СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕФИН-НЕНАСЫЩЕННЫХ НИТРИЛОВ Российский патент 2004 года по МПК C07C253/24 C07C255/08 

Данное изобретение относится к способу получения нефтехимического продукта из углеводорода и кислородосодержащего газа в присутствии подходящего катализатора, более конкретно к усовершенствованному способу получения нитрила, такого как акрилонитрил, вместе с цианистым водородом. Данное изобретение относится к способу охлаждения получаемого горячего газообразного потока и удаления аммиака (NН₃) из выходящего реакционного потока. Такое охлаждение прекращает нежелательные побочные реакции, приводящие к полимеризации акрилонитрила, акролеинового альдегида и других нежелательных высокомолекулярных углеводородов, а также удаляет из получаемого горячего газообразного потока микрочастицы и некоторые загрязняющие вещества.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многие нефтехимические продукты получают окислением соответствующего углеводорода в паровой фазе над подходящим катализатором. Например, ненасыщенные нитрилы получают аммоксидированием насыщенного или олефин-ненасыщенного углеводорода с кислородом в присутствии аммиака и соответствующего катализатора. Подобным образом окиси алкилена получают окислением низших алканов или алкенов с кислородом в присутствии соответствующего катализатора. В частности, данное изобретение относится к получению акрилонитрилов. Однако целесообразность его применения в каком-либо способе с использованием воздуха или кислорода в качестве реагента может быть определена специалистом в данной области.

Популярным способом получения нитрилов является так называемый способ аммоксидирования, в соответствии с которым алкен, такой как пропилен или изобутен, либо алкан подвергают каталитическому взаимодействию с аммиаком и кислородом при высокой температуре в газовой фазе и в присутствии катализатора. В качестве источника кислорода обычно используют воздух благодаря его низкой стоимости и легкодоступности, аммиак подают в избытке, максимально увеличивая получение нитрилов.

Реакция синтеза может быть проведена в любом подходящем реакторе, таком как реактор с неподвижным, псевдоожиженным или переносимым слоем. Реакции обычно протекают при очень высоких температурах. Выходящий из реактора поток представляет собой горячий газ, включающий нефтехимический продукт и в целом нежелательные побочные продукты, окись углерода, двуокись углерода, воду, воздух, непрореагировавшие углеводороды и аммиак. Агрегат реакционного оборудования обычно состоит из реактора, установки для регенерации нефтехимического продукта, такой как скруббер, в которой продукт регенерируют из выходящих из реактора газов с применением воды или другого растворителя, установки для дальнейшей очистки продукта, а также установки для дальнейшей обработки получаемых очищенных газов.

Основной проблемой, связанной с газофазным получением нефтехимического продукта окислением углеводородов, является то, что поскольку реакцию проводят при повышенной температуре, продукты и непревращенное сырье продолжают взаимодействовать после выхода получаемого потока из реактора. Продукт полимеризуется, взаимодействует с другими составляющими газового потока и образует другие нежелательные высокомолекулярные углеводороды. Такие многочисленные и разнообразные побочные реакции расходуют продукт и создают отходы, которые должны быть отделены и утилизированы. Такие отходы включают полимеры нитрила, полимеры акриловой кислоты, полимеризованный акрилонитрил, акролеиновый альдегид и другие многочисленные нежелательные высокомолекулярные углеводороды. Некоторым нежелательным реакциям способствует высокий уровень рН. Из-за конденсата с высоким уровнем рН, образуемого избыточным аммиаком, особенно уязвим выходящий поток, имеющий температуру ниже точки росы. Реакции протекают очень быстро, поэтому желательно прекратить эти реакции как можно скорее и предотвратить реакции при высоком уровне рН, снижающие выход продукта. Многие из этих загрязняющих веществ удаляют в процессе охлаждения газа. Основной задачей успешного гашения является снижение температуры выходящего газообразного потока и удаление аммиака. После охлаждения газа нежелательные побочные реакции прекращаются. В дальнейшем описании охлаждение относится как к снижению температуры, так и к удалению аммиака.

