KR102466816B1 - 가암모니아산화 프로세스 스트림을 처리하기 위한 일련의 증발기들을 포함하는 증발 시스템 - Google Patents

Abstract

프로세스 스트림으로부터 중질의 유기물 불순물들을 제거하기 위한 방법 및 시스템은 물 및 약 0.5 내지 약 1.5 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 갖는 프로세스 스트림을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 하나 이상의 증발 스테이지들을 갖는 증발기 시스템에서 중질의 유기물 불순물들로부터 물을 분리하여 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하는 단계를 포함한다. 수용성 응축액은 약 0.1 중량 퍼센트 이하의 중질의 유기물 불순물들을 갖고 액체 잔여물은 약 3 내지 약 10 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 갖는다.

Description

가암모니아산화 프로세스 스트림을 처리하기 위한 일련의 증발기들을 포함하는 증발 시스템{EVAPORATION SYSTEM COMPRISING A SERIES OF EVAPORATORS FOR TREATING AN AMMOXIDATION PROCESS STREAM}

프로세스 스트림으로부터 중질의 유기물 불순물들을 제거하기 위한 방법이 제공된다. 보다 구체적으로, 방법은 프로세스 스트림을 제공하는 단계 및 증발기 시스템에서 프로세스 스트림으로부터 중질의 유기물들로부터 물을 분리하는 단계를 포함한다. 증발기 시스템은 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하기 위해 효과적이다.

아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴의 제조를 위한 다양한 방법들 및 시스템들이 공지되어 있다; 예를 들면, U.S. Patent No. 6,107,509 를 참조한다.

전형적으로, 촉매의 존재하에서 프로판, 프로필렌 또는 이소부틸렌, 암모니아 및 산소로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 탄화수소의 직접 반응에 의해 제조된 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴의 회수 및 정화는 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴을 포함하는 반응기 유출액을 제 1 칼럼 (급랭) 으로 운송하고, 상기 제 1 칼럼에서 반응기 유출액이 제 1 수용성 스트림으로 냉각되고, 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴을 포함하는 냉각된 유출액이 제 2 칼럼 (흡수기) 내로 운송되고 상기 제 2 칼럼에서 냉각된 유출액이 제 2 수용성 스트림과 접촉되어 제 2 수용성 스트림 내에서 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴이 흡수되고, 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴을 포함하는 제 2 수용성 스트림이 제 2 수용성 스트림으로부터 원재료 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴의 분리를 위해 제 2 칼럼으로부터 제 1 증류 칼럼 (회수 칼럼) 으로 운송되고, 분리된 원재료 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴이 제 2 증류 칼럼 (헤드들 칼럼) 으로 운송되어 적어도 일부 불순물들이 원재료 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴로부터 제거되고, 부분적으로 정화된 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴을 제 3 증류 칼럼 (제품 칼럼) 으로 운송하여 제품 아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴이 얻어짐으로써 달성된다. U.S. Pat. Nos. 4,234,510; 3,885,928; 3,352,764; 3,198,750 및 3,044,966 는 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴에 대한 전형적인 회수 및 정화 프로세스들을 예시한다.

올레핀 니트릴들의 회수를 위한 프로세스는 U.S. Pat. No. 4,334,965 에 설명된다. U.S. Pat. No. 4,334,965 에 설명된 바와 같이, 멀티-스테이지 증발기는 아크릴로니트릴 정화 및 회수 시스템의 급랭 타워로 급랭 액체로서 리사이클링되는 추출된 증류 또는 스트리퍼 타워 기저액으로부터 물을 제거하는 데 사용된다. 이러한 프로세스는 시스템에 의해 제조된 폐기물 급랭 타워 기저액의 양을 상당히 감소시킨다. 다중-효용 증발기의 사용은 리사이클 스트림의 물 함량을 감소시키기 위한 다른 기술들과 비교되는 바와 같이 현저한 에너지 절감들을 나타낸다. U.S. Pat. No. 4,334,965 는 다중-효용 증발기에 의해, U.S. Pat. No. 4,166,008 에서 도시된 바와 동일한 방식으로, 리사이클링된 스트림에서 50% 이상의 액체가 그로부터 제거되어 농축된 리사이클 스트림을 나가서 급랭 액체로서 역할을 하는 것을 개시하고 있다. 그러나, U.S. Pat. No. 4,334,965 는 다중-효용 증발기들이 에너지 효율적이기 때문에, 이러한 기술의 전체 에너지 비용들이 U.S. Pat. No. 4,166,008 에 설명된 기술보다 훨씬 낮다는 것을 개시한다.

