EA 032235B1 20190430

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000032235b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ запуска реактора получения акрилонитрила, включающий загрузку катализатора аммоксидирования по меньшей мере в один реактор аммоксидирования; нагревание катализатора аммоксидирования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака и подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор, причем мольное отношение пропилена к аммиаку на уровне от около 0 до около 0,02 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода, где предельно допустимая концентрация кислорода составляет около 10 об.% или менее.

2. Способ по п.1, в котором мольное отношение пропилена к аммиаку около 0 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.

3. Способ по п.1, в котором предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 9 об.% или менее.

4. Способ по п.3, в котором предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 8 об.% или менее.

5. Способ по п.4, в котором предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 7 об.% или менее.

6. Способ по п.1, в котором отношение пропилен:аммиак в выходящем потоке реактора составляет около 0, когда концентрация кислорода в реакторе составляет 12 об.% или более.

7. Способ по п.1, в котором отношение пропилен:аммиак в выходящем потоке реактора составляет около 0,02 или более, когда концентрация кислорода в реакторе составляет 7 об.% или менее.

8. Способ по п.1, в котором содержание кислорода в выходящем потоке реактора составляет от около 0,5 до около 7 об.%.

9. Способ по п.1, в котором аммиак подают в реактор, когда катализатор аммоксидирования характеризуется температурой около 350°C или более.

10. Способ по п.1, в котором концентрацию кислорода в выходящем потоке реактора измеряют при помощи непрерывно работающего поточного измерителя содержания кислорода.

11. Способ запуска реактора получения акрилонитрила, включающий осуществление процесса запуска реактора получения акрилонитрила по любому из пп.1-10 и подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор в количествах, эффективных для повышения температуры катализатора до промежуточной температуры реакции от около 415 до около 425°C.

12. Способ по п.11, в котором промежуточная температура реакции от около 415 до около 425°C достигается за около 5 ч или менее после подачи пропилена в реактор.

13. Способ по п.11, дополнительно включающий подачу пропилена в реактор в количестве, эффективном для повышения промежуточной температуры катализатора до установившейся температуры реакции от около 435 до около 445°C.

14. Способ по п.13, в котором температура около 435°C достигается за около 200 ч или более после подачи пропилена в реактор.

15. Способ по п.13, в котором температура около 440°C достигается за около 250 ч или более после подачи пропилена в реактор.

16. Способ по п.13, в котором температура от около 435 до около 445°C достигается за время от около 1 до около 3 ч после подачи пропилена в реактор.

17. Способ получения акрилонитрила, включающий осуществление процесса запуска реактора получения акрилонитрила по любому из пп.1-10; подачу аммиака и пропилена в реактор в количестве, эффективном для обеспечения концентрации кислорода в реакторе ниже предельно допустимой концентрации кислорода; и подачу пропилена в реактор в количестве, эффективном для получения акрилонитрила, при этом предельно допустимая концентрация кислорода составляет около 10 об.% или менее.

18. Способ по п.17, в котором мольное отношение пропилена к аммиаку на уровне от около 0 до около 0,02 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в реакторе не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.

19. Способ по п.17, в котором аммиак подают, когда катализатор аммоксидирования характеризуется температурой около 350°C или более.

20. Способ по п.18, в котором мольное отношение пропилена к аммиаку около 0 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.

21. Способ по п.20, в котором промежуточная концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 9 об.% или менее.

22. Способ по п.21, в котором промежуточная концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 8 об.% или менее.

23. Способ по п.22, в котором промежуточная концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 7 об.% или менее.

24. Способ по п.17, в котором нагревание катализатора аммоксидирования до минимальной температуры окисления аммиака проводят при помощи поточного нагревателя с прямым обогревом.

25. Способ по п.17, в котором реактор содержит разбрызгиватель сырья для приема пропиленового и аммиачного реагентов реакции аммоксидирования, а также в котором закупоривание разбрызгивателя сырья псевдоожиженным катализатором аммоксидирования при запуске реактора предотвращают при помощи способа очистки разбрызгивателя, который включает использование воздуха для очистки разбрызгивателя сырья на начальных фазах запуска, а затем замену газа, используемого для очистки разбрызгивателя, с воздуха на азот перед началом подачи аммиака в реактор.

26. Способ по п.17, в котором реактор получения акрилонитрила является частью установки получения акрилонитрила, которая содержит первый и второй реакторы получения акрилонитрила, а также участок извлечения и очистки для извлечения акрилонитрила из отходящих газов реакторов, получаемых в первом и втором реакторах получения акрилонитрила, причем как первый, так и второй реактор получения акрилонитрила запускают, следуя процедуре п.1, а также при этом отходящие газы реакторов, получаемые во втором реакторе получения акрилонитрила, не подают на участок извлечения и очистки установки получения акрилонитрила до тех пор, пока концентрация кислорода в них не снизится до около 8 об.% или менее.

27. Способ по п.26, в котором отходящие газы реактора, получаемые в первом реакторе получения акрилонитрила, подают на участок извлечения и очистки, причем отходящие газы реактора, получаемые во втором реакторе получения акрилонитрила, характеризуются концентрацией кислорода больше чем около 6 об.%.