Вторая проблема, связанная с газофазным получением нефтехимического продукта окислением углеводородов, заключается в том, что, поскольку реакцию проводят при высокой температуре, существует постоянная угроза пожара или взрыва в реакторе либо в оборудовании или трубопроводе, связанном с реактором. Соответственно, необходимо постоянно принимать меры для поддержания таких условий в реакторе и связанном с ним оборудовании, чтобы смесь находилась вне пределов воспламенения или по меньшей мере самовоспламенения.

Воспламеняемость и самовоспламеняемость газообразной углеводородно-кислородной смеси зависит от состава, давления и температуры газообразной смеси. При низкой температуре газообразная смесь может иметь сравнительно небольшой интервал воспламеняемости, однако по мере повышения температуры смеси интервал ее воспламеняемости увеличивается. И наоборот, по мере повышения содержания водяных паров в результате охлаждения воспламеняемость падает благодаря разбавлению. По мере повышения температуры в конце концов она достигает точки, при которой смесь становится самовоспламеняющейся. По достижении этой точки смесь может воспламениться и взорваться, что может привести к повреждению оборудования, а также к серьезным ранениям или смерти находящихся поблизости людей.

Патент США 3 885 928 описывает способ регенерации углеводородного продукта, получаемого в результате аммоксидирования. В соответствии с этим способом для охлаждения выходящего из реактора потока применяют охлаждающую колонну. Указанный патент описывает охлаждающую колонну как устройство для контактирования горячего газа со встречным водным потоком, хотя также указано, что выходящие горячие газы обрабатывают водным распылителем. Применение охлаждающей колонны затрудняется тем, что процесс охлаждения является длительным относительно происходящих побочных реакций. Охлаждающим колоннам обычно требуется приблизительно от 250 до 700 миллисекунд и более для охлаждения газа. Такое охлаждение является относительно медленным отчасти оттого, что подводимая мощность, обеспечивающая контакт пара и жидкости, сравнительно невысока.

Патент США 3 936 360 описывает способ, в котором охлаждение газа осуществляют, вначале охлаждая его в теплообменнике, а затем инжектируя охлаждающую жидкость в текущий газ в направлении его течения с последующей подачей газообразного потока, содержащего акрилонитрил или метакрилонитрил, получаемый в результате охлаждения, в абсорбер, где вода и газы вступают в контакт в совпадающем потоке с целью удаления из них по существу всего акрилонитрила или метакрилонитрила. Водный поток, содержащий по существу весь акрилонитрил или метакрилонитрил затем пропускают через серию дистилляционных колонн и сепаратов для разделения и очистки получаемого акрилонитрила и его производных, получая жидкость для охлаждения из донного остатка процесса дистилляции конечного продукта. Процесс охлаждения начинается в трубопроводе, ведущем к колонне для охлаждения (называемой скруббером), где воду распыляют в газ. Скруббер снабжен распылительной головкой в верхней части колонны для охлаждения для подачи капель воды, контактирующих с газообразным потоком. В указанном патенте это устройство называют струйным промывающим устройством, в котором циркулирует большое количество воды, распыляемой на выходящий из реактора поток. В патенте ясно сказано, что распыление совпадает с направлением газового потока. Если промывная вода не охлаждена, то она частично испаряется в скруббере.

Другие патенты описывают способы, в которых воду для охлаждения получают в результате последующих стадий разделения и очистки продукта. Например, патент США 4 166 008 описывает способ, в соответствии с которым воду для охлаждения получают из донных остатков второй перегонной колонны для регенерации продукта. Патент США 3 936 360 описывает способ, в соответствии с которым воду для охлаждения получают из донных остатков перегонной колонны для регенерации цианистого водорода, который часто получают вместе с акрилонитрилами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение предусматривает способ получения олефин-ненасыщенных нитрилов реакцией низших алканов или алкенов с кислородом и аммиаком в газовой фазе в присутствии водяного пара и подходящего катализатора при повышенной температуре в реакторе аммоксидирования с образованием на выходе горячего газообразного потока, включающего нитрил, непрореагировавшие реагенты и побочные продукты, с последующим пропусканием горячего газообразного потока через обратный струйный скруббер, в котором горячий газообразный поток быстро охлаждают в результате его контакта с охлаждающей жидкостью, инжектируемой противотоком к направлению движения указанного газообразного потока, с удалением аммиака, при этом газообразный поток пропускают через обратный струйный скруббер с такой приведенной скоростью, которая позволяет изменить на обратное направление течения инжектируемой охлаждающей жидкости испарением части инжектируемой охлаждающей жидкости.

