降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法、丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法和一種使用該方法的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)。一種降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，其特征在于，包括如下步驟：將成品塔塔底內(nèi)的物料送入脫甲基丙烯腈塔進(jìn)行分餾；將分餾出的塔頂產(chǎn)物送至回收塔；將聚集于脫甲基丙烯腈塔塔底的塔底產(chǎn)物送入焚燒爐焚燒。丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)包括成品塔和脫甲基丙烯腈塔，回收塔，焚燒爐，脫甲基丙烯腈塔的物料入口與成品塔的塔底連通；脫甲基丙烯腈塔的塔頂出口連通至回收塔的入口；焚燒爐的入口可選擇地與脫甲基丙烯腈塔的塔底出口連通，或與成品塔的塔底連通。使用該方法和該系統(tǒng)生產(chǎn)出的丙烯腈成品中，具有較少含量的甲基丙烯腈。
【專利說明】降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法、丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法和一種使用該方法的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高性能聚丙烯腈基碳纖維具有良好的材料綜合性能，例如高強度、高模量、低密度、耐高低溫、耐化學(xué)腐蝕、導(dǎo)電性好、熱膨脹系數(shù)小、耐輻射、生物相容性較好，是先進(jìn)復(fù)合材料的重要的增強材料，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、運載火箭、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、飛機(jī)、宇宙飛船等航空航天尖端領(lǐng)域。
[0003]丙烯腈是生產(chǎn)高性能聚丙烯腈基碳纖維的主要原料。碳纖維性能優(yōu)劣的關(guān)鍵之一是丙烯腈原料品質(zhì)的好壞，制備高性能聚丙烯腈基碳纖維對丙烯腈原料的純度要求極高。目前國內(nèi)丙烯腈原料主要來源于由丙烯、氨氧化反應(yīng)工藝生產(chǎn)的成品，工業(yè)優(yōu)級品丙烯腈中含有微量的乙醛、氫氰酸、丙酮、丙烯醛、甲基丙烯腈、噁唑、丙腈、丁烯腈、阻聚劑、過氧化物等有機(jī)雜質(zhì)以及鐵離子等金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對碳纖維的性能有嚴(yán)重影響。
[0004]原料丙烯腈中的雜質(zhì)尤其是甲基丙烯腈的存在是導(dǎo)致碳纖維缺陷的重要影響因素之一，甲基丙烯腈雜質(zhì)若含量很高將導(dǎo)致碳纖維的強度、性能下降。因此，在使用前必須對工業(yè)級產(chǎn)品丙烯腈進(jìn)行進(jìn)一步的精制純化，降低其中的甲基丙烯腈等有機(jī)雜質(zhì)，以滿足高性能聚丙烯腈基碳纖維原絲對原料的要求。
[0005 ]傳統(tǒng)丙烯腈生產(chǎn)工藝是將成品塔塔底內(nèi)的物料送至回收塔，然后送回至丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)利用。但在生產(chǎn)過程中未見有效降低成品丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，導(dǎo)致丙烯腈成品中含有較多的甲基丙烯腈，使該丙烯腈成品不能直接用于生產(chǎn)高性能聚丙烯腈基碳纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法和一種使用該方法的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)。使用該方法和該系統(tǒng)生產(chǎn)出的丙烯腈成品中，具有較少含量的甲基丙烯腈。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，一方面提供一種降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，包括如下步驟:步驟1，將成品塔塔底內(nèi)的物料送入脫甲基丙烯腈塔進(jìn)行分餾；步驟2，將分餾出的塔頂產(chǎn)物送至回收塔；步驟3，將聚集于脫甲基丙烯腈塔塔底的塔底產(chǎn)物送入焚燒爐焚燒。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，物料至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈；塔頂產(chǎn)物至少含有氣相丙烯腈；塔底產(chǎn)物至少含有液相甲基丙烯腈。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，送入脫甲基丙烯腈塔的物料被脫甲基丙烯腈塔的再沸器加熱，以進(jìn)行對物料的分餾。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，步驟2包括如下子步驟:步驟2.1，將塔頂產(chǎn)物經(jīng)過冷凝器冷凝；步驟
2.2，將冷凝后的塔頂產(chǎn)物經(jīng)回流罐，一部分送回至脫甲基丙烯腈塔進(jìn)行再次分餾，另一部分送至回收塔。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，脫甲基丙烯腈塔為浮閥塔，將浮閥塔以0.1MpaA的壓力運行；在進(jìn)行對物料的分餾時，浮閥塔的塔頂內(nèi)部溫度位于65°C~80°C的范圍內(nèi)，塔底內(nèi)部溫度位于80°C~95°C的范圍內(nèi)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，浮閥塔中設(shè)置有30個塔板。