아크릴로니트릴/메타크릴로니트릴의 제조가 몇년 동안 상업적으로 실시되었지만 개선이 실질적인 이익을 갖는 추가의 영역들이 존재한다. 개선의 그러한 영역들의 하나는 회수 칼럼 기저액을 위한 보다 효율적인 증발기 작동이다.

따라서, 본 개시의 양상은 통상적인 프로세스들의 단점을 극복하거나 또는 감소시키는 안전하고 효율적이고 비용 효율적인 프로세스 및 장치들을 제공하는 것이다.

프로세스 스트림으로부터 중질의 유기물 불순물들을 제거하기 위한 방법은 물 및 약 0.5 내지 약 1.5 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 갖는 프로세스 스트림을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 하나 이상의 증발 스테이지들을 갖는 증발기 시스템에서 중질의 유기물 불순물들로부터 물을 분리하여 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하는 단계를 포함한다. 수용성 응축액은 약 0.1 중량 퍼센트 이하의 중질의 유기물 불순물들을 갖고 액체 잔여물은 약 3 내지 약 10 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 갖는다.

가암모니아산화 프로세스 스트림에 액체 잔여물을 제공하기 위한 방법은, 물 및 중질의 유기물 불순물들을 포함하는 프로세스 스트림을 제공하는 단계; 하나 이상의 증발 스테이지들을 갖는 증발기 시스템에서 중질의 유기물 불순물들로부터 물을 분리하여 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하는 단계; 및 급랭 칼럼에서 반응기 유출액과 액체 잔여물을 접촉시켜 황산 암모늄을 제공하는 단계를 포함한다. 하나의 양상에서, 황산 암모늄의 양 및 폴리머의 양은 식 y = -Mlx + Cl 에 의해 규정되고 여기서 y 는 황산 암모늄의 중량% 이고, x 는 폴리머의 중량% 이고, Ml 은 4.6 이하이고 Cl 은 45 이하이다.

증발기 시스템은 하나 이상의 증발 스테이지들을 포함하고, 제 1 증발 스테이지는 증류 칼럼으로부터 프로세스 스트림을 수용하도록 구성되고, 하나 이상의 증발 스테이지들은 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하도록 구성되고; 급랭 칼럼 및/또는 경질의 유기물 스트리퍼는 수용성 응축액을 수용하도록 구성된다.

증발 프로세스는 증류 칼럼으로부터 증발기 시스템으로 프로세스 스트림을 이송시키는 것을 포함하고, 증발기 시스템은 하나 이상의 증발 스테이지들을 포함하고, 제 1 증발 스테이지는 증류 칼럼으로부터 프로세스 스트림을 수용하고, 하나 이상의 증발 스테이지들로부터 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하고; 급랭 칼럼 및/또는 경질의 유기물 스트리퍼로 수용성 응축액을 이송하도록 구성된다.

본 개시의 상기 및 다른 양상들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들과 함께 정독된다면 그 예시된 실시형태의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 개시의 예시적인 실시형태들 및 그 이점들의 보다 완벽한 이해는 유사한 도면 부호가 유사한 특징부들에 부여된 첨부된 도면을 고려하여 다음의 설명을 참조하여 얻어질 것이다:

도 1 은 아크릴로니트릴 제품의 제조를 위한 프로세스의 개략적인 유동 다이어그램이다.
도 2 는 아크릴로니트릴 제품의 제조를 위한 대안적인 프로세스의 개략적인 유동 다이어그램이다.

가암모니아산화 프로세스

하나의 양상에서, 프로세스 스트림이 가암모니아산화 반응 프로세스로부터 제공된다. 그러한 프로세스의 일례는 그 전체가 본원에서 원용된 U.S. Pat. No. 4,334,965 에 설명된다.

도 1 은 다양한 양상들의 전체 개략도이다. 도 1 을 참조하면, 아크릴로니트릴, HCN, 아세토니트릴, 수증기 및 불순물들을 포함하는 도관 (100) 에서의 반응기 유출액 가스는 처음에 급랭 칼럼 (102) 으로 통과될 수 있다. 가스는 급랭 칼럼 (102) 에서 급랭 액체와 접촉될 수 있다. 물 및 불순물들을 포함하는 기저액 스트림은 도관 (106) 을 통해 제거되고 폐기물 처리부로 보내질 수 있다.

