反應(yīng)器流出物的改進(jìn)的氨移除的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及反應(yīng)器流出物的改進(jìn)的氨移除。具體而言，提供了一種用于包括丙烯腈和氨的反應(yīng)器流出氣體的淬冷的多級噴灑系統(tǒng)。該系統(tǒng)至少包括第一和第二噴灑棒，各個(gè)棒大致跨越淬冷容器的直徑而延伸。第一噴灑棒定位在第二噴灑棒的下面并與之平行。各個(gè)棒包括臂，臂大致垂直于其相應(yīng)的棒而延伸，各個(gè)臂至少具有兩個(gè)延伸部，延伸部大致垂直于其相應(yīng)的臂而延伸。各個(gè)延伸部包括噴嘴，該噴嘴構(gòu)造成向下噴灑淬冷液體的空心圓錐噴霧。來自第一和第二棒的噴霧可組合地提供向下的投射噴霧壁，該投射噴霧壁與由第一投射噴霧單獨(dú)覆蓋的相同水平橫截面的表面積相比覆蓋第一噴灑棒下面的淬冷容器的水平橫截面的更大表面積。
【專利說明】反應(yīng)器流出物的改進(jìn)的氨移除
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種用于制造丙烯腈或甲基丙烯腈的改進(jìn)的工藝和系統(tǒng)。具體而言，本公開涉及丙烯腈反應(yīng)器的流出氣體(effluent gas)的改進(jìn)的氨移除。
【背景技術(shù)】
[0002]用于制造丙烯腈和甲基丙烯腈的各種工藝和系統(tǒng)是已知的；參見例如美國專利Nos.3，936，360 ;3，433，822 ;3，399，120 ;和 3，535，849。丙烯、氨和氧(作為空氣成分)被供給至丙烯腈反應(yīng)器，丙烯腈反應(yīng)器包含催化劑并作為流化床而操作。傳統(tǒng)實(shí)踐是在相對于供給至反應(yīng)器的丙烯量而言進(jìn)料中的氨過量的條件下操作反應(yīng)器。由于極端條件，額外的氨中的某些在其可與丙烯結(jié)合以形成丙烯腈之前在反應(yīng)器中燃燒。剩余的額外的氨(通常稱為“過量氨”)在流出氣體中離開反應(yīng)器。然后，該氣體通常行進(jìn)穿過冷卻器且之后到淬冷容器，以移除過量氨。參見例如美國專利Nos.3，936，360 ;4，166，008,4, 334，965、4，341，535,5, 895，635、和 6，793，776。
[0003]用于移除過量氨的傳統(tǒng)工藝和系統(tǒng)具有若干共同的因素和一個(gè)共同的問題。傳統(tǒng)工藝和系統(tǒng)通常試圖以硫酸銨的形式移除過量氨，并以最小的處理成本回收硫酸銨。硫酸銨是通常使用硫酸以對來自丙烯腈反應(yīng)器的流出物流進(jìn)行淬冷以移除過量氨的反應(yīng)產(chǎn)物。這導(dǎo)致本領(lǐng)域中的所述傳統(tǒng)工藝和系統(tǒng)的共同問題。為了最小化硫酸銨回收成本，在丙烯腈工藝的生產(chǎn)效率中存在固有損耗?；厥樟鞒鑫锪髦械谋╇娈a(chǎn)物并以有效的方式移除過量氨提出了在本領(lǐng)域中的傳統(tǒng)工藝和系統(tǒng)中未得到認(rèn)知或解決的技術(shù)難題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]因此，本公開的一個(gè)方面是為安全、有效且具有成本效率地從丙烯腈反應(yīng)器的流出氣體中移除氨提供設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，本實(shí)用新型涉及在該工藝中實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果的方法和淬冷容器的類型。
[0005]在一個(gè)方面中，提供了一種裝置，以用于包括丙烯腈和氨的反應(yīng)器流出氣體的淬冷。該裝置包括淬冷容器，該淬冷容器具有第一部分和第二部分，第一部分定位在第二部分下面。淬冷容器的第一部分包括構(gòu)造成接收氣流的入口，氣流包括丙烯腈和氨。淬冷容器的第二部分包括多級噴灑系統(tǒng)，該多級噴灑系統(tǒng)構(gòu)造成接收淬冷液體，其中，淬冷液體包括酸。多級噴灑系統(tǒng)至少包括第一噴灑棒和第二噴灑棒，各個(gè)棒大致跨越淬冷容器的直徑而延伸。各個(gè)噴灑棒構(gòu)造成接收淬冷液體。第一噴灑棒定位在第二噴灑棒的下面并與之平行。各個(gè)棒包括臂，臂大致垂直于其相應(yīng)的棒而延伸，各個(gè)臂至少具有兩個(gè)延伸部，延伸部大致垂直于其相應(yīng)的臂而延伸。各個(gè)延伸部包括噴嘴，該噴嘴構(gòu)造成向下噴灑淬冷液體的空心圓錐噴霧。來自第一和第二棒的噴霧組合地提供向下的投射噴霧壁，該投射噴霧壁與由第一投射噴霧單獨(dú)覆蓋的表面積相比覆蓋了淬冷容器的與容器直徑平行的橫截面的更大表面積。
[0006]本公開的上面和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖閱讀的所示實(shí)施例的以下詳細(xì)說明中變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本實(shí)用新型的示范實(shí)施例和其優(yōu)點(diǎn)的更完整的理解可通過參照考慮到附圖的以下說明來獲得，其中相似的標(biāo)號(hào)指示相似的特征，且其中:
[0008]圖1是根據(jù)本公開的至少一個(gè)方面的淬冷容器的側(cè)視圖；
[0009]圖2是根據(jù)本公開的至少一個(gè)方面的沿圖1中的2-2線取得的淬冷容器的第一噴灑棒的底視圖；且
[0010]圖3是根據(jù)本公開的至少一個(gè)方面的沿圖1中的3-3線取得的淬冷容器的第二噴灑棒的底視圖。