Подаваемое сырье предпочтительно также включает инертные вещества, такие как азот.

Изобретение включает контакт потока газообразных продуктов с жидкостью для охлаждения в обратном струйном скруббере, предпочтительно с направляемой вверх жидкостью и направляемым вниз газом. Ключевым условием успеха такого устройства является более сильное распыление получаемой жидкости благодаря большей мощности, применяемой для распыления жидкости для охлаждения. Применяемую мощность регулируют, повышая скорость газа и жидкости. Жидкость для охлаждения инжектируют противотоком к потоку газа, при этом жидкость для охлаждения ударяется о поток газа, текущий с достаточной скоростью, чтобы изменить на противоположное направление потока жидкости для охлаждения. Это создает зону интенсивного смешивания, где газ охлаждается очень быстро, т.е. в течение 100 миллисекунд или менее. Такое быстрое охлаждение прекращает нежелательные побочные реакции, частично удаляя реагенты, такие как аммиак, и частично охлаждая газ. Жидкость для охлаждения также удаляет нежелательные примеси, включая тяжелые полимеры и мелкие частицы катализатора. Устройство для введения жидкости для охлаждения размещено после реакционной зоны и предпочтительно поблизости от выхода реактора для аммоксидирования.

В соответствии с некоторыми вариантами данного изобретения поток жидкости может быть направлен вниз, а газ может быть направлен вверх, в других случаях потоки могут находиться в горизонтальной плоскости или даже под углом к вертикальной плоскости. До тех пор пока потоки имеют различные направления и скорость газа достаточно высока, газ поглощает жидкость и изменяет направление ее течения, вызывая в процессе такого изменения турбулентность, необходимую для распыления. Однако в случае с акрилонитрилом/цианистым водородом предпочтительный вариант включает направленную вверх жидкость и направленный вниз пар. Это вызвано необходимостью свести к минимуму вероятность участков застаивания жидкости и плохого контакта, что может привести к коррозии, росту полимеров и обходным путям.

В соответствии с одним из вариантов осуществления данного изобретения жидкость для охлаждения поступает из наружного источника. В соответствии с альтернативным вариантом израсходованную жидкость для охлаждения конденсируют и отделяют от лишенного нефтехимических продуктов газового потока, используя ее в качестве потока для охлаждения. В соответствии с третьим вариантом жидкость для охлаждения получают в результате эманации во время последующей стадии регенерации или очистки. Существенным элементом охлаждения акрилонитрила/цианистого водорода в соответствии с данным изобретением является тот факт, что жидкость для охлаждения содержит кислоту, чтобы облегчить удаление аммиака из газового потока.

Регенерированную охлаждающую жидкость немного охлаждают перед ее рециркуляцией через обратный струйный скруббер. В соответствии с предпочтительным вариантом неиспарившуюся жидкость для охлаждения подвергают рециркуляции. В соответствии с более предпочтительным вариантом перед рециркулированием из жидкости для гашения удаляют примеси и загрязнители. В соответствии с наиболее предпочтительным вариантом во время рециркуляции жидкость для охлаждения не охлаждают, и процесс охлаждения по существу является адиабатическим, при этом теплосодержание горячего газообразного потока превращается в скрытую теплоту в виде пара. Повышенное рециркулирование жидкости повышает интенсивность охлаждения и сокращает затрачиваемое на него время. Однако повышенное рециркулирование требует применения дополнительно насоса, поэтому объем рециркуляции является одной из ключевых переменных данного изобретения.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
На чертеже показан обратный струйный скруббер с рециркулирующим насосом, который является типичным вариантом осуществления данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ в соответствии с данным изобретением может быть использован для получения любых нефтехимических продуктов, получаемых газофазной реакцией углеводорода с кислородом при повышенной температуре. Типичные способы получения нефтехимических продуктов, в которых может быть использовано данное изобретение, включают получение олефин-ненасыщенных нитрилов реакцией низших алканов или алкенов с кислородом и аммиаком. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения указанный способ применим к выходящему из реактора потоку, получаемому в результате аммоксидирования пропилена, аммиака и кислорода для получения акрилонитрила. Реакцию осуществляют при температуре, составляющей приблизительно от 260 до 600^oС, однако предпочтительным является температурный интервал от 310 до 500^oС, при этом особенно предпочтительным является интервал от 350 до 480^oС. Как только или через короткое время после того, как горячий поток с газообразными продуктами покинет реакционную зону аммоксидирования, в него инжектируют жидкость для охлаждения, чтобы быстро охладить поток до температуры ниже температуры самовоспламенении его огнеопасных компонентов.

