丙烯腈生产工艺
丙烯腈的合成工艺
丙烯腈的合成工艺丙烯腈是一种有机化合物，化学式为C3H3N，属于腈类化合物。
它是一种无色液体，有刺激性气味。
丙烯腈主要用于合成合成纤维聚丙烯腈（PAN）等重要的化学原料。
那么，丙烯腈的合成工艺主要有以下几种方法：1. 丙烯腈的合成方法之一是通过丙烯与氨气在催化剂的作用下反应。
这种方法通常采用贵金属催化剂，如铑、钯、铂等。
反应的条件一般在高温高压下进行，以提高反应速度和收率。
反应的化学方程式如下：CH2=CHCN + NH3 →NCCH2CH=CH22. 另一种合成丙烯腈的方法是通过丙烯醇与氨气在高温下反应。
这种方法也需要催化剂的作用，一般采用铜、锌等金属作为催化剂。
反应的条件有一定的要求，一般需要在400-600的高温下进行。
反应的化学方程式如下：CH2=CHOH + NH3 →NCCH2CH=CH2 + H2O3. 还有一种合成丙烯腈的方法是通过异氰酸酯与丙烯在溶剂中反应得到。
这种方法是通过亲核取代反应进行，一般在碱性催化剂的作用下进行。
反应的条件相对较温和，容易控制。
反应的化学方程式如下：R-NCO + CH2=CH2 →R-NH-CO-CH=CH24. 在工业生产中，还有一种常用的合成丙烯腈的方法是通过丙烯与氰化氢在催化剂的作用下反应。
催化剂通常采用有机碱金属化合物，如吡啶、三乙胺等。
反应的条件一般在高温高压下进行。
反应的化学方程式如下：CH2=CH2 + HCN →NCCH2CH=CH2以上是丙烯腈的几种常用合成方法，每种方法都有其适用的场合和条件，需要根据具体情况选择合适的方法。
在工业上，一般采用丙烯与氨气在催化剂的作用下反应的方法进行生产，因为该方法的原料易得，反应收率较高。
同时，需要注意的是，在合成丙烯腈的过程中，需要注意安全性和环保性的考虑，选择合适的催化剂和适当的反应条件，以降低对环境的负面影响。
丙烯腈生产工艺
丙烯腈生产工艺丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、合成橡胶、合成树脂等行业。
本文将介绍丙烯腈的生产工艺。
一、丙烯腈的原料丙烯腈的主要原料是丙烯。
在工业生产中，丙烯通常是通过石油或天然气的裂解产生的。
通过裂解，可以将石油或天然气中的烃类分解成较小的分子，其中包括丙烯。
丙烯是一种无色气体，具有刺激性气味。
二、丙烯腈的生产工艺1. 丙烯腈的生产一般采用气相氰化法。
首先，将丙烯与氨气在催化剂的作用下进行反应，生成丙烯腈。
催化剂通常是钴、镍等金属的化合物。
这种反应需要在高温和高压的条件下进行，一般在200至300℃、5至20 MPa的条件下进行。
2. 在气相氰化反应之前，还需要对丙烯进行纯化处理。
这是因为丙烯中可能含有杂质，如水、氧、硫等。
这些杂质可能会影响氰化反应的效果和催化剂的寿命。
纯化处理一般采用的方法有吸附剂吸附、冷凝、蒸馏等。
3. 气相氰化反应后，得到的气体混合物中含有丙烯腈、氢氰酸、丙烯和其他杂质。
为了分离丙烯腈，一般采用精馏和吸收的方法。
首先，通过精馏将丙烯腈从氢氰酸和丙烯中分离出来。
然后，再通过吸收剂吸收残余的氢氰酸和丙烯，从而得到纯度较高的丙烯腈。
4. 在生产过程中，还需要对废气进行处理。
废气中可能含有一些有害物质，如氰化物和氰酸盐。
这些物质对环境有一定的危害。
因此，需要采用适当的方法进行废气处理，如吸收、洗涤、焚烧等。
三、丙烯腈的应用丙烯腈作为一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、合成橡胶、合成树脂等行业。
其中，合成纤维是丙烯腈最主要的应用领域之一。
丙烯腈可以与其他单体进行共聚反应，生成合成纤维的原料。
合成纤维具有良好的强度、耐磨性、耐高温性等特点，被广泛应用于纺织、服装、汽车等领域。
丙烯腈还可以用于合成橡胶和合成树脂。