[0011]圖4不出根據(jù)本公開的方面的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在一個(gè)方面中，提供了一種裝置以用于對包括丙烯腈和氨的反應(yīng)器流出氣體進(jìn)行淬冷。該裝置可適合作為單級淬冷裝置，從而意味著反應(yīng)器流出氣體的淬冷(其中從反應(yīng)器流出氣體移除過量氨)是在單個(gè)淬冷容器中完成的。該裝置包括淬冷容器，該淬冷容器具有第一部分和第二部分，第一部分定位在第二部分下面。淬冷容器的第一部分包括入口，該入口構(gòu)造成接收反應(yīng)器流出氣流，該氣流包括丙烯腈和氨。淬冷容器的第二部分包括多級噴灑系統(tǒng)，該多級噴灑系統(tǒng)構(gòu)造成接收淬冷液體，其中，淬冷液體包括酸。多級噴灑系統(tǒng)至少包括第一噴灑棒和第二噴灑棒，各個(gè)棒大致跨越淬冷容器的直徑而延伸。第一噴灑棒定位在第二噴灑棒的下面并與其平行。各個(gè)棒包括臂，臂大致垂直于其相應(yīng)的棒而延伸，各個(gè)臂具有至少兩個(gè)延伸部，延伸部大致垂直于其相應(yīng)的臂而延伸。各個(gè)延伸部包括噴嘴，該噴嘴構(gòu)造成向下噴灑淬冷液體的空心圓錐噴霧。來自第一和第二棒的噴霧組合地提供向下的投射噴霧壁，該投射噴霧壁與由第一投射噴霧單獨(dú)覆蓋的表面積相比覆蓋了淬冷容器的與容器直徑平行的橫截面的更大表面積。在一個(gè)方面中，各個(gè)空心圓錐噴霧限定了位于其相應(yīng)的噴嘴下面且離空心圓錐噴霧壁等距的中心或中心線。
[0013]在一個(gè)方面中，多級噴灑系統(tǒng)跨越淬冷容器直徑的大約85%或更多延伸，在另一個(gè)方面中，大約90%或更多，在另一個(gè)方面中，大約95%或更多，且在另一個(gè)方面中，大約99%或更多。在相關(guān)方面中，多級噴灑系統(tǒng)有效地用于提供一種噴灑樣式，該噴灑樣式覆蓋淬冷容器直徑的大約85%或更多，在另一個(gè)方面中，大約90%或更多，在另一個(gè)方面中，大約95%或更多，且在另一個(gè)方面中，大約99%或更多。
[0014]在一個(gè)方面中，各個(gè)延伸部在延伸部的遠(yuǎn)端處具有面向下方的噴嘴。在一個(gè)方面中，第一噴灑棒的噴嘴可間隔開，以便來自第一噴灑棒的第一噴嘴的淬冷液體的第一空心圓錐噴霧的一部分與來自第一噴灑棒的第二噴嘴的淬冷液體的第二空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的第一重疊，該第一重疊具有第一噴嘴下面的第一重疊中心。
[0015]在一個(gè)方面中，第二噴灑棒的噴嘴可間隔開，以便來自第二噴灑棒的第一噴嘴的淬冷液體的第一空心圓錐噴霧的一部分與來自第二噴灑棒的第二噴嘴的淬冷液體的第二空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的第二重疊，該第二重疊具有第二重疊中心。
[0016]在一個(gè)方面中，第二噴灑棒的至少一個(gè)噴嘴的空心圓錐噴霧的中心位于第一噴灑棒的第一重疊中心上方并與之豎直地對準(zhǔn)，其中，與由來自第一噴灑棒的淬冷液體噴霧單獨(dú)覆蓋的相同水平橫截面的表面積相比，來自第二噴灑棒的淬冷液體噴霧和來自第一噴灑棒的淬冷液體噴霧覆蓋第一噴灑棒下面的淬冷容器的水平橫截面的表面積中的更多。
[0017]在一個(gè)方面中，第一噴灑棒的噴嘴可間隔開，以便來自第一噴灑棒的各個(gè)噴嘴的淬冷液體的各個(gè)空心圓錐噴霧的一部分與來自至少一個(gè)相鄰噴嘴的淬冷液體的另一空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的多個(gè)第一重疊，其中，各個(gè)第一重疊具有第一重疊中心。來自第一噴灑棒的噴嘴的淬冷液體的各個(gè)空心圓錐噴霧的多個(gè)第一重疊和非重疊部分共同地構(gòu)成來自第一噴灑棒的淬冷液體的第一投射噴霧。
[0018]在一個(gè)方面中，第二噴灑棒的噴嘴可間隔開，以便來自第二噴灑棒的各個(gè)噴嘴的淬冷液體的各個(gè)空心圓錐噴霧的一部分與來自至少一個(gè)相鄰噴嘴的淬冷液體的另一空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的多個(gè)第二重疊，其中，各個(gè)第二重疊具有第二重疊中心。來自第二噴灑棒的噴嘴的各個(gè)空心圓錐噴霧的多個(gè)第二重疊和非重疊部分共同地形成來自第二噴灑棒的第二投射噴霧。
[0019]在一個(gè)方面中，第二噴灑棒的噴嘴可間隔開，以便第二噴灑棒的至少一個(gè)空心圓錐噴霧的中心從第一噴灑棒的空心圓錐噴霧的中心豎直地偏移。在一個(gè)實(shí)施例中，第二噴灑棒的至少一個(gè)空心圓錐噴霧的中心與第一噴灑棒的至少一個(gè)第一重疊中心豎直地對準(zhǔn)。第一投射噴霧和第二投射噴霧可組合地提供向下的噴霧壁，該噴霧壁與由第一投射噴霧單獨(dú)覆蓋的相同水平橫截面的表面積相比覆蓋第一噴灑棒下面的淬冷容器的水平橫截面的表面積中的更多。在一個(gè)方面中，第二投射噴霧填充來自第一噴灑棒的噴嘴的淬冷液體的空心圓錐噴霧之間的多個(gè)間隙。
[0020]本公開的一個(gè)目的是為安全、有效且具有成本效率地從丙烯腈反應(yīng)器的流出氣體移除氨提供設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，本公開涉及在該工藝中實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果的方法和淬冷容器的類型。已發(fā)現(xiàn)以下設(shè)計(jì)特征形成關(guān)于移除過量氨和回收丙烯腈反應(yīng)產(chǎn)物二者的優(yōu)秀淬冷性能。