28. Способ по п.27, в котором отходящие газы реактора, получаемые в первом реакторе получения акрилонитрила, подают на участок извлечения и очистки, причем отходящие газы реактора, получаемые во втором реакторе получения акрилонитрила, характеризуются концентрацией кислорода больше чем около 8 об.%.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское
патентное
ведомство
032235
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.04.30
(21) Номер заявки 201691823
(22) Дата подачи заявки
2014.03.11
(51) Int. Cl.
C07C 253/26 (2006.01) C07C 255/08 (2006.01) C07C 253/24 (2006.01)
(54) ПРОЦЕДУРА ЗАПУСКА РЕАКТОРА ПОЛУЧЕНИЯ АКРИЛОНИТРИЛА
(56) JP-A-2002265431 EP-A2-0484136
(43) 2016.12.30
(86) PCT/US2014/023348
(87) WO 2015/137926 2015.09.17
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ИНЕОС ЮРОП АГ (CH)
(72) Изобретатель:
Макдонел Тимоти Роберт, Коач Джей Роберт, Вагнер Дэвид Рудольф, Вачтендорф Пол Тригг (US)
(74) Представитель:
Строкова О.В. (RU)
(57) Образование взрывоопасных смесей при запуске реактора получения акрилонитрила предотвращается путем включения аммиака в газы, подаваемые в реактор при предварительном подогреве катализатора. В дополнение к образованию тепла окисление этого аммиака снижает содержание кислорода в газе внутри реактора получения акрилонитрила, а также в отходящем газе реактора, при этом снижая риск образования взрывоопасных смесей в этом отходящем газе.
Предпосылки создания изобретения
При промышленном производстве акрилонитрила пропилен, аммиак и кислород реагируют вместе согласно следующей схеме реакции:
СН2=СН-СН3 + NH3 + 3/2 02 -> CH2=CH-CN+ 3 Н20.
Этот способ, который обычно называют аммоксидированием, проводят в газовой фазе при повышенной температуре в присутствии подходящего псевдоожиженного катализатора аммоксидирования.
На фиг. 1 показан обычный реактор аммоксидирования, используемый для проведения данного способа. Как здесь показано, реактор 10 содержит корпус 12 реактора, вентиляционную решетку 14, разбрызгиватель 16 сырья, змеевики 18 охлаждения и циклоны 20. При нормальной работе технологический воздух подают в реактор 10 через впускное отверстие 22 для воздуха, тогда как смесь пропилена и аммиака подают в реактор 10 через разбрызгиватель 16 сырья. Расходы для обоих потоков достаточно высоки для псевдоожижения слоя 24 катализатора аммоксидирования во внутреннем пространстве реактора, где происходит каталитическое аммоксидирование пропилена и аммиака в акрилонитрил.
Продукционные газы, получаемые при реакции, выходят из реактора 10 через выпускное отверстие 26 для выходящего потока реактора. Перед осуществлением этого они проходят через циклоны 20, в которых удаляют любое количество катализатора аммоксидирования, которое эти газы могли захватить, для возврата в слой 24 катализатора. Аммоксидирование является сильно экзотермическим процессом, и поэтому змеевики 18 охлаждения используют для отвода избытка тепла и, таким образом, поддержания температуры реакции на соответствующем уровне.
Как дополнительно обсуждается ниже, одна из ранних стадий при запуске реактора получения ак-рилонитрила состоит в предварительном нагреве катализатора аммоксидирования до повышенной температуры. Для этой цели пусковой подогреватель 28 обеспечивают для нагрева технологического воздуха, подаваемого во впускное отверстие 22 для воздуха во время этой стадии предварительного нагрева катализатора.
Пропилен и аммиак, а также горючие компоненты отходящего газа реактора, например акрилонит-рил, непрореагировавший пропилен, непрореагировавший аммиак, цианид водорода, акролеин, акриловая кислота и ацетонитрил, могут образовывать взрывоопасные смеси с кислородом. Следовательно, необходимо соблюдать осторожность при нормальной работе, а также при запуске, чтобы избежать ситуаций, при которых может произойти взрыв. При нормальной работе внутри реактора при нормальных рабочих температурах это не является проблемой, поскольку реакция аммоксидирования предотвращает возникновение взрыва. Таким образом, реактор 10 разработан и работает так, что единственное место, где технологическому воздуху позволяют контактировать с пропиленом и аммиаком при нормальной работе, находится в псевдоожиженном слое катализатора 24 аммоксидирования, и только когда температура катализатора высока достаточно для осуществления катализа реакции аммоксидирования.
При запуске и остановке, однако, температура катализатора аммоксидирования обычно недостаточно высока для того, чтобы избежать взрыва. Таким образом, различные подходы обычно предпринимают для предотвращения взрыва, все из которых основаны на идее предотвращения образования взрывоопасных смесей в первую очередь.
В этом смысле, чтобы быть взрывоопасной, смесь горючего ингредиента и кислорода должна содержать некоторую минимальную концентрацию горючего ингредиента, которая называется концентрацией "нижнего предела воспламеняемости" этого ингредиента. Кроме того, смесь должна также содержать некоторую минимальную концентрацию кислорода для поддержания горения горючего ингредиента, которая называется "предельно допустимой концентрацией кислорода" в смеси. Следовательно, более ранние подходы к предотвращению образования взрывоопасных смесей при запуске основаны или на "подходе ограничения концентрации горючего компонента", при котором концентрацию горючих ингредиентов поддерживают на уровне, который ниже их концентраций нижнего предела воспламеняемости, или на "подходе ограничения концентрации кислорода", при котором концентрацию кислорода поддерживают по уровне, который ниже предельно допустимой концентрации кислорода, во всех соответствующих газовых смесях.
Например, в обычном подходе ограничения концентрации кислорода для запуска реактора получения акрилонитрила нагретый технологический воздух используют для предварительного нагрева катализатора до подходящей повышенной температуры. Как только это происходит, поток нагретого технологического воздуха заменяют на поток нагретого инертного газа, обычно пара или азота, пока концентрация кислорода в отходящем газе реактора не упадет до безопасного уровня, т.е. уровня ниже предельно допустимой концентрации кислорода отходящего газа при нормальной работе. Только после того, как это произойдет, начинают подачу пропилена и аммиака в реактор. Взрывоопасные смеси не образуются в отходящем газе реактора, поскольку концентрация кислорода в отходящем газе реактора падает ниже предельно допустимой концентрации кислорода в нем перед тем, как горючие ингредиенты, такие как акрилонитрил, HCN, непрореагировавший пропилен и непрореагировавший аммиак, оказываются в этом отходящем газе.
Пар может иметь отрицательное влияние на катализатор аммоксидирования и внутренние компоненты реактора, и поэтому пар не является предпочтительным для этой цели. Хотя этих проблем избега
ют, если азот используют в качестве инертного газа, требуются большие количества азота, что может быть чрезмерно дорогостоящим во многих случаях. Следовательно, подход ограничения концентрации кислорода для того, чтобы избежать образования взрывоопасных газов при запуске реактора получения акрилонитрила, используется не очень часто из-за этих нежелательных признаков.
В обычном подходе ограничения концентрации горючего компонента для запуска реактора получения акрилонитрила нагретый технологический воздух также используют для предварительного нагрева катализатора до подходящей повышенной температуры. Как только эта температура достигается, начинают подачу пропилена и аммиака в реактор, но только ее проводят очень медленно. Поскольку эти реагенты быстро расходуются реакцией аммоксидирования, а также поскольку их расходы низки, концентрации горючих ингредиентов в отходящем газе реактора всегда остаются ниже их концентраций нижнего предела воспламеняемости. Поэтому идея данного подхода состоит в том, что, пока расходы пропилена и аммиака в реактор при запуске низки, количество горючих ингредиентов, возникающих в отходящем газе реактора будет всегда меньше, чем их концентрации нижнего предела воспламеняемости, даже хотя концентрация кислорода в реакторе, а также в отходящем газе реактора относительно высока.
