RU2263108C1 - Method for extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or hydrogen cyanide - Google Patents
Method for extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or hydrogen cyanide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263108C1 RU2263108C1 RU2004107845/04A RU2004107845A RU2263108C1 RU 2263108 C1 RU2263108 C1 RU 2263108C1 RU 2004107845/04 A RU2004107845/04 A RU 2004107845/04A RU 2004107845 A RU2004107845 A RU 2004107845A RU 2263108 C1 RU2263108 C1 RU 2263108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- column
- head fraction
- hcn
- provides
- irrigation
- Prior art date
Links
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N Methylacrylonitrile Chemical compound CC(=C)C#N GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 11
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 28
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 28
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 11
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000012690 ionic polymerization Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение направлено на усовершенствование способа производства акрилонитрила или метакрилонитрила. В частности, настоящее изобретение направлено на усовершенствование обработки головной фракции или разделение HCN в колонне головной фракции в процессе извлечения акрилонитрила и метакрилонитрила. Автор изобретения обнаружил ранее неизвестную зависимость между образованием нежелательного полимерного HCN в колонне головной фракции и образованием водной второй жидкой фазы в колонне головной фракции над питательной тарелкой. Настоящее изобретение направлено на предотвращение образования водной фазы в колонне головной фракции над питательной тарелкой, так как наличие этой водной фазы вызывает образование нежелательного и вредного полимерного HCN. Известные ранее технические решения были направлены на снижение давления в колонне головной фракции, что приводит к снижению рабочих температур и заметному снижению скоростей полимеризации HCN. Настоящее изобретение направлено на разрушение механизма HCN полимеризации, который протекает как ионная полимеризация в водной фазе. За счет использования настоящего изобретения, может быть снижена нежелательная полимеризация HCN, причем засорение (забивание) колонны головной фракции может быть существенно снижено или исключено, при этом может быть достигнут повышенный выпуск желательных продуктов.The present invention is directed to an improvement in the production method of acrylonitrile or methacrylonitrile. In particular, the present invention is directed to improving the treatment of the head fraction or the separation of HCN in the column of the head fraction during the extraction of acrylonitrile and methacrylonitrile. The inventor has discovered a previously unknown relationship between the formation of an undesired polymeric HCN in the head fraction column and the formation of an aqueous second liquid phase in the head fraction column above the nutrient plate. The present invention is directed to preventing the formation of an aqueous phase in the head fraction column above the nutrient plate, since the presence of this aqueous phase causes the formation of an undesirable and harmful polymeric HCN. Previously known technical solutions were aimed at reducing the pressure in the column of the head fraction, which leads to a decrease in operating temperatures and a noticeable decrease in the polymerization rates of HCN. The present invention is directed to the destruction of the mechanism of HCN polymerization, which proceeds as ionic polymerization in the aqueous phase. By using the present invention, undesired HCN polymerization can be reduced, and clogging of the head fraction column can be significantly reduced or eliminated, while an increased yield of the desired products can be achieved.
Область применения изобретенияThe scope of the invention
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию усовершенствованного способа производства акрилонитрила или метакрилонитрила. В частности, настоящее изобретение направлено на улучшение извлечения и разделения цианида водорода в колонне, используемой при производстве акрилонитрила или метакрилонитрила.The present invention relates to an improved process for the production of acrylonitrile or methacrylonitrile. In particular, the present invention is directed to improving the extraction and separation of hydrogen cyanide in a column used in the manufacture of acrylonitrile or methacrylonitrile.
Извлечение акрилонитрила и/или метакрилонитрила, полученных при помощи аммоксидирования пропана, пропилена или изобутилена в промышленном масштабе, производят за счет гашения потока реактора водой, с последующим пропусканием газового потока, содержащего полученные за счет гашения акрилонитрил или метакрилонитрил, а также HCN в виде побочного продукта, в абсорбер, где вода и газы входят в контакт в противотоке, чтобы извлечь главным образом весь акрилонитрил или метакрилонитрил. Водный поток, который содержит HCN и акрилонитрил или метакрилонитрил, затем пропускают через ряд колонн дистилляции и объединенные с ними декантаторы для разделения и очистки продукта в виде акрилонитрила или метакрилонитрила от потока пара, который содержит главным образом весь HCN.Extraction of acrylonitrile and / or methacrylonitrile obtained by ammoxidation of propane, propylene or isobutylene on an industrial scale is carried out by quenching the reactor stream with water, followed by passing a gas stream containing quenching acrylonitrile or methacrylonitrile, as well as HCN as a by-product , into the absorber, where water and gases come into contact in countercurrent to recover mainly all of the acrylonitrile or methacrylonitrile. An aqueous stream that contains HCN and acrylonitrile or methacrylonitrile is then passed through a series of distillation columns and associated decanters to separate and purify the product as acrylonitrile or methacrylonitrile from the vapor stream, which contains mainly all HCN.