[0021]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，在本文中公開的裝置和方法可用于多種工藝氣流的有效中和和/或淬冷。優(yōu)選的工藝氣流是丙烯腈反應(yīng)器流出物。不管淬冷操作的溫度如何，其范圍可能在大約90° F至200° F的出口溫度，多層重疊的空心圓錐噴霧的噴霧淬冷設(shè)計(jì)始終從反應(yīng)器流出產(chǎn)物移除高水平的過量氨。
[0022]為了供應(yīng)多層噴霧淬冷，一連串噴灑棒可附加到淬冷容器，該淬冷容器具有對于反應(yīng)器流出產(chǎn)物的向上方向上的期望線性速度而言恰當(dāng)?shù)某叽?。噴灑棒可包括圓形棒，例如圓形管。噴灑棒可面向下方，使得在不使用時(shí)重力將使液體從歧管或棒排出和噴灑。
[0023]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，噴灑棒的數(shù)量可變化，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器流出產(chǎn)物的期望淬冷。例如，噴灑棒的數(shù)量可從4變化至10。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，噴灑棒之間的距離可變化，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器流出產(chǎn)物的期望淬冷。例如，噴灑棒可具有大約0.65米至大約1.4米的間隔，在另一個(gè)方面中，大約0.75至大約1.3米，在另一個(gè)方面中，大約0.85至大約1.2，且在另一個(gè)方面中，大約0.95至大約1.1。
[0024]基于再循環(huán)硫酸:新鮮硫酸的比率，包含硫酸以移除過量氨的液體淬冷流體的循環(huán)率可大約為12:1至25:1，以容許穿過裝置的足夠的質(zhì)量通量，從而在淬冷容器或塔中提供良好的液體分布和蒸汽與液體的蒸汽/液體接觸，以用于有效的氨移除。在一個(gè)方面中，該循環(huán)率可大約為18:1。
[0025]帶斜面入口且無內(nèi)部部件的空心圓錐噴霧嘴(spray nozzle)可用于減少或防止可在淬冷流中累積的任何循環(huán)固體引起的堵塞。
[0026]單獨(dú)的隔斷閥和流量計(jì)可用在噴灑棒中的各個(gè)上，以容許流量的調(diào)整和檢驗(yàn)。
[0027]硫酸可添加至再循環(huán)以提供足量的酸的再循環(huán)淬冷液體流，以保持大約3.0與
6.0之間的恒定淬冷流pH，在另一個(gè)方面中，大約4.5與6之間，并且5.5是優(yōu)選的pH。
[0028]取決于淬冷容器的操作溫度，循環(huán)流中的硫酸銨濃度可保持在按重量計(jì)算從大約3%至20%的水平。在硫酸銨濃度范圍的較高端下的操作可需要來自用于丙烯腈的制造工藝中的凈化和回收操作的清潔水流的添加或清潔水流的再循環(huán)，以在期望范圍內(nèi)保持合適的硫酸銨水平。
[0029]從淬冷流移除有機(jī)物可通過傳統(tǒng)方法完成，該方法利用汽提塔(stripper)或廢水柱通過塔頂懼出的蒸汽流(overhead vapor stream)從流移除期望的有機(jī)物,該塔頂懼出的蒸汽流循環(huán)回淬冷容器并插回到容器中的噴霧下面的反應(yīng)器流出物的蒸汽流中。
[0030]從空心圓錐噴霧噴灑出的淬冷液體的圓錐可具有大約70至100度的角度?？招膱A錐噴霧可在水平面上遍及容器均勻地間隔開，使得從圓錐的70至100度的噴灑出口投射的噴霧樣式具有近似50%的重疊。噴灑棒的后續(xù)層可間隔開，使得各個(gè)層下面的圓錐中心定位在來自上面的層的重疊中心。一旦在從容器壁至容器中心的充分覆蓋的地方建立起雙層樣式，則該樣式可在各個(gè)額外的成對層中重復(fù)。如關(guān)于本文中的各種實(shí)施例所述，噴嘴和重疊中心的豎直對準(zhǔn)可應(yīng)用于兩個(gè)直接相鄰的噴灑棒層或具有居間噴灑棒層(例如交替的噴灑棒層)的兩個(gè)噴灑棒。
[0031]可使用標(biāo)稱I英寸入口的噴霧圓錐噴嘴。該噴嘴可通過出口噴灑淬冷液體，該出口面向下方且可垂直于噴灑棒。該構(gòu)造可用于促進(jìn)噴嘴的簡易安裝和拆除，以及不使用時(shí)的完全排干。
[0032]在某些實(shí)例中，傳統(tǒng)工藝和系統(tǒng)中的回收效率損耗可比具有在本公開中說明的淬冷系統(tǒng)的設(shè)備高超過10%。因此，對于從反應(yīng)器流出物的給定的期望氨回收程度(例如95%回收或99%回收)而言，淬冷容器的整體高度，或者在獲得期望回收時(shí)實(shí)現(xiàn)各個(gè)理論蒸汽-液體平衡接觸階段所需的高度，可相對于這種傳統(tǒng)工藝減少超過10%，從而導(dǎo)致材料和操作成本的減少。
[0033]合乎需要的是，關(guān)于流出物流中的氨移除和丙烯腈產(chǎn)物回收二者，用于對來自丙烯腈反應(yīng)的流出氣體進(jìn)行淬冷以移除過量氨的方法盡可能有效地完成。
[0034]現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的工藝。
