《丙烯腈生產(chǎn)工藝流程分析綜述》3400字

丙烯腈生產(chǎn)工藝流程分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u11320丙烯腈生產(chǎn)工藝流程分析綜述 19861.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述 130498丙烯氨氧化法作為反應(yīng)機(jī)理，主反應(yīng)為 1256461.2工藝流程說明 2266391.3工藝條件 323634（1）反應(yīng)溫度 37432（2）原料純度 327353（3）原料的配比 322592（4）接觸時(shí)間 414188（5）反應(yīng)壓力 424563參考文獻(xiàn) 51.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述眾所周知美國(guó)索亥俄（Sohio）法、Snam法、Distiners-Ugine法、MontedisonUOP和O.S.W法是用丙烯和氨氣、氧氣生產(chǎn)丙烯腈的不同的生產(chǎn)路線[6]。其生成丙烯腈的反應(yīng)原理是一模一樣的，都是丙烯和氨再加上氧氣在催化劑上進(jìn)行反應(yīng)最終生成丙烯腈。對(duì)于這幾種不同的機(jī)床技術(shù)應(yīng)用方法,有些用固定式機(jī)床當(dāng)作反應(yīng)器，有些則用流化床反應(yīng)器，使用流化床進(jìn)行反應(yīng)的是第一種和第四種路線[7]，使用固定床反應(yīng)器的是第二種和第三種路線。但是固定床溫度不容易控制，且生產(chǎn)能力不如流化床的生產(chǎn)能力強(qiáng)，且對(duì)于原料的浪費(fèi)更多，所投入的丙烯成本更高，所以Snam、Distillers-Ugine并沒有被普遍使用，Sohio更好，所以世界上80%的生產(chǎn)量出自此生產(chǎn)路線。中國(guó)使用的也是Sohio生產(chǎn)路線。丙烯氨氧化法作為反應(yīng)機(jī)理，主反應(yīng)為C該反應(yīng)的反應(yīng)熱為（-?Hr）298=51主要副反應(yīng)數(shù)據(jù)如下：生成HCN：C3H6+3N生成丙烯醛(ACL)：C3H6+O2生成乙腈(ACN)：C3H6+32NH3生成CO2和H21.2工藝流程說明圖1.1合成丙烯腈工藝流程簡(jiǎn)圖1－丙烯蒸發(fā)器；2－氨蒸發(fā)器；3－空氣飽和塔；4－混合器；5－反應(yīng)器；6－廢熱世鍋爐；7－氨中和塔；8－換熱器；9水吸收塔來自丙烯原料罐的液體丙烯直接進(jìn)入預(yù)熱丙烯混合蒸發(fā)器首先進(jìn)行蒸發(fā)，來自氨氣原料罐的液體氨直接進(jìn)入氨有機(jī)蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，從預(yù)熱丙烯混合蒸發(fā)器加熱出來的惰性氣體將氨通入預(yù)熱丙烯混合過熱器再經(jīng)加熱至達(dá)到一定量的溫度后直接進(jìn)入丙烯混合器[8]，從氨蒸發(fā)器出來的液體氨氣直接進(jìn)入混合氨預(yù)熱器首先進(jìn)行氨氣預(yù)熱,然后將氨通入丙烯混合器與已經(jīng)預(yù)熱還未完成反應(yīng)液體丙烯進(jìn)行混合。來自空氣壓縮機(jī)的新鮮空氣通過一個(gè)空氣混合飽和塔可以增加空氣濕度，經(jīng)過一個(gè)空氣混合加熱器進(jìn)行預(yù)熱后再進(jìn)入空氣混合器與丙烯、氨氣一起進(jìn)行充分加熱混合。混合器釋放出來的混合的部分氣體直接通入一個(gè)流化床送到反應(yīng)器底部的一個(gè)加氣器入口并直接噴入在其催化劑上用以進(jìn)行合成丙烯和氨的氧化合成后的反應(yīng)。流化床夾層通入新鮮的冷凝水控制反應(yīng)溫度。反應(yīng)完成后的多余氣體會(huì)進(jìn)去到反應(yīng)廢熱水的鍋爐里來回收反應(yīng)器所產(chǎn)生的多余的熱量，從反應(yīng)器釋放出來的多余氣體馬上被放進(jìn)去氨中和塔,因?yàn)榇藭r(shí)氣體中含有沒有反應(yīng)完全的氨氣，氨氣的存在會(huì)影響產(chǎn)物的分離，所以一般用硫酸來中和掉多余的氨氣。中和塔塔底產(chǎn)生的的液體用泵抽到塔頂循環(huán)使用，并通入部分新鮮的硫酸液體，產(chǎn)生的硫酸銨在塔釜排出。