냉각된 반응기 유출액 가스들은 라인 (108) 을 통해 급랭 시스템을 나가고 급랭 애프터 쿨러 (107) 로 통과할 수 있다. 급랭 애프터 쿨러 (107) 는 약 50 ℃ 아래로 급랭 유출액을 냉각하기 위해 효과적이다. 냉각된 급랭 유출액은 라인 (109) 을 통해 흡수기 (110) 로 공급된다. 세척수는 라인 (112) 을 통해 상단에서 흡수기 (110) 로 진입할 수 있다. 비-응축 가능한 가스들은 흡수기로부터 라인 (114) 을 통해 제거될 수 있다. 물, 아크릴로니트릴, 아세토니트릴 및 불순물들을 포함하는 수용액은 라인 (116) 을 통해 기저액 스트림으로서 제거되고 추출 증류 칼럼 (182) 으로 통과될 수 있다.

용매수는 추출 증류를 수행하도록 라인 (184) 을 통해 추출 증류 칼럼 (182) 의 상단으로 도입될 수 있다. 아크릴로니트릴 및 HCN 은 라인 (186) 을 통해 탑정 증기로서 제거되고 추가의 정화부 (도시 생략) 로 보내질 수 있다. 아세토니트릴 및 물을 포함하는 스트림은 라인 (188) 을 통해 제거되고 스트리퍼 (190) 로 통과될 수 있다. 열은 라인 (192) 을 통해 탑정 증기로서 아세토니트릴을 제거하도록 스트리퍼 (190) 에 부가될 수 있다. 물, 중질의 유기물들 및 다른 불순물들을 포함하는 기저액 스트림은 추출 증류 칼럼 (182) 으로부터 라인 (196) 을 통해 제거될 수 있다. 주로 물을 포함하는 액체 스트림은 스트리퍼 (190) 의 하부 반부로부터 라인 (194) 을 통해 제거될 수 있고 추출 증류 칼럼 (182) 으로 용매수로서 사용될 수 있다.

증발기 시스템

하나의 양상에 따르면, 또한 프로세스 스트림으로 칭해질 수 있는 라인 (196) 에서 스트리퍼 칼럼 기저액은 증발기 시스템에서 증발을 거칠 수 있다. 이러한 양상에서, 열 교환기 (136) 로 진입할 수 있는 라인 (196) 에서 추출 증류 칼럼 기저액은 물, 폴리머, 암모니아, 및 아크릴로니트릴을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "중질의 유기물 불순물들" 은 폴리머로서 칭한다. 본원에서 사용된 바와 같은 폴리머는 경질의 유기물들의 약간의 양 및 중질의 유기물 재료의 혼합물을 칭한다. 중질의 유기물 재료는 높은 정도의 니트릴 치환을 갖고 또한 일부 산소화된 탄화수소 그룹들을 포함하는 상이한 높은 비등 유기물 화합물들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 양상에서, 프로세스 스트림은 약 0.5 내지 약 1.5 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 포함하고, 또 다른 양상에서, 약 0.75 내지 약 1.25 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 포함한다.

이러한 양상에서, 증발기 시스템은 수용성 응축액 및 액체 잔여물을 제공하기 위해 효과적인 하나 이상의 증발 스테이지들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 증발기 시스템은 1 내지 약 6 증발 스테이지들, 또 다른 양상에서, 2 내지 약 6 증발 스테이지들, 또 다른 양상에서, 2 내지 약 5 증발 스테이지들, 또 다른 양상에서, 2 내지 약 4 증발 스테이지들, 및 또 다른 양상에서, 2 내지 약 3 증발 스테이지들을 포함할 수 있다.

도 1 에 예시된 하나의 양상에서, 증발기 시스템은 연속하여 배열된 쉘 및 튜브 열 교환기들 (136, 138 및 142) 을 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같은, "증발 스테이지" 는 단일한 열 교환기를 칭한다. 각각의 열 교환기에서, 교환기의 튜브 측에서 액체는 부분적으로 증발되어 증기형 유출액 및 액체 유출액을 제조한다. 액체 유출액은 연속하여 다음의 열 교환기의 튜브 측으로 공급되지만 증기형 유출액은 액체의 부가적인 부분적인 증발을 발생시키는 동일한 열 교환기의 쉘 측으로 공급된다. 이러한 기술은 스트리퍼 기저액으로부터 원하는 양의 물을 제거하는 데 필수적인 스테이지들 만큼의 많은 스테이지들에 대해 연속된다. 각각의 스테이지에서, 열-공급 증기가 열 교환을 통해 응축될 때에 제조된 응축액은 회수되거나 재사용되기 위해 리사이클링되거나 또는 화학적 또는 생물학적 정화를 거친다.