[0035]圖1是根據(jù)本公開的至少一個(gè)方面的淬冷容器10的側(cè)視圖。淬冷容器10構(gòu)造成對反應(yīng)器流出物12進(jìn)行淬冷。反應(yīng)器流出物12可通過丙烷或丙烯、氨和包含氧的氣體在存在催化劑的情況下在反應(yīng)區(qū)域(未示出)的直接反應(yīng)而獲得。反應(yīng)器流出物12經(jīng)由導(dǎo)管14輸送至淬冷容器10,其中，熱的反應(yīng)器流出氣體通過與水性流(aqueous stream)或淬冷液體16的接觸而得到冷卻，水性流或淬冷液體16經(jīng)由管線18、20、22、和24進(jìn)入淬冷容器10。包括丙烯腈(包括副產(chǎn)物，諸如乙腈、氰化氫和雜質(zhì))的冷卻流出氣體然后可行進(jìn)穿過夾帶物分離器26，且然后行進(jìn)到吸收柱(未示出)。
[0036]如圖1所示，淬冷容器10包括第一部分28和第二部分30，其中，第一部分28定位在第二部分30下面。淬冷容器10的第一部分28包括入口 32，入口 32構(gòu)造成接收氣流或反應(yīng)器流出物12，其中，氣流或反應(yīng)器流出物12包括丙烯腈和氨。淬冷容器10的第二部分30包括多級噴灑系統(tǒng)34，多級噴灑系統(tǒng)34構(gòu)造成接收水性流或淬冷液體16，其中，水性流或淬冷液體16包括酸36。酸36可在接頭(juncture) 40處經(jīng)由管線38添加至淬冷液體16。酸36可為任何合適的酸，例如硫酸(諸如98重量％的硫酸)。淬冷液體16包括離開淬冷容器10的底部42并穿過管線44的液體流出物。水可通過入口 48經(jīng)由管線46添加至淬冷容器10，或者可添加至淬冷液體16或由流17、44、和65形成的液體再循環(huán)回路中的其它地方。淬冷液體16利用泵50通過管線44循環(huán)并回到管線18、20、22、和24。流67可作為穿過管線44離開的液體流出物的一部分而被取出，以便通過抵消經(jīng)由管線38和46添加的液體來在液體再循環(huán)回路中保持相對恒定的質(zhì)量流量。流67移除形成的中和反應(yīng)產(chǎn)物(例如硫酸銨)，并且還有益于防止液體再循環(huán)回路中不需要的產(chǎn)物(諸如腐蝕產(chǎn)物)的累積。離開淬冷容器10的底部42的流出物可在虹吸點(diǎn)52處從管線44抽出。
[0037]多級噴灑系統(tǒng)34至少包括與管線18對應(yīng)的第一噴灑棒54和與管線20對應(yīng)的第二噴灑棒56。如圖1所示，多級噴灑系統(tǒng)34還包括與管線22對應(yīng)的噴灑棒58和與管線24對應(yīng)的噴灑棒56。噴灑棒54、56、58和60大致跨越淬冷容器10的直徑62而延伸。如圖所示，噴灑棒54定位在噴灑棒56下面，并大致平行于噴灑棒56。噴灑棒58定位在噴灑棒56上面，并位于噴灑棒60下面。噴灑棒58大致平行于噴灑棒60。
[0038]在一個(gè)方面中，控制器11可構(gòu)造成處理與測得參數(shù)對應(yīng)的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)，測得參數(shù)例如是由溫度控制器(圖1未示出)測量的溫度。控制器11可構(gòu)造成確定測得參數(shù)是否高于或低于預(yù)定參數(shù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，測得參數(shù)可為在淬冷容器的操作中有用的任何合適的參數(shù)，例如由預(yù)定位置處的溫度控制器測量的溫度，或者由淬冷容器10的隔間(boot)45中的水位控制器(圖1未示出)或流量控制器(圖1未示出)測量的液位?？刂破?1可構(gòu)造成若測得參數(shù)低于或高于預(yù)定參數(shù)范圍，則經(jīng)由通信線路或無線通信(圖1未示出)來調(diào)整一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備的操作。例如，控制器11可構(gòu)造成調(diào)整傳送到淬冷容器10的流的數(shù)量，例如，反應(yīng)器流出物12的流、(通過管線46傳送到淬冷容器10的)水流和/或淬冷液體16 (包括通過管線38傳送的酸36)的流。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，控制器11可構(gòu)造成控制泵50的操作和/或與上述流相關(guān)聯(lián)的其它泵和/或閥的操作，以便滿足預(yù)定范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，控制器11或類似控制器可定位成遠(yuǎn)離溫度控制器、水位控制器或流量控制器(圖1未示出)，或者可定位在溫度控制器、水位控制器或流量控制器處且包括它們。
[0039]圖2是沿圖1的2-2線取得的淬冷容器10中的噴灑棒54的底視圖。圖3是沿圖1的3-3線取得的淬冷容器10中的噴灑棒56的底視圖。噴灑棒58可具有與噴灑棒54相似的構(gòu)造。噴灑棒60可具有與噴灑棒56相似的構(gòu)造。各個(gè)噴灑棒可包括一連串噴灑臂，噴灑臂大致垂直于它們相應(yīng)的噴灑棒而延伸。如在本文中所使用的，“大致垂直”意味著離垂直大約±15°的角度，在另一個(gè)方面中，大約±10°，并且在另一個(gè)方面中，大約±5°。以下論述聚焦于圖2所示的噴灑棒54的左下象限。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，遍及噴灑棒54的整體可提供相似的結(jié)構(gòu)，例如鏡像結(jié)構(gòu)。如圖2所示，噴灑棒54包括一連串噴灑臂64、66、68、70、72、74和76。噴灑臂70大致跨越淬冷容器10的直徑78而延伸。直徑78垂直于直徑62。噴灑臂64、66、68、72、74和76大致跨越淬冷容器10的相應(yīng)的弦(chord)而延伸，其中，各個(gè)弦大致平行于直徑78。如圖2所示，噴灑臂72大致跨越相應(yīng)的弦80而延伸，噴灑臂74大致跨越相應(yīng)的弦82而延伸，并且噴灑臂76大致跨越相應(yīng)的弦84而延伸。
