用于氨氧化反應器中的氨控制的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]提供了一種用于控制提供至氨氧化反應器的氨和/空氣的量的過程。更具體而言，該過程包括保持急冷水底部的PH并且調(diào)整反應器進料中的氨量來在反應器進料中提供大約I至大約2的氨與烴之比。此外，該過程可包括調(diào)整反應器進料中的空氣量，以在反應器進料中提供大約9至大約10的空氣與烴之比。
【背景技術(shù)】
[0002]在丙烯腈的商業(yè)制造中，丙烯、氨和氧根據(jù)以下反應流程一起反應:
[0003]CH2=CH-CH3+NH3+3/202— CH 2=CH_CN+3H20
[0004]通常稱為氨氧化的該過程在存在適合的流化床氨氧化催化劑的情況下在升高的溫度(例如，350°C至480°C )下以氣相執(zhí)行。
[0005]圖1示出了用于執(zhí)行該過程的典型的丙烯腈反應器。如這里所示，反應器10包括反應器外殼12、空氣格柵14、進料噴灑器16、冷卻盤管18和旋風分離器(cyclone) 20。在正常操作期間，過程空氣穿過空氣入口 22充入反應器10中，同時，來自丙烯入口 34和氨入口 36的丙烯和氨的混合物通過給送噴灑器16充入反應器10中。這些進氣的流速高到足以使反應器內(nèi)部中的氨氧化催化劑床24流化，在該處發(fā)生丙烯和氨的成為丙烯腈的催化氨氧化反應。
[0006]反應氣體穿過反應器流出物出口 26離開反應器10。在這樣做之前，它們行進穿過旋風分離器20，旋風分離器20移除這些氣體可夾帶的任何氨氧化催化劑，以用于穿過浸入管25送回到催化劑床24。氨氧化是極為發(fā)熱的，且冷卻盤管18用于回收余熱，且因此將反應溫度保持在適當?shù)乃健?br>[0007]如圖1進一步所示，從離開典型丙烯腈反應器10的熱反應氣體回收丙烯腈和其它副產(chǎn)物的第一步驟是通過在急冷塔30中用急冷水噴灑它們來冷卻它們。這些反應氣體含有未反應的氨，其在這些氣體被進一步處理之前被移除。出于此目的，硫酸加至急冷水，其根據(jù)以下反應與該未反應的氨反應來產(chǎn)生硫酸銨:
[0008]H2S04+2NH3— (NH4)2SO4
[0009]該硫酸銨溶解在急冷水塔底部中，其通過急冷底部出口管線31排出以廢棄。此時大致較冷且基本上沒有未反應的氨的熱反應氣體從急冷塔的上部穿過急冷氣體出口管線33離開，以用于進一步處理。由于反應器流出物出口 26中的這些總體反應氣體中的未反應氨的量可隨時間變化，故由PH監(jiān)測器37監(jiān)測急冷塔底部水的pH，且借助于硫酸控制閥40和控制器42調(diào)整加至急冷塔的硫酸的量，以將該pH保持在期望水平。補充水可根據(jù)需要穿過管線45加至急冷。
[0010]為了丙烯腈反應器10以最大效率操作，在任何特定時間給送至反應器的氨量應當在摩爾量上略微超過在將在相同時間給送至反應器的丙烯中的全部轉(zhuǎn)換成丙烯腈所需的量。由于進入的丙烯的流速可出于許多原因而隨時間變化，故慣例是連續(xù)地監(jiān)測該流速F1，且借助于氨控制閥32和控制器38響應于該測得的丙烯流速來連續(xù)地調(diào)整進入的氨的流速。
[0011]為了進一步確保摩爾量略微過量的氨給送至丙烯腈反應器，還期望小但適合量的未反應氨存在于反應器流出物出口 26中的總體反應產(chǎn)物氣體中。出于此目的，定期測量這些氣體中的氨濃度，且響應于該測得的未反應的氨濃度來調(diào)整控制器38中的目標或設(shè)定點氨/丙烯比(即，MVC3=比)。所以，例如，如果未反應氨的測得濃度過低，則編程到控制器38中的NH3/C3=比設(shè)定點略微增大，以便相對于連續(xù)地給送的丙烯略微多量的氨給送到反應器。