물, 중질의 유기물들 및 다른 불순물들을 포함하는 기저액 스트림은 추출 증류 칼럼 (182) 으로부터 라인 (196) 을 통해 제거되고 제 1 열 교환기 (136) 의 튜브 측 내로 통과될 수 있는 한편, 낮은 압력 스팀은 이러한 열 교환기의 쉘 측을 통해 통과한다. 하나의 양상에서, 열 교환기의 튜브 측을 통한 유동은 약 1 내지 약 3 미터/초이고, 및 또 다른 양상에서, 약 1.5 내지 약 2.5 미터/초이다. 그 안에서 열 교환은 하부 압력 스팀을 응축시키고 추출 증류 칼럼 기저액을 부분적으로 증발시킨다. 응축액은 라인 (146) 을 통한 재사용을 위해 제 1 열 교환기 (136) 로부터 제거될 수 있다.

제 1 열 교환기 (136) 에서 추출 증류 칼럼 기저액의 가열은 증기 및 액체 상들로 그 부분적인 분리를 행하게 한다. 하나보다 많은 열 교환기가 사용되는 양상들에서, 액체 상은 라인 (148) 을 통해 인출되고 제 2 열 교환기 (138) 의 튜브 측으로 전달되고, 인출된 액체의 일부는 제 1 열 교환기 (136) 의 튜브 측의 바닥으로 라인 (150) 을 통해 리사이클링된다. 제 1 열 교환기 (136) 에서 제조된 증기는 라인 (152) 을 통해 제 2 열 교환기 (138) 의 쉘 측으로 인출되고 전달된다. 열 교환기 (138) 에서 열 교환은 쉘 측에서 증기의 응축 및 튜브 측에서 액체의 부분적인 증발을 발생시킴으로써, 제 2 열 교환기 (138) 에서 증기 상들의 액체를 제조한다. 제 2 열 교환기 (138) 의 쉘 측에서 제조된 응축액은 라인 (154) 을 통해 배출된다. 이러한 응축액은 폴리머 등과 같은 상대적으로 낮은 농도의 중질의 유기물들을 갖는다.

두개보다 많은 열 교환기들이 사용되는 양상들에서, 제 2 열 교환기 (138) 의 튜브 측에 남아 있는 액체 상은 라인 (156) 을 통해 제 3 열 교환기 (142) 의 튜브 측으로 전달되고, 액체의 일부는 라인 (158) 을 통해 제 2 열 교환기 (138) 의 튜브 측으로 리사이클링된다. 제 2 열 교환기 (138) 의 튜브 측에서 제조된 증기는 라인 (160) 을 통해 제 3 열 교환기 (142) 의 쉘 측으로 전달된다. 또한, 제 3 열 교환기 (142) 에서 열 교환은 쉘 측에서 증기의 응축이 제 2 열 교환기 (138) 로부터의 응축액과 동일한 방식으로 라인 (176) 을 통해 인출되고 이송되는 응축액을 형성하게 한다.

제 3 열 교환기 (142) 의 튜브 측에서 제조된 증기는 라인 (170) 을 통해 인출되고, 응축기 (172) 에서 응축되고, 유틸리티 워터 베슬 (utility water vessel) 에서 회수되고 및/또는 라인들 (146, 154, 162, 및/또는 176) 로부터의 응축액과 결합된다. 열 교환기 (142) 의 쉘 측으로부터의 응축액은 또한 예를 들면 도면 부호 135 로 제공되고 결합되는 바와 같이 라인 (176) 을 통해 유틸리티 워터 베슬로 전달될 수 있다. 제 3 열 교환기 (142) 의 튜브 측으로부터 회수된 액체는 라인 (178) 을 통해 인출될 수 있고 라인 (180) 을 통해 제 3 열 교환기의 튜브 측으로 리사이클링될 수 있다. 수용성 응축액들은 예를 들면, 급랭 칼럼 (예를 들면 급랭 칼럼의 제 1 스테이지), 및/또는 경질의 유기물 스트리퍼로의 리턴으로서 다양한 프로세스 장비의 플러싱에서와 같은 통상적인 깨끗한 물로서 사용될 수 있는 그러한 높은 순도일 수 있다. 이러한 양상에서, 수용성 응축액은 약 0.1 중량 퍼센트 이하의 중질의 유기물 불순물들, 또 다른 양상에서, 약 0.075 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들, 또 다른 양상에서, 약 0.05 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들, 및 또 다른 양상에서, 약 0.025 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 갖는다.

