丙烯腈生产技术 (1)

丙烯腈生产技术

目录：

一、概述

二、丙烯腈生产工艺原理

三、反应工艺设备

四、生产工艺流程

五、三废处理与安全卫生防护

一、概述

1、丙烯腈性质

物理性质：无色液体，有苦杏仁味。易燃、易爆，有刺激性臭味，易溶于有机溶液，有剧毒。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。爆炸极限（17.0±5%—3.05%）

化学性质：性质活泼，易发生集合、加成、水解、醇解等化学反应。

2、用途

丙烯腈是合成纤维，合成橡胶和合成树脂的重要单体。也是杀虫剂虫满腈的中间体。（腈纶、丁腈橡胶、ABS树脂、抗水剂、胶粘剂、谷类熏蒸剂）

3、生产方法

环氧乙烷:生产技术容易掌握，生产的丙烯腈纯度较高，但原料不一的，价格昂贵，在乙炔氢氰酸法工业化后组件被淘汰。

乙炔法：利用乙炔与氢氰酸合成丙烯腈，这种方法工艺简单，成本比

环氧乙烷法低，但丙烯腈与副产物分离叫困难，在石油资源短缺的国家仍用这种方法，规模一般较小。

沸腾床或固定床反应器，在以硅胶作载体的磷钼铋系或锑铁系催化剂作用下，在400-500℃温度和常压下，生成丙烯腈。此法原料便宜易得，工艺流程简单，对丙烯纯度要求不高，分离相对容易，产品纯度高，是目前最先进、最经济的合成路线。

二、丙烯腈生产工艺原理

1、反应原理

丙烯氨氧化法生产丙烯腈，过程中变化较为复杂，可用下述反应方程式描述。

主反应

．．．：CH=CH-CH3 + NH3 + O2 → CH2=CH-CN + 3H2O 丙烯、氨、氧在一定条件下发生反应，除生成丙烯腈外，尚有多种副产物生成。

副反应

．．．：

CH2=CHCH3 + 3NH3 + 3O2→ 3HCN + 6H2O

氢氰酸的生成量约占丙烯腈质量的1/6。

CH2=CHCH3 + NH3 + O2→ CH3CN + 3H2O

乙腈的生成量约占丙烯腈质量的1/7。

CH2=CHCH3 + O2→ CH2=CHCHO + H2O

丙烯醛的生成量约占丙烯腈质量的1/100

CH2=CHCH3 + O2 → 3CO2 + 3H2O

二氧化碳的生成量约占丙烯腈质量的1/2，是副产物中最大的一种。

除以上副反应外，还有生成乙醛、丙酮、丙烯酸、丙腈的副产物，但

产量很小，可忽略不计。以上主反应和主副反应都是放热反应

．．．．，所以

要特别注意反应器的温度控制。

2、催化剂

．．．．．．．．．．．(锑系)）

．．．．．．．或是几种金属氧化物的混合物

我国目前采用的主要是第一类催化剂。一般认为，其中Mo—Bi是主催化剂，P—Ce是助催化剂，具有提高催化剂活性和延长催化剂寿命的作用。载体的选择也很重要，由于反应是强放热，所以工业生产中采用流化床反应器。流化床反应器要求催化剂强度高，耐磨性能好，故采用粗孔微球型硅胶作为催化剂的载体。

三、反应工艺及设备

1、工艺条件的影响及控制

（1）反应对原料的基本要求

氨合成氨生产的合格品，规格为：NH3>99.5%; 水<0.2%; 油<5×10-5 丙烯原料丙烯是从烃类裂解气或催化裂解气分离得到的，其中可能含有的杂质是C2烃、丙烷、C4烃，也可能有硫化物存在。丙烷和其它烃类对反应没有影响，但其它的烃类对反应不利。而硫化物的存在，会使催化剂活性降低，应预先脱除。

空气不作特殊要求，无炔烃，无尘粒

（2）原料配比

丙烯与氨的配比

．．．．．．．（氨比）

在实际生产中发现，当氨比小于1:1时，有较多的副产物丙烯醛产生，

氨的用量应小于理论值，但用量过多又不经济。经研究控制在氨比在（1-1.2）：1时最为合适。如下图：

丙烯与空气的配比

．．．．．．．．

丙烯氨氧化是以空气为氧化剂，空气用量的大小直接影响氧化结果。比值过低，尾气含氧量低，可使催化剂活性降低，造成丙烯转化率和丙烯腈收率降低；如果空气用量过大，尾气中剩余含氧量过高，会使气相有机物燃烧氧化，随空气带入的惰性气体增多，使混合气中丙烯浓度降低，从而使生产能力大为降低。生产中空气/丙烯的比值在9.2-9.7之间。

丙烯与水蒸气的配比

．．．．．．．．．

①水蒸气有助于反应产物从催化剂便面解吸出来，从而避免丙烯腈的深度氧化。

②水蒸气在该反应中是一种很好的稀释剂。如果没有水蒸气参加，反应很激烈，温度会急剧上升，甚至发生燃烧，而且如果不加入水蒸气，原料混合气中丙烯与空气的比例正好处在爆炸范围，加入水

蒸气对保证生产安全防爆有利。

③水蒸气的热容较大，可以带走大量的反应热，便于反应温度的控制。

④水蒸气的存在，可以消除催化剂表面的积炭。

（3）反应温度

反应温度不仅影响反应速率，也影响反应选择性。反应温度温度根据催化剂的性能而定，选在催化剂选择性和活性较高的温度范围之内，再根据几种参数确定。

从图中可以看出反应温度低于350℃时，几乎不生成丙烯腈，要获得丙烯腈的较高收率，就必须控制较高的反应温度。但是当温度升高时，丙烯的转化率和丙烯腈的收率都有明显的增加，而副产物乙腈和氢氰酸的收率也增加了。工业上一般控制反应温度在450-470℃之间。

生产中是通过移走反应放出的热量来维持和控制反应温度，为了是反应温度维持准确，要求通入流化床的软水的量能“微分”控制。即在保证总传热量的同时，设计尽可能多的组数，每一组的传热面积较小，通入较少水量，可以控制关闭或打开若干组水管，来“微量”调节，达到准确控制的目的。这一切由自动控制仪表来执行，也可以由计算机来实现。

（4）反应压力

丙烯氨氧化生产丙烯腈是体积缩小的反应，提高压力可以增大平衡转化率；同时提高压力可以增加气体的响度密度，相应的可以提高设备的生产能力。但实验证明，加压不如常压效果，如下图：

（5）接触时间

丙烯氨氧化是气-固催化反应，反应在催化剂表面进行。因此，原料