改进的旋风分离器构造
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于反应器中的催化剂的回收的改进的工艺，包括利用改进的旋风分离器构造的用于在丙烯腈和甲基丙烯腈的制造中使用的反应器中的催化剂的回收的工艺。氨氧化反应反应器和工艺包括悬吊在反应器中的多级旋风分离器组的外环。更具体地，每平方米反应器的可用剖面面积的旋风分离器的第一级入口面积的平方米比率为大约0.03至大约0.05。
【背景技术】
[0002]用于丙烯腈和甲基丙烯腈的制造的各种工艺和系统是已知的；参见例如美国专利N0.6，107，509。典型地，已经通过如下步骤实现在催化剂的存在下通过烃、氨和氧的直接反应回收和净化产生的丙烯腈/甲基丙烯腈，该烃从由丙烷、丙烯或异丁烯组成的集合中选择，该步骤为:将含有丙烯腈/甲基丙烯腈的反应器流出物输送至第一柱(淬冷)，在此利用第一水性流冷却反应器流出物；将含有丙烯腈/甲基丙烯腈的冷却的流出物输送到第二柱(吸收器)中，在此利用第二水性流接触冷却的流出物，以将丙烯腈/甲基丙烯腈吸收到第二水性流中；将含有丙烯腈/甲基丙烯腈的第二水性流从第二柱输送至第一蒸馏柱(回收柱)，以用于从第二水性流分离粗制的丙烯腈/甲基丙烯腈；和将分离的粗制丙烯腈/甲基丙烯腈输送至第二蒸馏柱(头馏分柱(heads column)),以从粗制丙烯腈/甲基丙烯腈移除至少一些杂质；和将部分低净化的丙烯腈/甲基丙烯腈输送至第三蒸馏柱(产物柱)，来获得产物丙烯腈/甲基丙烯腈。美国专利Nos.4，234，510 ;3，885，928 ;3，352，764 ；3，198，750和3，044，966例示了用于丙烯腈和甲基丙烯腈的典型的回收和净化工艺。
[0003]常规的流化床反应器包括:高压间(plenum)，其在反应器的顶部部分的中央处附接至反应器的头部；和旋风分离器，其绕高压间从附接至反应器头部的支撑杆悬挂。旋风分离器构造为俘获在反应器中已从流化床向上行进的催化剂，并且将俘获的催化剂向下回送至流化床，从而减少了运送至高压间且与丙烯腈产物一起离开反应器顶部的催化剂。
[0004]在典型的丙烯腈工艺中，丙烯、氨和氧在催化剂的存在下在流化床反应器中反应来产生丙烯腈。也产生了乙腈和氰化氢(HCN)。产生的丙烯腈、乙腈和HCN典型地通过高压间运送出反应器顶部部分。高压间典型地定位在反应器顶部部分的中央处，并且附接至反应器的头部。为了减少运送至高压间且与丙烯腈、乙腈和HCN—起离开反应器的催化剂，已使用旋风分离器来在反应器的较高部分中俘获催化剂，并且将俘获的催化剂回送至反应器的较低部分。典型的反应器包括旋风分离器的外环，其从绕反应器的内周定位的反应器顶板悬垂。在典型的反应器中，各个旋风分离器具有立管，其从旋风分离器竖直向上地延伸并且以相对于高压间外周的侧面的向上角度成角度。在典型的反应器中，反应器蒸汽流(例如包含丙烯腈、乙腈和HCN的反应器流)从流化的催化剂床升起，并且在反应器的内周附近进入旋风分离器的入口。在各旋风分离器中，反应器流被弓I导通过旋风分离器，并且一从旋风分离器离开就进入相对应的立管，并且通过立管首先竖直地并然后以向上的角度被引导，并且离开立管并进入高压间外周的侧面处的高压间入口。因而仅从反应器的外周抽出将反应器流出物气体，并且因此建立反应器气体循环模式。美国专利Nos.7，442，345 ；7，323，038 ;和5，221，301描述了具有旋风分离器的反应器和旋风分离器操作。
[0005]虽然丙烯腈/甲基丙烯腈的制造已在商业上实践多年，但依然存在在其中改进将具有显著益处的区域。这些改进区域之一将为更加有效的反应器操作，尤其是当从对反应器的常规供给速率按比例增加至更高的供应速率时。
【发明内容】
[0006]由此，本公开的一方面为提供克服或减少常规工艺的缺点的安全、有效且成本有效的方法和设备。
[0007]氨氧化反应反应器包括悬吊在反应器中的多级旋风分离器组的外环。旋风分离器的各多级组包括具有第一级入口的第一级旋风分离器，该第一级旋风分离器构造为接收从反应器中的流化催化剂床向上流动的反应器流并且从反应器流分离催化剂中的至少一部分。每平方米反应器的可用剖面面积的第一级入口区域的累积平方米比率为大约0.03至大约0.05。