[0013]另一方面提供一種使用上述任一項的方法的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)，包括:成品塔和脫甲基丙烯腈塔，脫甲基丙烯腈塔的物料入口與成品塔的塔底連通；回收塔，脫甲基丙烯腈塔的塔頂出口連通至回收塔的入口 ；焚燒爐，焚燒爐的入口可選擇地與脫甲基丙烯腈塔的塔底出口連通，或與成品塔的塔底連通。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，從塔頂出口至回收塔的入口之間的連接管段上依次設(shè)置有冷凝器和回流罐，其中，回流罐具有回流出口，回流出口分別與回收塔的入口和脫甲基丙烯腈塔連通。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，脫甲基丙烯腈塔為浮閥塔。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，浮閥塔中設(shè)置有30個塔板。
[0017]相比于現(xiàn)有 技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]1.本發(fā)明的方法，將成品塔塔底內(nèi)的物料送入脫甲基丙烯腈塔進(jìn)行分餾，將分餾出的塔頂產(chǎn)物送至回收塔，并將聚集于脫甲基丙烯腈塔塔底的塔底產(chǎn)物送入焚燒爐焚燒。由此，經(jīng)過脫甲基丙烯腈塔的分餾，塔頂產(chǎn)物中的甲基丙烯腈的含量降低，將塔頂產(chǎn)物經(jīng)回收塔送回至丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)利用，從而降低了由丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)出的丙烯腈成品中的甲基丙烯腈的含量。在例如使用丙烯腈成品生產(chǎn)高性能聚丙烯腈基碳纖維時，可直接使用丙烯腈成品而不會降低高性能聚丙烯腈基碳纖維中碳纖維的強度、性能。
[0019]2.本發(fā)明的系統(tǒng)，經(jīng)過脫甲基丙烯腈塔的分餾，由脫甲基丙烯腈塔的塔頂出口排出的塔頂產(chǎn)物中的甲基丙烯腈的含量降低，將塔頂產(chǎn)物經(jīng)回收塔送回至丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)利用，從而降低了由丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)出的丙烯腈成品中的甲基丙烯腈的含量。在例如使用丙烯腈成品生產(chǎn)高性能聚丙烯腈基碳纖維時，可直接使用丙烯腈成品而不會降低高性能聚丙烯腈基碳纖維中碳纖維的強度、性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】進(jìn)行描述。
[0022]下述本發(fā)明的方法和系統(tǒng)均用于丙烯腈的生產(chǎn)。成品塔分餾出丙烯腈成品，分餾出丙烯腈成品后剩余的液相物料聚集于成品塔的塔底，該物料中至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈?，F(xiàn)有技術(shù)中，將該物料經(jīng)回收塔送回至丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)利用，即將該部分物料繼續(xù)用于生產(chǎn)丙烯腈成品。由此該部分物料中的液相甲基丙烯腈再循環(huán)利用的過程中部分地變?yōu)闅庀嗉谆╇鎶A雜在丙烯腈產(chǎn)品中，或甲基丙烯腈也可能以液相的形式夾雜在丙烯腈產(chǎn)品中，由此丙烯腈產(chǎn)品中具有較高含量的甲基丙烯腈。
[0023]結(jié)合圖1，本發(fā)明的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)的一個實施例，包括:成品塔(圖1中未示出)、脫甲基丙烯腈塔1、回收塔(圖1中未示出)和焚燒爐(圖1中未示出)，其中，脫甲基丙烯腈塔I的物料入口 2與成品塔的塔底連通，脫甲基丙烯腈塔I的塔頂出口 3連通至回收塔的入口，焚燒爐的入口可選擇地與脫甲基丙烯腈塔I的塔底出口 4連通，或與成品塔的塔底連通。
[0024]具體地，在本實施例中，通過第一管路5將成品塔的塔底與脫甲基丙烯腈塔I的入口 2連通，并在第一管路5上設(shè)置第一泵6和第一調(diào)劑閥7，以控制成品塔的塔底內(nèi)的物料(至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈)送入脫甲基丙烯腈塔I中的流量。成品塔的塔底內(nèi)的物料在脫甲基丙烯腈塔I中分餾形成塔頂產(chǎn)物(至少含有氣相丙烯腈)和塔底產(chǎn)物(至少含有液相甲基丙烯腈)，可理解，由于分餾形成的塔頂產(chǎn)物為氣相。
[0025]從脫甲基丙烯腈塔I的塔頂出口 3至回收塔的入口之間的連接管段上依次設(shè)置有冷凝器8和回流罐9，即脫甲基丙烯腈塔I的塔頂出口 3與冷凝器8的入口連通以將氣相的塔頂產(chǎn)物通過冷凝器8冷凝成液相塔頂產(chǎn)物。冷凝器8的出口與回流罐9的入口連通，由此上述液相塔頂產(chǎn)物進(jìn)入回流罐9的入口?；亓鞴?具有回流出口，回流出口分別與回收塔的入口和脫甲基丙烯腈塔連通。具體地，回流罐9的回流出口連通有第二管路10，在第二管路10上設(shè)置有第二泵13。第二管路10的出口分別與第三管路11的入口和第四管路12的入口連通，第三管路11的出口與脫甲基丙烯腈塔I連通，第四管路12的出口與回收塔的入口連通。由此一部分液相塔頂產(chǎn)物經(jīng)第三管路11回流至脫甲基丙烯腈塔I進(jìn)行再次分餾，另一部分液相塔頂產(chǎn)物經(jīng)第四管路12流入回收塔，經(jīng)回收塔送回至丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)利用。