Типичные системы извлечения и очистки, которые используют в ходе получения акрилонитрила или метакрилонитрила, описаны в патентах США 4234510 и 3885928. Краткое изложение изобретенияTypical recovery and purification systems that are used in the production of acrylonitrile or methacrylonitrile are described in US Pat. Nos. 4,234,510 and 3,885,928. Summary of the Invention
Первой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа извлечения и отделения побочного продукта HCN при производстве акрилонитрила или метакрилонитрила.The first objective of the present invention is to provide an improved method for the extraction and separation of a by-product of HCN in the production of acrylonitrile or methacrylonitrile.
Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа извлечения акрилонитрила, метакрилонитрила или HCN, полученных из потока реактора реакции аммоксидирования пропана, пропилена или изобутилена, который предусматривает пропускание потока реактора через абсорбционную колонну, колонну извлечения и колонну головной фракции, причем усовершенствование заключается в том, что колонна головной фракции работает таким образом, что подавляется образование водной фазы выше питательной тарелки колонны головной фракции.Another objective of the present invention is to provide an improved method for the extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or HCN obtained from the reaction stream of the ammoxidation reaction of propane, propylene or isobutylene, which comprises passing the reactor stream through an absorption column, an extraction column and a head fraction column, the improvement being that the column of the head fraction works in such a way that the formation of the aqueous phase above the nutrient plate of the column of the head is suppressed fractions.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа извлечения акрилонитрила, метакрилонитрила или HCN, полученных из потока реактора реакции аммоксидирования пропана, пропилена или изобутилена за счет такого режима работы колонны головной фракции, который тормозит образование водной фазы выше питательной тарелки колонны головной фракции, так что увеличивается коэффициент орошения; причем используют боковой декантатор для расщепления и удаления водной фазы из колонны; при этом используют более холодный питающий поток для усиления отгонки легких фракций в колонне; причем используют увеличенное число тарелок отгонки легких фракций; при этом используют промежуточный конденсатор над питающим потоком в дополнение к конденсатору верхнего погона; переохлаждение потока орошения; повышение производительностей ребойлера и конденсатора верхнего погона для повышения расходов орошения; контроль рабочего давления для сдвига равновесия между двумя жидкими фазами; а также другие способы, известные специалистам, которые позволяют повысить производительность ребойлера и связанную с этим эффективность отгонки в колонне головной фракции. Увеличение орошения цианида водорода или концентрации цианида водорода выше питательной тарелки также может быть обеспечено за счет более высоких уровней производства HCN для устранения второй жидкой фазы. Любое повышение эффективности тарелки позволяет также повысить эффективность отгонки и полезно для устранения нежелательной второй жидкой фазы.An additional objective of the present invention is to provide an improved method for the extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or HCN obtained from the reaction stream of the ammoxidation reaction of propane, propylene or isobutylene due to such a mode of operation of the head fraction column that inhibits the formation of the aqueous phase above the nutrient plate of the head fraction column, so that it increases irrigation coefficient; moreover, a side decanter is used to split and remove the aqueous phase from the column; using a cooler feed stream to enhance the distillation of light fractions in the column; and using an increased number of plates distillation of light fractions; using an intermediate capacitor above the supply stream in addition to the overhead condenser; subcooling of the irrigation flow; increasing the productivity of the reboiler and overhead condenser to increase irrigation costs; control of working pressure to shift the equilibrium between two liquid phases; as well as other methods known to those skilled in the art that improve the performance of the reboiler and the associated stripping efficiency in the head fraction column. An increase in irrigation of hydrogen cyanide or a concentration of hydrogen cyanide above the nutrient tray can also be achieved by higher levels of HCN production to eliminate the second liquid phase. Any increase in plate efficiency can also increase the stripping efficiency and is useful for eliminating an undesired second liquid phase.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа извлечения акрилонитрила, метакрилонитрила или HCN, полученных из потока реактора реакции аммоксидирования пропана, пропилена или изобутилена, который предусматривает пропускание потока реактора через абсорбционную колонну, колонну извлечения и колонну головной фракции, причем усовершенствование заключается в том, что подают избыток HCN в колонну головной фракции, либо создают такой режим работы реактора аммоксидирования, который создает более высокую концентрацию HCN по отношению к другим продуктам, либо производят повторное введение HCN в колонну головной фракции, чтобы обеспечить такую работу колонны головной фракции, которая снижает или устраняет образование нежелательной водной фазы.Another objective of the present invention is to provide an improved method for the extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or HCN obtained from the reaction stream of the ammoxidation reaction of propane, propylene or isobutylene, which comprises passing the reactor stream through an absorption column, an extraction column and a head fraction column, the improvement being that supply excess HCN to the column of the head fraction, or create a mode of operation of the ammoxidation reactor that creates more a high concentration of HCN in relation to other products, or re-introducing HCN into the column head fraction to ensure that the column head fraction, which reduces or eliminates the formation of an undesirable aqueous phase.