Проблема этого подхода ограничения концентрации горючего компонента, однако, состоит в том, что, как только система достигает нормальных рабочих условий, образования взрывоопасных смесей избегают в отходящем газе, поскольку концентрация кислорода в этом газе слишком низка, а не потому что концентрации горючих ингредиентов слишком низки. Это означает, что, когда используют этот подход, система переходит от подхода ограничения концентрации горючего компонента для предупреждения образования взрывоопасных смесей к подходу ограничения концентрации кислорода, когда система переходит от запуска к нормальной работе. Проблема состоит в том, что при этом переходе концентрации горючих ингредиентов в отходящем газе, с одной стороны, и кислорода в этом отходящем газе, с другой стороны, могут становиться достаточно близкими друг с другом в отношении получения взрывоопасной смеси.
При этом следует помнить, что концентрация нижнего предела воспламеняемости горючего ингредиента в газовой смеси и соответствующая предельно допустимая концентрация кислорода в этой газовой смеси изменяются обратно пропорционально относительно друг друга. Другими словами, если концентрация кислорода в газовой смеси увеличивается, тогда концентрация нижнего предела воспламеняемости горючего ингредиента в этой газовой смеси снижается, и наоборот. Кроме того, зона воспламеняемости горючего ингредиента (т.е. разница его верхнего и нижнего пределов воспламеняемости) в газовой смеси, а также разница между максимальной и минимальной предельно допустимыми концентрациями кислорода в смеси увеличиваются при увеличении температуры.
Следовательно, когда система переходит от подхода ограничения концентрации горючего компонента для предупреждения образования взрывоопасных смесей на ранних стадиях запуска к подходу ограничения концентрации кислорода на более поздних стадиях запуска, может наступать время, когда концентрации горючих ингредиентов и кислорода в отходящем газе становятся достаточно близкими друг к другу в отношении получения взрывоопасной смеси. В результате требуется не только точное регулирование температуры реакции, а также скоростей подачи пропилена и аммиака, если используют этот подход, но, кроме того, все еще остается достаточно высокий риск того, что отходящий газ может стать взрывоопасным, даже если обеспечивать это точное регулирование.
Еще больше усугубляет эту проблему тот факт, что продукты и побочные продукты реакции аммоксидирования (например, акрилонитрил, HCN, ацетонитрил, акриловая кислота и акролеин) также являются горючими. Поэтому, даже хотя отходящий газ может не быть взрывоопасным в отношении пропилена или аммиака, он все еще может быть взрывоопасным с учетом этих продуктов и побочных продуктов.
Еще одной проблемой этого подхода ограничения концентрации горючего компонента является то, что некоторые из продуктов и побочных продуктов реакции аммоксидирования, например, акролеин, хотя и не взрывоопасны, если находятся в достаточно низкой концентрации, тем не менее, все еще являются нестабильными при температурах и концентрациях кислорода, присутствующих в отходящем газе реактора. Эта нестабильность может привести к реакции горения, возникающей в отходящем газе (известной как "догорание выходящего потока"), что приводит к нежелательно высокой температуре выходящего потока.
Сущность изобретения
Согласно настоящему изобретению обеспечены новые процедуры предотвращения образования взрывоопасных смесей при запуске, причем новые процедуры легче и дешевле для осуществления, чем аналогичные процедуры, проводимые ранее.
Способ запуска реактора получения акрилонитрила включает загрузку катализатора аммоксидиро-вания по меньшей мере в один реактор аммоксидирования; нагревание катализатора аммоксидирования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака и подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор, причем мольное отношение пропилена к аммиаку от около 0 до около 0,02 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.
Согласно другому аспекту способ запуска реактора получения акрилонитрила включает загрузку катализатора аммоксидирования по меньшей мере в один реактор аммоксидирования; нагревание катализатора аммоксидирования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака и подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор в количествах, эффективных для повышения температуры катализатора до промежуточной температуры реакции от около 415 до около 425°C, причем пропилен подают в реактор в количестве, эффективном для предотвращения нестабильной экзотермической реакции.
Согласно одному аспекту способ получения акрилонитрила включает загрузку катализатора аммок-сидирования по меньшей мере в один реактор аммоксидирования; нагревание катализатора аммоксиди-рования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака; подачу аммиака в реактор в количестве, эффективном для обеспечения концентрации кислорода в реакторе ниже предельно допустимой концентрации кислорода, и подачу пропилена в реактор в количестве, эффективном для получения акрилонитрила. Способ может включать поддержание отношения пропилена к аммиаку от около 0 до около 0,02 до тех пор, пока концентрация кислорода в реакторе не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.
Согласно другому аспекту обеспечивается способ запуска реактора получения акрилонитрила, содержащего новую загрузку катализатора аммоксидирования на основе молибдата висмута, способ снижения возгонки молибдена, причем способ включает подачу пропилена и аммиака в реактор в количестве, эффективном для повышения температуры катализатора от промежуточной температуры реакции от около 415 до около 425°C до установившейся температуры реакции от около 435 до около 445°C, в течение периода времени от около 1 до около 400 ч.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение обеспечивает новый способ нагревания псевдо-ожиженного катализатора аммоксидирования при запуске реактора получения акрилонитрила таким образом, который предотвращает образование взрывоопасной газовой смеси, причем способ включает:
(a) предварительное нагревание псевдоожиженного катализатора аммоксидирования до температуры активации окисления аммиака, достаточно высокой для того, чтобы катализатор катализировал окисление аммиака до азота и воды,
(b) затем включение аммиака в газы, подаваемые в реактор, для создания дополнительного тепла для предварительного нагрева катализатора посредством каталитического окисления аммиака, причем поток аммиака, подаваемый в реактор, достаточен для снижения концентрации кислорода в отходящем газе реактора ниже предельно допустимой концентрации кислорода этого отходящего газа, т.е. до концентрации, которая настолько низка, что отходящий газ более не является взрывоопасным из-за недостатка кислорода, и
(c) задержку подачи пропилена на катализатор аммоксидирования до тех пор, пока концентрация кислорода в отходящем газе реактора не будет снижена ниже предельно допустимой концентрации кислорода в нем.
Предпочтительно добавление аммиака на стадии (b) начинают, когда температура катализатора ам-моксидирования достигает около 380°C, около 365°C или даже около 350°C. Кроме того, также предпочтительно, чтобы, как только начиналось это добавление аммиака, количество аммиака, подаваемое в реактор, было достаточным для снижения концентрации кислорода в отходящем газе реактора до менее 10 об.% или даже менее 8 об.% перед началом подачи пропилена в реактор.
Кроме того, предварительное нагревание катализатора аммоксидирования на стадии (а) предпочтительно проводят при помощи поточного нагревателя с прямым обогревом, а не нагревателей с косвенным обогревом, обычно используемых для данной цели, поскольку это дополнительно значительно снижает концентрацию кислорода внутри реактора, а также в отходящем газе реактора.
