并不是關(guān)鍵的。因此，容許蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽溫度T1略微變化并不會(huì)對(duì)這些蒸汽渦輪或它們的操作引起任何負(fù)面影響。
[0035]另一方面，如果供給至蒸汽渦輪的過(guò)熱的產(chǎn)物蒸汽的溫度脫離其目標(biāo)太大的量時(shí)，那么這些渦輪的操作可能受到負(fù)面影響。因此，為了防止該情況的發(fā)生，還對(duì)控制器39編制程序，以確保所測(cè)量的蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽溫度T1保持在可接受的范圍內(nèi)，例如大約300至400° C。也就是說(shuō)，該控制器進(jìn)行編程，以響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk來(lái)調(diào)整蒸汽控制閥30的操作，并帶有某種約束，即所測(cè)量的蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽溫度T1不應(yīng)超過(guò)最大限制，例如大約400°C，或者降低至其最小限制以下，例如大約300°C。當(dāng)超過(guò)限制時(shí)，蒸汽控制閥30的控制模式改變，使得在蒸汽控制閥30的控制返回到基于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk之前，所測(cè)量的蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的蒸汽溫度T1返回到其可接受的限制內(nèi)。實(shí)際上，例如這可通過(guò)添加或移除盤(pán)管17來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0036]因此，可以看出，根據(jù)本實(shí)用新型的該第一方面僅通過(guò)蒸汽控制閥30的簡(jiǎn)單調(diào)整就可實(shí)現(xiàn)氨氧化反應(yīng)溫度Tk的精確控制，而不改變供給至系統(tǒng)的丙烯和其它反應(yīng)物的流速。這不僅穩(wěn)定了反應(yīng)器的操作，而且可使丙烯腈反應(yīng)器10連續(xù)以最大容量操作，這利用用于精確溫度控制的大多數(shù)早期技術(shù)是不可能的。在該方面，該工藝對(duì)于保持大約200至大約400° C的反應(yīng)器溫度是有效的，在另一方面，為大約220至大約380° C，在另一方面，為大約250至大約350° C，并且在另一方面，為大約275至大約325° C。
[0037]另一方面，該工藝對(duì)于最大限度地減小反應(yīng)器中的溫度變化是有效的。在該方面，由飽和冷卻盤(pán)管提供的溫度控制對(duì)于將反應(yīng)器溫度保持在大約10° C且在另一方面大約5° C的所需反應(yīng)器溫度內(nèi)是有效的。在相關(guān)的方面，由過(guò)熱冷卻盤(pán)管提供的溫度控制對(duì)于將反應(yīng)器溫度保持在大約5° C且在另一方面大約1° C的所需反應(yīng)器溫度內(nèi)是有效的。
[0038]該方面的另一優(yōu)點(diǎn)是采用該技術(shù)不需要附加設(shè)備。在這點(diǎn)上，不需要添加附加的“硬件”設(shè)備，例如附加的輔助蒸汽鼓、附加的控制閥等等。執(zhí)行該工藝所需要的設(shè)備例如用于感測(cè)溫度Tk和T1的溫度傳感器、蒸汽控制閥30和用于控制蒸汽閥30的控制器39是已經(jīng)存在的。采用該技術(shù)所需要的對(duì)設(shè)備僅有的物理修改是將感測(cè)溫度Tk的溫度傳感器與用于控制蒸汽控制閥30的控制器39電連接起來(lái)，并對(duì)該控制器重新編程，以按照上面指示的方式來(lái)控制蒸汽閥30。
[0039]該工藝的該方面的附加特征和優(yōu)點(diǎn)是未使用控制閥直接控制經(jīng)過(guò)飽和冷卻盤(pán)管的過(guò)熱的冷卻水流的流速，也未使用控制閥直接控制流過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管的蒸汽的流速就控制丙烯腈反應(yīng)器的溫度。在該情況下，“未使用控制閥直接控制流過(guò)特定管線或?qū)Ч艿牧黧w的流速”將理解為意味著，控制閥沒(méi)有安裝在那個(gè)特定的管線或?qū)Ч苤?，或者另一管線或?qū)Ч苤?，其僅從那個(gè)管線或?qū)Ч芄┙o或接收流體。它不包括另一控制閥安裝在不同管線或?qū)Ч苤械那闆r，雖然該另一控制閥的操作對(duì)于流過(guò)那個(gè)特定管線或?qū)Ч艿牧黧w可能具有一些影響。所以，例如，在本公開(kāi)的意義內(nèi)，未使用蒸汽控制閥30直接控制該流速就控制經(jīng)過(guò)過(guò)熱冷卻盤(pán)管19的蒸汽的流速，因?yàn)檎羝刂崎y30沒(méi)有安裝在過(guò)熱冷卻盤(pán)管30或兩個(gè)管線中，其從該過(guò)熱冷卻盤(pán)管即蒸汽入口集管32和蒸汽出口集管34中供給和吸取蒸汽。在一個(gè)方面，過(guò)熱盤(pán)管19代表多個(gè)單獨(dú)的過(guò)熱盤(pán)管，而旁路管線33和控制閥30是單個(gè)管線和閥門(mén)。因此，可使用單個(gè)旁路管線和/或控制閥，而沒(méi)有針對(duì)各個(gè)單獨(dú)的過(guò)熱盤(pán)管的附加閥門(mén)的需求。