또 다른 양상에서, 액체 잔여물은 약 3 내지 약 10 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들, 또 다른 양상에서, 약 4 내지 약 8 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들, 및 또 다른 양상에서, 약 5 내지 약 7 중량 퍼센트의 중질의 유기물 불순물들을 갖는다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 액체 잔여물은 폐수 소각로 (WWI) 로 보내질 수 있다. 대안적으로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 액체 잔여물은 라인 (179) 을 통해 급랭 타워 (102) 의 하부 부분으로 보내질 수 있다.

하나의 양상에서, 제 2 및 제 3 열 교환기들에서 제조된 수용성 응축액들은 극도로 작은 양들의 중질의 유기물들을 포함한다. 따라서, 그것들은 환경적으로 허용 가능한 물을 제조하도록 통상적인 생물학적 또는 화학적 처리에 의해 직접 프로세싱될 수 있다. 추가로, 응축기에 의해 제조된 응축액 뿐만 아니라 제 4 열 교환기에서 제조된 응축액은 추가의 처리 없이 세척수와 같은 다양한 프로세스 목적들을 위해 사용되는 데 충분한 순도를 갖는다. 제 1 열 교환기에 의해 제조된 응축액은, 임의의 다른 프로세스 스트림과 접촉하지 않기 때문에, 매우 높은 순도를 갖는다.

증발 퍼센티지

하나의 양상에서, 보다 빠른 증발은 증발기 응축액이 재사용되거나 또는 처리될 수 있기 때문에 유리하지만 멀티-스테이지 증발기의 최종 스테이지로부터의 액체 잔여물은 소각될 수 있고 및/또는 그렇지 않다면 처리될 수 있다.

양상에서, 추출 증류 칼럼의 기저액의 증발 퍼센티지는 약 55% 초과 내지 약 85% 일 수 있다. 양상에서, 추출 증류 칼럼의 기저액의 증발 퍼센티지는 약 60% 보다 클 수 있다. 양상에서, 추출 증류 칼럼의 기저액의 증발 퍼센티지는 약 60% 초과 내지 약 85% 일 수 있다. 양상에서, 추출 증류 칼럼의 기저액의 증발 퍼센티지는 약 73% 내지 약 75% 의 범위일 수 있다.

약 55 내지 약 60%, 하나의 양상에서, 약 57% 의 증기화 퍼센티지로 네개의 (4) 스테이지의 증발 프로세스를 운행함으로써, 제 4 및 최종 열 교환기 (142) 로부터 나오는 증발기 기저액에서 액체 폴리머의 퍼센트는 약 2.2중량% 일 수 있다.

약 60-65%, 하나의 양상에서, 약 63% 의 증기화 퍼센티지로 네개의 (4) 스테이지의 증발 프로세스를 운행함으로써, 제 4 및 최종 열 교환기 (142) 로부터 나오는 증발기 기저액에서 액체 폴리머의 퍼센트는 약 3중량% 일 수 있다.

약 80-85%, 하나의 양상에서 약 83% 의 증기화 퍼센티지로 네개의 (4) 스테이지의 증발 프로세스를 운행함으로써, 제 4 및 최종 열 교환기 (142) 로부터 나오는 증발기 기저액에서 액체 폴리머의 퍼센트는 약 6중량% 일 수 있다.

약 73-75%, 하나의 양상에서 약 74% 의 증기화 퍼센티지로 네개의 (4) 스테이지의 증발 프로세스를 운행함으로써, 제 4 및 최종 열 교환기 (142) 로부터 나오는 증발기 기저액에서 액체 폴리머의 퍼센트는 약 5.5중량% 일 수 있다.

양상에서, 각각의 증발 스테이지는 약 15 내지 약 25% 의 증발률을 제공한다.

양상에서, 공급물 퍼센티지로 나눈 증발기 응축액의 퍼센티지는 추출 증류 칼럼 (182) 의 기저액의 증발 퍼센티지일 수 있다. 하나의 양상에서, 증발 퍼센티지는 약 55 내지 약 60%, 및 또 다른 양상에서, 약 57% 이다. 액체 잔여물에서 폴리머의 양은 약 2.2중량% 이다. 양상에서, 증발 퍼센티지의 퍼센트 대 폴리머의 중량 당 퍼센트의 비는 약 55-60:2.2 이다.

또 다른 양상에서, 액체 잔여물에서 폴리머의 양은 약 3중량% 이다. 양상에서, 증발 퍼센티지의 퍼센트 대 폴리머의 중량 당 퍼센트의 비는 약 60-65:3 이다.