Предметом данного изобретения является прохождение горячего потока газообразных продуктов (обозначенного цифрой 10 на чертеже) через обратный струйный скруббер, где газ подвергают охлаждению в результате его контакта с обратной струей жидкости. Такие обратные струйные скрубберы описаны в патенте США 3 803 805, приводимом в данном описании в качестве ссылки, и выпускаются для промышленных целей Monsanto Enviro-Chem. Systems, Inc., St.Louis под товарным знаком DYNAWARE (зарегистрированный ТМ). Газ проходит по трубопроводу (обозначен цифрой 16 на чертеже), в который инжектируют струю охлаждающей жидкости. Скорость газового потока поддерживают на уровне, равном по меньшей мере скорости захлебывания, составляющей приблизительно 457,2 м/мин, что является критерием изменения течения инжектированной жидкости на обратное. Специалистам в данной области понятно, что действительная необходимая скорость варьируется в зависимости от физических свойств газа и жидкости, таких как плотность фаз. Термин "скорость захлебывания" означает скорость, достаточную для задержания газовым потоком жидкости в трубопроводе. Эта скорость обычно составляет от 304,8 м/мин до 609,6 м/мин, однако ее действительная величина зависит от многих факторов. Вследствие нежелательных побочных реакций в горячем газообразном выходящем потоке охлаждение должно происходить очень быстро. Предпочтительная проведенная скорость прохождения газа через обратный струйный газовый скруббер составляет свыше приблизительно 457,2 м/мин, предпочтительно приблизительно от 914,4 м/мин до 1828 м/мин, а наиболее предпочтительно приблизительно от 1219,2 м/мин до 1524,0 м/мин. Все скорости газа являются приведенными скоростями, определяемыми в результате деления объемной скорости течения на площадь поперечного сечения обратного струйного скруббера в той точке или вблизи от нее, где инжектируемая вода образует "стоячую волну" или "зону вспенивания", находящуюся в том месте, где масса воды меняет направление своего течения. См. цифру 12 на чертеже, указывающую зону вспенивания. Основное гашение происходит в этой зоне вспенивания и в последующем совпадающем потоке газа и капель. Трубопровод может быть частично сужен для увеличения приведенной скорости газа в зоне вспенивания. Гасящую жидкость инжектируют через отверстие (обозначено цифрой 14 на чертеже) с достаточной скоростью, чтобы обеспечить давление струи, составляющее по меньшей мере одну лошадиную силу на 0,093 м² площади поперечного сечения трубопровода. Предпочтительными являются две и более лошадиные силы на 0,093 м² поперечного сечения трубопровода, а более предпочтительными являются три и более лошадиных сил 0,093 м² поперечного сечения трубопровода. Гасящую жидкость инжектируют противотоком к газу.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществле-жидкости в виде капелек или диспергируемой струи таким образом, чтобы капельки или распыляемая жидкость покрывали всю площадь поперечного сечения потока газа. Это приведет к снижению мощности в виде скоростей газа и инжектируемой жидкости, требуемой для получения турбулентности, необходимой для быстрого охлаждения. Такие форсунки также способствуют устранению обходных путей для возможных небольших потоков, распространяющихся по существу по всему обратному струйному скрубберу при отсутствии тесного контакта между охлаждающей жидкостью и газом. Предпочтительные форсунки часто имеют большой перепад давления, чтобы обеспечить небольшой размер капель и инжектировать эти капельки с достаточной скоростью в газовый поток. Кроме того, форсунки предпочтительно размещают и проектируют таким образом, чтобы линия вспенивания, где меняется направление потока охлаждающей жидкости, оставалась постоянной.