Указанные ранее и другие преимущества и характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, а также из формулы изобретения, в которой специально выделены особые комбинации средств, позволяющих обеспечить такие преимущества и характеристики изобретения. В соответствии с настоящим изобретением, преимущества и характеристики изобретения могут быть обеспечены за счет способа, который предусматривает транспортирование потока реактора, полученного в ходе аммоксидирования пропана, пропилена или изобутилена, в колонну гашения, в которой горячие отходящие газы охлаждаются за счет контакта с разбрызгиваемой водой, после чего охлажденный верхний погон потока реактора поступает в абсорбционную колонну, в которой HCN и сырой акрилонитрил или метакрилонитрил абсорбируются в воде, а затем водный раствор, который содержит HCN и акрилонитрил или метакрилонитрил, плюс другие примеси, поступает в первую дистилляционную колонну (колонну извлечения), в которой существенная порция воды и примесей удаляется в виде жидкого кубового продукта, в то время как HCN, вода, незначительная доля примесей и акрилонитрил или метакрилонитрил отводятся в виде парового потока верхнего погона. Этот паровой поток верхнего погона дополнительно охлаждается с использованием теплообменника и направляется в декантатор для отделения и конденсации жидкостей, которые возвращают в процесс извлечения, в то время как остальной паровой поток направляют в факел, печь для сжигания отходов или в другое средство удаления отходов. Органический поток направляют в колонну головной фракции для отделения HCN от акрилонитрила.The foregoing and other advantages and characteristics of the invention will be more apparent from the following detailed description, given by way of example, not of a limiting character, and also from the claims, in which special combinations of means have been specially highlighted to ensure such advantages and characteristics of the invention. In accordance with the present invention, the advantages and characteristics of the invention can be achieved by a method that involves transporting a reactor stream obtained by ammoxidation of propane, propylene or isobutylene to a quenching column in which the hot exhaust gases are cooled by contact with spray water, then the cooled overhead stream of the reactor stream enters an absorption column in which HCN and crude acrylonitrile or methacrylonitrile are absorbed in water, and then water A solution that contains HCN and acrylonitrile or methacrylonitrile, plus other impurities, enters the first distillation column (recovery column), in which a substantial portion of the water and impurities are removed as liquid bottoms, while HCN, water, a small fraction of the impurities and Acrylonitrile or methacrylonitrile is discharged as an overhead vapor stream. This overhead steam stream is further cooled using a heat exchanger and sent to a decanter to separate and condense the liquids that are returned to the extraction process, while the remaining steam stream is sent to a torch, waste incinerator or other means of waste disposal. The organic stream is sent to the head fraction column to separate HCN from acrylonitrile.
В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, способ применяют к потоку реактора, который получен в результате аммоксидирования пропана или пропилена, аммиака и кислорода, чтобы получить акрилонитрил.According to a first preferred embodiment of the present invention, the method is applied to a reactor stream which is obtained by ammoxidation of propane or propylene, ammonia and oxygen to produce acrylonitrile.
В соответствии с другим предпочтительньм вариантом осуществления настоящего изобретения, поток реактора получают за счет реакции пропана, пропилена, аммиака и воздуха в реакторе с псевдоожиженным слоем, в контакте с псевдоожиженньм слоем катализатора. Для осуществления настоящего изобретения может быть использован обычный псевдоожиженный слой катализатора аммоксидирования. Например, псевдоожиженный слой катализатора, который описан в патентах США 3642930 и 5093299 может быть использован для осуществления настоящего изобретения.According to another preferred embodiment of the present invention, a reactor stream is obtained by reacting propane, propylene, ammonia and air in a fluidized bed reactor in contact with a fluidized bed of catalyst. For the implementation of the present invention, a conventional fluidized bed of ammoxidation catalyst can be used. For example, a fluidized bed of catalyst, which is described in US patents 3642930 and 5093299 can be used to implement the present invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На чертеже схематично показан процесс производства акрилонитрила с использованием усовершенствованной колонны извлечения и разделения HCN.The drawing schematically shows the process for the production of acrylonitrile using an advanced column for the extraction and separation of HCN.