[发明专利]丙烯腈流化反应系统及丙烯腈流化床生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工产品生产设备及方法技术领域，具体来说，本发明涉及一种丙烯腈流化反应系统及丙烯腈流化床生产方法。

背景技术

丙烯腈(Acrylonitrile)是一种无色的有辛辣气味液体，属大众基本有机化工产品，是三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料，在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。

由全国科学技术名词审定委员会审定公布的关于“流化床(fluidized bed)”的定义是：当空气自下而上地穿过固体颗粒随意填充状态的料层，而气流速度达到或超过颗粒的临界流化速度时，料层中颗粒呈上下翻腾，并有部分颗粒被气流夹带出料层的状态。

丙烯腈作为一种重要的有机化工原料，在合成树脂、合成纤维、合成橡胶等高分子材料中占有重要地位。目前丙烯腈的生产主要采用丙烯直接氨氧化工艺。该工艺采用流化床反应器，反应物丙烯、氨、空气和催化剂的分布和混合将高度影响丙烯转化率和反应选择性。目前的工艺设计采用圆环式管结构的丙烯氨分布器(刘生宝，肖珍平，李樟三，“应用国内技术改造丙烯腈装置”，《化工设计》，2000，10(3)，39-42)，其外形与反应器外形几何相似，实现了喷嘴的空间均匀分布，其喷嘴结构为侧喷式，抑制了丙烯和氨向床层底部富氧区的轴向扩散。空气分布板位于丙烯氨分布器的下方。Sohio公司通过调节空气分布板与丙烯氨分布器两者之间喷嘴的相对位置，改变喷嘴密度等，提高了丙烯腈收率(陈欣，“丙烯腈生产技术进展”，《金山油化纤》，1999(3)，34-38)。

图1为现有技术中的一个丙烯腈流化反应系统的总体结构示意图。如图1所示，该丙烯腈流化反应系统100主要包括流化反应器101、可位于流化反应器101外部的旋风分离器102以及后续冷却和急冷系统。流化反应器101的下端开有含氧气体进料口112，上端通过管道与旋风分离器102相连接。流化反应器101内自下而上分别设置有含氧气体/催化剂分布板103和丙烯/氨分布器104，丙烯/氨分布器104通过管道与位于流化反应器101外部的一丙烯/氨进料口110相连接。旋风分离器202通过其向下延伸的料腿111通到丙烯/氨分布器104上方。流化反应器101和料腿111中具有循环的催化剂。

除此之外，后续冷却和急冷系统主要包括如下部件：位于冰水浴池109中的一个或多个吸收瓶105、尾气取样开关106、浊式流量计107以及废气洗涤瓶108等，它们的连接关系如图1所示。

可知，上述现有技术中的丙烯、氨、空气混合后与流化的催化剂床层接触反应并沿流化反应器101上升，经旋风分离器102分离后，催化剂微球经旋风分离器102的料腿111返回含氧气体/催化剂分布板103上方催化剂床层。

目前的工艺中，丙烯、氨、空气和催化剂的混合仍然不尽完善，丙烯的转化率和丙烯腈的选择性仍有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种丙烯腈流化反应系统及丙烯腈流化床生产方法，能够使反应物丙烯、氨、含氧气体和催化剂更好地混合，提高丙烯的转化率和丙烯腈的选择性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种丙烯腈流化反应系统，包括流化反应器和旋风分离器；所述流化反应器的下端开有含氧气体进料口，上端通过管道与所述旋风分离器相连接；所述流化反应器内自下而上分别设置有含氧气体/催化剂分布板和丙烯/氨分布器，所述丙烯/氨分布器通过管道与位于所述流化反应器外部的一丙烯/氨进料口相连接；所述含氧气体/催化剂分布板与其下方的所述含氧气体进料口之间构成一含氧气体/催化剂混合腔；所述旋风分离器可以设置在反应系统内部或外部，并且可以为多级旋风分离器，通过其向下延伸的料腿与所述含氧气体/催化剂混合腔相连接；所述流化反应器和所述料腿中具有循环的催化剂。

可选地，所述含氧气体/催化剂分布板和所述丙烯/氨分布器上分别具有多个管嘴和喷嘴；

其中，混合有所述催化剂的含氧气体通过所述含氧气体/催化剂分布板的管嘴与来自所述丙烯/氨分布器的喷嘴的丙烯/氨混合气一一对应地以角度θ接触混合反应，所述θ值的范围为：90°≤θ≤180°。

可选地，所述θ值的范围为：105°≤θ≤165°。

可选地，所述含氧气体为空气或氧气。

可选地，所述流化反应器中的所述丙烯/氨分布器上方为流化反应区，所述流化反应区中设有冷却盘管，所述冷却盘管中以水作为冷却介质。

可选地，所述催化剂为含钼铋铁系或含锑铁系催化剂。

可选地，所述料腿上加装有气提管，所述气提管中使用的气提气为氮气、空气或者水蒸汽。