Охлаждающая жидкость ударяется о поток газа, текущий с достаточной скоростью, чтобы изменить на противоположное направление потока охлаждающей жидкости. Это создает зону интенсивного смешивания, где газ охлаждается очень быстро, т.е. в течение 100 миллисекунд или менее. Одновременно из газового потока удаляют большую часть аммиака, свыше 95%. В соответствии с предпочтительным вариантом удаляют свыше 98%, более предпочтительно 99% аммиака. Такое быстрое охлаждение и удаление аммиака прекращает нежелательные побочные реакции.

Такой обратный струйный скруббер обеспечивает эффективную, очень быструю очистку газа с относительно низкими перепадами давления. Быстрота охлаждения имеет особенно важное значение, однако падение низкого давления также является существенным для работы установки. Газовый поток из реактора обычно имеет высокую скорость течения, а давление в реакторе зачастую приблизительно составляет 1 атм. Обратный струйный скруббер обеспечивает падение давления, приблизительно составляющее менее 0,0703 кг/см², которое является низким с учетом очень быстрого охлаждения.

Типичный поток, выходящий из реактора, имеет температуру приблизительно 455^oС и давление около 1 атм. Такой газ зачастую несколько охлаждают перед пропусканием через обратный струйный скруббер в теплообменнике, расположенном между реактором и обратным струйным скруббером, где скрытая теплота газа генерирует пар, применяемый в установке или отводимый из нее. Однако нежелательно охлаждать газ ниже приблизительно 240^oС из-за тенденции жидкости конденсироваться на стенках теплообменника по мере охлаждения газа до более низкой температуры. Кроме того, нежелательные высокомолекулярные углеводороды осаждаются на теплообменниках и ухудшают эффективность их работы по мере снижения температуры на выходе газа. Лучше всего охлаждать выходящий газовый поток ниже приблизительно 240^oС.

При этом охлаждающую жидкость инжектируют в обратный струйный скруббер через одно или несколько отверстий.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, называемого горячим охлаждением, жидкость для охлаждения представляет собой воду, подвергаемую циркуляции без экстенсивного внешнего охлаждения, при этом при прохождении газа через обратный струйный скруббер его температура падает до величины, составляющей приблизительно от 75 до 90^oС. Охлаждение является по существу адиабатическим, при этом теплосодержание горячего газообразного продукта превращается в скрытую теплоту в виде водяного пара. Поэтому независимо от того, подвергают охлаждающую жидкость рециркуляции или нет, необходимо иметь наготове жидкость для охлаждения, чтобы восполнить потери из-за испарения.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения выходящий поток газа охлаждают в теплообменнике с температуры, составляющей приблизительно от 455 до 240^oС, а затем газ подвергают охлаждению водой в обратном струйном скруббере. При прохождении газа через такой скруббер его температура в такой системе падает до величины, составляющей приблизительно от 75 до 90^oС.

Другим новым аспектом данного изобретения является система, в которой осуществляют способ по данному изобретению. В соответствии с одним из вариантов его осуществления система включает углеводородный реактор, необязательный теплообменник, систему для обратного струйного охлаждения, установку для регенерации нефтехимических продуктов, такую как скруббер или конденсатор, а также системы разделения и очистки продукта. Способ в соответствии с данным изобретением включает доставку выходящего из реактора потока, получаемого во время аммоксидирования пропилена или изобутилена, в обратный струйный скруббер, где горячие выходящие газы подвергают охлаждению водным распылителем, пропускание охлажденного потока из реактора сверху в абсорбционную колонну, где сырой акрилонитрил или метакрилонитрил абсорбируют в воду, и наконец доставку водного раствора, содержащего акрилонитрил или метакрилонитрил, в систему регенерации продукта, включающую по меньшей мере один сепаратор, или по меньшей мере одну дистилляционную колонну, или то и другое вместе. Жидкость для охлаждения может быть получена из отработанных водных потоков, выходящих из этих декантаторов или дистилляционных колонн. Этот вариант является предпочтительным, поскольку он включает утилизацию потоков отходов с последующих стадий обработки, содержащих незначительное количество, т.е. менее 1 мас.%, продукта. Это устраняет необходимость избавляться от такого отработанного потока и обеспечивает повышенную регенерацию продукта. Жидкость для охлаждения вводят после реакционной зоны предпочтительно поблизости от выхода из окислительного реактора либо необязательного теплообменника при помощи обратного струйного скруббера. Охлаждающая жидкость удаляет аммиак и захватывает с собой загрязняющие вещества, такие как продукты полимеризации и микрочастицы. Загрязняющие вещества удаляют из жидкости для охлаждения и выбрасывают.