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Далее будет описан подробно со ссылкой на чертеж процесс извлечения и очистки акрилонитрила и метакрилонитрила в соответствии с настоящим изобретением. Поток реактора 11, полученный за счет аммоксидирования пропана, пропилена или изобутилена, аммиака и содержащего кислород газа в реакторе с псевдоожиженньм слоем (не показан), при контакте с псевдоожиженным слоем катализатора аммоксидирования, транспортируется по линии передачи 11 в колонну гашения 10, в которой горячие отходящие газы охлаждаются за счет контакта с разбрызгиваемой водой 14. Охлажденный отходящий газ, который содержит желательный продукт (акрилонитрил или метакрилонитрил, ацетонитрил и HCN), затем направляют по линии 12 к основанию абсорбционной колонны 20, в которой продукты абсорбируются в воде, которая поступает в абсорбционную колонну 20 сверху по линии 24. Не поглощенные газы выходят из абсорбционной колонны 20 через расположенную сверху трубу 22. Водный поток, который содержит желательный продукт, затем пропускают по линии 23 из основания абсорбционной колонны 20 в верхнюю часть первой дистилляционной колонны 30 (колонны извлечения) для дальнейшей очистки продукта. Продукт извлекают из верхней части колонны извлечения 30 и направляют на вторую дистилляционную колонну 40 (колонну головной фракции) 40 по линии 32, в то время как воду и другие примеси удаляют из колонны извлечения 30 по линии 33. В колонне головной фракции 40 HCN образует верхний погон и удаляется из колонны по линии 42, затем охлаждается в конденсаторе 80 верхнего погона, а полученный материал направляется по линии 41 в сборник орошающей фракции 50. Жидкость орошения из сборника орошающей фракции 50 возвращается в верхнюю часть колонны головной фракции 40 по линии 53. Материал паровой фазы удаляется из сборника орошающей фракции 50 по линии 52 и охлаждается в конденсаторе 90 продукта в виде HCN.Next, the process for the extraction and purification of acrylonitrile and methacrylonitrile in accordance with the present invention will be described in detail with reference to the drawing. The reactor stream 11 obtained by ammoxidation of propane, propylene or isobutylene, ammonia and an oxygen-containing gas in a fluidized bed reactor (not shown), in contact with the fluidized bed of the ammoxidation catalyst, is transported through a transfer line 11 to a quenching column 10 in which hot the exhaust gases are cooled by contact with spray water 14. The cooled exhaust gas that contains the desired product (acrylonitrile or methacrylonitrile, acetonitrile and HCN) is then sent via line 12 to the main the absorption column 20, in which products are absorbed in water, which enters the absorption column 20 from the top through line 24. Unabsorbed gases exit the absorption column 20 through an upstream pipe 22. The water stream that contains the desired product is then passed through line 23 from the base of the absorption column 20 to the top of the first distillation column 30 (recovery column) for further purification of the product. The product is recovered from the top of recovery column 30 and sent to a second distillation column 40 (head fraction column) 40 along line 32, while water and other impurities are removed from recovery column 30 along line 33. In the head fraction column 40, HCN forms an upper the overhead and is removed from the column through line 42, then cooled in the overhead condenser 80, and the resulting material is sent through line 41 to the irrigation fraction collector 50. The irrigation fluid from the irrigation fraction collector 50 is returned to the top of the column AI 40 through line 53. The vapor phase material is removed from the collector of the irrigation fraction 50 via line 52 and cooled in the product condenser 90 in the form of HCN.
Существенной рабочей проблемой, с которой встречаются при извлечении и очистке продуктов в процессе производства акрилонитрила и метакрилонитрила, является образование полимерного HCN в колонне головной фракции, которую иногда называют HCN колонной (40). В частности, полимерный HCN образуется на тарелках и в интервалах в колонне головной фракции выше питающего ввода (где линия 32 входит в колонну 40). Твердый, полимерный HCN засоряет тарелки ректификационной колонны, перегородки сливных отверстий, сливные патрубки и т.п., а также нарушает гидравлический баланс поверхностей раздела жидкость/пар в колонне головной фракции. Полимеризация повышает падение давления в колонне, а соответствующее повышение температур в колонне дополнительно увеличивает образование полимера. Наличие такого полимера со временем может потребовать длительной и дорогостоящей остановки секции очистки продукта, чтобы провести операцию чистки колонны.A significant working problem encountered in the extraction and purification of products during the production of acrylonitrile and methacrylonitrile is the formation of polymer HCN in the head fraction column, which is sometimes called the HCN column (40). In particular, polymeric HCN is formed on plates and at intervals in the head fraction column above the feed inlet (where line 32 enters column 40). Solid, polymer HCN clogs the trays of the distillation column, the septum of the drain holes, the drain pipes, etc., and also upsets the hydraulic balance of the liquid / vapor interfaces in the head fraction column. Polymerization increases the pressure drop in the column, and a corresponding increase in temperature in the column further increases the formation of polymer. The presence of such a polymer over time may require a long and costly shutdown of the product cleaning section in order to carry out a column cleaning operation.
