专利名称：生产丙烯腈的急冷塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生产丙烯腈的急冷塔。
背景技术：
丙烯腈是重要的有机化工原料之一，在我国已有相当规模的生产能力，有关丙烯腈技术的水平在总体上相当于国外技术，但在反应器尾气的急冷工艺以及提高丙烯腈精制回收率方面，不管是引进装置还是国内自行设计装置，效果都不理想。根据多次的标定分析，在国内生产丙烯腈的装置中，丙烯腈的精制回收率一般只有90％左右，其中在急冷塔内丙烯腈的损失就约占8％左右。
目前丙烯腈主要是通过丙烯氨氧化方法制备的，为使丙烯尽量转化，一般都采用氨过量的合成工艺方法，因此，反应器尾气中含有一定量的未反应氨。由于氨易与丙烯腈聚合，而且在碱性条件下丙烯腈和另一主要产物氢氰酸也易于自聚，因此，在急冷过程中除去反应器尾气中的未反应氨就十分重要。在国外装置中，一般直接在下段加酸中和未反应氨，降低未反应氨在下段与丙烯腈聚合损失的机会。
文献JP80104246中介绍了一种丙烯腈的急冷塔设备和急冷方法，其急冷塔最下段为拉西环填料，上部各段为筛板塔的结构。此发明的最下段为酸性环境，填料用于增加气液接触表面；上段为中性环境，板式结构便于侧线抽出物料。此发明只在最下段加酸，除氨效果不高；据该专利称，塔内的压力控制要求高，压力稍微高一点，丙烯腈的聚合损失就增加。因此，此急冷塔设备的丙烯腈损失较大，丙烯腈的回收率不高。
文献WO96/23765中介绍了另一种丙烯腈的急冷工艺和所用的急冷塔设备。其塔设备最下段为空塔，其余各段为磁拉西环填料。此专利的最下段为酸性环境，必要时可在上段加酸。据该文献称，此急冷塔设备的除氨效果可在90％以上。但由于设备最下段无任何内构件，此处的气液分布极为不合理，除氨不完全，丙烯腈的损失仍然很大。
上述文献都在急冷塔设备的下段直接加酸中和未反应氨，导致下段污水中含有铵盐，增加了污水处理难度。在急冷设备的最下段增加填料，由于下段物料较脏，含有从反应器带来的一些催化剂粉尘，一些高沸物和聚合物等杂质，容易造成堵塞。而如果急冷设备的最下段无任何内构件，容易在此处形成气液分布不均，导致中和未反应氨效果不理想，大大增加了丙烯腈的损失。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服以往生产丙烯腈工艺技术中下段污水含有铵盐，铵盐无法回收，污水必须深井处理，并且塔设备易于堵塞的问题或由于急冷塔设备下段无任何内构件，造成气液分布不合理，下段局部呈较强碱性，丙烯腈在此损失增加的问题，提供一种新的生产丙烯腈的急冷塔。该急冷塔可避免形成铵盐污水，不必深井处理铵盐污水，而且通过优化液相喷淋方式，可改善设备内部的气液分布，降低丙烯腈在碱性环境下的聚合损失，提高丙烯腈的回收率。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种生产丙烯腈的急冷塔，至少由上段和下段二段组成，上段和下段中间有集液盘，集液盘上有升气管，上段为空塔喷淋式结构或1～10块塔板的塔板式结构，下段为空塔喷淋结构，下段喷淋层数为2～10层，喷淋结构中喷嘴的安装角度α为0～180°，同一层喷嘴按规则几何形状排列，规则几何形状为同心园、矩形、正方形或正三角形。
上述技术方案中，下段喷淋层数优选范围为2～5层，上段为1～10块塔板的塔板式结构，塔板型式优选方案为逆流式双溢流塔板。急冷塔优选方案为集液盘上开有加酸通道，上段塔板处有铵盐液抽出口。喷淋结构中喷嘴的安装角度α优选范围为0～60°或120°～180°。
本实用新型的急冷塔最下段不加酸，为碱性环境，气体进入最下段后，与循环喷淋液逆向接触。由于外循环液是采用多向或多层的喷淋方式，液相能够有针对性地与气相进行接触，气液接触更加充分，急冷、洗涤迅速，减少了气液在碱性环境下的停留时间，降低了未反应氨与丙烯腈聚合的机会。同时，由于下段为空塔，不易被催化剂粉末或其他聚合物杂质堵塞。
在急冷塔上段，由于升气管有一定的高度，升气管间及升气管顶部都存在气液相分布不均的问题，在此空间中气液两相间的传质及传热效果不理想，中和未反应氨的效果不好，加大了丙烯腈的聚合损失。在上段各段新增塔板后，气液得到重新分布，更加均匀，气液接触更加充分，中和未反应氨的效果大大增强，丙烯腈的损失得到降低。同时，在集液盘上增加加酸通道，使得循环酸液能够最大限度地与未反应氨进行中和反应，进一步降低未反应氨与丙烯腈的加成聚合的机会；另外，在上段塔板处有抽出铵盐液出口，一方面降低上段外循环液中的铵盐浓度，另一方面降低抽出铵盐溶液的酸度，提高系统的操作稳定性及减少后续处理工艺的难度。工业装置应用证明使用本实用新型的技术方案，整个装置的丙烯腈回收率可提高约5.0％，急冷塔的丙烯腈损失至少降低了50％，取得了较好的技术效果。
图1为文献JP80104246的急冷塔设备和急冷工艺流程。
