降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法、丙烯腈生产系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法和一种使用该方法的丙烯腈生产系统。一种降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：将成品塔塔底内的物料送入脱甲基丙烯腈塔进行分馏；将分馏出的塔顶产物送至回收塔；将聚集于脱甲基丙烯腈塔塔底的塔底产物送入焚烧炉焚烧。丙烯腈生产系统包括成品塔和脱甲基丙烯腈塔，回收塔，焚烧炉，脱甲基丙烯腈塔的物料入口与成品塔的塔底连通；脱甲基丙烯腈塔的塔顶出口连通至回收塔的入口；焚烧炉的入口可选择地与脱甲基丙烯腈塔的塔底出口连通，或与成品塔的塔底连通。使用该方法和该系统生产出的丙烯腈成品中，具有较少含量的甲基丙烯腈。
【专利说明】降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法、丙烯腈生产系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法和一种使用该方法的丙烯腈生产系统。
【背景技术】
[0002]高性能聚丙烯腈基碳纤维具有良好的材料综合性能，例如高强度、高模量、低密度、耐高低温、耐化学腐蚀、导电性好、热膨胀系数小、耐辐射、生物相容性较好，是先进复合材料的重要的增强材料，广泛应用于卫星、运载火箭、战术导弹、飞机、宇宙飞船等航空航天尖端领域。
[0003]丙烯腈是生产高性能聚丙烯腈基碳纤维的主要原料。碳纤维性能优劣的关键之一是丙烯腈原料品质的好坏，制备高性能聚丙烯腈基碳纤维对丙烯腈原料的纯度要求极高。目前国内丙烯腈原料主要来源于由丙烯、氨氧化反应工艺生产的成品，工业优级品丙烯腈中含有微量的乙醛、氢氰酸、丙酮、丙烯醛、甲基丙烯腈、噁唑、丙腈、丁烯腈、阻聚剂、过氧化物等有机杂质以及铁离子等金属杂质，这些杂质对碳纤维的性能有严重影响。
[0004]原料丙烯腈中的杂质尤其是甲基丙烯腈的存在是导致碳纤维缺陷的重要影响因素之一，甲基丙烯腈杂质若含量很高将导致碳纤维的强度、性能下降。因此，在使用前必须对工业级产品丙烯腈进行进一步的精制纯化，降低其中的甲基丙烯腈等有机杂质，以满足高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝对原料的要求。
[0005 ]传统丙烯腈生产工艺是将成品塔塔底内的物料送至回收塔，然后送回至丙烯腈生产系统中循环利用。但在生产过程中未见有效降低成品丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，导致丙烯腈成品中含有较多的甲基丙烯腈，使该丙烯腈成品不能直接用于生产高性能聚丙烯腈基碳纤维。
【发明内容】
[0006]针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法和一种使用该方法的丙烯腈生产系统。使用该方法和该系统生产出的丙烯腈成品中，具有较少含量的甲基丙烯腈。
[0007]为实现上述目的，一方面提供一种降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，包括如下步骤:步骤1，将成品塔塔底内的物料送入脱甲基丙烯腈塔进行分馏；步骤2，将分馏出的塔顶产物送至回收塔；步骤3，将聚集于脱甲基丙烯腈塔塔底的塔底产物送入焚烧炉焚烧。
[0008]根据本发明，物料至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈；塔顶产物至少含有气相丙烯腈；塔底产物至少含有液相甲基丙烯腈。
[0009]根据本发明，送入脱甲基丙烯腈塔的物料被脱甲基丙烯腈塔的再沸器加热，以进行对物料的分馏。
[0010]根据本发明，步骤2包括如下子步骤:步骤2.1，将塔顶产物经过冷凝器冷凝；步骤
2.2，将冷凝后的塔顶产物经回流罐，一部分送回至脱甲基丙烯腈塔进行再次分馏，另一部分送至回收塔。
[0011]根据本发明，脱甲基丙烯腈塔为浮阀塔，将浮阀塔以0.1MpaA的压力运行；在进行对物料的分馏时，浮阀塔的塔顶内部温度位于65°C~80°C的范围内，塔底内部温度位于80°C~95°C的范围内。
[0012]根据本发明，浮阀塔中设置有30个塔板。
[0013]另一方面提供一种使用上述任一项的方法的丙烯腈生产系统，包括:成品塔和脱甲基丙烯腈塔，脱甲基丙烯腈塔的物料入口与成品塔的塔底连通；回收塔，脱甲基丙烯腈塔的塔顶出口连通至回收塔的入口 ；焚烧炉，焚烧炉的入口可选择地与脱甲基丙烯腈塔的塔底出口连通，或与成品塔的塔底连通。
