改进的丙烯氨氧化工艺及其反应器制造技术

一种用于工业化生产丙烯腈的丙烯氨氧化反应工艺，其流化床反应器的操作线速度为0.7-1.0m/s，其中，丙烯转化为丙烯腈的收率保持在80％以上。根据本发明专利技术的丙烯氨氧化反应工艺，能够在提高操作线速度的情况下，保持高的丙烯腈收率，同时控制低的催化剂损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种丙烯氨氧化工艺，以及用于丙烯氨氧化工艺的反应器。
技术介绍
丙烯腈是石油化工的重要化工原料。世界各国普遍采用Sohio法生产丙烯腈，即原料气空气、丙烯、氨按一定的配比，在丙烯腈催化剂的作用下，在一定的反应条件下，发生丙烯氨选择氧化反应，生成丙烯腈并副产乙腈和氢氰酸等，同时放出大量的反应热。图1所示的为商业在用的丙烯腈流化床反应器，其内构件包括：空气分布板、丙烯氨分布器、冷却盘管、旋风分离器。利用丙烯腈流化床反应器进行丙烯氨的氧化反应时，流化床的操作线速度是一个重要参数。有文献曾报道丙烯腈流化床反应器的操作线速度低于0.4m/s是不妥的，容易造成丙烯氨氧化反应的深度氧化，降低丙烯腈收率；但也有文献报道认为，过高的操作线速度会使得丙烯氨原料气在催化剂床层内接触时间不足，造成丙烯氨氧化生成丙烯醛、丙烯酸等不完全反应有所增加，从而影响丙烯腈收率。文献《丙烯腈流化床反应器压降的研究》报道称，流化床反应器操作线速度应控制在0.5～0.68m/s，从该文献的表1中所例数据也可见，其描述的反应器基本均在0.6m/s这样一个较低的操作线速度条件下运行。随着以丙烯腈为原料的后续化工产品市场需求强劲，也带动了市场对丙烯腈的需求。在此情况下，现有技术中0.6m/s的低操作线速度已经不能满足丙烯腈生产大型化、规模化的需求。通过按一定比例增加原料气的投入，同时提高丙烯氨氧化反应操作线速度，技术人员是很容易达到增加丙烯腈产能的目的。但是，根据现有技术，对于丙烯腈生产厂商而言，操作线速度提高后，虽然丙烯腈的产能增加了，但由丙烯转化为目标产物的效率相应会降低，如小于80％，甚至更低，造成丙烯物耗增加，从经济的角度来看，未必是划算的；另一方面，从环保的角度来看，有更多的丙烯未转化为目标产物及其它副产物，仍留在尾气中。未反应的丙烯随尾气直接排放导致非甲烷气排放超标或随尾气进入下一尾气净化处理装置，无论何种处理方式都造成原料气的浪费，这也是不妥的。同时，操作线速度提高后，有更多的催化剂颗粒悬浮于反应器的稀相段，在旋风分离器处理能力有限的情况下，反应气体将会夹带更多的催化剂带出反应器系统，造成催化剂跑损量的增加，久而久之，在补加催化剂补加量不变的情况下，反应器内催化剂藏量不断减小，催化剂负荷增加，最终影响到丙烯转化到目标产物的收率。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种用于工业化生产丙烯腈的丙烯氨氧化反应工艺，其流化床反应器的操作线速度为0.7-1.0m/s，其中，丙烯转化为丙烯腈的收率保持在80％以上。在本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺中，优选地，催化剂损失有效控制在0.5kg/t.AN以下。在本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺中，优选地，反应器的顶压为0.40-0.50kg/cm2(G)。在本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺中，优选地，所用的催化剂的粒度分布为：平均粒径为40～80μm，且以重量百分比计算，粒径大于90微米的占0-30％，粒径小于45微米的占30-50％，并且粒径小于20μm不高于10％。在本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺中，优选地，在反应过程中定期采样分析反应器内催化剂粒度分布，选择不同粒度分布的补加催化剂，以维持装置内催化剂的粒度分布为：平均粒径为40～80μm，以重量百分比，粒径大于90微米的占0-30％，粒径小于45微米的占30-50％，并且粒径小于20μm不高于10％。本专利技术的另一方面提供一种用于本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺的反应器，其中，所用的旋风分离器的回收效率为99.999％以上。在本专利技术的用于丙烯氨氧化反应工艺的反应器中，优选地，所述旋风分离器为二级旋风分离器。在本专利技术的用于丙烯氨氧化反应工艺的反应器中，优选地，所述二级旋风分离器为PV旋风分离器。本专利技术的另一方面提供一种用于本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺的反应器，其中，冷却盘管直管高度不低于7.2米。