Помимо вышеописанной процедуры нагревания катализатора при помощи аммиака настоящее изобретение также обеспечивает новый способ очистки разбрызгивателя для предотвращения закупоривания или загрязнения разбрызгивателя сырья при запуске реактора, при котором используют данную процедуру нагревания катализатора при помощи аммиака, этот способ очистки разбрызгивателя включает использование воздуха для очистки разбрызгивателя сырья на начальных фазах запуска, а затем замену газа, используемого для очистки разбрызгивателя, с воздуха на азот непосредственно перед началом подачи аммиака в реактор.
Подробное описание изобретения
Запуск промышленного реактора получения акрилонитрила с псевдоожиженным слоем катализатора начинается с того, что катализатор аммоксидирования находится в спокойном (неожиженном) состоянии, находясь сверху вентиляционной решетки 14 реактора. Согласно одному аспекту можно использовать один реактор, согласно другому аспекту можно использовать более одного реактора, согласно другому аспекту можно использовать два реактора. Выходящие потоки реакторов можно объединять на последних стадиях способа.
Первая стадия обычной процедуры запуска реактора включает очистку азотом разбрызгивателя сырья, т.е. подачу газообразного азота через разбрызгиватель сырья с расходом, достаточным для предотвращения входа псевдоожиженного катализатора аммоксидирования в разбрызгиватель или его закупо
ривания. В то же время или сразу после этого нагретый технологический воздух подают во впускное отверстие 22 для воздуха с расходом, достаточным для обеспечения псевдоожижения катализатора аммок-сидирования. Эта стадия нагревания продолжается до тех пор, пока температура катализатора аммокси-дирования не достигнет или несколько не превысит его минимальную температуру аммоксидирования, что обычно занимает от 8 до 16 ч, что главным образом зависит от размера реактора. Как только достигается данная температура, систему меняют на нормальные рабочие условия путем окончания нагрева поступающего технологического воздуха, замены азота, подаваемого через разбрызгиватель сырья, на смесь пропилена и аммиака и регулирования расхода поступающего технологического воздуха на его нормальном рабочем значении. Для предотвращения образования взрывоопасных смесей используют дополнительные стадии, как описано в разделе предшествующего уровня техники настоящего раскрытия.
Согласно настоящему изобретению подход ограничения концентрации горючего компонента также используют для предотвращения образования взрывоопасных газовых смесей в отходящих газах реактора при запуске. Однако подход ограничения концентрации горючего компонента настоящего изобретения отличается от подхода ограничения концентрации горючего компонента, описанного в разделе уровня техники настоящего документа, тем, что подачу аммиака в разбрызгиватель сырья начинают сразу или вскоре после того, как температура катализатора аммоксидирования станет достаточно высокой для осуществления катализа окисления аммиака до азота и воды (его "температура активации окисления аммиака"), а не одновременно с подачей пропилена, как происходит обычно на практике. В результате перед подачей пропилена в реактор концентрация кислорода в отходящем газе реактора может быть снижена до уровня, который является настолько низким, что этот газ больше не является взрывоопасным из-за недостаточной концентрации кислорода.
Концентрация нижнего предела воспламеняемости аммиака значительно выше, чем концентрация нижнего предела воспламеняемости пропилена при заданной концентрации кислорода. Другими словами, для заданной концентрации кислорода газовая смесь может допускать наличие большего количества аммиака, чем пропилена, перед тем как станет взрывоопасной. Согласно настоящему изобретению, таким образом, подачу аммиака в реактор начинают на более ранних стадиях запуска, чем будет происходить в иных случаях и, помимо прочего, перед началом подачи пропилена. Хотя концентрация кислорода в отходящем газе высока на этих более ранних стадиях запуска, чем на более поздних стадиях, это не является большой проблемой, поскольку отходящий газ может допускать наличие большей концентрации аммиака, чем пропилена, перед тем как станет взрывоопасным.
Следовательно, эту раннюю подачу аммиака используют для обеспечения падения концентрации кислорода в отходящем газе до безопасного уровня (т.е. ниже предельно допустимой концентрации кислорода в нем при нормальной работе) перед началом подачи пропилена в реактор. Предельно допустимая концентрация кислорода смеси пропилена в воздухе при повышенных температурах, которые испытывает отходящий газ при нормальной работе (например, ~440°C), точно не известна, но предполагается как составляющая от ~8 до -10% об. Таким образом, согласно настоящему изобретению раннюю подачу аммиака продолжают до тех пор, пока концентрация кислорода отходящего газа не упадет до около 10 об.% или менее, согласно другому аспекту до около 9 об.% или менее, согласно другому аспекту до около 8 об.% или менее, согласно другому аспекту до около 7 об.% или менее и согласно другому аспекту до около 6 об.% или менее, перед началом подачи пропилена в реактор.
Практический результат этого подхода состоит в том, что риск образования взрывоопасных смесей в отходящем газе реактора, когда система переходит из режима ограничения концентрации горючего компонента при запуске в режим ограничения концентрации кислорода при нормальной работе, исключается практически полностью. Это происходит вследствие того, что целевая концентрация кислорода в 8 об.% или менее является ниже предельно допустимой концентрации кислорода газовой смеси пропилен/кислород при повышенных температурах, которым будет подвергаться отходящий газ, тогда как предпочтительные целевые концентрации кислорода в около 6-7 об.% значительно ниже этой предельно допустимой концентрации кислорода. Следовательно, из-за задержки подачи пропилена до тех пор, пока содержание кислорода в системе не станет настолько низким, взрыв пропилена не может происходить независимо от количества пропилена, которое отходящий газ может в конечном итоге содержать, из-за недостатка кислорода. Согласно другому аспекту небольшие количества пропилена можно подавать без какой-либо задержки. Согласно этому аспекту отношение пропилена к аммиаку от около 0 до около 0,02 поддерживают до тех пор, пока концентрация кислорода в реакторе не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода. Согласно другому аспекту поддерживают отношение пропилена к аммиаку от около 0,001 до около 0,02, согласно другому аспекту от около 0,005 до около 0,02, согласно другому аспекту от около 0,01 до около 0,02 и согласно другому аспекту от около 0,015 до около 0,02.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения поточный нагреватель с прямым обогревом используют для нагревания технологического воздуха, подаваемого в реактор для предварительного нагрева катализатора. В этом контексте "поточный нагреватель с прямым обогревом" означает пламенную печь, которая сконструирована так, что дымовые газы, полученные в печи,
содержатся в нагретом технологическом воздухе, получаемом в печи, который подают в реактор 10. Поточные нагреватели с прямым обогревом отличаются от нагревателей с косвенным обогревом, обычно используемых для нагревания технологического воздуха при запуске, тем, что в нагревателях с косвенным обогревом отводят продукты их горения в отходы, а не объединяют с нагретым в них технологическим воздухом, который в них производят.