[0040]各個(gè)噴灑棒的各個(gè)噴灑臂可具有兩個(gè)或更多個(gè)延伸部。如圖2所示，噴灑臂76具有延伸部86、88和90。噴灑臂74具有延伸部92、94、96、98、100和102。噴灑臂72具有延伸部104，并且噴灑臂70具有延伸部106。各個(gè)延伸部大致垂直于其相應(yīng)的噴灑臂而延伸。各個(gè)延伸部包括噴霧嘴，噴霧嘴在其相應(yīng)的延伸部末端處，其中，各個(gè)噴霧嘴面向下方。在一個(gè)方面中，各個(gè)噴嘴構(gòu)造成向下噴灑淬冷液體的空心圓錐噴霧，其中，各個(gè)空心圓錐噴霧限定離空心圓錐噴霧壁等距的中心。如圖2所示，延伸部86具有噴嘴108，延伸部88具有噴嘴110，并且延伸部90具有噴嘴112。如圖2所示，延伸部92具有噴嘴114，延伸部94具有噴嘴116，延伸部96具有噴嘴118，延伸部98具有噴嘴120，延伸部100具有噴嘴122，并且延伸部102具有噴嘴124。
[0041]在一個(gè)方面中，第一噴灑棒的噴嘴可間隔開，以便來自第一噴灑棒的第一噴嘴的淬冷液體的第一空心圓錐噴霧的一部分與來自第一噴灑棒的第二噴嘴的淬冷液體的第二空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的第一重疊,第一重疊具有第一重疊中心。例如，如圖2所示，噴嘴108的空心圓錐噴霧126的一部分與噴嘴114的空心圓錐噴霧128的一部分重疊，以提供具有重疊中心132的第一重疊130。如圖2所示，在噴灑棒54的相鄰噴嘴的空心圓錐噴霧之間沒有重疊的地方限定間隙134。噴灑臂72的延伸部104包括噴嘴136。噴嘴136構(gòu)造成產(chǎn)生空心圓錐噴霧138。噴灑臂70的延伸部106包括噴嘴140。噴嘴140構(gòu)造成產(chǎn)生空心圓錐噴霧142。
[0042]在一個(gè)方面中，第一噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧可具有與第一噴灑棒的至少一個(gè)其它空心圓錐噴霧相同的直徑。第二噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧可具有與第二噴灑棒的至少一個(gè)其它空心圓錐噴霧相同的直徑。第一噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧可具有與第二噴灑棒的至少一個(gè)空心圓錐噴霧相同的直徑。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，沿由噴灑臂70限定的軸線，噴灑臂68是噴灑臂72的鏡像，噴灑臂66是噴灑臂74的鏡像，并且噴灑臂64是噴灑臂76的鏡像。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，在上象限中可提供相似的結(jié)構(gòu)，即，上象限是圖2所示的下象限的鏡像，具有延伸部、噴嘴、空心圓錐噴霧、重疊、重疊中心和間隙的鏡像圖像。
[0044]在一個(gè)方面中，噴灑臂76上的噴嘴數(shù)量可大約為6個(gè)(B卩，在噴灑臂76延伸穿過的兩個(gè)象限的中的各個(gè)中有三個(gè)噴嘴)。在一個(gè)方面中，噴灑臂74上的噴嘴數(shù)量可大約為10至14個(gè)(在噴灑臂74延伸穿過的兩個(gè)象限中的各個(gè)中有5至7個(gè))。在一個(gè)方面中，噴灑臂72上的噴嘴數(shù)量可大約為30至36個(gè)(即，在噴灑臂74延伸穿過的兩個(gè)象限中的各個(gè)中有15至18個(gè)噴嘴)。在一個(gè)方面中，噴灑臂70上的噴嘴數(shù)量可大約為38至40個(gè)(即，在噴灑臂70延伸穿過的兩個(gè)半圓的各個(gè)中有19至20個(gè)噴嘴)。
[0045]圖3是圖1所示的噴灑棒56的底視圖。噴灑棒60可具有與噴灑棒56相似的構(gòu)造。以下論述聚焦于圖3所示的噴灑棒56的左下象限。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，遍及噴灑棒56的整體，可提供相似的結(jié)構(gòu)，例如鏡像結(jié)構(gòu)。如圖3所示，噴灑棒56包括一連串噴灑臂 300、302、304、306、308 和 310。噴灑臂 300、302、304、306、308 和 310 大致跨越淬冷容器10的相應(yīng)的弦而延伸，其中，各個(gè)弦大致平行于直徑78。如圖3所示，噴灑臂306大致跨越相應(yīng)的弦312而延伸，噴灑臂308大致跨越相應(yīng)的弦314而延伸，并且噴灑臂310大致跨越相應(yīng)的弦316而延伸。
[0046]如之前所提到的，各個(gè)噴灑棒的各個(gè)噴灑臂可具有兩個(gè)或更多個(gè)延伸部。如圖3所示，噴灑臂310具有延伸部318、320和322。噴灑臂308具有延伸部328，并且噴灑臂306具有延伸部326。各個(gè)延伸部大致垂直于其相應(yīng)的噴灑臂而延伸。各個(gè)延伸部包括噴霧嘴，噴霧嘴在其相應(yīng)的延伸部末端處，其中，各個(gè)噴霧嘴面向下方。在一個(gè)方面中，各個(gè)噴嘴構(gòu)造成向下噴灑淬冷液體的空心圓錐噴霧，其中，各個(gè)空心圓錐噴霧限定離空心圓錐噴霧壁等距的中心。如圖3所示，延伸部318具有噴嘴330，延伸部320具有噴嘴332，并且延伸部322具有噴嘴334。如圖3所示，延伸部328具有噴嘴338，并且延伸部326具有噴嘴336。噴嘴330構(gòu)造成產(chǎn)生淬冷液體的空心圓錐噴霧340?？招膱A錐噴霧340與圖2所示的間隙134重疊。在一個(gè)實(shí)施例中，空心圓錐噴霧340的中心直接在重疊中心132上方。