Охлаждающей жидкостью может быть любая жидкость, не влияющая на регенерацию конечного продукта, испаряющаяся при температуре, близкой к температуре, до которой желательно охладить выходящий поток, и предпочтительно не воспламеняющаяся или не взрывающаяся в условиях реакционной системы в соответствии с данным изобретением. Типичная жидкость для охлаждения в способе по данному изобретению включает воду, серную кислоту, водную смесь, получаемую из установки для разделения и регенерации продукта, а также небольшое количество нитрилового продукта, или его сочетаний, и в котором микрочастицы и загрязняющие вещества удаляют из охлаждающей жидкости перед рециркуляцией регенерированной жидкости через обратный струйный скруббер.

С практической точки зрения предпочтительной жидкостью для охлаждения является отработанный водный поток с последующей стадией очистки, поскольку эта жидкость является недорогой и легкодоступной.

Предпочтительная жидкость для охлаждения должна содержать кислоту, для того чтобы по существу весь, т.е. свыше 95%, аммиак, содержащийся в газе, мог быть десорбирован из него. Предпочтительно, чтобы жидкости для охлаждения содержали достаточно кислоты для нейтрализации всего абсорбированного аммиака и при этом уровень рН жидкости составлял приблизительно ниже 5 на протяжении всего процесса охлаждения.

Жидкость для охлаждения может быть охлаждена до любой желаемой температуры. Однако предпочтительный вариант данного изобретения включает не охлаждение, а циркуляцию горячей жидкости для охлаждения, смешанной с какой-либо возмещающей жидкостью, содержащей остаточное количество продукта. Газ, охлажденный до температуры ниже 90^oС, более не поддерживает нежелательные побочные реакции. Основным охлаждающим механизмом является конверсия теплосодержания в газообразном потоке продуктов в скрытую теплоту в виде конденсируемого пара.

Количество инжектируемой охлаждающей жидкости должно быть по меньшей мере достаточным, чтобы понижать температуру выходящего газового потока до желаемого уровня. Инжектирование минимального количества охлаждающей жидкости, следствием которого является испарение по существу всей инжектируемой охлаждающей жидкости, приводит к нежелательному осаждению загрязняющих веществ и частиц, а также к не удалению аммиака. Поэтому данное изобретение требует инжектирования более чем минимального количества охлаждающей жидкости. Количество охлаждающей жидкости, инжектируемой в обратный газовый скруббер, должно приблизительно в 20-300 раз превышать количество испаряющейся охлаждающей жидкости, предпочтительно в 80-180 раз превышать количество испаряющейся охлаждающей жидкости и более предпочтительно в 100-140 раз превышать количество испаряющейся охлаждающей жидкости. Затем эту жидкость отделяют от газа, применяя известные средства, такие как сепаратор, обозначенный цифрой 20 на чертеже. Конечно, специалистам в данной области известно, что количество испаряющейся жидкости в основном зависит от температуры и давления выходящего газового потока.

Введение в газообразный поток избыточного количества воды может привести к образованию большого потока отходов, подлежащего обработке или утилизации, а также ко все возрастающей потере продукта из-за его солюбилизации в охлаждающей жидкости. Рециркуляция охлаждающей жидкости сводит к минимуму как потери продукта, так и объем отработанных потоков, при этом по меньшей мере часть охлаждающей жидкости должна быть подвергнута рециркуляции. Рециркуляционный насос обозначен цифрой 24 на чертеже. Однако для предотвращения загрязнения унесенные микрочастицы и загрязняющие вещества должны быть удалены. Такие вещества могут быть отделены от регенерированной охлаждающей жидкости, либо, альтернативно, часть регенерированной охлаждающей жидкости может быть подвергнута обработке как отработанный поток.