在本专利技术的用于丙烯氨氧化反应工艺的反应器中，优选地，冷却盘管直管的高度不低于7.5米。在本专利技术的用于丙烯氨氧化反应工艺的反应器中，优选地，冷却盘管距空气分布板上表面距离30-150cm。本专利技术的另一方面提供一种用于本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺的反应器，该反应器的操作线速度为0.7-1.0m/s，并且丙烯转化为丙烯腈的收率保持在80％以上，其特征在于，所用的旋风分离器是回收效率为99.999％以上的二级旋风分离器，冷却盘管直管高度不低于7.2米，并且所述冷却盘管距空气分布板上表面距离30-150cm。本专利技术的效果根据本专利技术的丙烯氨氧化反应工艺，能够在提高操作线速度的情况下，保持高的丙烯腈收率，同时控制低的催化剂损失。附图说明图1：现有技术中在用的流化床反应器参考标记列表1：丙烯腈流化床反应器2：丙烯氨分布器3：空气入口4：空气分布板5：冷却盘管6：旋风分离器具体实施方式下面结合附图和实施例(如果需要)详细描述本专利技术的具体实施方式。本专利技术提供一种改进的丙烯腈生产工艺，提高了反应器的操作线速度，但仍保持丙烯转化到丙烯腈的效率在80.0％以上，且所用催化剂的损失有效控制在0.50kg/t.AN以下。另一方面，本专利技术提供了因应改进的丙烯腈生产工艺的丙烯腈流化床反应器以及相应的催化剂。本专利技术的优点在于可以使同一装置丙烯腈的年生产能力可以显著提高，或者在丙烯腈年生产能力不变的情况下，显著地减少流化床反应器直径，从而有利于设备的制造加工。为达到前述目的，专利技术人进行了大量的计算和实验，并发现，在提高流化床反应线速度的条件下，如果同时对包括旋风分离器、冷却水管、以及催化剂进行了各方面的改进，可以实现保持丙烯转化到丙烯腈的效率在80.0％以上，而所用催化剂的损失有效控制在0.50kg/t.AN以下的目标。具体来说，专利技术人通过大量的计算和实验，提供了一种改进的用于工业化生产丙烯腈的丙烯氨氧化反应工艺，其中进行丙烯氨氧化反应的流化床反应器的操作线速度为0.70-1.0m/s。在该操作线速度下，催化剂具有更好的流化质量，颗粒均匀悬浮于催化剂浓相段中，所有催化剂颗粒与反应气体有均等的接触机会，所有反应气体也同样流经相同厚度的催化剂颗粒层，反应气体在催化剂颗粒表面具有均匀的停留时间进行充分的接触和反应，保证了传质和传热效率。反应器操作线速度可按下列公式计算：其中：(a)Q：进入反应器的空气、烃类和氨的流量总和，Nm3/s(b)S：反应器有效截面积，m2(c)Tr：反应温度，K(d)Tn：273.15K(e)Pr：反应器顶部压力，Pa(f)Pn：标准大气压(g)1.05：反应气体膨胀比(h)V：反应器操作线速度，m/s。从式(1)可知操作线速度与原料气投入量、反应温度成正比，与反应器直径、反应压力成反比。对于工业运行的丙烯腈生产装置，反应器直径是确定的，反应温度变化对操作线速度影响较小，通常不作为调节手段。操作线速度调节可以通过原料气投入量和反应压力调整来实现。在原料气投入量不变的情况下，通过控制反应压力来调节操作线速度是简单易操作的。另外，由于丙烯氨氧化反应是体积增大的反应，所以低的反应压力有利于丙烯腈的生成，但过低的反应压力会使反应接触时间变短，丙烯转化率的降低，导致丙烯消耗上升。因此，本专利技术的反应压力优选为0.40-0.50kg/cm2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工业化生产丙烯腈的丙烯氨氧化反应工艺，其流化床反应器的操作线速度为0.7‑1.0m/s，其中，丙烯转化为丙烯腈的收率保持在80％以上。

【技术特征摘要】
1.一种用于工业化生产丙烯腈的丙烯氨氧化反应工艺，其流化床反应器的操作线速度为0.7-1.0m/s，其中，丙烯转化为丙烯腈的收率保持在80％以上。2.权利要求1所述的丙烯氨氧化反应工艺，其中，催化剂损失有效控制在0.5kg/t.AN以下。3.权利要求1-2所述的丙烯氨氧化反应工艺，其中，反应器的顶压为0.40-0.50kg/cm2(G)。4.权利要求1-2所述的丙烯氨氧化反应工艺，其中，所用的催化剂的粒度分布为：平均粒径为40～80μm，且以重量百分比计算，粒径大于90微米的占0-30％，粒径小于45微米的占30-50％，并且粒径小于20μm不高于10％。5.权利要求4所述的丙烯氨氧化反应工艺，其中，在反应过程中定期采样分析反应器内催化剂粒度分布，选择不同粒度分布的补加催化剂，以维持装置内催化剂的粒度分布为：平均粒径为40～80μm，以重量百分比，粒径大于90微米的占0-30％，粒径小于45微米的占30-50％，并且粒径小于20μm不高于10...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵乐，吴粮华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11