[0047]噴灑臂310定位在弦316上。弦316直接定位在圖2所示的弦324上方。弦324在噴灑臂76與74之間。在一個(gè)實(shí)施例中，弦324在噴灑臂76與74之間是等距的。弦308直接定位在圖2所示的弦342上方。弦342在噴灑臂74與72之間。在一個(gè)實(shí)施例中，弦342在噴灑臂74與72之間是等距的。弦306直接定位在圖2所示的弦344上方。弦344在噴灑臂72與70之間。在一個(gè)實(shí)施例中，弦344在噴灑臂74與72之間是等距的。在一個(gè)實(shí)施例中，噴灑臂300是噴灑臂310的鏡像，噴灑臂302是噴灑臂308的鏡像，并且噴灑臂304是噴灑臂306的鏡像。
[0048]在一個(gè)方面中，噴灑棒56的噴嘴的空心圓錐噴霧的中心定位在噴灑棒54的相應(yīng)重疊中心上方，即與其豎直地對準(zhǔn)，其中，與由來自噴灑棒54的淬冷液體噴霧單獨(dú)覆蓋的相同水平橫截面的表面積相比，來自噴灑棒56的淬冷液體噴霧和來自噴灑棒54的淬冷液體噴霧覆蓋噴灑棒54下面的淬冷容器10的水平橫截面的表面積中的更多。類似地，在一個(gè)方面中，噴灑棒60的噴嘴的空心圓錐噴霧的中心定位在噴灑棒58的相應(yīng)重疊中心上方，其中，與由來自噴灑棒58的淬冷液體噴霧單獨(dú)覆蓋的相同水平橫截面的表面積相比，來自噴灑棒60的淬冷液體噴霧和來自噴灑棒58的淬冷液體噴霧覆蓋噴灑棒58下面的淬冷容器10的水平橫截面的表面積中的更多。
[0049]在一個(gè)方面中，噴灑棒54的噴嘴可間隔開，以便來自噴灑棒54的各個(gè)噴嘴的淬冷液體的各個(gè)空心圓錐噴霧的一部分與來自至少一個(gè)相鄰噴嘴的淬冷液體的另一空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的多個(gè)第一重疊，其中，各個(gè)第一重疊具有第一重疊中心。來自噴灑棒54的噴嘴的淬冷液體的各個(gè)空心圓錐噴霧的多個(gè)第一重疊和非重疊部分共同地構(gòu)成來自噴灑棒54的淬冷液體的第一投射噴霧。
[0050]在一個(gè)方面中，噴灑棒56的噴嘴可間隔開，以便來自噴灑棒56的各個(gè)噴嘴的淬冷液體的各個(gè)空心圓錐噴霧的一部分與來自至少一個(gè)相鄰噴嘴的淬冷液體的另一空心圓錐噴霧的一部分重疊，以提供淬冷液體的多個(gè)第二重疊，其中，各個(gè)第二重疊具有第二重疊中心。來自噴灑棒56的噴嘴的各個(gè)空心圓錐噴霧的多個(gè)第二重疊和非重疊部分共同地形成來自噴灑棒56的第二投射噴霧。
[0051]在一個(gè)方面中，噴灑棒56的噴嘴可間隔開，以便噴灑棒56的至少一個(gè)空心圓錐噴霧的中心從噴灑棒54的空心圓錐噴霧的中心豎直地偏移。在一個(gè)實(shí)施例中，噴灑棒56的至少一個(gè)空心圓錐噴霧的中心在噴灑棒54的至少一個(gè)第一重疊中心上方居中。第一投射噴霧和第二投射噴霧可組合地提供向下的噴霧壁，該噴霧壁與由第一投射噴霧單獨(dú)覆蓋的相同橫橫截面的表面積相比覆蓋噴灑棒54下面的淬冷容器10的水平橫截面的表面積中的更多。在一個(gè)方面中，第二投射噴霧填充來自噴灑棒54的淬冷液體的空心圓錐噴霧之間的多個(gè)間隙134。
[0052]在一個(gè)實(shí)施例中，在淬冷容器10中可具有4至10個(gè)噴灑棒。因而，可存在2至5對第一和第二噴灑棒。
[0053]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本公開，上述裝置可用在淬冷和中和反應(yīng)器流出氣體的方法中，該反應(yīng)器流出氣體包括酸性或基本氣體成分。該方法可包括將反應(yīng)器流出氣體引入到裝置的底部部分中，并將淬冷液體引導(dǎo)穿過第一和第二多個(gè)噴嘴，由此淬冷液體以逆流方式接觸反應(yīng)器流出氣體，以中和且淬冷反應(yīng)器流出氣體。
[0054]圖4示出根據(jù)本公開的方面的方法400的流程圖。方法400可利用前述裝置來執(zhí)行。步驟401包括在淬冷容器的第一部分中接收包括丙烯腈和氨的氣流。步驟402包括在多級噴灑系統(tǒng)中接收包括酸的淬冷液體，該多級噴灑系統(tǒng)定位在淬冷容器的第二部分中，該第二部分定位在第一部分上方。該多級噴灑系統(tǒng)可至少包括第一噴灑棒和第二噴灑棒，其中，第一噴灑棒和第二噴灑棒大致跨越淬冷容器的直徑而延伸，其中，第一噴灑棒定位在第二噴灑棒下面，并且大致平行于第二噴灑棒。該方法可包括從第一和第二噴灑棒噴灑淬冷液體。各個(gè)噴灑棒可包括多個(gè)噴灑臂，該多個(gè)噴灑臂大致垂直于它們相應(yīng)的噴灑棒而延伸，其中，第一噴灑棒的至少一個(gè)噴灑臂和第二噴灑棒的至少一個(gè)噴灑臂具有兩個(gè)或更多個(gè)延伸部。各個(gè)延伸部可大致垂直于其相應(yīng)的噴灑臂而延伸，各個(gè)延伸部包括噴霧嘴，噴霧嘴定位在相應(yīng)的延伸部的遠(yuǎn)端處，其中，各個(gè)噴霧嘴面向下方。噴灑還可包括從各個(gè)噴霧嘴向下噴灑淬冷液體，以作為淬冷液體的空心圓錐噴霧，其中，各個(gè)空心圓錐噴霧限定中心。
