ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ОРОШЕНИЕ КОЛОННЫ ГОЛОВНОГО ПОГОНА Российский патент 2020 года по МПК C07C253/34 C07C255/08 B01D3/42 

[0001] Предложены способ и система для выделения акрилонитрила и HCN. Более конкретно, система колонны головного погона своим действием уменьшает нагрузку конденсатора колонны головного погона и снижает требования к оборудованию при одновременном обеспечении требуемых технических условий чистоты с минимальным увеличением нагрузки ребойлера.

Уровень техники

[0002] В способе получения акрилонитрила образуется HCN. В данном способе HCN необходимо отделять от акрилонитрила в целях выполнения технических условий конечного акрилонитрила. Поскольку HCN может представлять собой ценный сопутствующий продукт, требуется способ выделения очищенного HCN. В целях сокращения до минимума воздействия на человека устанавливают системы для удаления HCN и сокращения воздействия HCN в течение эксплуатации или обслуживания установки. Согласно некоторым аспектам в производственных системах использовано оборудование, которое может обрабатывать HCN с низким риском утечки. Например, системы с использованием течения под действием силы тяжести позволяют исключить необходимости насосов для обработки HCN. Однако на акрилонитрильных установках часто возникает проблема загрязнения, в частности, тарелок. Полимеризация HCN может представлять собой проблему в производстве акрилонитрила.

[0003] Одна важная система выпуска HCN в способе получения акрилонитрила предусматривает использование колонны головного погона. Колонна 30 головного погона содержит множество тарелок. Согласно варианту осуществления колонна 30 головного погона содержит от пятидесяти (50) до семидесяти пяти (75) тарелок, в качестве альтернативы, от пятидесяти пяти (55) до шестидесяти пяти (65) тарелок. Согласно варианту осуществления колонна 30 головного погона содержит шестьдесят две (62) тарелки, в качестве альтернативы, шестьдесят (60) или шестьдесят пять (65) тарелок. Колонна 30 головного погона может быть выполнена с возможностью приема исходного потока 1 неочищенных нитрилов на тарелке 28. Согласно варианту осуществления тарелка 28 может быть расположена между тридцать пятой и сорок восьмой тарелками, предпочтительно между сороковой и сорок четвертой тарелками, считая во всех случаях от дна колонны 30 головного погона. Колонна 30 головного погона может быть выполнена с возможностью выпуска бокового потока 44, который содержит воду и органические вещества, из бокового отвода колонны головного погона, расположенного между пятнадцатой и двадцать восьмой тарелками, предпочтительно между восемнадцатой и двадцать пятой тарелками, считая во всех случаях от дна колонны 30 головного погона. Согласно альтернативному варианту осуществления тарелка 28 может представлять собой сорок вторую или тридцать восьмую тарелку от дна колонны головного погона 12.

[0004] Согласно альтернативному варианту осуществления тарелка 28 может представлять собой сорок седьмую тарелку от дна колонны 30 головного погона, и колонна 30 головного погона может содержать шестьдесят семь тарелок. Согласно варианту осуществления акрилонитрильный продукт высушивают на первых двадцати нижних тарелках колонны 30 головного погона. Согласно варианту осуществления HCN выпускают и очищают на тарелках с двадцать первой до сорок второй от дна колонны 30 головного погона. Согласно варианту осуществления колонна 30 головного погона содержит от сорока (40) до шестидесяти пяти (65) тарелок. Согласно варианту осуществления питающая тарелка 28 может находиться между двадцатой и тридцатой тарелками включительно от дна колонны головного погона.

[0005] Согласно некоторым конструкциям колонна головного погона содержит две секции колонны, установленные друг на друга. В данной конструкции нижняя секция, так называемая колонна/секция высушивания, содержит от 15 до 30, предпочтительно от 18 до 25 и предпочтительнее от 18 до 22 тарелок. Согласно другому аспекту колонна головного погона содержит тарелки 1-20, где тарелка 1 представляет собой наиболее низкую тарелку. Верхняя секция колонны, в которой отгоняют легкую фракцию HCN, так называемая колонна/секция головного погона или колонна/секция HCN, согласно одному аспекту содержит от 30 до 50, предпочтительно от 32 до 48 и предпочтительнее от 38 до 48 тарелок. Согласно другому аспекту колонна содержит тарелки 21-62, где тарелка 62 представляет собой наиболее высокую тарелку. Указанные числа могут отличаться в других колоннах головного погона.