Когда в нагревателе с косвенным обогревом нагревают технологический воздух, используемый для предварительного нагревания катализатора, этот технологический воздух и, таким образом, воздух внутри реактора, а также отходящий газ реактора имеют одинаковую концентрацию кислорода, такую как обычный воздух, т.е. -21 об.%. Напротив, нагретый технологический воздух, получаемый в поточном нагревателе с прямым обогревом, содержит только -18 об.% кислорода. Следовательно, когда в поточном нагревателе с прямым обогревом нагревают технологический воздух, используемый для предварительного нагрева катализатора, воздух внутри реактора и в отходящем газе реактора в начале запуска имеет концентрацию кислорода только -18 об.%. Это, в свою очередь, означает, когда система переходит от подхода ограничения концентрации горючего компонента на ранних стадиях запуска к подходу ограничения концентрации кислорода на поздних стадиях запуска, этот переход начинается с содержания кислорода на -3 об.% меньше, если поточный нагреватель с прямым обогревом используют вместо нагревателя с косвенным обогревом. Поскольку предельно допустимая концентрация кислорода отходящего газа реактора при нормальной работе составляет свыше 8 об.%, это снижение начальной концентрации кислорода на 3 об.% от -21 до -18 об.% представляет 23% снижение (3/(21-8)) количества, на которое концентрацию кислорода необходимо снижать при этом переходе для предотвращения образования взрывоопасных смесей в отходящем газе.
Практический результат этого снижения состоит не только в том, что предельная концентрация кислорода отходящего газа достигается быстрее, чем будет происходить в иных случаях, но также в том, что концентрации горючих ингредиентов в отходящем газе не подходят слишком близко к их концентрациям нижнего предела воспламеняемости, как будет происходить в иных случаях. В результате температура реакции, а также скорости подачи пропилена и аммиака в этот критический переходный период не требуется регулировать так точно, как ранее требовалось для того, чтобы убедиться в предотвращении взрывоопасности отходящего газа.
Согласно другому признаку настоящего изобретения воздух используют для очистки разбрызгивателя 16 сырья на начальных стадиях запуска вместо газообразного азота, который обычно используют для этой цели. Таким образом, сразу перед началом подачи аммиака в реактор, газ, используемый для очистки разбрызгивателя, меняют с воздуха на азот. В этом контексте "сразу перед" следует понимать как означающее в течение 30 мин перед началом подачи аммиака. Варианты осуществления, в которых изменение сырья разбрызгивателя с воздуха на азот происходит в течение 20 мин перед в течение 10 мин перед или даже в течение 5 мин перед тем, как газ, используемый для очистки разбрызгивателя, заменяют с воздуха на азот, также рассматриваются. Преимущество данного подхода относительно обычных практик, при которых азот используют для всего способа очистки разбрызгивателя, состоит в том, что экономят значительные количества азота.
Пример подробной процедуры запуска реактора аммоксидирования при помощи принципов настоящего изобретения описан ниже.
Предварительный запуск
Перед началом запуска все находящееся ниже по потоку и вспомогательное оборудование (например, закалочная, абсорбционная, регенерационная колонна, испарители, паровая система, инженерные коммуникации и пр.), а также все необходимые измерительные приборы реактора (например, датчики температуры реактора, датчики расхода и анализаторы кислорода для выходящего потока реактора) переводят в рабочее состояние. Кроме того, псевдоожиженный катализатор аммоксидирования загружают в реактор, и он находится в спокойном (неожиженном) состоянии, находясь на вентиляционной решетке 14. Компрессор подачи технологического воздуха затем запускают и устанавливают на выпуск в атмосферу.
Очистка разбрызгивателя
Поток газообразного азота или воздуха, при необходимости, подают в разбрызгиватель 16 для удержания псевдоожиженного катализатора от закупоривания разбрызгивателя или загрязнения его иным образом.
Установление подачи воздуха в реактор Катализатор 24 аммоксидирования в реакторе 10 затем псевдоожижают путем медленного открытия регулятора расхода воздуха в реактор (не показан) для начала, а затем увеличения потока технологического воздуха через пусковой подогреватель 28, реактор 10 и связанное оборудование ниже по потоку (не показано). Обычно расход технологического воздуха будут повышать до тех пор, пока он не достигнет нормальных рабочих условий. В этом контексте "нормальные рабочие условия" означают условия, существующие в реакторе 10 после завершения запуска, и что реакция аммоксидирования происходит при нормальных, установившихся условиях.
Активация пускового подогревателя
После установления потока технологического воздуха в реактор 10 пусковой подогреватель 28 запускают, и он работает так, что температура технологического воздуха, выходящего из нагревателя, выше минимальной температуры окисления аммиака катализатора аммоксидирования. На практике температура на выходе из пускового подогревателя 28 воздуха будет работать для достижения наивысшей возможной температуры технологического воздуха, обычно около 480-500°C, поскольку это облегчает предварительный нагрев катализатора, насколько это возможно быстро, что обычно составляет около 812 ч в зависимости от размера реактора.
Хотя пусковой подогреватель 28 может представлять собой нагреватель с косвенным обогревом, поточный нагреватель с прямым подогревом желательно использовать для этой цели по причинам, указанным выше, т.е. поскольку такой нагреватель снижает концентрацию кислорода в отходящем газе реактора в начале запуска до -18 об.% в противовес обычным -21 об.%, которые будут достигаться, если использовали нагреватель с косвенным обогревом.
Предварительное нагревание катализатора
Подачу нагретого технологического воздуха в реактор 10 продолжают, по меньшей мере, до тех пор, пока температура катализатора аммоксидирования не достигнет своей минимальной температуры окисления аммиака, т.е. минимальной температуры, при которой катализатор аммоксидирования способен катализировать окисление аммиака до азота и воды, что обычно составляет от около 180 до около 200°C. Обычно, однако, нагретый технологический воздух будут использовать для предварительного нагревания катализатора аммоксидирования до намного более высокой температуры, например, до по меньшей мере 350°C, по меньшей мере 375°C или даже по меньшей мере 390°C, поскольку это снижает количество аммиака, которое необходимо на последующих стадиях горения аммиака, обсуждаемых ниже, что является более экономичным.
Приготовление для исходной подачи аммиака
Сразу перед подачей аммиака в реактор расход технологического воздуха можно несколько снижать, при необходимости, поскольку это снижает количество аммиака, необходимое на этой и следующих стадиях подачи аммиака. Снижения расходов, которые происходят в течение 30 мин перед, в течение 20 мин перед или даже в течение 10 мин перед первой подачей аммиака в реактор, рассматривают как снижения, которых достигает расход технологического воздуха в 30-95%, 40-85% или даже 50-75% расхода технологического воздуха при нормальных рабочих условиях.
В дополнение к этому необязательному снижению расхода технологического воздуха, если воздух используют в качестве продувочного газа для предотвращения загрязнения разбрызгивателя 16, как описано выше в отношении одного варианта осуществления настоящего изобретения, этот поток воздуха через разбрызгиватель 16 необходимо прекращать и заменять на азот в качестве продувочного газа перед началом подачи аммиака. Если расход воздуха снижают, его поддерживают при этом сниженном расходе при начальной и последующей подаче аммиачного сырья, тогда как концентрация кислорода в отходящем газе реактора снижается. Когда пропиленовое сырье впервые подают, а затем увеличивают его подачу пошагово, расход воздуха и расход аммиака также увеличивают пошагово до тех пор, пока скорости потоков пропилена, воздуха и аммиака не достигнут своих нормальных, конечных значений.
Исходная подача аммиака