양상에서, 증발 퍼센트는 약 82 내지 약 83% 이고, 액체 잔여물에서 폴리머의 양은 약 6.0중량% 이다. 응축액은 추가의 프로세싱을 위해 라인 (135) 을 통해 경질의 유기물 스트리퍼 LOS (도시 생략) 로 공급물로서 공급되거나, 또는 급랭 액체로서 급랭 칼럼 (102) 으로 보내질 수 있다. 양상에서, 증발 퍼센트의 퍼센트 대 폴리머의 중량 당 퍼센트의 비는 약 82- 83:6 이다.

양상에서, 증발 퍼센트는 약 73 내지 약 75% 이고 액체 잔여물에서 폴리머는 약 5.5중량% 이다. 응축액은 추가의 프로세싱을 위해 라인 (135) 을 통해 경질의 유기물 스트리퍼 LOS (도시 생략) 로 공급물로서 공급되거나 또는 급랭 액체로서 급랭 칼럼 (102) 으로 보내질 수 있다. 양상에서, 증발 퍼센트의 퍼센트 대 폴리머의 중량 당 퍼센트의 비는 약 73-75:5.5 이다.

양상에서, 증발 퍼센트가 약 74% 일때, 약 83% 의 증발 퍼센트에서보다 실질적으로 덜한 파울링이 경험되는 한편, 동시에 액체 잔여물에서 중량 당 상대적으로 높은 양의 폴리머, 즉 약 83% 의 증발 퍼센트에서 6.0중량% 에 비해 5.5중량% 을 달성한다는 것이 발견되었다. 이는 파울링의 양이 액체 스트림에서의 폴리머의 중량 당 퍼센트와 선형적으로 관련된다는 것이 예상될 때에 놀라운 결과이다.

증발 퍼센트가 약 83% 보다 클 때에, 제 4 스테이지 증발기 또는 열 교환기 (142) 에서 너무 많은 파울링 (주로 튜브 측에서) 이 존재할 수 있다는 것이 발견되었다. 약 73-75% 의 증발 퍼센트는 파울링의 양을 현저하게 감소시키는 한편, 동시에 액체 잔여물에서 중량 당 상대적으로 높은 양의 폴리머를 제공하는 것이 발견되었다.

본 기술 분야의 당업자는 본 개시에 따라, 많은 변경들이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 임의의 수의 스테이지들이 증발기 시스템에서 채용될 수 있다. 추가로, 모든 증발들에 대해 필수적인 열을 공급할 때에 낮은 압력 스팀이 상기 설명에 도시되지만, 임의의 열 소스가 채용될 수 있다. 전형적인 아크릴로니트릴 정화들 및 회수 플랜트에서, 그러나, 100 psig 까지, 일반적으로 약 20 내지 60 psig 의 압력을 갖는 낮은 압력 스팀, 즉 포화된 스팀이 용이하게 사용 가능하고 바람직하게 사용된다. 또한, 다중 효용 증발기에 의해 제거된 스트리퍼 칼럼에서 물의 양은 주로 경제 관점에 따라 변할 수 있다. 마지막으로, 또한 본 개시의 다중 효용 증발기가 상기 설명에 도시된 바와 같은 스트리퍼 칼럼 기저액에서의 사용에 대해 제한될 필요는 없지만, 급랭 액체로서 사용을 위해 리사이클링되는 임의의 다른 프로세스 스트림을 농축하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 다중-효용 증발기는 U.S. Pat. No. 4,166,008 의 도 2 의 라인 (156) 에서 리사이클링되는 추출 증류 타워 기저액을 프로세싱하는 데 사용될 수 있다. 모든 그러한 변경들은 단지 다음의 청구항들에 의해서만 제한되는 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

급랭 칼럼 작동

하나의 양상에서, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법은 급랭 칼럼으로 반응기 유출액을 이송시키는 단계 및 유출액 추출 구역에서 폴리머를 포함하는 물과 반응기 유출액을 접촉시켜 추출된 유출액 스트림을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 산 접촉 구역에서 황산과 추출된 유출액 스트림을 접촉시키는 단계 및 제 1 스트림을 제거하여 약 10 중량 퍼센트 이하의 폴리머를 갖는 제 1 급랭 칼럼 스트림을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 하나의 양상에서, 방법은 증발기 시스템으로부터 물의 적어도 일부를 제공하는 단계를 포함한다. 본원에 설명된 바와 같이, 물은 수용성 응축액 및/또는 액체 잔여물일 수 있다.