[0040]因而應(yīng)該懂得，該工藝的該方面不僅提供了一種簡(jiǎn)單且簡(jiǎn)練的方式實(shí)現(xiàn)氨氧化反應(yīng)溫度Tk的精確控制，而不依賴于丙烯流速的改變，而且在需要用于該目的的任何附加硬件設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)該精確控制。在該方面，通向氨氧化反應(yīng)器的丙烯的流速對(duì)于提供大約9至大約9.5的空氣-丙烯比率以及大約I至大約1.5的氨-丙烯比率是有效的。
[0041]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，發(fā)生在商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)溫度的精確控制通過(guò)響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk而調(diào)整蒸汽鼓24的內(nèi)部的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0042]在圖3中顯示了該方面，其是與圖1和圖2相似的示意圖，除了其顯示了旁路33中的蒸汽控制閥30的操作主要是響應(yīng)于所測(cè)量的蒸汽鼓24中的壓力P1而進(jìn)行控制的。
[0043]如上面指示的那樣，蒸汽鼓24是一種封閉容器，其包含處于高溫和高壓下的彼此達(dá)成平衡的過(guò)熱的液體冷卻水和過(guò)熱的飽和蒸汽兩者。如本領(lǐng)域中很好理解的那樣，這意味著，如果蒸汽鼓24的內(nèi)部壓力升高，那么其內(nèi)容物的溫度將經(jīng)歷相對(duì)應(yīng)的溫度提高，并且反之亦然。
[0044]在另一方面，該現(xiàn)象通過(guò)在蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35下游提供蒸汽出口控制閥38并使用該控制閥以響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk來(lái)調(diào)整經(jīng)過(guò)蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35的蒸汽的流速而獲得充分利用。降低經(jīng)過(guò)蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35的過(guò)熱蒸汽的流速引起相對(duì)應(yīng)的該蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管中的過(guò)熱蒸汽的壓力提高，在蒸汽鼓24中也實(shí)現(xiàn)了該壓力提高，因?yàn)檫@兩者彼此直接連接在一起。蒸汽鼓24中的該壓力提高然后引起相對(duì)應(yīng)的該蒸汽鼓中的過(guò)熱的液體冷卻水和過(guò)熱的飽和蒸汽的溫度提高。結(jié)果，由這些冷卻流體提供的冷卻功能降低，因?yàn)樗鼈冮_(kāi)始與處于較高溫度的反應(yīng)器10內(nèi)部的熱的反應(yīng)氣體進(jìn)行間接的熱交換。結(jié)果，反應(yīng)器10的內(nèi)部溫度提高，因?yàn)楦贌崃勘焕鋮s系統(tǒng)18吸取。
[0045]按照相同的方式，調(diào)整蒸汽出口控制閥38以提高經(jīng)過(guò)蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35的過(guò)熱蒸汽的流速最終實(shí)現(xiàn)了相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)器10內(nèi)部的溫度降低。