[0055]步驟403包括在第一投射噴霧中噴灑淬冷液體。步驟403可包括從第一噴灑棒的噴嘴噴灑淬冷液體，以便第一噴灑棒的各個(gè)噴嘴的空心圓錐噴霧與第一噴灑棒的相鄰噴嘴的至少一個(gè)空心圓錐噴霧重疊，其中，第一噴灑棒的噴嘴構(gòu)造成提供噴霧的多個(gè)第一重疊，其中，空心圓錐噴霧和多個(gè)第一重疊形成淬冷液體的第一投射噴霧，淬冷液體的第一投射噴霧限定空心圓錐噴霧和第一重疊之間的間隙。
[0056]步驟404包括在第二投射噴霧中噴灑淬冷液體。步驟404可包括從第二噴灑棒的噴嘴噴灑淬冷液體，以便第一投射噴霧和第二投射噴霧組合地提供向下的投射噴霧壁，該投射噴霧壁與由第一投射噴霧單獨(dú)覆蓋的表面積相比覆蓋與淬冷容器直徑平行的淬冷容器的橫橫截面的更大表面積。
[0057]雖然在前述說明書中已經(jīng)結(jié)合其某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本公開，并且已出于例示目的而陳述了許多細(xì)節(jié)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白的是，本公開可容許額外的實(shí)施例，并且本文所述的細(xì)節(jié)中的某些可在不脫離本實(shí)用新型的基本原理的情況下顯著地變化。應(yīng)該懂得，在不脫離本公開的精神和范圍或權(quán)利要求的范圍的情況下，本公開的特征容許修改、變更、變化或替代。例如，各種構(gòu)件的尺寸、數(shù)量、大小和形狀可改變以匹配特定的應(yīng)用。因此，在本文中所示和所述的特定實(shí)施例僅用于例示目的。
【權(quán)利要求】
1.一種淬冷容器，包括； 入口，其構(gòu)造成接收氣態(tài)流，所述氣態(tài)流包括丙烯腈和氨；和 多級噴灑系統(tǒng)，其構(gòu)造成接收淬冷液體，所述入口定位在所述多級噴灑系統(tǒng)的下面， 其中，所述多級噴灑系統(tǒng)至少包括第一和第二噴灑棒，所述第一和第二噴灑棒大致跨越所述淬冷容器的直徑而延伸，各個(gè)噴灑棒包括多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴構(gòu)造成提供淬冷液體的噴霧，噴霧嘴有效地用于提供聚合噴霧，所述聚合噴霧具有覆蓋所述淬冷容器的橫截面的表面積的噴霧樣式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述多級噴灑系統(tǒng)跨越所述淬冷容器的直徑的大約85%或更多而延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一噴灑棒定位在所述第二噴灑棒的下面，并且大致平行于所述第二噴灑棒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述淬冷液體的噴霧是相對于所述氣態(tài)流的逆流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述噴灑棒的數(shù)量在4個(gè)與10個(gè)之間。
6.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一和第二噴灑棒之間的距離構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器流出產(chǎn)物的期望淬冷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的淬冷容器，其特征在于，噴灑棒之間的距離是大約0.65米至大約1.4米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述淬冷液體包括水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，所述淬冷液體是水性液體，并包括酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的淬冷容器，其特征在于，所述酸是硫酸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，構(gòu)造成對淬冷液體提供足以從反應(yīng)器流出氣體移除過量氨的循環(huán)率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的淬冷容器，其特征在于，基于再循環(huán)硫酸:新鮮硫酸的比率，用于所述淬冷液體的循環(huán)率在12:1至25:1的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的淬冷容器，其特征在于，基于再循環(huán)硫酸:新鮮硫酸的比率，用于所述淬冷液體的循環(huán)率大約為18:1。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，還包括用于各個(gè)噴灑棒的單獨(dú)的隔斷閥和流量計(jì)，所述閥和流量計(jì)構(gòu)造成分別容許穿過對應(yīng)的噴灑棒的流量的調(diào)整和檢驗(yàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，構(gòu)造成將離開所述淬冷容器的下部的流出物流中的硫酸銨濃度保持在按重量計(jì)算從大約3%至20%的水平。