하나의 양상에서, 식 y = -Mlx + Cl 은 급랭 칼럼 기저액 스트림에서 폴리머의 양 및 황산 암모늄의 양을 규정하고 여기서 y 는 황산 암모늄의 중량% 이고, x 는 폴리머의 중량% 이고, Ml 은 4.6 이하이고 Cl 은 45 이하이다. 관련된 양상에서, Ml 은 1.5 이하이고 Cl 은 30 이하이다. 하나의 양상에서, 방법은 약 10 내지 약 25 중량% 의 황산 암모늄 및 약 5 중량% 보다 적은 폴리머를 갖는 급랭 칼럼 기저액 스트림들을 제공하고, 또 다른 양상에서, 약 15 내지 약 21 중량% 의 황산 암모늄 및 약 5 중량% 보다 적은 폴리머를 제공한다. 급랭 칼럼 기저액 스트림은 약 4.5 내지 약 6.0 의 pH 를 갖는다.

또 다른 양상에서, 방법은 제 2 스트림을 제거하여 약 10 중량 퍼센트보다 많은 폴리머 및 약 5 중량 퍼센트보다 적은 황산 암모늄을 갖는 제 2 급랭 칼럼 스트림을 제공하는 단계를 포함한다.

또 다른 양상에서, 제 2 급랭 칼럼 스트림의 적어도 일부는 유출액 추출 구역으로 리사이클링된다. 추출된 유출액 스트림은 황산에 대해 역류이다. 하나의 양상에서, 제 1 급랭 칼럼 스트림은 유출액 추출 구역 위에서 제거된다. 단열 냉각은 유출액 추출 구역에서 발생할 수 있다.

양상에서, 방법은 급랭 칼럼으로 이송되는 보급수의 양을 제어하는 단계 및/또는 급랭 칼럼으로 이송되는 황산의 양을 제어하여 약 10 내지 약 25중량% 의 급랭 칼럼 기저액 스트림에서 황산 암모늄의 농도를 얻는 단계 포함할 수 있다. 양상에서, 방법은 급랭 칼럼 기저액의 액체 기저액의 pH 를 검출하는 단계 및 액체 기저액의 검출된 pH 에 기초하여 급랭 칼럼으로의 황산의 유동을 제어하여 약 4.5 - 6.0 의 pH 를 갖는 급랭 칼럼 기저액 스트림을 얻는 단계를 포함할 수 있다. 양상에서, 방법은 급랭 칼럼으로 황산의 유량 및 급랭 칼럼으로부터 또는 급랭 칼럼 외부로 급랭 칼럼 기저액 스트림의 유량에 기초하여 급랭 칼럼 기저액 스트림에서 황산 암모늄의 농도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 양상에서, 방법은 결정 단계에서 결정된 황산 암모늄의 농도에 기초하여 급랭 칼럼으로 이송된 황산 및/또는 보급수의 유량을 조정하여 약 10 내지 약 25중량% 의 범위에서 황산 암모늄의 농도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 통상적인 프로세스에서 제공된 5- 10중량% 로부터 약 10 내지 약 25중량% 까지 급랭 칼럼 기저액 스트림에서 황산 암모늄의 농도를 증가시킴으로써, 보다 적은 물이 심지어 보다 높은 농도들의 황산 암모늄을 얻도록 급랭 칼럼들 기저액 스트림으로부터 제거될 필요가 있다. 약 10 내지 약 25중량% 로 급랭 칼럼 기저액 스트림에서 황산 암모늄의 농도를 증가시킴으로써, 황산염 응축기는 약 35-40중량% 로 급랭 칼럼 기저액 스트림을 효율적으로 응축하는 데 사용될 수 있다는 것이 발견되었다.

앞선 명세서에서 이러한 개시는 그 소정의 바람직한 실시형태들과 관련하여 설명되고, 자세한 상세들이 예시의 목적으로 개시되었지만, 상기 개시는 부가적인 실시형태들을 허용하고 본원에 설명된 소정의 상세들이 상기 개시의 기본 원리들로부터 벗어나지 않고 상당히 변형될 수 있다는 것은 본 기술 분야의 당업자에는 명백할 것이다. 청구항들의 범위로부터 또는 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 변경, 변화, 변형들 또는 치환을 허용한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 다양한 구성 요소들의 치수들, 갯수, 사이즈 및 형상은 구체적인 적용들에 맞춰 변할 수 있다. 따라서, 본원에 설명되고 예시된 구체적인 실시형태들은 단지 예시적인 목적을 위한 것이다.

