[发明专利]用于氨氧化反应器的氨进料的控制

说明书

本发明涉及用于氨氧化反应器的氨进料的控制。具体而言，提供了一种用于控制提供至氨氧化反应器的氨和/空气的量的过程和系统。该过程包括保持急冷水底部的pH和调整反应器进料中的氨量以在反应器进料中提供大约1至大约2的氨与烃之比。此外，该过程可包括调整反应器进料中的空气量，以在反应器进料中提供大约9至大约10的空气与烃之比。

技术领域

提供了一种用于控制提供至氨氧化反应器的氨和/空气的量的过程。更具体而言，该过程包括保持急冷水底部的pH并且调整反应器进料中的氨量来在反应器进料中提供大约1至大约2的氨与烃之比。此外，该过程可包括调整反应器进料中的空气量，以在反应器进料中提供大约9至大约10的空气与烃之比。

背景技术

在丙烯腈的商业制造中，丙烯、氨和氧根据以下反应流程一起反应：

CH2=CH-CH3+NH3+3/2O2→CH2=CH-CN+3H2O

通常称为氨氧化的该过程在存在适合的流化床氨氧化催化剂的情况下在升高的温度(例如，350℃至480℃)下以气相执行。

图1示出了用于执行该过程的典型的丙烯腈反应器。如这里所示，反应器10包括反应器外壳12、空气格栅14、进料喷洒器16、冷却盘管18和旋风分离器(cyclone)20。在正常操作期间，过程空气穿过空气入口22充入反应器10中，同时，来自丙烯入口34和氨入口36的丙烯和氨的混合物通过给送喷洒器16充入反应器10中。这些进气的流速高到足以使反应器内部中的氨氧化催化剂床24流化，在该处发生丙烯和氨的成为丙烯腈的催化氨氧化反应。

反应气体穿过反应器流出物出口26离开反应器10。在这样做之前，它们行进穿过旋风分离器20，旋风分离器20移除这些气体可夹带的任何氨氧化催化剂，以用于穿过浸入管25送回到催化剂床24。氨氧化是极为发热的，且冷却盘管18用于回收余热，且因此将反应温度保持在适当的水平。

如图1进一步所示，从离开典型丙烯腈反应器10的热反应气体回收丙烯腈和其它副产物的第一步骤是通过在急冷塔30中用急冷水喷洒它们来冷却它们。这些反应气体含有未反应的氨，其在这些气体被进一步处理之前被移除。出于此目的，硫酸加至急冷水，其根据以下反应与该未反应的氨反应来产生硫酸铵：

H2SO4+2NH3→(NH4)2SO4

该硫酸铵溶解在急冷水塔底部中，其通过急冷底部出口管线31排出以废弃。此时大致较冷且基本上没有未反应的氨的热反应气体从急冷塔的上部穿过急冷气体出口管线33离开，以用于进一步处理。由于反应器流出物出口26中的这些总体反应气体中的未反应氨的量可随时间变化，故由pH监测器37监测急冷塔底部水的pH，且借助于硫酸控制阀40和控制器42调整加至急冷塔的硫酸的量，以将该pH保持在期望水平。补充水可根据需要穿过管线45加至急冷。

为了丙烯腈反应器10以最大效率操作，在任何特定时间给送至反应器的氨量应当在摩尔量上略微超过在将在相同时间给送至反应器的丙烯中的全部转换成丙烯腈所需的量。由于进入的丙烯的流速可出于许多原因而随时间变化，故惯例是连续地监测该流速F1，且借助于氨控制阀32和控制器38响应于该测得的丙烯流速来连续地调整进入的氨的流速。