合成橡胶是一种具有优异弹性和耐磨性的材料，被广泛应用于汽车轮胎、橡胶制品等领域。
合成树脂是一种具有优异绝缘性能和化学稳定性的材料，被广泛应用于涂料、粘合剂、塑料等领域。
丙烯腈生产工艺
丙烯氨氧化(氧化偶联)制丙烯腈生产工艺把烯烃、芳烃、烷烃及其衍生物与空气(或氧气)、氨气混合通过催化剂制成腈类化合物的方法称为氨氧化法,按氧化反应的分类,这类反应亦称氧化偶联。
有代表性的,已工业化的反应主要有下列几种:研究表明,氨氧化制腈类用催化剂与烃类氧化制醛类用催化剂(如丙烯氧化制丙烯醛、间(对)二甲苯氧化制苯二甲醛等氧化催化剂)十分类似,氨氧化催化剂往往亦可用作醛类氧化催化剂,其原因是由于这两类反应通过类似的历程,形成相同的氧化中间物之故。
上列反应中以丙烯氨氧化合成丙烯腈最为重要,下面即以此反应为例进行讨论。
丙烯腈是丙烯系列的重要产品。
就世界范围而言,在丙烯系列产品中,它的产量仅次于聚丙烯,居第二位。
丙烯腈是生产有机高分子聚合物的重要单体,85%以上的丙烯腈用来生产聚丙烯腈,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯合成的ABS树脂,以及由丙烯腈和苯乙烯合成的SAN树脂,是重要的工程塑料。
此外,丙烯腈也是重要的有机合成原料,由丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺,由后者聚合制得的聚丙烯酰胺是三次采油的重要助剂。
由丙烯腈经电解加氢偶联(又称电解加氢二聚)可制得己二腈,再加氢可制得己二胺,后者是生产尼龙-66的主要单体。
由丙烯腈还可制得一系列精细化工产品,如谷氨酸钠、医药、农药薰蒸剂、高分子絮凝剂、化学灌浆剂、纤维改性剂、纸张增强剂、固化剂、密封胶、涂料和橡胶硫化促进剂等。
丙烯腈在常温下是无色透明液体,剧毒,味甜,微臭。
沸点78.5℃,熔点-82.0℃,相对密度0.8006。
丙烯腈在室内允许的浓度为0.002 mg/l,在空气中的爆炸极限为3.05%～17.5%(m)。
因此,在生产、贮存和运输中,应采取严格的安全防护措施。
丙烯腈分子中含有腈基和C=C 不饱和双键,化学性质极为活泼,能发生聚合、加成、腈基和腈乙基化等反应,纯丙烯腈在光的作用下就能自行聚合,所以在成品丙烯腈中,通常要加入少量阻聚剂,如对苯二酚甲基醚(MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。
丙烯腈-工艺
碳三是指有三个碳原子的脂肪烃、含卤化合物、醇、 醚、环氧化合物、羧酸及其衍生物，它们都是重要的 化工原料及产品。
由于丙烯分子中有双键的α-活泼氢，因而有很高的 化学活性，它是碳三系列中产量最大、用途最广的脂 肪烃。工业生产中利用丙烯的加成、氧化、羰基化、 聚合等反应制得一系列的有机化工产品。
一、反应原理：
1、主反应
一、反应原理：
2、副反应
一、反应原理：
3、催化剂：
工业上丙烯氨氧化生产丙烯腈所采用的催化剂主 要有钼系和锑系两类。我国常用的是磷钼铋铈－硅胶 催化剂。其中钼铋为主催化剂；磷铈为助催化剂；硅 胶为载体。
一、反应原理：
3、反应动力学：
二、工艺条件：
1、反应温度：700～ 728K
HCN
产物和副 产物精制
丙烯腈
精制部分
工艺流程：
工艺流程：
作业：Ｐ167 2、4
会使原料和产物长时间处于较高温度下而发生深度氧化生成CO2，使丙烯腈 收率下降，放热增多，同时由于反应器中氧含量降低造成催化剂活性下降，
对生产不利。为此，在保证பைடு நூலகம்烯腈收率尽量高，副产物收率尽量低的原则下，
应选择较短的接触时间即5～10S。线速为0.5～1m/s。
工艺条件：
4、原料配比：
合理配比，是保证丙烯腈合成反应稳定，副产物少，消耗定
反应温度对反应结果影
响较大：主要副产物HCN
和CH3CN在593K左右开 始生成；目的产物丙烯腈在