Недостаточно ясное понимание специалистами указанного явления в прошлом приводило к снижению рабочего давления и, следовательно, температуры колонны головной фракции, в результате чего снижается скорость реакции полимеризации, приводящей к образованию забивающего материала. Автор изобретения обнаружил, что механизм полимеризации зависит от наличия второй жидкости, а именно водной фазы, в колонне головной фракции. Эта водная фаза создает условия, приводящие к ионной полимеризации HCN с образованием твердого полимерного HCN. Полимерный HCN осаждается и блокирует активные зоны, а также сливные патрубки тарелок колонны и при слипании забивает интервалы колонны. Обнаружение этого неизвестного ранее и неожиданного механизма позволило организовать работу таких дистилляционных колонн с существенно сниженными скоростями HCN полимеризации и, в результате, с пониженным засорением. Такое улучшение работы может быть обеспечено за счет выбора такого режима работы колонны головной фракции, при котором снижается или исключается образование указанной водной фазы.Insufficiently clear understanding by specialists of this phenomenon in the past led to a decrease in the working pressure and, therefore, the temperature of the column of the head fraction, resulting in a decrease in the rate of polymerization reaction, leading to the formation of clogging material. The inventor has found that the polymerization mechanism depends on the presence of a second liquid, namely the aqueous phase, in the head fraction column. This aqueous phase creates conditions leading to ionic polymerization of HCN to form solid polymer HCN. Polymer HCN precipitates and blocks the active zones, as well as the drain pipes of the column plates and clogs the intervals of the column when it sticks together. The discovery of this previously unknown and unexpected mechanism made it possible to organize the operation of such distillation columns with significantly reduced HCN polymerization rates and, as a result, with reduced clogging. Such an improvement in operation can be achieved by selecting a mode of operation of the head fraction column in which the formation of the specified aqueous phase is reduced or eliminated.
Так как образование водного слоя ранее не оценивали как потенциальный источник HCN полимеризации, то в настоящее время неизвестны попытки снижения образования этого водного слоя. Технологии снижения образования этого водного слоя включают в себя (но без ограничения) увеличение коэффициента орошения; использование бокового декантатора для расщепления водной фазы и ее удаления из колонны; использование более холодного питающего потока для увеличения эффективности отгонки колонны; увеличение числа отгоночных тарелок; использование промежуточного конденсатора выше питающего ввода в дополнение к конденсатору верхнего погона; переохлаждение потока орошения; увеличение производительностей конденсаторов ребойлера и верхнего погона для увеличения расходов орошения; контроль рабочего давления для сдвига равновесия между двумя жидкими фазами, а также способы, которые позволяют повысить производительность ребойлера и связанную с этим эффективность отгонки колонны головной фракции. Увеличение орошения цианида водорода или концентрации цианида водорода выше питательной тарелки также может быть достигнуто за счет работы секции реактора процесса с более высоким весовым процентным содержанием HCN в продукте реактора, а также за счет увеличения процентного содержания HCN в питающем потоке колонны головной фракции, что приводит к снижению или исключению второй жидкой фазы. Любое повышение эффективности тарелки приводит также к повышению эффективности отгонки и способствует устранению нежелательной второй жидкой фазы.Since the formation of an aqueous layer was not previously evaluated as a potential source of HCN polymerization, attempts to reduce the formation of this aqueous layer are currently unknown. Technologies to reduce the formation of this water layer include (but are not limited to) increasing the irrigation coefficient; the use of a side decanter to split the aqueous phase and remove it from the column; the use of a colder feed stream to increase the efficiency of the distillation of the column; increase in the number of stripping plates; the use of an intermediate capacitor above the supply input in addition to the overhead condenser; subcooling of the irrigation flow; increase in capacities of reboiler capacitors and overhead to increase irrigation costs; control of the working pressure for shifting the equilibrium between the two liquid phases, as well as methods that can improve the performance of the reboiler and the associated efficiency of the distillation of the column head fraction. An increase in the irrigation of hydrogen cyanide or a concentration of hydrogen cyanide above the nutrient plate can also be achieved by operating the process section of the process with a higher weight percentage of HCN in the reactor product, as well as by increasing the percentage of HCN in the feed stream of the overhead column, which leads to reducing or eliminating the second liquid phase. Any increase in plate efficiency also leads to an increase in the stripping efficiency and helps to eliminate the undesired second liquid phase.
Реакцию аммоксидирования преимущественно проводят в реакторе с псевдоожиженным слоем, однако могут быть использованы реакторы и других типов, такие как реакторы с линией транспортирования. Реакторы с псевдоожиженным слоем для производства акрилонитрила уже хорошо известны. Например, конструкция такого подходящего реактора описана в патенте США №3230246.The ammoxidation reaction is preferably carried out in a fluidized bed reactor, but other types of reactors, such as conveyors, can also be used. Fluidized bed reactors for the production of acrylonitrile are already well known. For example, the design of such a suitable reactor is described in US patent No. 3230246.
