氨氧化反應反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用于反應器中的催化劑的回收的改進的工藝，包括利用改進的旋風分離器構造的用于在丙烯腈和甲基丙烯腈的制造中使用的反應器中的催化劑的回收的工藝。氨氧化反應反應器和工藝包括懸吊在反應器中的多級旋風分離器組的外環。更具體地，每平方米反應器的可用剖面面積的旋風分離器的第一級入口面積的平方米比率為大約0.03至大約0.05。
【背景技術】
[0002]用于丙烯腈和甲基丙烯腈的制造的各種工藝和系統是已知的；參見例如美國專利N0.6，107，509。典型地，已經通過如下步驟實現在催化劑的存在下通過烴、氨和氧的直接反應回收和凈化產生的丙烯腈/甲基丙烯腈，該烴從由丙烷、丙烯或異丁烯組成的集合中選擇，該步驟為:將含有丙烯腈/甲基丙烯腈的反應器流出物輸送至第一柱(淬冷)，在此利用第一水性流冷卻反應器流出物；將含有丙烯腈/甲基丙烯腈的冷卻的流出物輸送到第二柱(吸收器)中，在此利用第二水性流接觸冷卻的流出物，以將丙烯腈/甲基丙烯腈吸收到第二水性流中；將含有丙烯腈/甲基丙烯腈的第二水性流從第二柱輸送至第一蒸餾柱(回收柱)，以用于從第二水性流分離粗制的丙烯腈/甲基丙烯腈；和將分離的粗制丙烯腈/甲基丙烯腈輸送至第二蒸餾柱(頭餾分柱(heads column)),以從粗制丙烯腈/甲基丙烯腈移除至少一些雜質；和將部分低凈化的丙烯腈/甲基丙烯腈輸送至第三蒸餾柱(產物柱)，來獲得產物丙烯腈/甲基丙烯腈。美國專利Nos.4，234，510 ;3，885，928 ;3，352，764 ;3，198，750和3，044，966例示了用于丙烯腈和甲基丙烯腈的典型的回收和凈化工藝。
[0003]常規的流化床反應器包括:高壓間(plenum)，其在反應器的頂部部分的中央處附接至反應器的頭部；和旋風分離器，其繞高壓間從附接至反應器頭部的支撐桿懸掛。旋風分離器構造為俘獲在反應器中已從流化床向上行進的催化劑，并且將俘獲的催化劑向下回送至流化床，從而減少了運送至高壓間且與丙烯腈產物一起離開反應器頂部的催化劑。
[0004]在典型的丙烯腈工藝中，丙烯、氨和氧在催化劑的存在下在流化床反應器中反應來產生丙烯腈。也產生了乙腈和氰化氫(HCN)。產生的丙烯腈、乙腈和HCN典型地通過高壓間運送出反應器頂部部分。高壓間典型地定位在反應器頂部部分的中央處，并且附接至反應器的頭部。為了減少運送至高壓間且與丙烯腈、乙腈和HCN —起離開反應器的催化劑，已使用旋風分離器來在反應器的較高部分中俘獲催化劑，并且將俘獲的催化劑回送至反應器的較低部分。典型的反應器包括旋風分離器的外環，其從繞反應器的內周定位的反應器頂板懸垂。在典型的反應器中，各個旋風分離器具有立管，其從旋風分離器豎直向上地延伸并且以相對于高壓間外周的側面的向上角度成角度。在典型的反應器中，反應器蒸汽流(例如包含丙烯腈、乙腈和HCN的反應器流)從流化的催化劑床升起，并且在反應器的內周附近進入旋風分離器的入口。在各旋風分離器中，反應器流被引導通過旋風分離器，并且一從旋風分離器離開就進入相對應的立管，并且通過立管首先豎直地并然后以向上的角度被引導，并且離開立管并進入高壓間外周的側面處的高壓間入口。因而僅從反應器的外周抽出將反應器流出物氣體，并且因此建立反應器氣體循環模式。美國專利Nos.7，442，345 ;7，323, 038 ;和5，221, 301描述了具有旋風分離器的反應器和旋風分離器操作。
[0005]雖然丙烯腈/甲基丙烯腈的制造已在商業上實踐多年，但依然存在在其中改進將具有顯著益處的區域。這些改進區域之一將為更加有效的反應器操作，尤其是當從對反應器的常規供給速率按比例增加至更高的供應速率時。
【實用新型內容】
[0006]由此，本公開的一方面為提供克服或減少常規工藝的缺點的安全、有效且成本有效的方法和設備。
[0007]氨氧化反應反應器包括懸吊在反應器中的多級旋風分離器組的外環。旋風分離器的各多級組包括具有第一級入口的第一級旋風分離器，該第一級旋風分離器構造為接收從反應器中的流化催化劑床向上流動的反應器流并且從反應器流分離催化劑中的至少一部分。每平方米反應器的可用剖面面積的第一級入口區域的累積平方米比率為大約0.03至大約0.05。