623K开始生成并随着温度 升高，丙烯腈收率不断提高。 因此反应温度必须在623K 以上进行生产以得到较高收 率的丙烯腈。
工艺条件：
2、反应压力：
从热力学观点来看，丙烯氨氧化生产丙烯腈过程中主反
年产95万吨丙烯腈合成工段工艺设计
丙烯腈是一种有机化工原料，广泛应用于合成纤维、合成橡胶和合成树脂等领域。
下面将针对年产9.5万吨丙烯腈合成工段的工艺设计进行详细阐述。
1.原料准备：丙烯腈的主要原料是丙烯和氨气。
丙烯是通过石化原料气体分离和加氢裂化手段得到的。
氨气则通过空气经过氮气分离和加氢裂化来获取。
在原料准备过程中，需要确保原料的纯度和供应稳定性，以保证后续反应的顺利进行。
2.中间产物分离和纯化：在丙烯腈合成过程中，会产生一些中间产物，如丙烯碱和丙烯酰胺。
这些中间产物需要通过分离和纯化的方式得到目标产品丙烯腈。
其中，丙烯碱可通过碳酸钠溶液中和法得到高纯度的丙烯酰胺，最终通过脱水反应得到丙烯腈。
这个步骤需要注意反应条件和中间产物的处理方法，以保证目标产品的质量。
3.反应器设计：反应器是合成丙烯腈的关键设备，它需要满足高温高压条件下的稳定运行，并具有良好的传热和传质性能。
合理的反应器设计可以改善反应效率和产品质量，并降低工艺成本。
常用的反应器类型包括管式反应器、搅拌反应器和固定床反应器。
根据年产9.5万吨的规模，通常会选择固定床反应器。
同时，需要注意反应器的保温和冷却措施，并配置适当的搅拌装置，以维持反应体系的均匀性。
4.反应条件优化：反应条件是影响丙烯腈合成效果的重要因素之一、温度、压力和催化剂浓度等参数的选择对于反应速率和产率有着显著影响。
适宜的温度范围通常在200-300℃之间，压力范围在10-30MPa之间。
同时，添加适量的催化剂如铜盐和酸性催化剂可以促进丙烯腈的选择性生产。
5.产物分离和后续处理：在反应结束后，需要对反应混合物进行分离和后续处理。
一般采用析出结晶、蒸馏和萃取等方式对丙烯腈进行纯化，以得到高纯度的目标产品。
此外，需要对废水和废气进行处理，以符合环保要求。
总结：。
国内外丙烯腈生产工艺技术
国内外丙烯腈生产工艺技术丙烯腈（Acrylonitrile，简称ACN）是一种重要的有机化工原料，被广泛应用于合成纤维、橡胶、塑料、染料、涂料等行业。
丙烯腈的生产工艺技术在国内外都有不同的发展。
本文将针对国内外的丙烯腈生产工艺技术进行对比分析。
国内丙烯腈生产工艺技术主要以丙烯为原料，经过氧化、脱水、氰化等步骤得到丙烯腈。
其中，氧化反应是丙烯腈生产的关键步骤，国内通常采用丙烯-氨－氧混合作为氧化剂，再通过催化剂的作用，使丙烯转化为丙烯醛，然后再氰化得到丙烯腈。
这种工艺技术成熟、稳定，可以实现大规模生产。
但是由于氮气消耗较大，造成能耗高，成本较高。
国外丙烯腈生产工艺技术主要以聚合物合成为主。
其中，一种重要的工艺技术是SOHIO工艺，即丙烯聚合制备丙烯腈。
这种工艺技术通过高温和高压下的丙烯聚合反应，使丙烯分子链相互交联，形成分子量较大的聚合物。
然后再通过脱氢反应使聚合物中的氢气被脱除，得到丙烯腈。
这种工艺技术具有能耗低、成本较低、无废气排放等优势，被广泛应用于国外。
除了以上两种主要工艺技术，还有其他一些工艺技术在丙烯腈生产中也有应用。
比如喷雾聚合工艺技术，通过将丙烯与氯化氨溶液混合后，在高温高压条件下喷雾聚合反应，使丙烯与氯化氨快速反应生成丙烯腈。
这种工艺技术具有反应速度快、能耗低、废气排放少等优点。
总的来说，国内外丙烯腈生产工艺技术存在一定的差异。
国内主要以氧化反应为主，成熟稳定但能耗较高；而国外主要以聚合制备为主，能耗低、成本较低。
此外，还有其他一些工艺技术也被应用于丙烯腈生产中。
随着技术的不断进步和创新，丙烯腈生产工艺技术将会不断提升，实现更高效、低能耗、低成本的生产。
丙烯腈工艺流程