Следующий вариант осуществления данного изобретения включает применение двух обратных струйных скрубберов подряд для обработки горячего выходящего газа. Первый обратный струйный скруббер применяют прежде всего для охлаждения и удаления загрязняющих веществ. Второй обратный струйный скруббер может быть использован для дальнейшего охлаждения выходящего газового потока, а также для регенерации реагентов или продукта путем их растворения в инжектируемой жидкости. Во втором обратном струйном скруббере необходимо охлаждение инжектируемой охлаждающей жидкости. Уровень рН второй охлаждающей жидкости должен контролироваться более строго путем добавления кислоты, чтобы обеспечить удаление аммиака из газового потока. Большая часть охлаждающей жидкости, испаряемой в первом обратном струйном скруббере, конденсируется во втором указанном скруббере.

Давление, при котором работает обратный струйный скруббер, не является существенным. Однако поскольку наибольшую потерю теплоты выходящего газа вызывает испарение воды и поскольку газовый поток, выходящий из обратного струйного скруббера, может быть насыщен такой жидкостью только при заданной температуре и давлении, то более низкое давление обычно приводит к более низким температурам. Давление часто поддерживают на уровне 0,0703 до 1,0547 кг/см², предпочтительно от 0,2109 до 0,4922 кг/см².

Вышеприведенное описание конкретных вариантов осуществления данного изобретения не является полным перечнем всех его возможных вариантов. Специалисты в данной области понимают, что вышеописанные конкретные варианты могут быть изменены в рамках данного изобретения.