此時(shí)氣體中還含有一些除了目標(biāo)產(chǎn)物以外的其他有機(jī)物質(zhì)，在水吸收塔中把目標(biāo)產(chǎn)物等有機(jī)物質(zhì)一同吸收出來。水吸收塔塔底是含有丙烯腈的粗產(chǎn)物溶液，從塔底出來后經(jīng)過換熱增濕進(jìn)入下一個(gè)精制提純工段。1.3工藝條件（1）反應(yīng)溫度溫度選擇對(duì)生產(chǎn)丙烯腈具有重要意義。它在影響反應(yīng)進(jìn)行的各個(gè)方面以及產(chǎn)物收率。在350℃以下，氨氧化反應(yīng)較少，為了高產(chǎn)，反應(yīng)溫度不能太低。通過查資料可知，溫度的變化影響整個(gè)反應(yīng)過程的很多方面。丙烯腈的收率在470℃時(shí)最高的，最大副產(chǎn)物量約為417℃時(shí)最大，超過生成丙烯腈、丙酮、氫氰酸的最佳溫度，其收率下降。結(jié)果表明，合成過程中會(huì)發(fā)生一系列副作用。催化劑的活性和穩(wěn)定性等也會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓a(chǎn)生變化，因?yàn)楦邷仄茐牧舜呋瘎┑姆€(wěn)定性，使其不利于丙烯腈的生成。在實(shí)際生產(chǎn)中通常把溫度控制在470℃左右[9]。（2）原料純度原料丙烯的前端生產(chǎn)所產(chǎn)生的大部分物質(zhì)對(duì)于此設(shè)計(jì)的過程反應(yīng)是沒有影響的，有或沒有都可以忽略不計(jì)其帶來的影響，但是有些物質(zhì)確實(shí)是在進(jìn)入合成工段時(shí)必須要除去的，因?yàn)樗麄兊拇嬖跁?huì)導(dǎo)致產(chǎn)品分離的難度加大，有些物質(zhì)會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成的目標(biāo)產(chǎn)物的沸點(diǎn)和目標(biāo)產(chǎn)物的沸點(diǎn)非常接近，所以不利于丙烯腈的生產(chǎn)，還有一些物質(zhì)會(huì)使催化劑中毒失活，而且如果有的物質(zhì)會(huì)和氧氣發(fā)生反應(yīng)，則會(huì)和丙烯搶氧氣的量，這樣氧氣的量會(huì)下降，同樣會(huì)導(dǎo)致催化劑缺氧，不利于反應(yīng)。這些物質(zhì)需要除去的物質(zhì)有，硫化物、乙烯、正丁烯等。所以應(yīng)該提前除去。（3）原料的配比保證合理的原料系數(shù)是提高反應(yīng)合成的穩(wěn)定性，減少側(cè)反應(yīng)，減少消耗，安全生產(chǎn)的重要因素。因此，控制物料進(jìn)入反應(yīng)器的流量是非常重要的。a.根據(jù)實(shí)際廢氣排放中結(jié)果發(fā)現(xiàn)硝酸氨比小于1:1時(shí),會(huì)產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物,正好等于1:1是最好的氨比選擇了。但是，氨氣的進(jìn)行過度中和消耗量也是非常不經(jīng)濟(jì)的，如果出現(xiàn)氨氣產(chǎn)量過剩，在氨氨氣中和塔中在進(jìn)行氨氣中和時(shí)候就需要更多的加入硫酸,這樣不僅氨過度消耗大，硫酸的過度消耗量也特別大,生產(chǎn)成本也隨之不斷增加，氨進(jìn)行中和之后塔的生產(chǎn)負(fù)荷也一定會(huì)隨之增加。控制在1:1-1:2是最適合的。b.氧比控制在1:2-3略大于理論的1:1.5[10]。因?yàn)檫^多的氧氣容易發(fā)生深度的氧化反應(yīng)，不利于丙烯腈的生產(chǎn)，會(huì)降低生產(chǎn)能力。而加入的氧氣量太少會(huì)導(dǎo)致催化劑因?yàn)槿毖醵Щ?，穩(wěn)定性下降，這樣也會(huì)導(dǎo)致丙烯腈的產(chǎn)量下降，甚至使反應(yīng)不充分，導(dǎo)致一系列的惡性作用，所以氧比控制好，百利無一害。c.從工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，丙烯酸水蒸氣的摩爾比為1:3時(shí)，整體效果較好。丙烯氨氧化反應(yīng)就算沒有水蒸氣也可以發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)丙烯腈。