丙烯腈工艺流程丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、塑料、橡胶、树脂等行业。
下面将以丙烯腈的工艺流程为例，介绍其生产过程。
首先，丙烯腈的原料是丙烯和氨气。
丙烯是通过石油炼制过程中的裂解反应获得的一种烃类化合物，氨气可以通过加热氨水以及氧化铵等方法制备。
丙烯腈的生产工艺主要分为三个步骤：裂解反应、氰化反应和后处理。
在裂解反应中，将丙烯和空气以及适量的制冷剂引入到反应器中，由催化剂引发裂解反应。
裂解反应使丙烯转变为丙烯腈。
该反应需要较高的温度和压力，并且还需要进行冷却和分离以提取丙烯腈。
接下来是氰化反应。
将裂解反应得到的丙烯腈与氨气在催化剂的作用下进行反应，生成氢氰酸铵。
该反应需要在低温下进行，并且需要控制好反应物的比例和流速，以提高反应的效率和产量。
最后是后处理阶段。
将氢氰酸铵进行水解，生成丙烯腈和氨气。
该反应是在高温和高压下进行的，以提高水解的速度。
同时，也需要进行蒸馏等操作，以提纯丙烯腈的产物。
在整个工艺流程中，还需要对反应器进行冷却和加温操作，以控制反应的温度和压力。
此外，还需要进行分离、蒸馏、洗涤等操作，以获取高纯度的丙烯腈产物。
然而，丙烯腈的生产过程也存在一些问题。
首先，裂解反应产生的废气中可能含有氰化物和有机物等有害物质，需要进行处理，以减少对环境的影响。
其次，丙烯腈的制备存在一定的安全风险，需要合理设计工艺流程，确保操作人员和设备的安全。
总的来说，丙烯腈的生产工艺流程相对复杂，涉及到多个反应和分离步骤。
然而，通过合理的设计和控制，可以实现高效率的生产，满足市场对丙烯腈的需求。
同时，也需要关注环境和安全问题，采取相应的措施，确保生产过程的可持续发展。
丙烯腈生产工艺
丙烯腈生产工艺丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、合成橡胶和合成树脂等领域。
以下是丙烯腈生产的工艺流程。
首先，丙烯腈的主要原料是丙烯和氨气。
丙烯是通过石油炼制产生的副产品，而氨气则是通过液氨和空气的反应得到。
这两种原料都是经过初步净化后，进行中间体的合成和后处理。
在丙烯的合成过程中，将液态丙烯加入到加热器中，经过过滤和冷凝后得到丙烯气体。
然后将丙烯气体送入到丙烯重聚器中，在适当的催化剂的作用下，经过反应生成丙烯腈。
在此过程中，需要控制适当的温度和压力，以及催化剂的用量和反应时间。
在氨气的合成过程中，先将液氨加入到氨气发生器中，然后将空气通过压缩机加热后与液氨反应生成氨气。
这个反应需要通过适当的温度和压力控制，以及催化剂的添加来促进反应的进行。
与此同时，还需要对丙烯和氨气的中间体进行后处理。
对于丙烯的反应后处理，首先将气体通过冷凝器进行冷却，然后经过洗涤和加热，将其中的不纯物质进行去除。
而对于氨气的后处理，主要是通过压缩、冷却和干燥操作，将其中的水分和杂质去除。
最后，将处理后的丙烯和氨气输送到合成反应器中进行丙烯腈合成反应。
在反应过程中，需要控制适当的温度，催化剂的用量和反应时间，以及反应器的压力等参数。
反应完成后，将得到的丙烯腈经过冷却、压缩和分离处理，得到高纯度的丙烯腈产物。
总的来说，丙烯腈的生产工艺包括丙烯气体和氨气的合成，中间体的后处理，以及丙烯腈的合成反应和产物的分离处理等步骤。
在整个过程中，需要控制适当的操作条件和催化剂的用量，以及对中间体进行有效的净化处理，以保证产品的质量和收率。
同时，还需要考虑工艺的安全性和环保性，通过系统的检测和监控手段，确保工艺过程的稳定性和可持续性发展。
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丙烯腈生产工艺把烯烃、芳烃、烷烃及其衍生物与空气(或氧气)、氨气混合通过催化剂制成腈类化合物的方法称为氨氧化法,按氧化反应的分类,这类反应亦称氧化偶联。