Условия протекания реакции аммоксидирования также хорошо известны и приведены, например, в патентах США 5093299; 4863891; 4767878 и 4503001. Обычно процесс аммоксидирования осуществляют за счет ввода в контакт пропана, пропилена или изобутилена в присутствии аммиака и кислорода, при наличии псевдоожиженного слоя катализатора при повышенной температуре, чтобы получить акрилонитрил или метакрилонитрил. Может быть использован любой источник кислорода, однако по экономическим соображениям преимущественно используют воздух. Типичное молярное отношение кислорода к олефину в питающем потоке должно лежать в диапазоне от 0.5:1 до 4:1, а преимущественно от 1:1 до 3:1. Молярное отношение аммиака к олефину в питающем потоке может варьировать в диапазоне от 0.5:1 до 5:1. В действительности нет верхнего предела для отношения аммиак-олефин, но по экономическим соображениям нет причины для повышения этого отношения свыше 5:1.The conditions for the ammoxidation reaction are also well known and are given, for example, in US patents 5093299; 4,863,891; 4767878 and 4503001. Typically, the ammoxidation process is carried out by contacting propane, propylene or isobutylene in the presence of ammonia and oxygen, in the presence of a fluidized catalyst bed at an elevated temperature, to obtain acrylonitrile or methacrylonitrile. Any oxygen source may be used, but for economic reasons, air is predominantly used. A typical molar ratio of oxygen to olefin in the feed stream should lie in the range from 0.5: 1 to 4: 1, and preferably from 1: 1 to 3: 1. The molar ratio of ammonia to olefin in the feed stream can vary from 0.5: 1 to 5: 1. In fact, there is no upper limit to the ammonia-olefin ratio, but for economic reasons there is no reason to increase this ratio above 5: 1.
Реакцию проводят при температуре в диапазоне ориентировочно от 260 до 600°С, преимущественно в диапазоне от 310 до 500°С, а еще лучше от 350 до 480°С. Продолжительность контакта, хотя и не является критической, обычно лежит в диапазоне от 0.1 до 50 сек, а преимущественно составляет от 1 до 15 сек.The reaction is carried out at a temperature in the range of approximately from 260 to 600 ° C, mainly in the range from 310 to 500 ° C, and even better from 350 to 480 ° C. The duration of contact, although not critical, usually lies in the range from 0.1 to 50 seconds, and preferably ranges from 1 to 15 seconds.
В дополнение к катализатору, раскрытому в патенте США №3642930, могут быть использованы и другие катализаторы, подходящие для осуществления настоящего изобретения, например, раскрытые в патенте США №5093299.In addition to the catalyst disclosed in US Pat. No. 3,643,930, other catalysts suitable for practicing the present invention may be used, for example, those disclosed in US Pat. No. 5,093,299.
В абсорбционной колонне, колонне извлечения и в колонне головной фракции поддерживаются давления соответственно от 5 до 7 psig (фунт на квадратный дюйм) и от 1 до 4.5 psig, и температуры от 80°F до 110°F и от 155°F до 170°F.Pressures from 5 to 7 psig (psi) and 1 to 4.5 psig, and temperatures from 80 ° F to 110 ° F and 155 ° F to 170 °, respectively, are maintained in the absorption column, recovery column, and head fraction column. F.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Имитации процесса ASPENPLUS ® для колонны головной фракции были использованы для идентификации рабочих условий, которые позволяют удалять водную фазу на тарелках выше местоположения питающего ввода колонны. Была выбрана температура питающего потока колонны и задана эффективность тарелки. Затем для каждого случая производили регулировку коэффициента орошения колонны головной фракции до тех пор, пока не будет образовываться водная третья фаза на тарелках выше местоположения ввода питания в колонну. Приемлемой чистотой продукта считали наличие в составе верхнего погона менее 50 ppm (частей на миллион) акрилонитрила, а в составе кубового потока менее 100 ppm HCN.Simulations of the ASPENPLUS ® process for the overhead column were used to identify operating conditions that allow the removal of the aqueous phase on the plates above the location of the feed inlet of the column. The temperature of the feed stream of the column was selected and the efficiency of the plate was set. Then, for each case, the irrigation coefficient of the column of the head fraction was adjusted until an aqueous third phase forms on the plates above the location of the feed input into the column. Acceptable purity of the product was considered to be the presence of less than 50 ppm (parts per million) of acrylonitrile in the overhead composition, and less than 100 ppm HCN in the bottoms stream.
Во всех примерах питающий поток колонны головной фракции имеет номинальный состав, содержащий 83 вес.% акрилонитрила, 10 вес.% HCN и 7 вес.% воды, причем этот поток вводят в колонну головной фракции со скоростью 40,000 фунтов в час, при давлении 30 psia. Колонна головной фракции имеет 64 тарелки, ребойлер и конденсатор верхнего погона. Эффективность тарелки в этой имитации составляла 60%. Во всех примерах тарелки пронумерованы начиная с верхней тарелки колонны головной фракции.In all examples, the feed stream of the head fraction column has a nominal composition containing 83 wt.% Acrylonitrile, 10 wt.% HCN and 7 wt.% Water, which stream is introduced into the column of the head fraction at a rate of 40,000 pounds per hour, at a pressure of 30 psia . The head fraction column has 64 plates, a reboiler and an overhead condenser. The plate efficiency in this simulation was 60%. In all examples, the plates are numbered starting from the top plate of the head fraction column.
Пример 1Example 1
Основной поток вводился в колонну у тарелки номер 25. При температуре питающего потока 100°F третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.95, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах. При коэффициентах орошения ниже 4.95 образуется нежелательный водный слой.The main stream was introduced into the column at plate number 25. At a feed stream temperature of 100 ° F, the third aqueous phase was eliminated with an irrigation coefficient of 4.95, while the overhead product and still product still have characteristics that are maintained within specified limits. At irrigation ratios below 4.95, an undesired water layer forms.