[0046]因此應(yīng)該懂得，發(fā)生在丙烯腈反應(yīng)器10內(nèi)部的氨氧化反應(yīng)的溫度的精確控制還可以很容易地根據(jù)本實(shí)用新型的第二特征通過(guò)響應(yīng)于所測(cè)量的氨氧化反應(yīng)溫度Tk而調(diào)整蒸汽鼓24的內(nèi)容物的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果這樣做，蒸汽控制閥30可以按照例如上面結(jié)合圖1所述的常規(guī)方式進(jìn)行操作，即，通過(guò)響應(yīng)于所測(cè)量的蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管35中的過(guò)熱蒸汽的溫度T1而調(diào)整該控制閥，以實(shí)現(xiàn)恒定的預(yù)定溫度，例如650°F(343°C)。另外，出于安全原因和確保良好操作，還需要監(jiān)測(cè)蒸汽鼓24中的壓力P1，并對(duì)控制蒸汽出口控制閥38的控制器43編程，以確保該壓力不會(huì)變化到預(yù)定限制之外。
[0047]在一個(gè)方面，每單位反應(yīng)器橫截面積可得到的總的過(guò)熱盤(pán)管面積(ft2/ft2)是大約I至大約7，在另一方面是大約2至大約6，并且在另一方面是大約3至大約5。產(chǎn)生每公噸丙烯腈時(shí)通過(guò)過(guò)熱盤(pán)管移除的每單位熱量(千卡)的過(guò)熱盤(pán)管面積(ft2)是大約275，000至大約475，000,在另一方面是大約300，000至大約400，000,并且在另一方面是325，000至大約375,000。
[0048]在另一方面，每單位反應(yīng)器橫截面積可得到的總的飽和盤(pán)管面積(ft2/ft2)是大約8至大約18，在另一方面是大約8至大約15，并且在另一方面是大約10至大約13。產(chǎn)生每公噸丙烯腈時(shí)通過(guò)飽和盤(pán)管移除的每單位熱量(千卡)的飽和盤(pán)管面積(ft2)是大約2，375，000至大約2，900, 000，在另一方面是大約2，400, 000至大約2，800, 000,并且在另一方面是大約2，500，00至大約2，700，000。
[0049]雖然上面描述了本實(shí)用新型的僅一些實(shí)施例，但是應(yīng)該明白，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)可做出許多修改。所有這種修改都意圖包含在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，其僅受所附權(quán)利要求限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氨氧化反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)，包括： 過(guò)熱冷卻盤(pán)管，其設(shè)置在所述氨氧化反應(yīng)器中，所述過(guò)熱冷卻盤(pán)管配置成接收來(lái)自蒸汽鼓的過(guò)熱蒸汽； 旁通閥，其配置成容許過(guò)熱蒸汽繞過(guò)所述反應(yīng)器； 反應(yīng)器溫度傳感器；以及 控制器，其配置成接收來(lái)自所述反應(yīng)器溫度傳感器的信號(hào)并控制所述旁通閥的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述氨氧化反應(yīng)器中的飽和冷卻盤(pán)管，所述飽和冷卻盤(pán)管配置成接收來(lái)自所述蒸汽鼓的飽和蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，使用相同的蒸汽鼓作為用于飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽的來(lái)源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括渦輪蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括渦輪蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪蒸汽供應(yīng)導(dǎo)管溫度傳感器配置成將信號(hào)提供至所述控制器并控制所述旁通閥的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，每單位反應(yīng)器橫截面積可得到的總的過(guò)熱盤(pán)管面積（ft2/ft2)是I至7。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，每單位反應(yīng)器橫截面積可得到的總的飽和盤(pán)管面積（ft2/ft2)是8至18。
【文檔編號(hào)】B01J8/24GK204247181SQ201420501171
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】T.R.麥克唐奈, J.R.庫(kù)赫, D.R.沃格納, P.T.沃赫滕多夫, T.G.特拉弗斯 申請(qǐng)人:英尼奧斯歐洲股份公司