有代表性的,已工业化的反应要紧有下列几种:研究表明,氨氧化制腈类用催化剂与烃类氧化制醛类用催化剂(如丙烯氧化制丙烯醛、间(对)二甲苯氧化制苯二甲醛等氧化催化剂)十分类似,氨氧化催化剂往往亦可用作醛类氧化催化剂,其缘故是由于这两类反应通过类似的历程,形成相同的氧化中间物之故。
上列反应中以丙烯氨氧化合成丙烯腈最为重要,下面即以此反应为例进行讨论。
丙烯腈是丙烯系列的重要产品。
就世界范畴而言,在丙烯系列产品中,它的产量仅次于聚丙烯,居第二位。
丙烯腈是生产有机高分子聚合物的重要单体,85%以上的丙烯腈用来生产聚丙烯腈,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯合成的ABS树脂,以及由丙烯腈和苯乙烯合成的SAN树脂,是重要的工程塑料。
此外,丙烯腈也是重要的有机合成原料,由丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺,由后者聚合制得的聚丙烯酰胺是三次采油的重要助剂。
由丙烯腈经电解加氢偶联(又称电解加氢二聚)可制得己二腈,再加氢可制得己二胺,后者是生产尼龙-66的要紧单体。
由丙烯腈还可制得一系列精细化工产品,如谷氨酸钠、医药、农药薰蒸剂、高分子絮凝剂、化学灌浆剂、纤维改性剂、纸张增强剂、固化剂、密封胶、涂料和橡胶硫化促进剂等。
丙烯腈在常温下是无色透亮液体,剧毒,味甜,微臭。
沸点78.5℃,熔点-82. 0℃,相对密度0.8006。
丙烯腈在室内承诺的浓度为0.002 mg/l,在空气中的爆炸极限为3.05%～17.5%(m)。
因此,在生产、贮存和运输中,应采取严格的安全防护措施。
丙烯腈分子中含有腈基和C=C 不饱和双键,化学性质极为爽朗,能发生聚合、加成、腈基和腈乙基化等反应,纯丙烯腈在光的作用下就能自行聚合,因此在成品丙烯腈中,通常要加入少量阻聚剂,如对苯二酚甲基醚(MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。
1. 生产简史和生产方法评述在生产丙烯腈的历史上,曾采纳以下生产方法。
(1)以环氧乙烷为原料的氰乙醇法环氧乙烷和氢氰酸在水和三甲胺的存在下反应得到氰乙醇,然后以碳酸镁为催化剂,于200～280℃脱水制得丙烯腈,收率约75%。
此法生产的丙烯腈纯度较高,但氢氰酸毒性大,生产成本也高。
(2)乙炔法乙炔和氢氰酸在氯化亚铜-氯化钾-氯化钠的稀盐酸溶液的催化作用下,在80～90℃反应得到丙烯腈。
此法工艺过程简单,收率良好,以氢氰酸计可达97%,但副反应多,产物精制困难,毒性大,且原料乙炔价格高于丙烯,在技术和经济上难以与丙烯氨氧化法竞争。
此工艺在1960年前是世界各国生产丙烯腈的要紧工艺。
(3)乙醛-氢氰酸法乙醛已能由乙烯大量廉价制得,生产成本比上述两法低,按理应有进展前途,但也因丙烯氨氧化法的工业化,本法在进展初期就夭折了。
(4)丙烯氨氧化法本法由美国Sohio公司第一开发成功,并于1960年建成了第一套工业化生产装置。
由于丙烯已能由石油烃热裂解大量廉价制得,反应又可一步合成,生产成本低,仅为上述3种方法的50%;不用氢氰酸,生产安全性也比上述3种方法好得多。
因此,本法已成为当今世界上生产丙烯腈的要紧方法。
近十年来,开发丙烷氨氧化生产丙烯腈的生产技术已受到人们的重视。
要紧缘故是丙烷价格低廉,仅为丙烯的一半,而且有人估量这一价格差距在今后相当长一段时刻里仍将得以保持。
目前存在的要紧咨询题是转化率低(<50%)和选择性差(<70%),生产成本和固定资产投资均比丙烯氨氧化法大,因此难以实现工业化。
现在,美国的Du Pont公司、Monsanto公司、Sohio 公司及英国的ICI公司都在进行开发研究,BP公司决定进行中间试验。
相信在不久的今后经济技术方面会有所突破。
就丙烯氨氧化法而言,通过各国近40年的努力,也已进展成5种方法,美国Sohio公司技术最先进,现已成为世界上生产丙烯腈的最重要方法,丙烯腈总产量的90%是用本法生产的。