[0014]根据本发明，从塔顶出口至回收塔的入口之间的连接管段上依次设置有冷凝器和回流罐，其中，回流罐具有回流出口，回流出口分别与回收塔的入口和脱甲基丙烯腈塔连通。
[0015]根据本发明，脱甲基丙烯腈塔为浮阀塔。
[0016]根据本发明，浮阀塔中设置有30个塔板。
[0017]相比于现有 技术，本发明的有益效果为:
[0018]1.本发明的方法，将成品塔塔底内的物料送入脱甲基丙烯腈塔进行分馏，将分馏出的塔顶产物送至回收塔，并将聚集于脱甲基丙烯腈塔塔底的塔底产物送入焚烧炉焚烧。由此，经过脱甲基丙烯腈塔的分馏，塔顶产物中的甲基丙烯腈的含量降低，将塔顶产物经回收塔送回至丙烯腈生产系统中循环利用，从而降低了由丙烯腈生产系统生产出的丙烯腈成品中的甲基丙烯腈的含量。在例如使用丙烯腈成品生产高性能聚丙烯腈基碳纤维时，可直接使用丙烯腈成品而不会降低高性能聚丙烯腈基碳纤维中碳纤维的强度、性能。
[0019]2.本发明的系统，经过脱甲基丙烯腈塔的分馏，由脱甲基丙烯腈塔的塔顶出口排出的塔顶产物中的甲基丙烯腈的含量降低，将塔顶产物经回收塔送回至丙烯腈生产系统中循环利用，从而降低了由丙烯腈生产系统生产出的丙烯腈成品中的甲基丙烯腈的含量。在例如使用丙烯腈成品生产高性能聚丙烯腈基碳纤维时，可直接使用丙烯腈成品而不会降低高性能聚丙烯腈基碳纤维中碳纤维的强度、性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的丙烯腈生产系统的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合附图对本发明【具体实施方式】进行描述。
[0022]下述本发明的方法和系统均用于丙烯腈的生产。成品塔分馏出丙烯腈成品，分馏出丙烯腈成品后剩余的液相物料聚集于成品塔的塔底，该物料中至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈。现有技术中，将该物料经回收塔送回至丙烯腈生产系统中循环利用，即将该部分物料继续用于生产丙烯腈成品。由此该部分物料中的液相甲基丙烯腈再循环利用的过程中部分地变为气相甲基丙烯腈夹杂在丙烯腈产品中，或甲基丙烯腈也可能以液相的形式夹杂在丙烯腈产品中，由此丙烯腈产品中具有较高含量的甲基丙烯腈。
[0023]结合图1，本发明的丙烯腈生产系统的一个实施例，包括:成品塔(图1中未示出)、脱甲基丙烯腈塔1、回收塔(图1中未示出)和焚烧炉(图1中未示出)，其中，脱甲基丙烯腈塔I的物料入口 2与成品塔的塔底连通，脱甲基丙烯腈塔I的塔顶出口 3连通至回收塔的入口，焚烧炉的入口可选择地与脱甲基丙烯腈塔I的塔底出口 4连通，或与成品塔的塔底连通。
[0024]具体地，在本实施例中，通过第一管路5将成品塔的塔底与脱甲基丙烯腈塔I的入口 2连通，并在第一管路5上设置第一泵6和第一调剂阀7，以控制成品塔的塔底内的物料(至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈)送入脱甲基丙烯腈塔I中的流量。成品塔的塔底内的物料在脱甲基丙烯腈塔I中分馏形成塔顶产物(至少含有气相丙烯腈)和塔底产物(至少含有液相甲基丙烯腈)，可理解，由于分馏形成的塔顶产物为气相。
[0025]从脱甲基丙烯腈塔I的塔顶出口 3至回收塔的入口之间的连接管段上依次设置有冷凝器8和回流罐9，即脱甲基丙烯腈塔I的塔顶出口 3与冷凝器8的入口连通以将气相的塔顶产物通过冷凝器8冷凝成液相塔顶产物。冷凝器8的出口与回流罐9的入口连通，由此上述液相塔顶产物进入回流罐9的入口。回流罐9具有回流出口，回流出口分别与回收塔的入口和脱甲基丙烯腈塔连通。具体地，回流罐9的回流出口连通有第二管路10，在第二管路10上设置有第二泵13。第二管路10的出口分别与第三管路11的入口和第四管路12的入口连通，第三管路11的出口与脱甲基丙烯腈塔I连通，第四管路12的出口与回收塔的入口连通。由此一部分液相塔顶产物经第三管路11回流至脱甲基丙烯腈塔I进行再次分馏，另一部分液相塔顶产物经第四管路12流入回收塔，经回收塔送回至丙烯腈生产系统中循环利用。