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的淬冷容器，其特征在于，包括清潔的水流的添加或清潔的水流的再循環(huán)，以在離開所述淬冷容器的流出物流中保持在按重量計(jì)算大約3%至20%的期望范圍內(nèi)的合適的硫酸銨水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，還包括汽提塔，所述汽提塔構(gòu)造成通過塔頂餾出的蒸汽流從所述淬冷液體的流中移除所期望的有機(jī)物，所述塔頂餾出的蒸汽流循環(huán)回到所述淬冷容器，并插回到所述容器中的噴霧下面的反應(yīng)器流出物的蒸汽流中。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬冷容器，其特征在于，各個(gè)噴灑棒包括多個(gè)噴灑臂，該多個(gè)噴灑臂大致垂直于它們相應(yīng)的噴灑棒而延伸，其中，所述第一噴灑棒的至少一個(gè)噴灑臂和所述第二噴灑棒的至少一個(gè)噴灑臂具有兩個(gè)或更多個(gè)延伸部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的淬冷容器，其特征在于，各個(gè)延伸部大致垂直于其相應(yīng)的噴灑臂而延伸，各個(gè)延伸部包括噴霧嘴，所述噴霧嘴定位在其相應(yīng)的延伸部的遠(yuǎn)端處。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的淬冷容器，其特征在于，各個(gè)噴霧嘴構(gòu)造成提供所述淬冷液體的空心圓錐噴霧，其中，各個(gè)空心圓錐噴霧限定了中心。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的淬冷容器，其特征在于，所述空心圓錐噴霧遍及所述容器在水平面上均勻地間隔開，使得從所述圓錐的70至100度的噴灑出口投射的噴霧樣式具有近似50%的重疊。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一噴灑棒的噴嘴間隔開，以便所述第一噴灑棒的各個(gè)噴嘴的空心圓錐噴霧與所述第一噴灑棒的相鄰噴嘴的至少一個(gè)空心圓錐噴霧重疊，其中，所述第一噴灑棒的噴嘴構(gòu)造成提供噴霧的多個(gè)第一重疊，其中，所述空心圓錐噴霧和多個(gè)第一重疊形成噴霧液體的第一投射噴霧，所述噴霧液體的第一投射噴霧限定了所述空心圓錐噴霧和第一重疊之間的間隙。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第二噴灑棒的空心圓錐噴霧的各個(gè)中心在所述第一噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧的中心的上方并與之偏移。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一噴灑棒的空心圓錐噴霧的各個(gè)重疊具有第一重疊中心，其中，所述第二噴灑棒的空心圓錐噴霧的各個(gè)中心直接在所述第一噴灑棒的空心圓錐噴霧的對應(yīng)的第一重疊中心的上方。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧具有與所述第一噴灑棒的至少一個(gè)其它空心圓錐噴霧相同的直徑。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第二噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧具有與所述第二噴灑棒的至少一個(gè)其它空心圓錐噴霧相同的直徑。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的淬冷容器，其特征在于，所述第一噴灑棒的各個(gè)空心圓錐噴霧具有與所述第二噴灑棒的至少一個(gè)空心圓錐噴霧相同的直徑。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的淬冷容器，其特征在于，存在至少第一對第一和第二噴灑棒、和至少第二對第三噴灑棒和第四噴灑棒，其中，所述第三噴灑棒具有與所述第一噴灑棒相同的構(gòu)造，所述第四噴灑棒具有與所述第二噴灑棒相同的構(gòu)造，并且所述第三噴灑棒在所述第四噴灑棒的下面，并且第二對噴灑棒在第一對噴灑棒的上面。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的淬冷容器，其特征在于，各個(gè)噴嘴沒有內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的淬冷容器，其特征在于，各個(gè)空心圓錐噴霧構(gòu)造成從相對應(yīng)的噴嘴以大約70至100度的角度噴灑所述淬冷液體。
31.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淬冷容器，其特征在于，包括噴灑棒層，所述噴灑棒層間隔開，以便各個(gè)層下面的圓錐的中心定位在來自上面的層的重疊中心處。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的淬冷容器，其特征在于，建立了雙層樣式，所述雙層樣式構(gòu)造成提供淬冷液體噴霧，該淬冷液體噴霧足以提供聚合噴霧，所述聚合噴霧具有從所述淬冷容器的壁至所述容器的中心的覆蓋范圍。
33.根據(jù)權(quán) 利要求32所述的淬冷容器，其特征在于，所述雙層樣式是第一雙層樣式，并且在所述第一雙層樣式上面的第二雙層樣式中重復(fù)。
【文檔編號(hào)】C07C255/08GK203777923SQ201420150639
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】T.R.麥克唐奈, J.R.庫奇, D.R.瓦納, P.T.瓦赫滕多夫 申請人:英尼奧斯歐洲股份公司