Как только весь воздух выдували из разбрызгивателя 16, подачу аммиака в реактор 10 через разбрызгиватель 16 сырья начинали и увеличивали до подходящего уровня, предпочтительно пошагово для облегчения регулирования температуры реактора. Как обсуждалось выше, это вызывает каталитическое окисление катализатором аммоксидирования 24 в реакторе 10 этого аммиачного сырья в газообразный азот и воду. Одним результатом этой реакции окисления является то, что количество кислорода в реакторе 10 и, таким образом, в отходящем газе реактора, выходящем из реактора, значительно снижается. Другим результатом этой реакции окисления является то, что образуется значительное количество тепла, которое способствует предварительному нагреванию катализатора, при этом снижая количество пропилена, требуемого для этой цели. Змеевики 18 охлаждения можно вводить в эксплуатацию для контроля температуры катализатора аммоксидирования внутри реактора 10, при необходимости. Хотя температуре внутри реактора можно позволять несколько вырасти, желательно поддерживать температуру реактора на уровне температуры, встречающейся при нормальной работе, или вблизи него, что обычно составляет
порядка от 350 до 480°C.
В конкретном примере этой исходной подачи аммиака расход аммиачного сырья можно изначально устанавливать на низком уровне, например, на таком значении, чтобы получить мольное отношение воздуха к аммиаку от 13 до 15. При этой исходной низкой скорости подачи аммиака концентрация аммиака в отходящем газе реактора будет составлять около 6-7%, что намного ниже его концентрации нижнего предела воспламеняемости в воздухе. Как только начинается окисление аммиака, что будет очевидно исходя из концентрации кислорода в отходящем газе реактора, скорость подачи аммиака можно дополнительно увеличивать.
При необходимости, нагревание поступающего технологического воздуха посредством пускового подогревателя 28 можно прекращать, когда начинается подача аммиака в реактор или сразу после этого.
Однако, как дополнительно обсуждается ниже, желательнее поддерживать работу пускового подогревателя до тех пор, пока подача пропилена в реактор не достигнет своего конечного желательного расхода, поскольку это может значительно снижать стоимость аммиака, необходимого для предварительного нагревания катализатора.
Продолжение подачи аммиачного сырья
Расход аммиака в реактор 10 через разбрызгиватель 16 можно увеличивать сразу или постепенно. Желательно, чтобы расход аммиака увеличивался пошагово, чтобы лучше регулировать температуру реактора, как указано выше. Расход аммиачного сырья увеличивают относительно расхода поступающего технологического воздуха до тех пор, пока концентрация кислорода в отходящем газе реактора не упадет ниже целевых значений в 8 об.%, что ниже предельно допустимой концентрации кислорода для пропилена в этом отходящем газе. Предпочтительно расход аммиачного сырья увеличивают до тех пор,
пока концентрация кислорода в отходящем газе реактора не упадет до -6 -7 об.%. На практике концентрация кислорода в отходящем газе реактора в -7 об.% соответствует объемному отношению воздуха к аммиаку в сырье около 5.
Подача пропиленового сырья
Когда концентрация кислорода в отходящем газе реактора снижается до желаемого значения менее
8 об.%, предпочтительно от -6 до -7 об.%, начинают подачу пропилена в реактор 10 через разбрызгиватель 16. Затем расход пропилена увеличивают, желательно пошагово для облегчения точного регулирования температуры реактора, пока не достигнут конечного желаемого расхода пропилена. В это время пусковой подогреватель 28 можно останавливать, если это не было сделано ранее.
Согласно одному аспекту способ запуска реактора получения акрилонитрила включает загрузку катализатора аммоксидирования по меньшей мере в один реактор аммоксидирования. Способ включает нагревание катализатора аммоксидирования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака. Согласно данному аспекту аммиак и необязательно пропилен подают в реактор, когда катализатор аммоксидирования достиг минимальной температуры окисления аммиака около 350°C или более, согласно другому аспекту от около 350 до около 480°C, согласно другому аспекту от около 375 до около 450°C и согласно другому аспекту от около 400 до около 425°C. Согласно другому аспекту мольное отношение пропилена к аммиаку от около 0 до около 0,02 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода, согласно другому аспекту поддерживают отношение от около 0 до около 0,01 и согласно другому аспекту поддерживают отношение от около 0,01 до около 0,02.
Согласно другому аспекту способ включает поддержание мольного отношения пропилена к аммиаку около 0 в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода. Согласно другому аспекту предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора может составлять около 10 об.% или менее, согласно другому аспекту около 9 об.% или менее, согласно другому аспекту около 8 об.% или менее, согласно другому аспекту около 7 об.% или менее. Согласно другому аспекту отношение пропилен:аммиак в выходящем потоке реактора составляет около 0, когда концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 12 об.% или более. В связанном аспекте отношение про-пилен:аммиак в выходящем потоке реактора составляет около 0,02 или более, когда концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 7 об.% или менее. Согласно некоторым аспектам концентрацию кислорода в выходящем потоке реактора можно поддерживать на уровне концентрации по меньшей мере около 0,5 об.% или более, согласно другому аспекту от около 0,5 до около 7 об.%, согласно другому аспекту от около 0,5до около 1,5 об.% и согласно другому аспекту от около 0,5 до около 2 об.%. Концентрацию кислорода в выходящем потоке реактора можно измерять любым известным способом, таким как, например, непрерывно работающим поточным измерителем содержания кислорода.
Установки получения акрилонитрила с множеством реакторов
На обычной промышленной установке получения акрилонитрила горячие отходящие газы реактора, выходящие из реактора 10, сначала проходят в закалочную колонну, где их орошают подкисленной водой. Это не только снижает температуру отходящих газов до безопасного и допустимого уровня, но также нейтрализует любой непрореагировавший аммиак, который все еще может присутствовать. Охлажденные отходящие газы реактора, теперь очищенные от непрореагировавшего аммиака в них, затем направляют в абсорбционную колонну, в которой они контактируют с дополнительными количествами воды, которая отделяет растворимые в воде компоненты из газа (например, акрилонитрил, HCN и ацето-нитрил) от нерастворимых в воде компонентов (например, N2, СО2, СО, пропан, пропилен) путем абсорбции растворимых в воде компонентов в водной фазе. Жидкий кубовый продукт этой абсорбционной колонны затем подают в регенерационную колонну, где неочищенный акрилонитрил и HCN отделяют от ацетонитрила дистилляцией.
Довольно часто встречается на больших промышленных установках получения акрилонитрила наличие более одного (двух, трех или даже более) отдельных реакторов аммоксидирования, и реакторы совместно используют одно или несколько общих "устройств ниже по потоку относительно реактора"
для извлечения и очистки продуктов реакции акрилонитрила, HCN и ацетонитрила. На некоторых таких установках каждый реактор аммоксидирования будет иметь собственную отдельную закалочную колонну, причем охлажденные отходящие газы реактора, выходящие из этих колонн, перемещают в одну общую абсорбционную колонну. На других таких установках горячие отходящие газы реактора, выходящие из реакторов аммоксидирования, перемещают в общую закалочную колонну.
Улучшенную процедуру запуска реактора настоящего изобретения, как описано выше, можно точно также использовать на промышленных установках получения акрилонитрила этого типа путем запуска отдельных реакторов отдельно, последовательно, при условии, что отходящие газы из второго и последующих реакторов не подают в общее оборудование, находящееся ниже по потоку относительно реактора (т.е. общую абсорбционную колонну или общую закалочную колонну, соответственно), пока концентрация кислорода в них не снизится до 8% или менее, предпочтительно 7% или менее. Предпочтительно отходящие газы из второго и последующих реакторов удаляют, сжигают или иным образом отводят в отходы в течение этого времени, пока концентрации кислорода в них не снизятся до этих уровней. Альтернативно, второй и последующие реакторы можно запускать при помощи газообразного азота (N2), добавленного в сырье второго и последующих реакторов в качестве разбавителя в таких количествах, чтобы поддерживать концентрацию кислорода в выходящем потоке из второго и последующих реакторов на уровне 8% или менее, предпочтительно 7% или менее.