[0006] Чтобы способствовать уменьшению загрязнения, традиционная колонна для высушивания верхних фракций работает в режиме пониженного давления (вакуума). Этот режим работы значительно уменьшает загрязнение и увеличивает продолжительность эксплуатации между очистками колонны HCN или головного погона. При эксплуатации колонны HCN или головного погона при пониженном давлении требуется дистилляция при пониженных температурах. Скорость реакции полимеризации с образованием твердых веществ, которые загрязняют технологическое оборудование, значительно уменьшается при пониженных температурах. Однако недостаток заключается в том, что снижение температуры дистилляции вызывает снижение температуры конденсации. Для этого требуется хладагент, например, охлажденная смесь этиленгликоля и воды, так называемый “охлаждающий раствор”. Для охлаждающего раствора может потребоваться температура, составляющая приблизительно 0°C в конденсаторе колонны головного погона и приблизительно -10°C в конденсаторе выпара.

Сущность изобретения

[0007] Способ выделения акрилонитрила предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил; выпуск из бокового отвода колонны головного погона бокового потока, который содержит воду и органические вещества; отделение по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от бокового потока с получением потока органических веществ; возвращение потока органических веществ в колонну головного погона; и регулирование соотношения величины бокового потока, выпускаемого из бокового отвода колонны головного погона, и величины потока органических веществ, возвращаемого в колонну головного погона ниже бокового отвода, с получением потока кубовой жидкости, содержащего HCN в количестве 500 частей на миллион или менее.

[0008] Способ выделения акрилонитрила предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил; выпуск из бокового отвода колонны головного погона бокового потока, который содержит воду и органические вещества; отделение по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от бокового потока; и разделение органических веществ по меньшей мере на два потока и возвращение потоков по меньшей мере в двух различных точках колонны головного погона.

[0009] Способ эксплуатации колонны головного погона предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона и перемещение потока верхнего погона колонны головного погона в конденсатор колонны головного погона; выпуск бокового потока, который содержит воду и органические вещества, из бокового отвода колонны головного погона и перемещение бокового потока в теплообменник бокового потока с получением охлажденного бокового потока; отделение по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от охлажденного бокового потока; возвращение потока органических веществ в колонну головного погона; и регулирование соотношения величины бокового потока, выпускаемого из бокового отвода колонны головного погона, и величины потока органических веществ, возвращаемого в колонну головного погона ниже бокового отвода, с обеспечением тепловой нагрузки в конденсаторе колонны головного погона и тепловой нагрузки в теплообменнике бокового потока в соотношении, составляющем приблизительно 2,5 или менее.

[0010] Способ выделения акрилонитрила предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил, и бокового потока из бокового отвода колонны головного погона, который содержит воду и органические вещества; причем молярное соотношение пара и жидкости в колонне выше бокового отвода колонны составляет от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,55, и соотношение пара и жидкости в колонне ниже бокового отвода колонны составляет от приблизительно 0,50 до приблизительно 0,65.

[0011] Способ выделения акрилонитрила предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил, и бокового потока из бокового отвода колонны головного погона, который содержит воду и органические вещества; причем соотношение молярного соотношения пара и жидкости в колонне выше бокового отвода колонны и молярного соотношения пара и жидкости в колонне ниже бокового отвода колонны составляет от приблизительно 0,40 до приблизительно 1.

[0012] Система колонны головного погона содержит колонну головного погона, выполненную с возможностью приема исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, а также выполненную с возможностью дистилляции исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил; боковой отвод, выполненный с возможностью выпуска смеси воды и органических веществ из колонны головного погона и охлаждения смеси воды и органических веществ перед введением в декантатор; декантатор, выполненный с возможностью разделения смеси воды и органических веществ на поток воды и поток органических веществ; разделитель, выполненный с возможностью приема потока органических веществ из декантатора и разделения потока органических веществ по меньшей мере на два потока; по меньшей мере один возвратный трубопровод, выполненный с возможностью перемещения одного из потоков органических веществ в колонну головного погона выше бокового отвода; и по меньшей мере один возвратный трубопровод, выполненный с возможностью перемещения одного из потоков органических веществ в колонну головного погона ниже бокового отвода.

Краткое описание чертежей

[0013] Вышеупомянутые и другие аспекты, отличительные признаки и преимущества нескольких аспектов способа станут более очевидными с помощью следующих фигур.

[0014] На фиг. 1 проиллюстрирована система колонны головного погона.

[0015] На фиг. 2 проиллюстрирована система колонны головного погона с циркуляционным орошением.

[0016] На фиг. 3 проиллюстрирован другой аспект системы колонны головного погона с циркуляционным орошением.