Claims (19)

1. 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법으로서:
   급랭 칼럼으로 반응기 유출액을 이송하는 단계;
   추출된 유출액 스트림을 제공하기 위해, 유출액 추출 구역에서 폴리머를 포함하는 물과 상기 반응기 유출액을 접촉시키는 단계;
   산 접촉 구역에서 황산과 상기 추출된 유출액 스트림을 접촉시키는 단계; 및
   10 중량 퍼센트 이하의 폴리머를 갖는 급랭 칼럼 기저액 스트림을 제공하기 위해, 제 1 스트림을 제거하는 단계를 포함하고,
   황산 암모늄의 양 및 폴리머의 양은 식 y = -Mlx + Cl 에 의해 규정되고 여기서 y 는 황산 암모늄의 중량% 이고, x 는 폴리머의 중량% 이고, Ml 은 4.6 이고 Cl 은 45 이하인, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   황산은 상기 급랭 칼럼으로 이송되어 10 내지 25 중량% 의 황산 암모늄 및 5 중량% 보다 적은 폴리머를 갖는 급랭 칼럼 기저액 스트림들을 제공하는, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   황산은 상기 급랭 칼럼으로 이송되어 15 내지 21 중량% 의 황산 암모늄 및 5 중량% 보다 적은 폴리머를 갖는 급랭 칼럼 기저액 스트림들을 제공하는, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 반응기 유출액은 역류로 급랭 칼럼에서 황산과 접촉되는, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   황산염 농축기로 상기 급랭 칼럼 기저액 스트림을 이송하는 단계를 추가로 포함하고,
   상기 황산염 농축기는 35 중량% 이상의 황산 암모늄 농도를 갖는 농축된 기저액 스트림을 제공하기 위해 효과적인, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 급랭 칼럼 기저액 스트림은 4.5 내지 6.0 의 pH 를 갖는, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 pH 는 산의 첨가로 제어되는, 황산 암모늄 스트림을 제공하기 위한 방법.
8. 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법으로서:
   급랭 칼럼으로 반응기 유출액을 이송시키고 유출액 추출 구역에서 폴리머를 포함하는 물과 상기 반응기 유출액을 접촉시켜 추출된 유출액 스트림을 제공하는 단계;
   산 접촉 구역에서 황산과 상기 추출된 유출액 스트림을 접촉시키는 단계 ;
   제 1 스트림을 제거하여 10 중량 퍼센트 이하의 폴리머를 갖는 제 1 급랭 칼럼 스트림을 제공하는 단계로서, 황산 암모늄의 양 및 폴리머의 양은 식 y = -Mlx + Cl 에 의해 규정되고 여기서 y 는 황산 암모늄의 중량% 이고, x 는 폴리머의 중량% 이고, Ml 은 4.6 이고 Cl 은 45 이하인, 상기 제공하는 단계; 및
   제 2 스트림을 제거하여 10 중량 퍼센트보다 많은 폴리머 및 5 중량 퍼센트보다 적은 황산 암모늄을 갖는 제 2 급랭 칼럼 스트림을 제공하는 단계를 포함하는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 물의 적어도 일부는 증발기 시스템으로부터 제공되는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 물은 폴리머를 포함하는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 급랭 칼럼 스트림의 적어도 일부는 상기 유출액 추출 구역으로 리사이클링되는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 추출된 유출액 스트림은 상기 황산에 대해 역류인, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 급랭 칼럼 스트림은 상기 유출액 추출 구역 위에서 제거되는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
14. 제 8 항에 있어서,
    단열 냉각은 상기 유출액 추출 구역에서 발생하는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 급랭 칼럼 스트림은 10 내지 25 중량% 의 황산 암모늄 및 5 중량% 보다 적은 폴리머를 갖는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
16. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 급랭 칼럼 스트림은 15 내지 21 중량% 의 황산 암모늄 및 5 중량% 보다 적은 폴리머를 갖는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
17. 제 8 항에 있어서,
    황산염 농축기로 상기 제 1 급랭 칼럼 스트림을 이송하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 황산염 농축기는 35 중량% 이상의 황산 암모늄 농도를 갖는 농축된 스트림을 제공하기 위해 효과적인, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
18. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 급랭 칼럼 스트림은 4.5 내지 6.0 의 pH 를 갖는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 pH 는 산의 첨가로 제어되는, 급랭 칼럼을 작동시키기 위한 방법.

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