Пример 2Example 2
Местоположение основного потока питания сдвинули на 5 тарелок, к тарелке номер 20. При температуре питающего потока 100°F третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.3, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах. Таким образом, введение пяти дополнительных тарелок отгонки позволяет снизить коэффициент орошения, необходимый для устранения нежелательной водной фазы, с 4.95 в Примере 1 до 4.3 в данном случае.The location of the main supply stream was shifted by 5 plates to plate number 20. At a supply temperature of 100 ° F, the third aqueous phase was eliminated with an irrigation coefficient of 4.3, while the overhead product and still product still have characteristics that are maintained within the specified limits. Thus, the introduction of five additional stripping plates allows you to reduce the irrigation coefficient necessary to eliminate the unwanted aqueous phase, from 4.95 in Example 1 to 4.3 in this case.
Пример 3Example 3
Основной поток питания при температуре 80°F вводили в колонну у тарелки 25. При такой более низкой температуре потока питания, третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.24 вместо 4.95 для Примера 1, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах.The main feed stream at a temperature of 80 ° F was introduced into the column at plate 25. At such a lower feed stream temperature, the third aqueous phase was eliminated with an irrigation coefficient of 4.24 instead of 4.95 for Example 1, while the overhead product and still product still have characteristics that are supported within specified limits.
Пример 4Example 4
Первичный поток был разделен на 2 части: 75% питающего потока вводили на тарелку номер 20, а 25% питающего потока вводили на тарелку номер 25. Поддерживали температуру 100°F в обеих частях питающего потока. Третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.1, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах. Этот коэффициент орошения является более благоприятным по сравнению с коэффициентом орошения 4.95 для Примера 1 или 4.3 для Примера 2.The primary stream was divided into 2 parts: 75% of the feed stream was introduced to plate number 20, and 25% of the feed stream was introduced to plate number 25. A temperature of 100 ° F was maintained in both parts of the feed stream. The third aqueous phase was eliminated with an irrigation coefficient of 4.1, while the overhead product and still product still have characteristics that are maintained within specified limits. This irrigation coefficient is more favorable compared to the irrigation coefficient 4.95 for Example 1 or 4.3 for Example 2.
Пример 5Example 5
Первичный поток питания при температуре 100°F вводили в колонну у тарелки 25. Промежуточный конденсатор тарелки отводит весь материал жидкой фазы из тарелки 20, охлаждает этот материал до 60°F и возвращает охлажденный жидкий материал на тарелку 21. Третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.6, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах.A primary feed stream at a temperature of 100 ° F was introduced into the column at plate 25. An intermediate plate condenser removes all the liquid phase material from plate 20, cools this material to 60 ° F, and returns the cooled liquid material to plate 21. The third aqueous phase was eliminated with a coefficient irrigation 4.6, while the overhead product and still product still have characteristics that are maintained within specified limits.
Пример 6Example 6
Первичный поток питания при температуре 100°F вводили в колонну у тарелки 25. Суммарно 400 фунтов в час 99.8 вес.% HCN при температуре 80°F подавали на тарелку 20. Третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.3, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах. Следует иметь в виду, что добавка чистого HCN может быть произведена в любом месте в секции колонны головной фракции между верхней тарелкой и питательной тарелкой. Работа промышленной установки с настройкой реактора на получение более высокого процентного содержания HCN в потоке продукта реактора, что приводит к получению более высокого процентного содержания HCN в питающих потоках колонны головной фракции, является аналогом данного примера.A primary feed stream at 100 ° F was introduced into the column at plate 25. A total of 400 pounds per hour of 99.8 wt% HCN at 80 ° F was fed to plate 20. The third aqueous phase was eliminated with an irrigation coefficient of 4.3, with the overhead product and the still product still has characteristics that are maintained within specified limits. It should be borne in mind that pure HCN can be added anywhere in the column section of the head fraction between the top plate and the nutrient plate. The operation of an industrial installation with the reactor tuned to obtain a higher percentage of HCN in the reactor product stream, which leads to a higher percentage of HCN in the feed streams of the overhead column, is an analog of this example.
Пример 7Example 7
Первичный поток питания при температуре 100°F вводили в колонну у тарелки 25. Двухфазный боковой декантатор, который может работать при температурах ниже температуры окружающей среды, отводит весь материал жидкой фазы из тарелки 24, декантирует водную фазу из органической фазы и возвращает материал органической фазы на тарелку 25. Третья водная фаза была устранена при коэффициенте орошения 4.8, при этом продукт верхнего погона и кубовый продукт все еще имеют характеристики, которые поддерживаются в заданных пределах.A primary feed stream at a temperature of 100 ° F was introduced into the column at plate 25. A two-phase side decanter, which can operate at temperatures below ambient temperature, removes all liquid phase material from plate 24, decantes the aqueous phase from the organic phase and returns the organic phase material to plate 25. The third aqueous phase was eliminated with an irrigation coefficient of 4.8, while the overhead product and still product still have characteristics that are maintained within specified limits.