[0017] Соответствующие компоненты на нескольких изображениях фигур обозначены аналогичными условными номерами. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что элементы на фигурах проиллюстрированы в целях простоты и ясности и не должны обязательно соответствовать действительному масштабу. Например, размеры некоторых элементов на фигурах могут быть преувеличены по отношению к другим элементам, чтобы способствовать улучшенному пониманию разнообразных аспектов. Кроме того, обычные, но достаточно понятные элементы, которые являются полезными или необходимыми в экономически целесообразном аспекте, часто не проиллюстрированы в целях упрощения и меньшего затруднения обзора указанных разнообразных аспектов.

Подробное описание изобретения

[0018] Следующее описание не следует рассматривать в ограничительном смысле; оно предназначено лишь для цели раскрытия общих принципов примерных вариантов осуществления. Объем настоящего изобретения следует определять согласно формуле изобретения.

[0019] В способе и устройстве предусмотрена колонна головного погона. Колонна головного погона принимает исходный поток неочищенных нитрилов (который содержит акрилонитрил, HCN и воду). Дистилляция в колонне головного погона производит поток верхнего погона колонны головного погона, который содержит цианистый водород (HCN), в верхней части колонны головного погона, и кубовую жидкость колонны головного погона, содержащую акрилонитрильный продукт, в нижней части колонны головного погона. Дистилляция в колонне приводит к одновременному отделению цианистого водорода и воды от акрилонитрила.

[0020] Поток верхнего погона колонны головного погона направляют в конденсатор колонны головного погона, где он частично конденсируется с использованием хладагента. Неконденсированный пар из конденсатора колонны головного погона направляют в конденсатор выпара колонны головного погона, где он частично конденсируется с использованием хладагента. Способ предусматривает объединение двух потоков конденсированной жидкости из конденсатора колонны головного погона и конденсатора выпара колонны головного погона и перемещение указанных потоков в насос для орошения колонны головного погона. Часть этого объединенного жидкого потока возвращают для орошения в верхнюю часть колонны головного погона, а остаток используют в качестве продукта или направляют на уничтожение.

[0021] Способ предусматривает полный выпуск отбираемой жидкости в средней секции колонны головного погона и направление указанной отбираемой жидкости в охладитель бокового потока и затем в декантатор. Предварительно отбираемая жидкость обычно поступает в первую очередь в теплообменник, где более холодный поток органических веществ из декантатора охлаждает весь поток отбираемой жидкости. Весь поток отбираемой жидкости затем поступает в декантатор колонны головного погона, где происходит разделение фаз. Водная фаза с водной стороны декантатора может поступать в питающий коллектор колонны выделения. Акрилонитрильная фаза с органической стороны декантатора поступает обратно в колонну головного погона.

[0022] Согласно одному аспекту способ предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона. Как представлено на фиг. 1, исходный поток 34 поступает в колонну 30 головного погона в верхней секции колонны 30 головного погона на впуск 36 исходного потока колонны головного погона. Согласно одному аспекту исходный поток впуск 36 может соответствовать любой из тарелок под номерами от 40 до 45 колонны 30 головного погона и согласно другому аспекту тарелке под номером 42 колонны 30 головного погона. Исходный поток 34 может содержать от приблизительно 82 до приблизительно 90 массовых процентов акрилонитрила и от приблизительно 5 до приблизительно 13 массовых процентов HCN.

[0023] Способ предусматривает дистилляцию исходного потока 34 в колонне головного погона 30 с получением потока верхнего погона колонны головного погона 51, который содержит HCN, и поток кубовой жидкости 58, который содержит акрилонитрил. Способ предусматривает выпуск бокового потока 46 из бокового отвода 44 колонны 30 головного погона. Согласно одному аспекту боковой отвод 44 находится в средней секции колонны 30 головного погона. Согласно другому аспекту боковой отвод 44 может соответствовать любой из тарелок под номерами от 18 до 23 колонны 30 головного погона (которая содержит 62 тарелки) и согласно другому аспекту тарелке номер 21 колонны 30 головного погона. Боковой поток 46 содержит воду и органические вещества.

[0024] Согласно одному аспекту боковой отвод 44 находится в колонне на такой высоте, которая обеспечивает выпуск бокового потока 46, который содержит от приблизительно 90 до приблизительно 95 массовых процентов акрилонитрила и согласно другому аспекту от приблизительно 92 до приблизительно 93 массовых процентов акрилонитрила, а также от приблизительно 5 до приблизительно 10 массовых процентов воды и согласно другому аспекту от приблизительно 7 до приблизительно 8 массовых процентов воды.

