[发明专利]用于丙烯氨氧化反应器的原料气进料系统

说明书

本发明提供一种丙烯氨氧化反应器的进料系统，该进料系统包括原料气混合系统和进料分布器，进料分布器包括：总管、主管、支管和喷嘴，总管、主管、支管和喷嘴相互流体连通，其中，进料分布器任意一处的丙烯氨混合气的温度T_i低于氨分解出活性氮原子的温度。本发明的用于丙烯氨氧化制丙烯腈的丙烯氨原料气进料系统能够避免丙烯氨进料分布器内任一位置处的混合气温度低于氨分解出活性氮原子的温度，从而降低了丙烯氨分布器发生渗氮脆裂的风险。

技术领域

本发明涉及一种用于丙烯氨氧化反应器的原料气进料系统和通过该进料系统控制丙烯氨氧化反应器的丙烯氨混合气温度的方法。

背景技术

丙烯腈是石油化工的重要化工原料，世界各国普遍采用丙烯氨氧化一步法生产丙烯腈。

由于目前商用丙烯氨氧化催化剂的活性温度在400～450℃的范围内，因此在丙烯腈生产过程中，丙烯氨进料分布器(以下有时也简称作“丙烯氨分布器”或“进料分布器”或“分布器”)长期处于高温当中，进料分布器内的丙烯氨混合气(以下简称混合气)沿进料分布器的总管/主管/支管(以下统称为导管)流动过程中不断的被床层加热。随着混合气在导管中行进的长度的增加，混合气的温度也在不断上升。当混合气的温度高于氨分解出活性氮原子的温度时(该温度以下有时简称为氮化温度)，由于混合气中游离氨的持续存在，部分氨分解出活性氮原子，并与导管中的金属原子结合，生成脆性的金属氮化物。该氮化物在工况条件下很容易发生脆裂，会造成进料分布器的破裂，致使丙烯氨分布不均，导致反应性能下降，严重时使反应器被迫停车更换分布器。文献《反应器分布器分布管断裂分析》分析了丙烯氨分布器发生脆裂的原因，文献《丙烯氨分布器材质选择的探索》认为氨在350℃～450℃时就能分解出活性氮原子。目前，丙烯氨分布器所采用的材料主要为碳钢，根据所使用的碳钢的具体材质不同，丙烯氨分布器的氮化温度(即构成丙烯氨分布器的碳钢开始发生氮化的温度)也有所区别，但现有的研究结果认为，各种碳钢的氮化温度均在上述的氨分解温度范围内。

CN1081482C公开了丙烯氨分布器排出孔孔径与温度有关，但是该专利并没有考虑丙烯氨分布器的氮化问题。换句话说就是装置存在分布器更换频率增加的风险。也有专利，如US3704690A采用抗氮化合金来制造分布器，但由于氨氧化特有的某些问题及成本原因，也在丙烯腈生产企业使用过程中，被证实是不能解决氮化脆裂问题的。再如CN1089596A提出在每个导管外表面加设一层隔热层，使得导管内含氨混合气的温度低于氮化反应温度，但是，由于设计复杂、设备成本高，该解决方案也不令人满意。

本发明提供了一种用于丙烯氨氧化制丙烯腈的丙烯氨原料气进料系统，该进料系统可避免丙烯氨分布器任一位置处的混合气温度长期达到甚至高于丙烯氨进料分布器的氮化温度，降低了丙烯氨分布器发生渗氮脆裂的风险。

发明内容

本发明所要解决的是以往装置中存在丙烯氨分布器局部温度高于氮化温度导致分布器渗氮脆裂造成原料气分布不均、反应结果劣化的技术问题。本发明提供了一种用于丙烯氨氧化制丙烯腈的丙烯氨原料气进料系统，该进料系统包括原料气混合系统、进料分布器以及相关的应用，能够避免丙烯氨进料分布器内任一位置处的混合气温度达到氨分解出活性氮原子的温度，从而降低了丙烯氨分布器发生渗氮脆裂的风险。

本发明提供一种丙烯氨氧化反应器的进料系统，该进料系统包括原料气混合系统和进料分布器，丙烯氨混合气经所述原料气混合系统混合后通过所述进料分布器在丙烯氨氧化反应器内得到均匀分布，该进料分布器包括：总管、主管、支管和喷嘴，所述总管、所述主管、所述支管和所述喷嘴相互流体连通，其中，由下式(4)表示的、所述进料分布器任意一处的丙烯氨混合气的温度T_i低于氨分解出活性氮原子的温度：

T_i＝T₀+aX+bY+c_jZ (4)

其中，T₀为丙烯氨混合气进入进料分布器时的温度，单位为℃；