[實(shí)用新型]用于商用氧化或氨氧化反應(yīng)器的改進(jìn)的進(jìn)料系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420150059.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN203916628U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.R.麥克唐奈;J.R.庫(kù)奇;D.R.瓦納;P.T.瓦赫滕多夫;T.G.特拉弗斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英尼奧斯歐洲股份公司
• 主分類號(hào): B01J8/44
• 分類號(hào): B01J8/44;C07C255/08;C07C253/26
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;傅永霄

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于商用氧化或氨氧化反應(yīng)器的改進(jìn)的進(jìn)料系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在丙烯腈的商業(yè)制造中，丙烯、氨和氧按照以下反應(yīng)圖式一起反應(yīng)：

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

通常稱為氨氧化的這個(gè)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(jìn)行。

圖1示出了用來進(jìn)行該過程的典型的氨氧化反應(yīng)器。如該圖所示，反應(yīng)器10包括反應(yīng)器壁12、空氣格柵14、進(jìn)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(yīng)器10中，而丙烯和氨的混合物通過進(jìn)料分布器16充入反應(yīng)器10中。兩者的流量都足夠高，以使反應(yīng)器內(nèi)部的氨氧化催化劑的床24流化，在其中發(fā)生丙烯和氨向丙烯腈的催化氨氧化。

由反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體通過反應(yīng)器流出物出口26離開反應(yīng)器10。在這樣做之前，產(chǎn)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(yīng)溫度保持在適當(dāng)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(yīng)器10內(nèi)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(fā)生之前優(yōu)先催化氨氧化反應(yīng)。相應(yīng)地，反應(yīng)器10被設(shè)計(jì)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(nèi)，且因此僅在催化劑的溫度高至足以催化氨氧化反應(yīng)時(shí)。

為此，將丙烯和氨進(jìn)料到反應(yīng)器10的傳統(tǒng)方式使用諸如在U.S. 5, 256,810中所示的進(jìn)料分布器系統(tǒng)16，該專利的公開內(nèi)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(hào)為本文獻(xiàn)的圖2和圖3)中所示，進(jìn)料分布器16采取一系列供應(yīng)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(jìn)料噴嘴34被限定在集管30和支管32中，丙烯和氨的混合物在正常反應(yīng)器操作期間通過進(jìn)料噴嘴34充入。支管32和進(jìn)料噴嘴34的數(shù)目和間距使得橫跨反應(yīng)器10的整個(gè)橫截面積大致均勻地定位有每平方米總共約10至30個(gè)進(jìn)料噴嘴。

通常，每個(gè)進(jìn)料噴嘴34都被進(jìn)料護(hù)罩36包圍，進(jìn)料護(hù)罩36采取管道的短部段的形式，該管道的內(nèi)徑為噴嘴34直徑的若干倍。進(jìn)料護(hù)罩36使得穿出噴嘴34的氣體的速度能夠在離開進(jìn)入催化劑床24之前顯著減慢，這防止了本來可發(fā)生的催化劑的崩解(disintegration)。

工藝空氣通常在穿過空氣格柵14之后進(jìn)入催化劑床24(圖1)，空氣格柵14位于進(jìn)料分布器16下方。如熟知的，空氣格柵14通常采取連續(xù)的金屬片材的形式，其限定在其中的一系列空氣孔或噴嘴。空氣噴嘴的直徑、穿過空氣格柵14的工藝空氣的質(zhì)量流量和穿過進(jìn)料分布器16的丙烯/氨混合物的質(zhì)量流量經(jīng)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。

空氣孔76(在圖5中)通常設(shè)有其自己的保護(hù)性空氣護(hù)罩(未示出)，該護(hù)罩通常位于空氣格柵14下方。此外，在許多情況下，進(jìn)料噴嘴34與空氣格柵14中的空氣噴嘴以一對(duì)一關(guān)系設(shè)置，其中，每個(gè)進(jìn)料護(hù)罩36直接對(duì)準(zhǔn)其對(duì)應(yīng)的空氣噴嘴以促進(jìn)穿出這兩種不同噴嘴的氣體的快速且充分的混合。就本申請(qǐng)的目的而言，這樣的空氣噴嘴被稱為無蓋的。參見U.S. 4,801,731。在其它情況下，空氣噴嘴可具有安裝在其正上方的蓋，以優(yōu)先地沿格柵水平地(以定向或均勻方式)而不是正對(duì)著進(jìn)料護(hù)罩豎直地分配空氣。這些蓋可以是焊接在這樣的空氣噴嘴上方的小金屬罩。將蓋附連到格柵的腿部的設(shè)計(jì)可選擇成優(yōu)化水平氣體分布模式。在空氣孔上方的這些蓋也可設(shè)計(jì)成防止處于反流化狀態(tài)的催化劑(i)通過空氣孔下落和/或(ii)沉降在蓋本身上(例如，通過具有坡面或由角鐵制成)。

雖然這種一般類型的丙烯/氨進(jìn)料系統(tǒng)效果良好，但其可存在某些缺點(diǎn)。例如，穿出進(jìn)料分布器16的丙烯/氨進(jìn)料混合物與穿出空氣格柵14的空氣的混合可能是不充分的。這會(huì)降低反應(yīng)器性能，導(dǎo)致反應(yīng)物向產(chǎn)物的不太理想的轉(zhuǎn)化。