Согласно одному аспекту способ запуска реактора получения акрилонитрила включает загрузку катализатора аммоксидирования по меньшей мере в один реактор аммоксидирования и нагревание катализатора аммоксидирования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака, как описано в настоящем документе. Способ также включает подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор в количествах, эффективных для повышения температуры катализатора до промежуточной температуры реакции от около 415 до около 425°C, причем пропилен подают в реактор в количестве, эффективном для предотвращения нестабильной экзотермической реакции. В данном аспекте промежуточная температура реакции от около 415 до около 425°C достигается около за 5 ч или менее после подачи пропилена в реактор. Нестабильная экзотермическая реакция относится к реакции, при которой температуру нельзя поддерживать в диапазоне от около 415 до около 425°C в течение желательного времени, и она неконтролируемо выходит за пределы этого диапазона.
Согласно другому аспекту способ может дополнительно включать подачу пропилена в реактор в количестве, эффективном для повышения промежуточной температуры катализатора до установившейся температуры реакции от около 435 до около 445°C. Согласно этому аспекту температура около 435°C достигается через около 200 ч или более после подачи пропилена в реактор, согласно другому аспекту температура около 440°C достигается через около 250 ч или более после подачи пропилена в реактор, и согласно другому аспекту температура от около 435 до около 445°C достигается через от около 1 до около 3 ч после подачи пропилена в реактор.
Запуск со свежим катализатором
Обычный промышленный реактор аммоксидирования работает с катализатором аммоксидирования, находящимся при температуре от около 435 до около 445°C, например 440°C. Следовательно, когда запускаемый реактор получения акрилонитрила содержит находящийся в состоянии равновесия катализатор, т.е. катализатор аммоксидирования, который уже использовали достаточно долго так, что его состав остается практически постоянным с течением времени, температуру реактора подводят к этому уровню (от около 435 до около 445°C) без задержки. Другими словами, как только начинается реакция аммокси-дирования, подачу пропилена и аммиака на катализатор аммоксидирования сразу повышают до уровней, требуемых для достижения установившегося режима работы при этих температурах, что обычно занимает от около 1 до около 3 ч.
Однако свежие или новые катализаторы аммоксидирования (т.е. катализаторы, которые не являются находящимися в состоянии равновесия катализаторами) типа молибдата висмута при запуске (т.е. подвергании рабочим температурам реактора), как известно, подвергаются химическому изменению, состоящему в том, что часть содержания молибдена в них теряется из-за возгонки. Хотя этот факт ни в какой значительной степени не влияет отрицательно на работу катализатора, металлический молибден, который возгоняется из катализатора, обычно конденсирует на змеевиках охлаждения реактора аммок-сидирования, что может приводить к различным неисправностям при эксплуатации и проблемам с оборудованием.
Согласно другому признаку настоящего изобретения нормальную процедуру, используемую для запуска промышленного реактора аммоксидирования, который содержит новую загрузку катализатора аммоксидирования типа молибдата висмута, модифицируют путем задержки достижения конечной установившейся температуры реакции катализатора аммоксидирования от около 435 до около 445°C на приблизительно две недели или около того. Согласно этому подходу расходы пропилена и аммиака на катализатор аммоксидирования изначально повышают обычным образом для достижения быстрого повышения температуры реакции. Однако в этом случае это быстрое повышение температуры реакции прерывают, когда катализатор аммоксидирования достигает промежуточной температуры реакции от приблизительно 415 до приблизительно 425°C, например 420°C. В это время расходы пропилена и аммиака из
меняют так, что температура катализатора аммоксидирования повышается до его конечного установившегося значения от приблизительно 435 до приблизительно 445°C, например 440°C, только очень постепенно в течение около двух недель или около того, т.е. в течение периода времени от около 275 до около 400 ч, чаще всего, от около 325 до около 350 ч. Обнаружили, что этот подход значительно снижает скорость, с которой молибден выделяется из катализатора, и, таким образом, скорость, с которой металлический молибден конденсируется на змеевиках охлаждения реактора.
Согласно другому аспекту промежуточная температура реакции от около 415 до около 425°C достигается в течение около 5 ч после подачи пропилена в реактор. Согласно другому аспекту температура реакции от около 435 до около 445°C достигается за период от около одного до около 3 ч после подачи пропилена в реактор. Согласно другому аспекту, когда достигается промежуточная температура реакции, скорость подачи пропилена постепенно повышают так, что температура реакции около 435°C или выше достигается за около 200 ч или более после подачи пропилена в реактор. Согласно другому аспекту температура около 440°C или выше достигается за около 250 ч или более после подачи пропилена в реактор.
Согласно другому связанному аспекту мольное отношение воздуха к пропилену поддерживают выше установившегося мольного отношения воздуха к пропилену в течение от около 3 до около 96 ч после подачи пропилена в реактор, согласно другому аспекту от около 10 до около 90 часов, согласно другому аспекту от около 30 до около 70 ч, согласно другому аспекту от около 40 до около 60 ч. Согласно другому аспекту мольное отношение воздуха к пропилену поддерживают выше установившегося мольного отношения воздуха к пропилену в течение от около 3 до около 96 ч, согласно другому аспекту от около 10 до около 90 ч, согласно другому аспекту от около 30 до около 70 ч, согласно другому аспекту от около 40 до около 60 ч, после подачи пропилена в реактор при вышеуказанном мольном отношении пропилена к аммиаку около 0,02.
Согласно другому аспекту проскок аммиака в выходящий поток реактора поддерживают в установившемся диапазоне проскока аммиака после подачи пропилена в реактор при вышеуказанном мольном отношении пропилена к аммиаку около 0,02. В данном аспекте установившийся диапазон проскока аммиака составляет от около 6 до около 9 мол.% аммиачного сырья. Согласно другому аспекту мольное отношение аммиака к пропилену поддерживают на уровне от около 0,05 до около 0,15 выше, чем установившееся мольное отношение аммиака к пропилену в течение от около 3 до около 96 ч после подачи пропилена в реактор при вышеуказанном мольном отношении пропилена к аммиаку около 0,02. Согласно другому связанному аспекту проскок аммиака реактора поддерживают в зависимости от скорости подачи серной кислоты, необходимой для поддержания постоянного рН в закалочной системе.
Согласно другому аспекту выходящий поток реактора поддерживают в пределах установившегося диапазона избыточной концентрации кислорода после подачи пропилена в реактор при вышеуказанном мольном отношении пропилена к аммиаку около 0,02, причем установившийся диапазон избыточной концентрации кислорода составляет от около 0,5 до около 1,5 мол.%.
Согласно другому аспекту мольное отношение воздуха к пропилену поддерживают на уровне от около 0,5 до около 1,5 выше, чем установившееся мольное отношение воздуха к пропилену в течение от около 3 до около 96 ч после подачи пропилена в реактор при вышеуказанном мольном отношении пропилена к аммиаку около 0,02. Избыточную концентрацию кислорода в реакторе можно поддерживать в зависимости от измерения при помощи непрерывно работающего поточного измерителя содержания кислорода в выходящем потоке реактора.