[0008]氨氧化反应工艺包括使烃流在反应器中的流化催化剂床中反应来产生反应器流。该工艺还包括在多级旋风分离器组的外环中从反应器流分离催化剂，旋风分离器的各多级组包括具有第一级入口的第一级旋风分离器，该第一级旋风分离器构造为接收从在反应器中的流化催化剂床向上流动的反应器流并且从反应器流分离催化剂中的至少一部分。以米/秒计的旋风分离器入口速率与以米/秒计的反应器流出物速率之比为15或更大。出于本申请的目的，(i)反应器流出物速率将基于反应器的排出喷嘴处的容积流出物流速和可用反应器剖面面积(“CSA”)；且(ii)可用反应器剖面面积是除冷却盘管和浸脚区域外的剖面面积，并且出于本申请的目的，可以可选地接近开放CSA的大约90%。
[0009]氨氧化反应反应器包括:大约9m至大约Ilm的反应器内径；大约0.45至大约0.6的反应器内径与反应器圆柱高度(切线到切线)之比；和反应器高度(切线到切线)的大约2%至大约10%的第一级旋风分离器高度。
[0010]氨氧化反应工艺包括使烃流在反应器中的流化催化剂床中反应来产生反应器流。反应器内径为大约9m与Ilm之间，反应器内径与反应器圆柱高度(切线到切线)之比为大约0.45至大约0.6，且第一级旋风分离器的高度为反应器高度(切线到切线)的大约2%至大约10%。
[0011]氨氧化反应工艺包括使烃流在反应器中的流化催化剂床中反应来产生反应器流。该工艺包括包括在多级旋风分离器组的外环、旋风分离器的各多级组中从反应器流分离催化剂。旋风分离器的多级组包括具有第一级入口的第一级旋风分离器，该第一级旋风分离器构造为接收从反应器中的流化催化剂床向上流动的反应器流并且从反应器流分离催化剂中的至少一部分。在该方面中，在第一级旋风分离器中提供大约300至大约900m/sec2的离心力。
[0012]根据结合附图阅读的本公开的例示实施例的以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征及优点将变得清楚。
【附图说明】
[0013]通过参照考虑到附图的以下说明，可获得本发明的示范实施例及其优点的更完整的理解，在附图中，相似的标号指示相似的特征，且其中:
图1是根据本公开的方面的实施例的图。
[0014]图2是沿着线2-2作出的在图1中显示的实施例的图。
[0015]图3例示出了单个旋风分离器。
【具体实施方式】
[0016]以下包括与丙烯腈生产有关的描述。但是，以下描述可应用至涉及流化床反应器的其它应用。例如，下列描述可应用至包括多个旋风分离器的流化床反应器，其中，旋风分离器构造为俘获在反应器中已从流化床向上行进的催化剂，并且将俘获的催化剂向下回送至流化床，从而减少运送至高压间且与丙烯腈产物一起离开反应器顶部的催化剂。在一方面中，催化剂构造为促进烃、氨、和氧在反应器中的反应来产生反应器流，其中，反应器流包含丙烯腈。
[0017]在一方面中，设备包括旋风分离器(优选地为多级旋风分离器)组的外环。外环的旋风分离器从反应器头部悬垂，并且绕反应器的内周定位。旋风分离器的各多级组包括具有第一级入口的第一级旋风分离器，该第一级旋风分离器构造为接收从反应器中的流化催化剂床向上流动的反应器流，并且从反应器流分离催化剂中的至少一部分。在该方面中，每平方米反应器的可用剖面面积的第一级入口面积的平方米比率为大约0.03至大约0.05，在另一方面中为大约0.035至大约0.045，在另一方面中为大约0.0375至大约0.0425。在另一方面中，每立方米催化剂床容积每平方米反应器的可用剖面面积的第一级入口面积的平方米比率为大约0.00006至大约0.0002，在另一方面中为大约0.0001至大约0.00018,在另一方面中为大约0.00013至大约0.00016。在另一方面中，每公吨催化剂每平方米反应器的可用剖面面积的第一级入口区域的平方米比率为大约0.00015至大约0.00035，在另一方面中为大约0.0002至大约0.0003,并且在另一方面中为大约0.00022至大约0.0028。
[0018]如下地确定反应器的可用剖面面积(CSA):
可用CSA=(总CSA)(内部的％CSA)
总CSA=(反应器半径)2π