[0008]氨氧化反應工藝包括使烴流在反應器中的流化催化劑床中反應來產生反應器流。該工藝還包括在多級旋風分離器組的外環中從反應器流分離催化劑，旋風分離器的各多級組包括具有第一級入口的第一級旋風分離器，該第一級旋風分離器構造為接收從在反應器中的流化催化劑床向上流動的反應器流并且從反應器流分離催化劑中的至少一部分。以米/秒計的旋風分離器入口速率與以米/秒計的反應器流出物速率之比為15或更大。出于本申請的目的，(i)反應器流出物速率將基于反應器的排出噴嘴處的容積流出物流速和可用反應器剖面面積(“CSA”)；且(ii)可用反應器剖面面積是除冷卻盤管和浸腳區域外的剖面面積，并且出于本申請的目的，可以可選地接近開放CSA的大約90%。
[0009]氨氧化反應反應器包括:大約9m至大約Ilm的反應器內徑；大約0.45至大約0.6的反應器內徑與反應器圓柱高度(切線到切線)之比；和反應器高度(切線到切線)的大約2%至大約10%的第一級旋風分離器高度。
[0010]氨氧化反應工藝包括使烴流在反應器中的流化催化劑床中反應來產生反應器流。反應器內徑為大約9m與Ilm之間，反應器內徑與反應器圓柱高度(切線到切線)之比為大約0.45至大約0.6，且第一級旋風分離器的高度為反應器高度(切線到切線)的大約2%至大約10%。
[0011]氨氧化反應工藝包括使烴流在反應器中的流化催化劑床中反應來產生反應器流。該工藝包括包括在多級旋風分離器組的外環、旋風分離器的各多級組中從反應器流分離催化劑。旋風分離器的多級組包括具有第一級入口的第一級旋風分離器，該第一級旋風分離器構造為接收從反應器中的流化催化劑床向上流動的反應器流并且從反應器流分離催化劑中的至少一部分。在該方面中，在第一級旋風分離器中提供大約300至大約900m/sec2的離心力。
[0012]根據結合附圖閱讀的本公開的例示實施例的以下詳細說明，本公開的上述和其他方面、特征及優點將變得清楚。
【附圖說明】
[0013]通過參照考慮到附圖的以下說明，可獲得本實用新型的示范實施例及其優點的更完整的理解，在附圖中，相似的標號指示相似的特征，且其中:
[0014]圖1是根據本公開的方面的實施例的圖。
[0015]圖2是沿著線2-2作出的在圖1中顯示的實施例的圖。
[0016]圖3例示出了單個旋風分離器。
【具體實施方式】
[0017]以下包括與丙烯腈生產有關的描述。但是，以下描述可應用至涉及流化床反應器的其它應用。例如，下列描述可應用至包括多個旋風分離器的流化床反應器，其中，旋風分離器構造為俘獲在反應器中已從流化床向上行進的催化劑，并且將俘獲的催化劑向下回送至流化床，從而減少運送至高壓間且與丙烯腈產物一起離開反應器頂部的催化劑。在一方面中，催化劑構造為促進烴、氨、和氧在反應器中的反應來產生反應器流，其中，反應器流包含丙烯腈。
[0018]在一方面中，設備包括旋風分離器(優選地為多級旋風分離器)組的外環。外環的旋風分離器從反應器頭部懸垂，并且繞反應器的內周定位。旋風分離器的各多級組包括具有第一級入口的第一級旋風分離器，該第一級旋風分離器構造為接收從反應器中的流化催化劑床向上流動的反應器流，并且從反應器流分離催化劑中的至少一部分。在該方面中，每平方米反應器的可用剖面面積的第一級入口面積的平方米比率為大約0.03至大約0.05，在另一方面中為大約0.035至大約0.045，在另一方面中為大約0.0375至大約0.0425。在另一方面中，每立方米催化劑床容積每平方米反應器的可用剖面面積的第一級入口面積的平方米比率為大約0.00006至大約0.0002，在另一方面中為大約0.0001至大約0.00018，在另一方面中為大約0.00013至大約0.00016。在另一方面中，每公噸催化劑每平方米反應器的可用剖面面積的第一級入口區域的平方米比率為大約0.00015至大約0.00035，在另一方面中為大約0.0002至大約0.0003，并且在另一方面中為大約0.00022至大約0.0028。
[0019]如下地確定反應器的可用剖面面積(CSA):
[0020]可用CSA=(總 CSA)(內部的 ％CSA)
[0021]總CSA=(反應器半徑)2
[0022]內部的％CSA=((開放區域)-(盤管區域+浸腳區域))/ (開放區域)
[0023]如下地確定催化劑床容積:
[0024]催化劑床容積=((反應器半徑)2 )(床高)
[0025]床高=((催化劑存量*1000) /流化密度)/ ( π /4)(反應器直徑)2 (