[0025] Как представлено на фиг. 1, способ может предусматривать непрерывный выпуск бокового потока 46 из колонны 30 головного погона с использованием насоса 39 бокового потока. Способ предусматривает охлаждение бокового потока 46 с получением охлажденного бокового потока 49. Способ, представленный на фиг. 1, предусматривает пропускание бокового потока 46 через первый теплообменник 35 и второй теплообменник 37. Способ предусматривает охлажденный боковой поток 49, имеющий температуру от приблизительно 35°C до приблизительно 45°C и согласно другому аспекту от приблизительно 38°C до приблизительно 42°C перед введением в декантатор 33. Введение охлажденного бокового потока 49 в декантатор 33 улучшает разделение воды и органических веществ.

[0026] Вода и органические материалы разделяются в декантаторе 33. Насос (не представлен) выводит водную фазу 42 из декантатора 33. Насос 31 потока органических веществ выводит поток 48 органических веществ из декантатора 33. В декантаторе 33 одна фаза представляет собой преимущественно воду (приблизительно 93%), а другая фаза представляет собой акрилонитрил (приблизительно 95%). Водную фазу перекачивают с водной стороны декантатора 33 в питающий коллектор колонны выделения (не представлен). Акрилонитрильную фазу с органической стороны декантатора 33 перекачивают обратно в колонну головного погона 30.

[0027] Вентиляционный поток 47 декантатора может быть направлен в скруббер (не представлен). Поток 48 органических веществ перемещают в первый теплообменник 35, где он создает охлаждающий поток. Поток 48 органических веществ поступает в колонну 30 головного погона через впуск 54 потока органических веществ. Впуск 54 потока органических веществ может находиться в средней секции колонны 30 головного погона. Согласно указанному аспекту впуск 54 потока органических веществ находится ниже бокового отвода 44.

[0028] Согласно другому аспекту способ предусматривает перемещение потока 51 верхнего погона колонны головного погона в конденсатор колонны головного погона 55. Поток 51 верхнего погона колонны головного погона конденсируется в конденсаторе 55 колонны головного погона с использованием потока 53 хладагента конденсатора. Согласно указанному аспекту поток 53 хладагента конденсатора может представлять собой антифриз или охлажденную воду. Поток 53 хладагента конденсатора имеет температуру от приблизительно -10°C до приблизительно +10°C и согласно другому аспекту от приблизительно -10°C до приблизительно +5°C. Поток 92 пара и жидкости направляют в парожидкостный сепаратор 94. Неконденсированный пар 58 из парожидкостного сепаратора 94 направляют в конденсатор 90 выпара колонны головного погона. Неконденсированный пар 58 конденсируется в конденсаторе выпара 90 колонны головного погона, который охлаждают вентиляционным потоком 61 хладагента. Согласно указанному аспекту вентиляционный поток 61 хладагента может представлять собой антифриз или охлажденную воду. Вентиляционный поток 61 хладагента имеет температуру от приблизительно -10°C до приблизительно +10°C и согласно другому аспекту от приблизительно -10°C до приблизительно +5°C. Поток 96 пара и жидкости направляют во второй парожидкостный сепаратор 98.

[0029] Согласно другому аспекту способ предусматривает объединение конденсата 63 конденсатора колонны головного погона и конденсата 65 конденсатора выпара колонны головного погона с образованием объединенного потока 67 конденсата. Способ дополнительно предусматривает перемещение объединенного потока 67 конденсата в верхнюю часть колонны 30 головного погона с помощью насоса 71 для конденсата. Способ может предусматривать выведение части объединенного потока 67 конденсата через выпуск 74. Объединенный поток 67 конденсата может быть возвращен в верхнюю часть колонны 30 головного погона через впуск 76 конденсата колонны головного погона.

[0030] Как представлено на фиг. 2 и аналогично фиг. 1, способ предусматривает введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона. Как представлено на фиг. 2, исходный поток 34 поступает в колонну 30 головного погона в верхней секции колонны 30 головного погона через впуск 36 исходного потока колонны головного погона. Согласно одному аспекту впуск 36 исходного потока может соответствовать любой из тарелок под номерами от 40 до 45 колонны 30 головного погона (которая содержит 62 тарелок) и согласно одному аспекту тарелке под номером 42 колонны 30 головного погона. Способ предусматривает дистилляцию исходного потока 34 в колонне головного погона 30 с получением потока верхнего погона колонны головного погона 51, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости 58, который содержит акрилонитрил. Согласно указанному аспекту поток кубовой жидкости 58 содержит HCN в приблизительном количестве 500 частей на миллион или менее, согласно другому аспекту от приблизительно 0 до приблизительно 500 частей на миллион HCN, согласно другому аспекту от приблизительно 1 до приблизительно 400 частей на миллион HCN, согласно другому аспекту от приблизительно 1 до приблизительно 250 частей на миллион HCN и согласно другому аспекту от приблизительно 1 до приблизительно 100 частей на миллион HCN. Поток кубовой жидкости 58 может также содержать от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5 массового процента воды и согласно другому аспекту от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,25 массового процента воды.

