[發明專利]用于氨氧化反應器的進料分布器設計

有效

• 申請號: 201410124814.6
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104941522B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: T.R.麥克唐奈;J.R.庫奇;D.R.瓦納;P.T.瓦赫滕多夫;T.G.特拉弗斯
• 申請（專利權）人: 英尼奧斯歐洲股份公司
• 主分類號: B01J4/00
• 分類號: B01J4/00;B01J8/24;C07C255/08;C07C253/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,嚴志軍

背景技術

在丙烯腈的商業制造中，丙烯、氨和氧按照以下反應圖式一起反應：

CH₂=CH-CH₃ + NH₃ + 3/2 O₂ → CH₂=CH-CN+ 3 H₂O

通常稱為氨氧化的這個過程在合適的流化床氨氧化催化劑的存在下在高溫下以氣相進行。

圖1示出了用來進行該過程的典型的氨氧化反應器。如該圖所示，反應器10包括反應器壁12、空氣格柵14、進料分布器(sparger)16、冷卻盤管18和旋流器(cyclone)20。在正常操作期間，工藝空氣通過空氣入口22充入反應器10中，而丙烯和氨的混合物通過進料分布器16充入反應器10中。兩者的流量都足夠高，以使反應器內部的氨氧化催化劑的床24流化，在其中發生丙烯和氨向丙烯腈的催化氨氧化。

由反應產生的產物氣體通過反應器流出物出口26離開反應器10。在這樣做之前，產物氣體穿過旋流器20，旋流器20去除這些氣體可夾帶的任何氨氧化催化劑，以通過料腿(diplegs)25返回到催化劑床24。氨氧化是高度放熱的，因此使用冷卻盤管18來帶走過量的熱量，從而將反應溫度保持在適當水平。

丙烯和氨可與氧形成爆炸性混合物。然而，在正常操作溫度下，在反應器10內部由流化的氨化作用催化劑來防止爆炸，該催化劑在爆炸可發生之前優先催化氨氧化反應。相應地，反應器10被設計和操作成使得在正常操作期間允許工藝空氣接觸丙烯和氨的唯一地方是在氨氧化催化劑24的流化床內，且因此僅在催化劑的溫度高至足以催化氨氧化反應時。

為此，將丙烯和氨進料到反應器10的傳統方式使用諸如在U.S. 5, 256,810中所示的進料分布器系統16，該專利的公開內容以引用方式并入本文中。如‘810專利的圖1和圖2(這兩幅圖被重新編號為本文獻的圖2和圖3)中所示，進料分布器16采取一系列供應管或管道的形式，其包括主集管30和支管(lateral)32，支管32附連到集管30且從集管30分出。一系列面向下的進料噴嘴34被限定在集管30和支管34中，丙烯和氨的混合物在正常反應器操作期間通過進料噴嘴34充入。支管32和進料噴嘴34的數目和間距使得橫跨反應器10的整個橫截面積大致均勻地定位有每平方米總共約10至30個進料噴嘴。

通常，每個進料噴嘴34都被進料護罩36包圍，進料護罩36采取管道的短部段的形式，該管道的內徑為噴嘴34的直徑的若干倍。進料護罩34使得穿出噴嘴10的氣體的速度能夠在離開進入催化劑床24之前顯著減慢，這防止了本來可發生的催化劑的崩解。

工藝空氣通常在穿過空氣格柵14之后進入催化劑床24(圖1)，空氣格柵14位于進料分布器16下方。如熟知的，空氣格柵14通常采取連續的金屬片材的形式，其限定在其中的一系列空氣孔或噴嘴?？諝鈬娮斓闹睆?、穿過空氣格柵14的工藝空氣的質量流量和穿過進料分布器16的丙烯/氨混合物的質量流量經選擇，使得催化劑床24中的氨氧化催化劑在正常操作期間被這些氣體完全流化。

空氣噴嘴通常設有其自己的保護性空氣護罩(未示出)，該護罩通常位于空氣格柵14下方。此外，在許多情況下，進料噴嘴34與空氣格柵14中的空氣噴嘴以一對一關系設置，其中每個進料護罩36直接對準其對應的空氣噴嘴以促進穿出這兩種不同的噴嘴的氣體的快速且充分的混合。參見U.S. 4,801,731。

雖然這種一般類型的丙烯/氨進料系統效果良好，但其的確存在某些缺點。例如，由于在高溫下持續暴露于氨，形成進料分布器16的金屬隨時間推移而經歷氮化。結果，進料分布器16的各個部段和有時整個進料分布器需要被不時更換。這可是成本非常高的，特別是由于在進行更換時反應器必須完全停機。

與這種丙烯/氨進料系統相關聯的第二個問題是運行的不均勻性。這不僅不利地影響系統的生產率，而且還導致了不均勻氮化，這進一步加重了氮化問題。

發明內容

根據本發明，提供了一種新的進料分布器設計，其顯著減少了這些問題，并且在一些情況下大致完全消除了問題。

根據該新分布器設計的一個特征，使用氣密性快速斷開配件將分布器的主集管管道附連到主集管管道所穿過的反應器的壁，或者將形成進料分布器的各種管道連接到彼此，或者兩者。由于該特征，當更換由于過度氮化而變得必要時，更換一些或所有進料分布器所需的時間和勞動顯著減少。