[0012]反應器流出物出口 26中的未反應氨濃度的定期確定一般有規(guī)律地完成，例如，每周幾次。因此，控制器38中目標NH3/C3=比的響應于反應器流出物出口 26中的未反應氨濃度的精密調(diào)整固有地受限，這是因為不能更頻繁地獲得關(guān)于此濃度的數(shù)據(jù)。
[0013]缺少該信息在使用平衡催化劑時(S卩，已經(jīng)使用多次且因此已經(jīng)實現(xiàn)了氧和鉬兩者的平衡濃度的氨氧化催化劑)不是太麻煩。盡管如此，當作出反應器操作條件的變化(諸如C3=流速的變化)時，關(guān)于反應器流出物中的未反應氨的信息是未知的，直到分析反應器流出物分析。此外，當使用新鮮催化劑時，該精確度的缺少可導致顯著問題，因為已知新鮮催化劑呈現(xiàn)出顯著的氨燃燒(ammonia burning)，即，氨直接地氧化成氮氧化物和水，這兩者都是多余的，且能夠隨時間快速變化。
【實用新型內(nèi)容】
[0014]一種用于控制提供至氨氧化反應的氨量的過程包括將反應器進料提供至反應器，反應器進料包括氨、氧和從由丙烷、丙烯、異丁烷和異丁烯構(gòu)成的集合選擇的烴，和它們的組合；在存在催化劑的情況下使反應器進料反應，以提供反應器流出物流；將反應器流出物流提供至急冷容器；將急冷液體提供至急冷容器；使氣態(tài)流與急冷液體接觸；監(jiān)測急冷水底部的PH ;并且調(diào)整反應器進料中的氨量，以在反應器進料中提供大約I至大約2的氨與烴之比。
[0015]一種用于控制提供至氨氧化反應的空氣量的過程包括將反應器進料提供至反應器，反應器進料包括氨、氧和從由丙烷、丙烯、異丁烷和異丁烯構(gòu)成的集合選擇的烴，和它們的組合；在存在催化劑的情況下使反應器進料反應，以提供反應器流出物流；監(jiān)測反應器流出物中的氧量；并且調(diào)整反應器進料中的空氣量，以在反應器進料中提供大約9至大約10的空氣與烴之比。
[0016]一種氨氧化過程包括將反應器進料提供至反應器，反應器進料包括氨、氧和從由丙烷、丙烯、異丁烷和異丁烯構(gòu)成的集合選擇的烴，和它們的組合；在存在催化劑的情況下使反應器進料反應，以提供反應器流出物流；將急冷液體提供至急冷容器；使氣態(tài)流與急冷液體接觸；監(jiān)測急冷水底部的pH，監(jiān)測反應器流出物流中的氧量；調(diào)整反應器進料中的氨量，以在反應器進料中提供大約I至大約2的氨與烴之比；并且調(diào)整反應器進料中的空氣量，以在反應器進料中提供大約9至大約10的空氣與烴之比。
[0017]一種用于氨氧化反應器中的氨控制的系統(tǒng)包括:氨氧化反應器，其將反應器流出物供應至急冷塔；pH傳感器，其用于從急冷塔監(jiān)測急冷水底部的pH ;和控制器，其電子地連接于PH傳感器和氨控制閥。控制去往氨氧化反應器和控制器的氨流的氨控制閥增大或減小穿過該氨控制閥的氨流。
【附圖說明】
[0018]該過程的若干方面的以上和其它方面、特征和優(yōu)點將從以下附圖中變得清楚。
[0019]圖1為示出給送至商業(yè)丙烯腈反應器的氨量的精密控制的示意圖；且
[0020]圖2為示出給送至商業(yè)丙烯腈反應器的氨量的精密控制的另一個方面的示意圖。
[0021]對應的參考標號指出了遍及附圖的若干視圖的對應構(gòu)件。技術(shù)人員將認識到，圖中的元件是為了簡單和清楚而示出的，且不一定按比例繪制。例如，圖中的一些元件的大小可相對于其它元件放大，以有助于改善各種方面的理解。另外，通常不畫出商業(yè)上可行的方面中可用或所需的普通但公知的元件，以便有助于更少地妨礙這些各種方面的觀察。
【具體實施方式】
[0022]以下描述不是以限制意義進行的，而是僅為了描述示范實施例的總體原理的目的進行的。本實用新型的方面應當參考權(quán)利要求來確定。
[0023]氨棹制
[0024]給送至商業(yè)丙烯腈反應器的氨量的精密控制根據(jù)本實用新型通過調(diào)整控制器38中的MVC3=比設(shè)定點來