[0031] Поток 51 верхнего погона колонны головного погона содержит акрилонитрил в приблизительном количестве 100 частей на миллион или менее, согласно другому аспекту приблизительно от 0 до приблизительно 100 частей на миллион акрилонитрила, согласно другому аспекту от приблизительно 1 до приблизительно 90 частей на миллион акрилонитрила, согласно другому аспекту от приблизительно 5 до приблизительно 50 частей на миллион акрилонитрила, согласно другому аспекту от приблизительно 5 до приблизительно 25 частей на миллион акрилонитрила и согласно другому аспекту от приблизительно 1 до приблизительно 10 частей на миллион акрилонитрила. Поток 51 верхнего погона колонны головного погона может содержать от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,75 массового процента воды и согласно другому аспекту от приблизительно 0,4 до приблизительно 0,6 массового процента воды.

[0032] Способ предусматривает выпуск бокового потока 46 из бокового отвода 44 колонны 30 головного погона. Согласно одному аспекту боковой отвод 44 находится в средней секции колонны 30 головного погона. Согласно другому аспекту боковой отвод 44 может соответствовать любой из тарелок под номерами от 18 до 23 колонны 30 головного погона и согласно одному аспекту тарелке под номером 21 колонны 30 головного погона. Боковой поток 46 содержит воду и органические вещества.

[0033] Согласно одному аспекту и в отличие от способа на фиг. 1 способ, представленный на фиг. 2, предусматривает перемещение бокового потока 46 в теплообменник 38. Согласно указанному аспекту боковой поток 46 может перемещаться в теплообменник 38 под действием силы тяжести. Способ предусматривает охлажденный боковой поток 49, имеющий температуру от приблизительно 35°C до приблизительно 45°C и согласно другому аспекту от приблизительно 38°C до приблизительно 42°C перед поступлением в декантатор 33. Согласно аспекту способа, проиллюстрированного на фиг. 2, в способе не требуется насос для перемещения бокового потока 46 в теплообменник 38, и требуется единственный теплообменник перед введением в декантатор 33.

[0034] Согласно другому аспекту вода и органические материалы разделяются в декантаторе 33. Насос (не представлен) выводит водную фазу 42 из декантатора 33. Насос 31 потока органических веществ выводит поток 48 органических веществ из декантатора 33. В отличие от фиг. 1, способ, представленный на фиг. 2, предусматривает перемещение потока 48 органических веществ в разделитель 71. Разделитель разделяет поток 48 органических веществ на первый поток 73 органических веществ и второй поток 75 органических веществ. Согласно указанному аспекту разделитель 71 производит первый поток 73 органических веществ или второй поток 75 органических веществ, составляющий от приблизительно 40 до приблизительно 60 мас.% потока 48 органических веществ.

[0035] Согласно другому аспекту способ предусматривает возвращение первого потока 73 органических веществ и второго потока 75 органических веществ в колонну головного погона 30 в двух отдельных точках колонны 30 головного погона. Согласно указанному аспекту способ предусматривает возвращение первого потока 73 органических веществ в колонну головного погона через впуск 77 первого потока органических веществ и возвращение второго потока 75 органических веществ в колонну головного погона через впуск 79 второго потока органических веществ. Согласно одному аспекту способ предусматривает возвращение первого потока 73 органических веществ через впуск 77 первого потока органических веществ, находящийся от приблизительно 5 до приблизительно 1 тарелки выше бокового отвода 44 колонны 30 головного погона, согласно другому аспекту от приблизительно 4 до приблизительно 1 тарелки, согласно другому аспекту от приблизительно 3 до приблизительно 1 тарелки, согласно другому аспекту приблизительно 2 до приблизительно 1 тарелки и согласно другому аспекту приблизительно на 1 тарелку выше бокового отвода 44 колонны 30 головного погона. Согласно другому аспекту способ предусматривает возвращение второго потока 75 органических веществ через впуск 79 второго потока органических веществ, находящийся от приблизительно 5 до приблизительно 1 тарелки ниже бокового отвода 44 колонны 30 головного погона, от приблизительно 4 до приблизительно 1 тарелки, согласно другому аспекту от приблизительно 3 до приблизительно 1 тарелки, согласно другому аспекту от приблизительно 2 до приблизительно 1 тарелки и согласно другому аспекту приблизительно на 1 тарелку ниже бокового отвода 44 колонны 30 головного погона.