Согласно другому аспекту некоторые типы катализатора могут требовать некоторых уровней кислорода для предотвращения восстановления. В данном аспекте концентрацию кислорода можно поддерживать на уровне от около 0,5 до около 7 об.% в выходящем потоке реактора, согласно другому аспекту от около 0,5 до около 6 об.%, согласно другому аспекту от около 0,5 до около 5 об.%, согласно другому аспекту от около 0,5 до около 4 об.%, согласно другому аспекту от около 0,5 до около 3 об.%, согласно другому аспекту от около 0,5 до около 2 об.% и согласно другому аспекту от около 0,5 до около 1,5 обК.%ак. можно увидеть из вышеуказанного описания, улучшенная процедура запуска реактора аммок-сидирования настоящего изобретения обеспечивает новый подход к запуску реактора, при котором не только достигается более безопасная работа посредством лучшего устранения взрывоопасных газовых смесей, в частности в отходящем газе реактора, но который также очень прост и не дорог при работе.
Хотя только несколько конкретных примеров настоящего изобретения были описаны выше, будет очевидно, что много модификаций можно сделать без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Все такие модификации должны включаться в объем настоящего изобретения, которое должно ограничиваться только следующей формулой изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ запуска реактора получения акрилонитрила, включающий
загрузку катализатора аммоксидирования по меньшей мере в один реактор аммоксидирования; нагревание катализатора аммоксидирования, по меньшей мере, до минимальной температуры окисления аммиака и
подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор,
причем мольное отношение пропилена к аммиаку на уровне от около 0 до около 0,02 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода, где предельно допустимая концентрация кислорода составляет около 10 об.% или менее.
2. Способ по п.1, в котором мольное отношение пропилена к аммиаку около 0 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.
3. Способ по п.1, в котором предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 9 об.% или менее.
4. Способ по п.3, в котором предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 8 об.% или менее.
5. Способ по п.4, в котором предельно допустимая концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 7 об.% или менее.
6. Способ по п.1, в котором отношение пропилен:аммиак в выходящем потоке реактора составляет около 0, когда концентрация кислорода в реакторе составляет 12 об.% или более.
7. Способ по п.1, в котором отношение пропилен:аммиак в выходящем потоке реактора составляет около 0,02 или более, когда концентрация кислорода в реакторе составляет 7 об.% или менее.
8. Способ по п.1, в котором содержание кислорода в выходящем потоке реактора составляет от около 0,5 до около 7 об.%.
9. Способ по п.1, в котором аммиак подают в реактор, когда катализатор аммоксидирования характеризуется температурой около 350°C или более.
10. Способ по п.1, в котором концентрацию кислорода в выходящем потоке реактора измеряют при помощи непрерывно работающего поточного измерителя содержания кислорода.
11. Способ запуска реактора получения акрилонитрила, включающий
осуществление процесса запуска реактора получения акрилонитрила по любому из пп.1-10 и подачу аммиака и необязательно пропилена в реактор в количествах, эффективных для повышения температуры катализатора до промежуточной температуры реакции от около 415 до около 425°C.
12. Способ по п.11, в котором промежуточная температура реакции от около 415 до около 425°C достигается за около 5 ч или менее после подачи пропилена в реактор.
13. Способ по п.11, дополнительно включающий подачу пропилена в реактор в количестве, эффективном для повышения промежуточной температуры катализатора до установившейся температуры реакции от около 435 до около 445°C.
14. Способ по п.13, в котором температура около 435°C достигается за около 200 ч или более после подачи пропилена в реактор.
15. Способ по п.13, в котором температура около 440°C достигается за около 250 ч или более после подачи пропилена в реактор.
16. Способ по п.13, в котором температура от около 435 до около 445°C достигается за время от около 1 до около 3 ч после подачи пропилена в реактор.
17. Способ получения акрилонитрила, включающий
осуществление процесса запуска реактора получения акрилонитрила по любому из пп.1-10; подачу аммиака и пропилена в реактор в количестве, эффективном для обеспечения концентрации кислорода в реакторе ниже предельно допустимой концентрации кислорода; и
подачу пропилена в реактор в количестве, эффективном для получения акрилонитрила,
при этом предельно допустимая концентрация кислорода составляет около 10 об.% или менее.
18. Способ по п.17, в котором мольное отношение пропилена к аммиаку на уровне от около 0 до около 0,02 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в реакторе не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.
19. Способ по п.17, в котором аммиак подают, когда катализатор аммоксидирования характеризуется температурой около 350°C или более.
20. Способ по п.18, в котором мольное отношение пропилена к аммиаку около 0 поддерживают в выходящем потоке реактора до тех пор, пока концентрация кислорода в выходящем потоке реактора не станет ниже предельно допустимой концентрации кислорода.
21. Способ по п.20, в котором промежуточная концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 9 об.% или менее.
22. Способ по п.21, в котором промежуточная концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 8 об.% или менее.
23. Способ по п.22, в котором промежуточная концентрация кислорода в выходящем потоке реактора составляет около 7 об.% или менее.
24. Способ по п.17, в котором нагревание катализатора аммоксидирования до минимальной температуры окисления аммиака проводят при помощи поточного нагревателя с прямым обогревом.
25. Способ по п.17, в котором реактор содержит разбрызгиватель сырья для приема пропиленового
18.
и аммиачного реагентов реакции аммоксидирования, а также в котором закупоривание разбрызгивателя сырья псевдоожиженным катализатором аммоксидирования при запуске реактора предотвращают при помощи способа очистки разбрызгивателя, который включает использование воздуха для очистки разбрызгивателя сырья на начальных фазах запуска, а затем замену газа, используемого для очистки разбрызгивателя, с воздуха на азот перед началом подачи аммиака в реактор.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
26. Способ по п.17, в котором реактор получения акрилонитрила является частью установки получения акрилонитрила, которая содержит первый и второй реакторы получения акрилонитрила, а также участок извлечения и очистки для извлечения акрилонитрила из отходящих газов реакторов, получаемых в первом и втором реакторах получения акрилонитрила, причем как первый, так и второй реактор получения акрилонитрила запускают, следуя процедуре п.1, а также при этом отходящие газы реакторов, получаемые во втором реакторе получения акрилонитрила, не подают на участок извлечения и очистки установки получения акрилонитрила до тех пор, пока концентрация кислорода в них не снизится до около 8 об.% или менее.
27. Способ по п.26, в котором отходящие газы реактора, получаемые в первом реакторе получения акрилонитрила, подают на участок извлечения и очистки, причем отходящие газы реактора, получаемые во втором реакторе получения акрилонитрила, характеризуются концентрацией кислорода больше чем около 6 об.%.
28. Способ по п.27, в котором отходящие газы реактора, получаемые в первом реакторе получения акрилонитрила, подают на участок извлечения и очистки, причем отходящие газы реактора, получаемые во втором реакторе получения акрилонитрила, характеризуются концентрацией кислорода больше чем около 8 об.%.
032235
- 1 -
032235
- 1 -
032235
- 1 -
032235
- 1 -
032235
- 4 -