[0026]在本实施例中，脱甲基丙烯腈塔I为浮阀塔。具体地，理论塔板数为21块，板效率为70%，实际设置有30块塔板，以0.1MpaA的压力运行，浮阀塔的塔顶内部温度位于65°C~800C的范围内，塔底内部温度位于80°C~95°C的范围内。优选地，塔顶内部温度为77°C，塔底内部温度为93°C。脱甲基丙烯腈塔I的再沸器14为送入脱甲基丙烯腈塔I的物料进行加热，为该部分物料提供蒸发所需要的热量，以进行在脱甲基丙烯腈塔I中的分馏。在本实施例中，可理解，图1仅为示意性图。继续参照图1，在脱甲基丙烯腈塔I的塔底出口 4与焚烧炉的入口连通的管路上设置有第三泵。脱甲基丙烯腈塔I中聚集于塔底内的塔底产物部分地通入焚烧炉焚烧。
[0027]由此，本系统中，经过脱甲基丙烯腈塔的分馏，由脱甲基丙烯腈塔的塔顶出口排出的塔顶产物中的甲基丙烯腈的含量降低，将塔顶产物经回收塔送回至丙烯腈生产系统中循环利用，从而降低了由丙烯腈生产系统生产出的丙烯腈成品中的甲基丙烯腈的含量。在例如使用丙烯腈成品生产高性能聚丙烯腈基碳纤维时，可直接使用丙烯腈成品而不会降低高性能聚丙烯腈基碳纤维中碳纤维的强度、性能。具体地，如图1中所示出的，采集系统中位于第一测试点21、第二测试点22和第三测试点23位置的管路中的流体，并进行分析，详见表1。其中，第一测试点21的位置位于第一管路5上，以检测成品塔塔塔底内的物料。第二测试点22的位置位于第四管路12上，以检测送入回收塔的产物。第三测试点23的位置位于脱甲基丙烯腈塔I的塔底出口 4与焚烧炉的入口连通的管路上，以检测送入焚烧炉的产物。
[0028]表1物料平衡表
【权利要求】
1.一种降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1，将成品塔塔底内的物料送入脱甲基丙烯腈塔进行分馏； 步骤2，将分馏出的塔顶产物送至回收塔； 步骤3，将聚集于所述脱甲基丙烯腈塔塔底的塔底产物送入焚烧炉焚烧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 所述物料至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈； 所述塔顶产物至少含有气相丙烯腈； 所述塔底产物至少含有液相甲基丙烯腈。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于， 送入所述脱甲基丙烯腈塔的物料被所述脱甲基丙烯腈塔的再沸器加热，以进行所述的对物料的分馏。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述步骤2包括如下子步骤: 步骤2.1，将所述塔顶产物 经过冷凝器冷凝； 步骤2.2，将冷凝后的塔顶产物经回流罐，一部分送回至所述脱甲基丙烯腈塔进行再次分馏，另一部分送至所述回收塔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述脱甲基丙烯腈塔为浮阀塔，将所述浮阀塔以0.1MpaA的压力运行； 在进行所述的对物料的分馏时，所述浮阀塔的塔顶内部温度位于65°C~80°C的范围内，塔底内部温度位于80°C~95°C的范围内。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于， 所述浮阀塔中设置有30个塔板。
7.一种使用权利要求1-6中任一项所述的方法的丙烯腈生产系统，其特征在于，包括: 成品塔和脱甲基丙烯腈塔(I )，所述脱甲基丙烯腈塔(I)的物料入口(2)与所述成品塔的塔底连通； 回收塔，所述脱甲基丙烯腈塔(I)的塔顶出口(3)连通至所述回收塔的入口 ； 焚烧炉，所述焚烧炉的入口可选择地与所述脱甲基丙烯腈塔(I)的塔底出口(4)连通，或与所述成品塔的塔底连通。
8.根据权利要求7所述的丙烯腈生产系统，其特征在于， 从所述塔顶出口(3)至所述回收塔的入口之间的连接管段上依次设置有冷凝器和回流罐， 其中，所述回流罐具有回流出口，所述回流出口分别与所述回收塔的入口和所述脱甲基丙烯腈塔(I)连通。
9.根据权利要求7所述的丙烯腈生产系统，其特征在于， 所述脱甲基丙烯腈塔(I)为浮阀塔。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于， 所述浮阀塔中设置有30个塔板。
【文档编号】C07C253/34GK103804230SQ201410043611
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】潘秀亮, 刘清娟, 李大伟, 赵立岩, 胡明亮, 苑文博, 李洪明, 孙成志, 陆玲, 李凤强, 赵辉 申请人:中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院