[0036] Согласно другому аспекту и в отличие от фиг. 1, способ представленный на фиг. 2 предусматривает перемещение вентиляционного потока 47 декантатора в колонну головного погона 30. Согласно указанному аспекту вентиляционный поток 47 декантатора может поступать в колонну 30 головного погона через впуск 81 вентиляционного потока декантатора. Впуск 81 вентиляционного потока декантатора может соответствовать точке колонны головного погона, которая находится на той же тарелке, как боковой отвод 44. Вентиляционный поток 47 декантатора может функционировать как линия равновесия, когда жидкость выходит из бокового отвода 44.

[0037] Сравнение тепловой нагрузки способов на фиг. 1 и фиг. 2 представлено ниже.

Тепловая нагрузка (кВт) Изменение Процентное изменение Раздельный возврат (фиг. 2) Единый возврат (фиг. 1) Конденсатор (55 на фиг. 1 и 2) 5541,78 6377,61 -835,83 -13,11 Конденсатор выпара (90 на фиг. 1 и 2) 31,80 31,80 -0,0016 -0,01 Теплообменник (37 на фиг. 1, 38 на фиг. 2) 2265,07 1381,22 883,85 63,99 Ребойлер (21 на фиг. 1 и 2) 9038,10 8999,62 38,48 0,43 Чистое изменение охлаждения 7838,65 7790,63 48,01 0,62

[0038] Сравнение способов на фиг. 1 и фиг. 2 показывает, что нагрузка конденсатора колонны головного погона уменьшается приблизительно на 13% при раздельном возврате, представленном на фиг. 2. Указанное изменение тепловой нагрузки переводится в экономию энергии на охлаждение. Это изменение тепловой нагрузки фактически реализовано в теплообменнике 38 бокового потока, где использовано водяное охлаждение, которое представляет собой менее дорогостоящее средство. Хотя тепловой баланс всей колонны головного погона значительно изменяется вследствие изменений технологического оборудования и режима эксплуатации, суммарное чистое изменение охлаждения и нагрузки ребойлера между фиг. 1 и фиг. 2 является небольшим, составляя, 0,62% и 0,43%, что является ожидаемым. Согласно указанному аспекту теплообменник 38 бокового потока имеет тепловую нагрузку, составляющую 3165 кВт или менее, согласно другому аспекту от приблизительно 1410 до приблизительно 2350 кВт и согласно другому аспекту от приблизительно 2350 до приблизительно 3165 кВт (в расчете на ежегодное производство от 260 до 350 тысяч тонн акрилонитрила). Согласно другому аспекту соотношение тепловой нагрузки в конденсаторе колонны головного погона 55 и тепловой нагрузки в теплообменнике бокового потока 38 составляет приблизительно 4,7 или менее, согласно другому аспекту приблизительно 2,5 или менее, согласно другому аспекту от приблизительно 2 до приблизительно 3 и согласно другому аспекту от приблизительно 2,5 до приблизительно 4,7.

[0039] Согласно одному аспекту способ представленный на фиг. 2 предусматривает для выпуска один теплообменник и насос, а также снижение требований к охлаждающему устройству. Практический пример выгоды может быть проиллюстрирован в условиях загрязнения. Когда колонна головного погона начинает загрязняться, для эксплуатации колонны обычно требуется все большее орошение в целях соответствия техническим условиям чистоты до тех пор, пока, наконец, работа колонны не должна быть остановлена в целях очистки. Поскольку циркуляционное орошение тарелки 22 представляет собой источник увеличения орошения, это приводит к снижению нагрузки конденсатора в связи с условиями загрязнения колонны головного погона.

[0040] Согласно другому аспекту способ предусматривает эксплуатацию колонны головного погона при определенном молярном соотношении пара и жидкости. Согласно указанному аспекту молярное соотношение пара и жидкости в колонне головного погона 30 выше бокового отвода 44 составляет от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,55, согласно другому аспекту от приблизительно 0,26 до приблизительно 0,51, согласно другому аспекту от приблизительно 0,26 до приблизительно 0,48, согласно другому аспекту от приблизительно 0,45 до приблизительно 0,55, согласно другому аспекту от приблизительно 0,46 до приблизительно 0,51 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,49 до приблизительно 0,51. Согласно одному аспекту молярное соотношение пара и жидкости выше бокового отвода для способа, который предусматривает раздельный возврат, составляет от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,50 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,26 до приблизительно 0,48. Согласно другому аспекту молярное соотношение пара и жидкости выше бокового отвода для способа, который предусматривает единый возврат, составляет от приблизительно 0,49 до приблизительно 0,51.