Изобретение относится к способу получения олефин-ненасыщенных нитрилов реакцией низших алканов или алкенов с кислородом и аммиаком в газовой фазе в присутствии водяного пара и подходящего катализатора при повышенной температуре в реакторе аммоксидирования с образованием на выходе горячего газообразного потока, включающего нитрил, непрореагировавшие реагенты и побочные продукты, с последующим пропусканием горячего газообразного потока через обратный струйный скруббер, в котором горячий газообразный поток быстро охлаждают в результате его контакта с охлаждающей жидкостью, инжектируемой противотоком к направлению движения указанного газообразного потока, с удалением аммиака, при этом газообразный поток пропускают через обратный струйный скруббер с такой приведенной скоростью, которая позволяет изменить на обратное направление течения инжектируемой охлаждающей жидкости с испарением части инжектируемой охлаждающей жидкости. Способ позволяет снизить температуру выходящего газообразного потока и прекратить нежелательные побочные реакции. 25 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения олефин-ненасыщенных нитрилов реакцией низших алканов или алкенов с кислородом и аммиаком в газовой фазе в присутствии водяного пара и подходящего катализатора при повышенной температуре в реакторе аммоксидирования с образованием на выходе горячего газообразного потока, включающего нитрил, непрореагировавшие реагенты и побочные продукты, с последующим пропусканием горячего газообразного потока через обратный струйный скруббер, в котором горячий газообразный поток быстро охлаждают в результате его контакта с охлаждающей жидкостью, инжектируемой противотоком к направлению движения указанного газообразного потока, с удалением аммиака, при этом газообразный поток пропускают через обратный струйный скруббер с такой приведенной скоростью, которая позволяет изменить на обратное направление течения инжектируемой охлаждающей жидкости с испарением части инжектируемой охлаждающей жидкости.2. Способ по п.1, в котором подаваемое сырье также включает инертные вещества, такие как азот.3. Способ по п.1, в котором охлаждающую жидкость далее регенерируют из выходящего газообразного потока после обратного струйного скруббера и в котором охлаждающую жидкость подвергают рециркуляции, инжектируя указанную регенерированную охлаждающую жидкость противотоком к направлению движения газового потока в обратном струйном скруббере.4. Способ по п.1, в котором охлаждающая жидкость включает в основном водный поток и кислоту, присутствующую в достаточном количестве, чтобы нейтрализовать весь аммиак в газе и поддерживать уровень рН ниже 5 на протяжении всего процесса охлаждения.5. Способ по п.1, в котором охлаждающая жидкость включает воду, серную кислоту, водную смесь, получаемую из установки для разделения и регенерации продукта, а также небольшое количество нитрила или его смеси.6. Способ по п.2, в котором регенерированную охлаждающую жидкость немного охлаждают перед ее рециркуляцией через обратный струйный скруббер.7. Способ по п.2, в котором охлаждающая жидкость включает воду, серную кислоту, водную смесь, получаемую из установки для разделения и регенерации продукта, а также небольшое количество нитрилового продукта или его сочетаний, и в котором микрочастицы и загрязняющие вещества удаляют из охлаждающей жидкости перед рециркуляцией регенерированной жидкости через обратный струйный скруббер.8. Способ по п.1, в котором приведенная скорость газа в обратном струйном скруббере составляет более, чем приблизительно 457,2 м/мин.9. Способ по п.1, в котором приведенная скорость газа в обратном струйном скруббере составляет приблизительно от 914,4 до 1828,8 м/мин.10. Способ по п.1, в котором приведенная скорость газа в обратном струйном скруббере составляет приблизительно от 1219,2 до 1524,0 м/мин.11. Способ по п.1, в котором количество охлаждающей жидкости, инжектируемой в обратный струйный скруббер, приблизительно в 20-300 раз превышает количество испаряющейся жидкости.12. Способ по п.1, в котором количество охлаждающей жидкости, инжектируемой в обратный струйный скруббер, приблизительно в 80-180 раз превышает количество испаряющейся жидкости.13. Способ по п.1, в котором количество жидкости, инжектируемой в обратный струйный скруббер, приблизительно в 100-140 раз превышает количество испаряющейся жидкости.14. Способ по п.2, в котором количество охлаждающей жидкости, инжектируемой в обратный струйный скруббер, приблизительно в 20-300 раз превышает количество испаряющейся охлаждающей жидкости.15. Способ по п.2, в котором количество охлаждающей жидкости, инжектируемой в обратный струйный скруббер, приблизительно в 80-180 раз превышает количество испаряющейся охлаждающей жидкости.16. Способ по п.2, в котором количество охлаждающей жидкости, инжектируемой в обратный струйный скруббер, приблизительно в 100-140 раз превышает количество испаряющейся охлаждающей жидкости.17. Способ по п.1, в котором теплообменник, расположенный между реактором и обратным струйным скруббером, охлаждает выходящий газообразный поток перед пропусканием газа через обратный струйный скруббер.18. Способ по п.1, в котором охлаждающую жидкость инжектируют в обратный струйный скруббер через одно или несколько отверстий.19. Способ по п.1, в котором скорость охлаждающей жидкости у отверстия достаточна, чтобы обеспечить давление струи в, по меньшей мере, 1 лошадиную силу на 0,093 м² площади поперечного сечения трубопровода обратного струйного скруббера.20. Способ по п.1, в котором обратная струя ориентирована таким образом, чтобы поток газа был направлен вниз, а поток жидкости - вверх, и в котором жидкость инжектируют таким образом, чтобы обеспечить ее равномерное распределение в газе.21. Способ по п.1, в котором скорость гасящей жидкости у отверстия достаточна, чтобы обеспечить давление струи в, по меньшей мере, 3 лошадиные силы на 0,093 м² площади поперечного сечения трубопровода обратного струйного скруббера.22. Способ по п.1, в котором горячий газообразный поток, входящий в обратный струйный скруббер, охлаждают до температуры ниже приблизительно 120°С в течение менее приблизительно 100 мс после его вхождения в зону вспенивания.23. Способ по п.1, в котором горячий газообразный поток, входящий в обратный струйный скруббер, охлаждают до температуры ниже приблизительно 100°С в течение менее приблизительно 100 мс после его вхождения в зону вспенивания.24. Способ по п.1, в котором количество удаляемого аммиака составляет свыше 95%.25. Способ по п.1, в котором количество удаляемого аммиака составляет свыше 98%.26. Способ по п.1, в котором количество удаляемого аммиака составляет свыше 99%.