中国在“七五”和“八五”期间引进的丙烯腈生产装置也几乎全部采纳Sohio技术。
2. 丙烯氨氧化的原理(1)化学反应在工业生产条件下,丙烯氨氧化反应是一个非均相催化氧化反应:ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋ＮＨ３＋３/２Ｏ２→ＣＨ２=ＣＨＣN＋３Ｈ２Ｏ＋519 kJ/mol(Ｃ3=)与此同时,在催化剂表面还发生如下一系列副反应。
①生成乙腈(ACN)。
ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋３/２ＮＨ３＋３/２Ｏ２→３/２ＣＨ３ＣＮ＋３Ｈ２Ｏ＋522kJ/mol(Ｃ3=)②生成氢氰酸(HCN)。
ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋３ＮＨ３＋３Ｏ２→３ＨＣＮ＋６Ｈ２Ｏ＋941 kJ/mol(Ｃ3=)③生成丙烯醛。
ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋Ｏ２→ＣＨ２=ＣＨＣＨＯ＋Ｈ２Ｏ＋351kJ/mol (Ｃ3=)④生成乙醛。
ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋３/４Ｏ２→３/２ＣＨ３ＣＨＯ＋268 kJ/mol(Ｃ3=)⑤生成二氧化碳。
ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋９/２Ｏ２→３ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ＋1925 kJ/mol (Ｃ3=)⑥生成一氧化碳。
ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋３Ｏ２→３ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ＋1067kJ/mol(Ｃ3=)上列副反应中,生成乙腈和氢氰酸的反应是要紧的。
CO2、CO和H2O 能够由丙烯直截了当氧化得到,也能够由丙烯腈、乙腈等再次氧化得到。
除上述副反应外,还有生成微量丙酮、丙腈、丙烯酸和乙酸等副反应。
因此,工业条件下的丙烯氨氧化过程实际上是相当复杂的。
为提升丙烯的转化率和丙烯腈的选择性,研制高性能催化剂是专门重要的。
考察丙烯氨氧化过程发生的主、副反应,发觉每个反应的平稳常数都专门大。
因此,能够将它们看作不可逆反应,反应过程已不受热力学平稳的限制,考虑反应动力学条件就可。
由于所有的主、副反应差不多上放热的,因此在操作过程中及时移走反应热十分重要,用移走的反应热产生3.92MPa(绝)蒸气,用作空气压缩机和制冷机的动力,对合理利用能量,降低生产成本是专门有意义的。
(2)催化剂丙烯氨氧化所采纳的催化剂要紧有两类,即Mo系和Sb系催化剂。
Mo系催化剂由Sohio公司开发,由C-A型已进展到第四代的C-49、C -89。
Sb系催化剂由英国酿酒公司第一开发,在此基础上,日本化学公司又相继开发成功第三代的NS-733A和第四代的NS-733B。
下面对这两类催化剂作一简单介绍。
A Mo系催化剂工业上最早使用的是P-Mo-Bi-O(C-A)催化剂,其代表组成为PBi9Mo12O52。
活性组分为MoO3和Bi2O3.Bi的作用是夺取丙烯中的氢,Mo的作用是往丙烯中引入氧或氨。
因而是一个双功能催化剂。
P是助催化剂,起提升催化剂选择性的作用。
这种催化剂要求的反应温度较高(46 0～490℃),丙烯腈收率60%左右。
由于在原料气中需配入大量水蒸气,约为丙烯量的3倍(mol),在反应温度下Mo和Bi因挥发缺失严峻,催化剂容易失活,而且不易再生,寿命较短,只在工业装置上使用了不足10年就被C-21、C-41等代替。
