丙烯腈生产工艺优化研究

丙烯腈生产工艺优化研究

作者：李旭新

来源：《科学与信息化》2018年第14期

摘 要 本文介绍了当前丙烯腈生产技术的进展，分析了丙烯精装置丙烯消耗偏高的原因，在此基础上，通过理论分析后提出了降耗的具体措施，对丙烯腈的生产过程优化具有重要的指导意义。

关键词 丙烯腈；生产工艺；优化措施

丙烯腈是重要的有机化工原料。它是室温下无色透明的有毒液体，具有特殊的香气。丙烯腈气体与空气的混合物可形成爆炸性混合物，可与水，苯，四氯化碳和异丙醇形成共沸物。在丙烯腈分子中，具有碳和碳双键以及碳和氮三键的两个不饱和键使得它们的化学性质非常活泼，这可以容易地加入，水解，聚合，解酒和其他化学反应。丙烯腈主要用于合成树脂，合成纤维，合成橡胶等高分子材料的合成，具有广泛的应用前景。

1960年美国标准石油公司在美国研制开发了丙烯氨氧化法——Sohio法生产丙烯腈技术，世界90%以上的丙烯腈生产采用Sohio流化床技术进行生产。

近年来，丙烯腈生产技术的改进主要集中在新型催化剂的开发，流化床反应器的改进以及降低消耗的研究上。催化剂是生产丙烯腈的关键，提高催化剂的活性，最终提高丙烯腈的收率，这是催化剂研究的目标。1993年，c-49mc催化剂的工业化，丙烯腈的收率为79%～80%，国产mb-86催化剂相当于c-49mc催化剂。上海石化总厂新开发的mb-96（A）催化剂可在高压高负荷的特殊条件下使用，丙烯腈收率大于80%。A05低氧比催化剂性能稳定，重复性好，性能达到国内先进水平。近年来，标准石油公司表示标准石油开发的金属氧化物催化剂可以达到80.2%。在该专利中，该公司披露该公司开发的金属氧化物催化剂可达84.3%。流化床反应器的改进主要集中在气体分布器，旋风分离器和催化剂补充。 1 丙烯腈装置存在的潜在效益

2010年“一丙”装置丙烯腈实际产量为10.7万t/a，丙烯消耗量为1.08t/t。以国内丙烯消费量最佳行业定额（1）比较6吨/吨，如能通过工艺优化控制采取适当的技术措施和方法，使丙烯腈生产装置丙烯消耗指标达到最佳领先水平指标，按丙烯腈产量为10.7万t/a计算，丙烯消费量比2009年减少2139.4t，丙烯外购价格计算在6000元/t以上，可以达到1，283。一年六万元。如果在两套丙烯腈装置上达到上述控制指标，则只能实现原材料丙烯减少量2576.2万元/a。可以看出，降低丙烯腈消耗量研究的潜在好处是巨大的[1]。 2 产生潜在效益原因分析

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通过对丙烯腈装置“一丙”装置生产情况的分析，初步确定了丙烯消耗率高的原因，丙烯腈在反应阶段的速率较低。其次是后续回收工艺中丙烯腈回收率低。通过理论分析和模拟计算，回收过程中丙烯腈的损失主要集中在t-101和吸收塔t-103。

淬火塔t-101的主要功能：一是冷却反应产生气体；二是使用硫酸和吸收反应在气体中产生未反应的氨。由于丙烯腈的化学性质非常活泼，由于气体在冷却塔t-101的下部迅速冷却，因此由反应器产生的反应可产生聚丙烯。 腈，消耗部分丙烯腈。

当在T-101阶段的骤冷塔后产生反应气体时，通过硫酸中和吸收部分丙烯腈和未反应的氨氮化合物中的气体产生反应而产生黄色，并消耗丙烯腈。

通过化学反应，1摩尔的氨将消耗3摩尔的丙烯腈分子，所以它应该减少反应产物中的氨量。另外，在80℃条件下，酸或碱，部分丙烯酸，丙烯腈发生水解反应并消耗丙烯腈。 因此，应该有效控制淬火塔的pH值。吸收塔T-103的主要功能：首先，吸收反应在气体中产生丙烯腈，乙腈和氢氰酸的有机成分。其次是释放氮气，二氧化碳，一氧化碳，氧气和其他气体。但是有部分未被吸收的丙烯腈被捕获并被清空，造成一定的能源损失[2]。 3 获取潜在效益应采取的措施

3.1 优化反应器进料氨烯摩尔比，减少产物中氨的含量

上述分析表明，有必要减少反应产物中的氨量以减少后续处理中的副反应和丙烯腈的损失。在实际生产中，氨是零级反应，用于生产丙烯腈反应，氨和丙烯的摩尔比应为1：1，但由于不利事件的存在必然会在生产过程中消耗部分氨，所以氨与实际丙烯的摩尔比大于理论值。为此，有必要在当前的烯烃摩尔比控制下找到氨摩尔比的最佳控制值。根据相关研究和生产经验，氨氨比控制在1.15左右。

3.2 改善淬火塔气液的接触状态，提高中和吸附效果

上述分析表明，改善急冷塔气液接触状态，提高急冷塔未反应氨的吸收效果是有效降低丙烯腈和氨进一步反应的基础。由于这个原因，急冷塔的上升气流应该更加均匀，并且喷雾液体更加分散。

3.3 优化骤冷塔上部的pH值

除了冷却反应气体和中和反应气体中未反应的氨外，冷却塔还应保持较高的除湿效果。当骤冷塔中的水溶液呈微酸性时，丙烯醛与反应气体中的氢氰酸反应产生丙烯醛，有利于反应气体中丙烯醛的去除。但为了除去反应气中未反应的氨，应适当减少急冷塔节的pH值，因此，

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有必要在目前控制急冷塔节pH为4.5时，寻找最优的pH值控制值。根据相关研究和生产经验，冷却塔上部pH值应控制在4.0左右。 3.4 优化大循环pH值

丙烯腈精制系统的大循环水作为吸收塔的吸收塔和回收塔的萃取水。为有效去除反应气体中的丙烯醛和丙酮，使其稳定并产生氢氰酸生成氰醇（氰醇高沸点，容易从塔釜排出），通过加入Na2CO3控制循环中的pH值产生。根据相关研究和生产经验，大循环的pH值应控制在6.8～7.4之间。

3.5 优化吸收塔运行，并降低吸收塔顶部排空过程

在急冷和中和丙烯腈之后的反应气体通过骤冷后的冷却剂冷却而被冷却，并且气相进气塔被低温水吸收，并且排气从塔顶排出。吸收塔下冷冻盐水液相至初期10℃。将吸收的低温水冷却至38℃溶剂使用水，在吸收塔内换热冷却至20℃左右，然后在丙烯蒸发器和氨蒸发器中进一步冷却至4℃，温度由盐水冷却器调整。因此，可以看出，在冷却塔之后去除冷却器的冷凝物将大大降低吸收塔中丙烯腈的排水损失。 4 结束语

通过优化氨比，可以减少产品中的氨含量，为改善骤冷塔气液接触状态，提高中和吸附效果，优化pH值，优化冷却塔吸收塔运行，减少丙烯腈损失，减少单次消耗的有效措施丙烯。 参考文献

[1] 杨学萍.丙烯腈生产技术进展[J].上海化工，2000，15（4）：21-23.

[2] 张沛存.丙烯腈精制损失机理分析及其改进措施[J].齐鲁石油化工，2000，28（4）：35-37.