图2为文献WO9623765的急冷塔设备和急冷工艺流程。
图3A为本实用新型生产丙烯腈的急冷塔设备和急冷工艺流程。
图3B为喷淋式设置方式。
图3C为喷嘴的排列方式。
图3D为喷嘴的安装方式。
图1、图2、图3中1为急冷塔，2为反应器尾气，3为升气管，4为塔板，5为填料，6为冷却器，7为下段外循环液，8为抽出液，9为酸液，10为急冷塔尾气，11为上段釜液，12为下段釜液，13喷嘴，14为上段外循环液，L1、L2、L3、L4为喷淋层，α为喷嘴的安装方向与垂直面的交角。
图3中，经预冷后的反应器尾气2进入急冷塔下段，与下段外循环液7逆向接触后被急冷至82℃左右。循环液7在与反应器尾气2接触后从塔釜排出，反应器尾气2则在接触后经升气管上升至急冷塔上段。气体通过上段塔板4后再一次被重新分布，与上段外循环液14逆向接触后从急冷塔顶出去，进入后续工艺流程。酸液9加入到上段第n块塔板降液管处，从上段第m块塔板处抽出铵盐溶液8至后续处理工段。
下面通过实施例对本实用新型作进一步阐述。
具体实施方式
比较例1反应器尾气组成(重量％)为丙烯腈12.3，乙腈0.5，氢氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.1，氨0.5，其他85.0。流量为9.25吨/小时，进料温度220℃，采用的急冷塔上下两段都为空塔设计，下段不加酸，工业装置的丙烯腈回收率为89.1％，急冷塔的丙烯腈回收率为90.7％。比较例2反应器尾气组成(重量％)为丙烯腈12.3，乙腈0.5，氢氰酸1.5，丙烯醛0.1，丙烯酸0.1，氨0.5，其他85.0。流量为49千克/小时，进料温度220℃，采用的急冷塔下段为拉西环填料，上段为塔板，塔板数为5，下段不加酸。实验证明急冷塔的丙烯腈回收率为91.0％。实施例1反应器尾气组成(重量％)为丙烯腈12.4，乙腈0.5，氢氰酸1.4，丙烯醛0.1，丙烯酸0.3，氨0.3，其他85.0。流量为9.25吨/小时，进料温度220℃，采用本实用新型的急冷塔，最下段喷淋为5层，喷嘴安装角度α为0°、30°、150°三种，上段塔板数为8，第2块加入草酸，第7块抽出铵盐，下段不加酸。急冷塔的丙烯腈回收率为96.5％，工业装置的丙烯腈回收率为95.0％。实施例2反应器尾气组成(重量％)为丙烯腈12.4，乙腈0.5，氢氰酸1.4，丙烯醛0.1，丙烯酸0.3，氨0.3，其他85.0。流量为9.25吨/小时，进料温度220℃，采用本实用新型的急冷塔，最下段喷淋为3层，喷嘴安装角度为0°、120°、180°三种，上段塔板数为5，第1块加入草酸，第5块抽出铵盐，下段不加酸。急冷塔的丙烯腈回收率为96.0％，工业装置的丙烯腈回收率为94.6％。实施例3反应器尾气组成(重量％)为丙烯腈12.4，乙腈0.5，氢氰酸1.4，丙烯醛0.1，丙烯酸0.3，氨0.3，其他85.0。流量为9.25吨/小时，进料温度220℃，采用本实用新型的急冷塔，最下段喷淋为2层，喷嘴安装角度为30°、150°二种，上段塔板数为3，第1块加入草酸，第3块抽出铵盐，下段不加酸。急冷塔丙烯腈回收率为96.6％，工业装置丙烯腈回收率为95.2％。
权利要求1.一种生产丙烯腈的急冷塔，至少由上段和下段二段组成，上段和下段中间有集液盘，集液盘上有升气管，上段为空塔喷淋式结构或1～10块塔板的塔板式结构，下段为空塔喷淋结构，其特征在于下段喷淋层数为2～10层，喷淋结构中喷嘴的安装角度α为0～180°，同一层喷嘴按规则几何形状排列，规则几何形状为同心园、矩形、正方形或正三角形。
2.根据权利要求1所述生产丙烯腈的急冷塔，其特征在于下段喷淋层数为2～5层。
3.根据权利要求1所述生产丙烯腈的急冷塔，其特征在于上段为1～10块塔板的塔板式结构，塔板为逆流式双溢流塔板。
4.根据权利要求1所述生产丙烯腈的急冷塔，其特征在于集液盘上开有加酸通道，上段塔板处有铵盐液抽出口。
5.根据权利要求1所述生产丙烯腈的急冷塔，其特征在于喷淋结构中喷嘴的安装角度α为0～60°或120°～180°。
专利摘要本实用新型涉及一种生产丙烯腈的急冷塔，主要解决以往技术中存在的急冷塔内部气液分布不均匀、合理，气液传热和传质达不到要求，导致装置丙烯腈回收率低下的问题。本实用新型通过对急冷塔进行优化设计，优化下段液相喷淋层数为2～10层，喷淋结构中喷嘴的安装角度为0～180°的技术方案，较好地解决了该问题。本实用新型可使装置急冷塔处丙烯腈的损失大大减少，装置丙烯腈回收率得到较大幅度提高，可用于丙烯腈工业生产装置中。
文档编号C07C253/34GK2585860SQ0228832
公开日2003年11月12日 申请日期2002年12月17日 优先权日2002年12月17日
发明者甘永胜, 张辉, 韩金海 申请人:中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院