C-41是七组分催化剂,可表示为P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/SiO2,它是联邦德国Knapsack公司在Mo-Bi中引入Fe后再经改良研制而成的。
中国兰州化学物理研究所曾对催化剂中各组分的作用作过研究,发觉Bi是催化活性的关键组分,不含Bi的催化剂,丙烯腈的收率专门低(6%～15%);Fe与Bi适当的配合不仅能增加丙烯腈的收率,而且有降低乙腈生成量的作用;Ni和Co的加入起抑制生成丙烯醛和乙醛的副反应的作用;K的加入可改变催化剂表面的酸度,抑制深度氧化反应。
按照实验结果,适宜的催化剂组成为:Fe3Co4.5N i2.5Bi1Mo12P0.5Ke(e=0～0.3)。
C-49和C-89也为多组分催化剂。
B Sb 系催化剂Sb系催化剂在60年代中期用于工业生产,有Sb-U-O、Sb-Sn-O和Sb-Fe-O等。
初期使用的Sb-U-O催化剂活性专门好,丙烯转化率和丙烯腈收率都较高,但由于具有放射性,废催化剂处理困难,使用几年后已不采纳。
Sb-Fe-O催化剂由日本化学公司开发成功,即牌号为NB-733A和N B-733B催化剂。
据文献报道,催化剂中Fe/Sb比为1∶1(mol),X光衍射测试表明,催化剂的主体是FeSbO4,还有少量的Sb2O4。
工业运转结果表明,丙烯腈收率达75%左右,副产乙腈生成量甚少,价格也比较廉价,添加V、Mo、W 等可改善该催化剂的耐还原性。
表3-1-12列出了几种工业催化剂的反应活性数据。
由表3-1-12可见,中国自行开发的MB-82和MB-86催化剂已达到国际先进水平。
催化剂型号C-41 C-49 C-89 NS-733B MB-82 MB-86单程收率ANCANHCNACLAACO2CO72.51.66.51.32.08.24.975.02.05.91.32.06.63.875.12.17.51.21.16.43.675.10.56.00.40.610.83.076-784.66.20.110.13.381.42.585.960.197.376.19丙烯转化率97.0 97.0 97.9 97.7 98.5 98.7丙烯单耗 1.25 1.15 1.15 1.18 1.18 1.08注:ACL-丙烯醛;AA-乙醛丙烯氨氧化催化剂的活性组分本身机械强度不高,受到冲击、挤压就会碎裂,价格也比较贵。
为增强催化剂的机械强度和合理使用催化剂活性组分,通常需使用载体。
流化床催化剂采纳耐磨性能专门好的粗孔微球形硅胶(直径约55μm)为载体,活性组分和载体的比为1∶1(w),采纳喷雾干燥成型。
固定床反应器用催化剂,因传热情形远比流化床差,一样采纳导热性能好、低比表面积、没有微孔结构的惰性物质,如刚玉、碳化硅和石英砂等做载体,用喷涂法或浸渍法制造。
(3)反应机理和动力学丙烯氨氧化生成丙烯腈的反应机理,目前要紧有两种观点。
A两步法可简单地用下式表示。
该机理认为,丙烯氨氧化的中间产物是相应的醛—丙烯醛、甲醛和乙醛,这些醛是通过烯丙基型反应中间体形成的,且这些中间体差不多上在同一催化剂表面活性中心上产生的,只是由于后续反应不同,导致不同种类醛的生成;然后醛进一步与氨作用生成腈。
而一氧化碳、二氧化碳可从氧化产物醛连续氧化生成,也可由丙烯完全氧化直截了当生成。
按照该机理,丙烯氧化成醛是合成腈的操纵步骤。
B一步法该机理也可简单地用下式表示。
一步法机理认为,由于氨的存在使丙烯氧化反应受到抑制,上式中k1/k2≈40表明,反应生成的丙烯腈90%以上不经丙烯醛中间产物而直截了当可由丙烯生成。
比较详细的反应机理可表达于后,它是由BP公司的Grasselli等人提出的,适用于钼铋及锑铁系催化剂,并用氘化的中间产物做了专门的实验,证实了该机理。