而在實(shí)際生產(chǎn)中總是會(huì)加入一些水蒸氣那是因?yàn)?，如果不加入水蒸氣，丙烯和空氣?huì)有發(fā)生爆炸的可能性，同時(shí)加入水蒸氣可以避免深氧化的發(fā)生，可以順便把反應(yīng)釋放的熱量帶走一部分。對(duì)催化劑的清潔和設(shè)備的生產(chǎn)能力都有正向的促進(jìn)作用，所以在生產(chǎn)過程中會(huì)選擇加入一些水蒸氣。（4）接觸時(shí)間雖然需要增加生成原料氧化氣體和使用催化劑的濃度接觸過長(zhǎng)時(shí)間對(duì)加快生成原料丙烯腈氧化是有利的，可以大大提高原料轉(zhuǎn)化率和熱吸收率,對(duì)原料副產(chǎn)物的氧化影響雖然并不大，但是不能進(jìn)行過長(zhǎng)時(shí)間接觸，因?yàn)橛捎谔L(zhǎng)接觸時(shí)間的陽光暴露照射會(huì)大大增加生成丙烯腈深層發(fā)生氧化的各種可能性，會(huì)大大降低生成丙烯腈的氧化收率。同時(shí)，過多的暴露時(shí)間會(huì)導(dǎo)致設(shè)備生產(chǎn)能力的下降，由于廢氣中氧含量的降低，催化活性會(huì)降低，因此接觸時(shí)間從5到10秒是最合適的。（5）反應(yīng)壓力根據(jù)反應(yīng)方程式可以知道適當(dāng)加壓對(duì)于反應(yīng)是正向移動(dòng)的，更有利于丙烯腈的生成，這樣的話就會(huì)增加設(shè)備的生產(chǎn)能力，同時(shí)時(shí)反應(yīng)更加充分，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高了，由此可見增壓是挺好的。但是，通過實(shí)際的生產(chǎn)過程可以知道，有時(shí)候正常壓力比增加壓力反應(yīng)更加劇烈，更加有利于生成丙烯腈[11]。這可能是由于雖然加壓很好，但是會(huì)產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物，不利于丙烯腈的后續(xù)分離，同時(shí)抑制了丙烯腈生成，降低了它的產(chǎn)量。因此，在正常壓力下反應(yīng)即可，適當(dāng)?shù)募訅焊嗍菫榱四茼樌ㄟ^反應(yīng)器后面的設(shè)備。參考文獻(xiàn)[1]錢伯章,朱建芳．丙烯腈生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)分析[J]．江蘇化工．2007,35(1)：56-59[2]羅保軍，等，丙烯腈的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展前景，化工科技市場(chǎng)，2003，10:11-14[3]楊錦宗編著，工業(yè)有機(jī)合成基礎(chǔ)，北京：中國(guó)石化出版社，1998，503[4]崔克清，陶剛編著，《化工工藝及安全》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，202[5]江效田．丙烯腈合成裝置氨中和器用材的選擇[J]．齊魯石油化工,1981,(04)[6]高會(huì)元．丙烯腈市場(chǎng)前景展望[J]．現(xiàn)代化工,2001,(04)[7]洪匯．丙烯腈流化床反應(yīng)器評(píng)述[J]．石油化工,1998,(03)[8]關(guān)興亞．Sohio氨氧化法丙烯腈新工藝的探討[J]．合成纖維工業(yè),1981,(03)[9]鄭淑英.氨氧化法制備丙烯腈反應(yīng)機(jī)理探討[J]．寧德師專學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,(03)[10]王化國(guó)．丙烯氨氧化法合成丙烯腈的反應(yīng)機(jī)理[J]．合成纖維工業(yè),1981,(05)[11]袁兵．用于丙烯腈生產(chǎn)的C49MC催化劑性能和應(yīng)用研究[D]天津大學(xué),2007[12]肖春梅,張帆,張力明,李正艷．丙烯腈生產(chǎn)工藝及催化劑研究進(jìn)展[J]．石油化工設(shè)計(jì),2009,(02)[13]顧政．丙烯腈催化劑的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