[0041] Молярное соотношение пара и жидкости в колонне головного погона 30 ниже бокового отвода 44 составляет от приблизительно 0,4 до приблизительно 1, согласно другому аспекту от приблизительно 0,5 до приблизительно 0,65, согласно другому аспекту от приблизительно 0,55 до приблизительно 0,65, согласно другому аспекту от приблизительно 0,54 до приблизительно 0,61, согласно другому аспекту от приблизительно 0,56 до приблизительно 0,62 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,58 до приблизительно 0,61. Согласно одному аспекту молярное соотношение пара и жидкости ниже бокового отвода для способа, который предусматривает раздельный возврат, составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 0,65 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,54 до приблизительно 0,61. Согласно другому аспекту молярное соотношение пара и жидкости ниже бокового отвода для способа, который предусматривает единый возврат, составляет от приблизительно 0,58 до приблизительно 0,61.

[0042] Согласно другому аспекту способ предусматривает эксплуатацию колонны головного погона при определенных соотношениях молярных соотношений пара и жидкости. Согласно указанному аспекту соотношение молярного соотношения пара и жидкости в колонне головного погона 30 выше бокового отвода 44 и молярного соотношения пара и жидкости в колонне головного погона 30 ниже бокового отвода 44 составляет от приблизительно 0,4 до приблизительно 0,9, согласно другому аспекту от приблизительно 0,44 до приблизительно 0,88, согласно другому аспекту от приблизительно 0,75 до приблизительно 0,90, согласно другому аспекту от приблизительно 0,77 до приблизительно 0,82 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,82 до приблизительно 0,87. Согласно другому аспекту в способе, который предусматривает единый возврат, соотношение молярного соотношения пара и жидкости в колонне головного погона 30 выше бокового отвода 44 и молярного соотношения пара и жидкости в колонне головного погона 30 ниже бокового отвода 44 составляет от приблизительно 0,4 до приблизительно 0,85 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,44 до приблизительно 0,83. Согласно другому аспекту в способе, который предусматривает единый возврат, соотношение молярного соотношения пара и жидкости в колонне головного погона 30 выше бокового отвода 44 и молярного соотношение пара и жидкости в колонне головного погона 30 ниже бокового отвода 44 составляет от приблизительно 0,8 до приблизительно 0,9 и согласно другому аспекту от приблизительно 0,81 до приблизительно 0,83.

[0043] Соотношение пара и жидкости в колонне головного погона 30 выше бокового отвода 44 может быть вычислено следующим образом:

скорость потока в потоке верхнего погона 51 колонны головного погона / (скорость потока в исходном потоке 34) + (скорость потока в объединенном потоке 67 конденсата на впуске 76 колонны головного погона)

Соотношение пара и жидкости в колонне головного погона 30 ниже бокового отвода 44 может быть вычислено следующим образом:

скорость потока в потоке 51 верхнего погона колонны головного погона / скорость потока во втором потоке 75 органических веществ

[0044] Фиг. 3 аналогичен фиг. 1 за исключением того, что фиг. 3 содержит дополнительный теплообменник 99.

[0045] Хотя настоящее изобретение, раскрытое в данном документе, описано посредством конкретных вариантов осуществления, примеров и соответствующих приложений, их многочисленные модификации и вариации могут быть произведены специалистами в данной области техники без выхода за пределы объема настоящего изобретения, представленного в формуле изобретения.

Изобретение относится к двум вариантам способа выделения акрилонитрила. Один из вариантов предусматривает: введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона; дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил; выпуск бокового потока из бокового отвода колонны головного погона, причем указанный боковой поток содержит смесь воды и органических веществ; отделение в декантаторе по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от бокового потока и разделение органических веществ по меньшей мере на два потока, причем один из потоков органических веществ возвращают в колонну головного погона выше бокового отвода колонны головного погона и один поток возвращают ниже бокового отвода колонны головного погона. Использование предлагаемого способа позволяет снизить энергозатраты. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ выделения акрилонитрила, предусматривающий:

введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона;

дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил;

выпуск бокового потока из бокового отвода колонны головного погона, причем указанный боковой поток содержит смесь воды и органических веществ;

отделение в декантаторе по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от бокового потока с получением потока органических веществ и потока воды;

разделение потока органических веществ по меньшей мере на два потока;

причем один из потоков органических веществ возвращают в колонну головного погона выше бокового отвода колонны головного погона и один поток возвращают ниже бокового отвода колонны головного погона;

и

при этом соотношение величины бокового потока, выпускаемого из бокового отвода колонны головного погона, и величины потока органических веществ, возвращаемого в колонну головного погона ниже бокового отвода, регулируют с получением потока кубовой жидкости, содержащего HCN в количестве 500 частей на миллион или менее.