Следует также иметь в виду, что комбинации различных средств для снижения или исключения образования нежелательной водной фазы могут привести к оптимальному решению при специфических ограничениях. Однако специалисты легко поймут, что различные модификации настоящего изобретения, которые могут быть предложены в результате осмысления приведенного описания, не выходят за рамки формулы изобретения.It should also be borne in mind that combinations of various means to reduce or eliminate the formation of an undesirable aqueous phase can lead to an optimal solution with specific limitations. However, those skilled in the art will readily understand that various modifications of the present invention, which may be proposed as a result of understanding the above description, are not beyond the scope of the claims.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107845/04A RU2263108C1 (en) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | Method for extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or hydrogen cyanide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107845/04A RU2263108C1 (en) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | Method for extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or hydrogen cyanide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004107845A RU2004107845A (en) | 2005-10-10 |
| RU2263108C1 true RU2263108C1 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35850624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004107845/04A RU2263108C1 (en) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | Method for extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or hydrogen cyanide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263108C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494092C2 (en) * | 2008-03-05 | 2013-09-27 | Е.И. Дюпон Де Немур Энд Компани | Improved method for combined production of acrylonitrile and hydrogen cyanide |
| RU2721779C2 (en) * | 2015-11-16 | 2020-05-22 | ИНЕОС Юроп АГ | Circulatory reflux of overhead tower |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1588427A (en) * | 1967-10-17 | 1970-04-10 | ||
| GB2041372A (en) * | 1979-02-02 | 1980-09-10 | Asahi Chemical Ind | Process for purification of crude olefinically unsaturated nitrile and condenser useful for same process |
| EP0024788A1 (en) * | 1979-08-02 | 1981-03-11 | The Standard Oil Company | Purification of acrylonitrile |
| EP0053518A1 (en) * | 1980-12-03 | 1982-06-09 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for producing unsaturated nitrile |
-
2001
- 2001-08-21 RU RU2004107845/04A patent/RU2263108C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1588427A (en) * | 1967-10-17 | 1970-04-10 | ||
| GB2041372A (en) * | 1979-02-02 | 1980-09-10 | Asahi Chemical Ind | Process for purification of crude olefinically unsaturated nitrile and condenser useful for same process |
| EP0024788A1 (en) * | 1979-08-02 | 1981-03-11 | The Standard Oil Company | Purification of acrylonitrile |
| EP0053518A1 (en) * | 1980-12-03 | 1982-06-09 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for producing unsaturated nitrile |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494092C2 (en) * | 2008-03-05 | 2013-09-27 | Е.И. Дюпон Де Немур Энд Компани | Improved method for combined production of acrylonitrile and hydrogen cyanide |
| RU2721779C2 (en) * | 2015-11-16 | 2020-05-22 | ИНЕОС Юроп АГ | Circulatory reflux of overhead tower |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004107845A (en) | 2005-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2247718C2 (en) | Unsaturated mononitrile production process (options) | |
| US5840955A (en) | Waste minimization and product recovery process | |
| EP1093389B1 (en) | Process for recovery of acrylonitirle | |
| US6296739B1 (en) | Operation of heads column | |
| EP1701935A1 (en) | Process for the purification of olefinically unsaturated nitriles | |
| JPH0118891B2 (en) | ||
| RU2178410C2 (en) | Method of separating acrylonitrile or methacrylonitrile | |
| JP2011063607A (en) | Method for inhibiting polymerization during recovery and purification of unsaturated mononitrile | |
| KR102673698B1 (en) | Method for preraring isopropyl alcohol | |
| KR102673700B1 (en) | Method for preraring isopropyl alcohol | |
| US5801266A (en) | Method for producing acrylonitrile | |
| RU2263108C1 (en) | Method for extraction of acrylonitrile, methacrylonitrile or hydrogen cyanide | |
| US6860971B2 (en) | Process for recovery of olefinically unsaturated nitriles | |
| MXPA04000362A (en) | Recycle of condensed quench overheads in a process for purifying acrylonitrile. | |
| RU2696386C2 (en) | Evaporation plant for process stream | |
| KR101092275B1 (en) | Method for Purifying (meth) acrylic Acid Generated by Oxidation of Gas Substrate | |
| KR100799513B1 (en) | Improved operation of head columns in acrylonitrile production | |
| US6054603A (en) | Acrylonitrile recovery process | |
| RU2709618C2 (en) | Evaporation plant for process stream | |
| ZA200401115B (en) | Improved operation of heads column in acrylonitrile production. | |
| RU2196766C2 (en) | Method of extraction of acrylonitrile and methacrylonitrile | |
| MXPA00012649A (en) | Process for recovery of olefinically unsaturated nitriles | |
| JPH11319802A (en) | Treatment of waste water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20080505 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130822 |