[0026]在本實施例中，脫甲基丙烯腈塔I為浮閥塔。具體地，理論塔板數(shù)為21塊，板效率為70%，實際設(shè)置有30塊塔板，以0.1MpaA的壓力運行，浮閥塔的塔頂內(nèi)部溫度位于65°C~800C的范圍內(nèi)，塔底內(nèi)部溫度位于80°C~95°C的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，塔頂內(nèi)部溫度為77°C，塔底內(nèi)部溫度為93°C。脫甲基丙烯腈塔I的再沸器14為送入脫甲基丙烯腈塔I的物料進(jìn)行加熱，為該部分物料提供蒸發(fā)所需要的熱量，以進(jìn)行在脫甲基丙烯腈塔I中的分餾。在本實施例中，可理解，圖1僅為示意性圖。繼續(xù)參照圖1，在脫甲基丙烯腈塔I的塔底出口 4與焚燒爐的入口連通的管路上設(shè)置有第三泵。脫甲基丙烯腈塔I中聚集于塔底內(nèi)的塔底產(chǎn)物部分地通入焚燒爐焚燒。
[0027]由此，本系統(tǒng)中，經(jīng)過脫甲基丙烯腈塔的分餾，由脫甲基丙烯腈塔的塔頂出口排出的塔頂產(chǎn)物中的甲基丙烯腈的含量降低，將塔頂產(chǎn)物經(jīng)回收塔送回至丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)利用，從而降低了由丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)出的丙烯腈成品中的甲基丙烯腈的含量。在例如使用丙烯腈成品生產(chǎn)高性能聚丙烯腈基碳纖維時，可直接使用丙烯腈成品而不會降低高性能聚丙烯腈基碳纖維中碳纖維的強度、性能。具體地，如圖1中所示出的，采集系統(tǒng)中位于第一測試點21、第二測試點22和第三測試點23位置的管路中的流體，并進(jìn)行分析，詳見表1。其中，第一測試點21的位置位于第一管路5上，以檢測成品塔塔塔底內(nèi)的物料。第二測試點22的位置位于第四管路12上，以檢測送入回收塔的產(chǎn)物。第三測試點23的位置位于脫甲基丙烯腈塔I的塔底出口 4與焚燒爐的入口連通的管路上，以檢測送入焚燒爐的產(chǎn)物。
[0028]表1物料平衡表
【權(quán)利要求】
1.一種降低丙烯腈中甲基丙烯腈含量的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，將成品塔塔底內(nèi)的物料送入脫甲基丙烯腈塔進(jìn)行分餾； 步驟2，將分餾出的塔頂產(chǎn)物送至回收塔； 步驟3，將聚集于所述脫甲基丙烯腈塔塔底的塔底產(chǎn)物送入焚燒爐焚燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述物料至少含有液相丙烯腈和液相甲基丙烯腈； 所述塔頂產(chǎn)物至少含有氣相丙烯腈； 所述塔底產(chǎn)物至少含有液相甲基丙烯腈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的方法，其特征在于， 送入所述脫甲基丙烯腈塔的物料被所述脫甲基丙烯腈塔的再沸器加熱，以進(jìn)行所述的對物料的分餾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述步驟2包括如下子步驟: 步驟2.1，將所述塔頂產(chǎn)物 經(jīng)過冷凝器冷凝； 步驟2.2，將冷凝后的塔頂產(chǎn)物經(jīng)回流罐，一部分送回至所述脫甲基丙烯腈塔進(jìn)行再次分餾，另一部分送至所述回收塔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述脫甲基丙烯腈塔為浮閥塔，將所述浮閥塔以0.1MpaA的壓力運行； 在進(jìn)行所述的對物料的分餾時，所述浮閥塔的塔頂內(nèi)部溫度位于65°C~80°C的范圍內(nèi)，塔底內(nèi)部溫度位于80°C~95°C的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 所述浮閥塔中設(shè)置有30個塔板。
7.一種使用權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 成品塔和脫甲基丙烯腈塔(I )，所述脫甲基丙烯腈塔(I)的物料入口(2)與所述成品塔的塔底連通； 回收塔，所述脫甲基丙烯腈塔(I)的塔頂出口(3)連通至所述回收塔的入口 ； 焚燒爐，所述焚燒爐的入口可選擇地與所述脫甲基丙烯腈塔(I)的塔底出口(4)連通，或與所述成品塔的塔底連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 從所述塔頂出口(3)至所述回收塔的入口之間的連接管段上依次設(shè)置有冷凝器和回流罐， 其中，所述回流罐具有回流出口，所述回流出口分別與所述回收塔的入口和所述脫甲基丙烯腈塔(I)連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的丙烯腈生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 所述脫甲基丙烯腈塔(I)為浮閥塔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于， 所述浮閥塔中設(shè)置有30個塔板。
【文檔編號】C07C253/34GK103804230SQ201410043611
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】潘秀亮, 劉清娟, 李大偉, 趙立巖, 胡明亮, 苑文博, 李洪明, 孫成志, 陸玲, 李鳳強, 趙輝 申請人:中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院