2. Способ по п. 1, в котором поток органических веществ, возвращаемый в колонну головного погона выше бокового отвода, возвращают в колонну головного погона на от приблизительно 5 тарелок до приблизительно 1 тарелки выше бокового отвода колонны головного погона.

3. Способ по п. 1, в котором поток органических веществ, возвращаемый в колонну головного погона ниже бокового отвода, возвращают в колонну головного погона на от приблизительно 5 тарелок до приблизительно 1 тарелки ниже бокового отвода колонны головного погона.

4. Способ по п. 1, в котором один из двух потоков органических веществ, возвращаемых в колонну головного погона, содержит от приблизительно 40 до приблизительно 60 мас.% потока органических веществ.

5. Способ по п. 1, в котором боковой поток охлаждают после выпуска из колонны головного погона.

6. Способ по п. 5, в котором боковой поток охлаждают по меньшей мере в одном теплообменнике.

7. Способ по п. 6, в котором боковой поток охлаждают по меньшей мере в двух теплообменниках.

8. Способ по п. 6, в котором боковой поток перемещают в теплообменник под действием силы тяжести.

9. Способ по п. 1, в котором вентиляционный поток из декантатора возвращают в колонну головного погона.

10. Способ по п. 1, в котором поток верхнего погона колонны головного погона перемещают в конденсатор колонны головного погона.

11. Способ по п. 10, в котором соотношение тепловой нагрузки в конденсаторе колонны головного погона и тепловой нагрузки в теплообменнике бокового потока составляет приблизительно 2,5 или менее.

12. Способ по п. 1, в котором поток верхнего погона колонны головного погона содержит акрилонитрил в количестве 100 частей на миллион или менее.

13. Способ выделения акрилонитрила, предусматривающий:

введение исходного потока, который содержит акрилонитрил, HCN и воду, в колонну головного погона;

дистилляцию исходного потока в колонне головного погона с получением потока верхнего погона колонны головного погона, который содержит HCN, и потока кубовой жидкости, который содержит акрилонитрил;

выпуск бокового потока из бокового отвода колонны головного погона, причем указанный боковой поток содержит смесь воды и органических веществ;

отделение в декантаторе по меньшей мере некоторой части воды и органических веществ от бокового потока; и

разделение органических веществ по меньшей мере на два потока,

причем один из потоков органических веществ возвращают в колонну головного погона выше бокового отвода колонны головного погона и один поток возвращают ниже бокового отвода колонны головного погона.

14. Способ по п. 13, в котором поток органических веществ, возвращаемый в колонну головного погона выше бокового отвода, возвращают в колонну головного погона на от приблизительно 5 до приблизительно 1 тарелки выше бокового отвода колонны головного погона.

15. Способ по п. 13, в котором поток органических веществ, возвращаемый в колонну головного погона ниже бокового отвода, возвращают в колонну головного погона на от приблизительно 5 тарелок до приблизительно 1 тарелки ниже бокового отвода колонны головного погона.

16. Способ по п. 13, в котором один из двух потоков, возвращаемых в колонну головного погона, содержит от приблизительно 40 до приблизительно 60 мас.% потока органических веществ.

17. Способ по п. 13, в котором боковой поток охлаждают после выпуска из колонны головного погона.

18. Способ по п. 17, в котором боковой поток охлаждают по меньшей мере в одном теплообменнике.

19. Способ по п. 18, в котором боковой поток охлаждают по меньшей мере в двух теплообменниках.

20. Способ по п. 18, в котором боковой поток перемещают в теплообменник под действием силы тяжести.

21. Способ по п. 13, в котором вентиляционный поток из декантатора возвращают в колонну головного погона.

22. Способ по п. 13, в котором поток верхнего погона колонны головного погона перемещают в конденсатор колонны головного погона.

23. Способ по п. 22, в котором соотношение тепловой нагрузки в конденсаторе колонны головного погона и тепловой нагрузки в теплообменнике бокового потока составляет приблизительно 2,5 или менее.

24. Способ по п. 13, в котором поток кубовой жидкости содержит HCN в количестве 500 частей на миллион или менее.

25. Способ по п. 13, в котором поток верхнего погона колонны головного погона содержит акрилонитрил в количестве 100 частей на миллион или менее.

26. Способ по п. 13, в котором молярное соотношение пара и жидкости в колонне головного погона выше бокового отвода колонны головного погона составляет от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,55 и молярное соотношение пара и жидкости в колонне головного погона ниже бокового отвода колонны головного погона составляет от приблизительно 0,50 до приблизительно 0,65.