丙烯腈生产可行性论证 - 图文(8)

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因为那里有大型石化生产商，可以提供丰富的原材料，尤其是丙烯。然而，由于其他下游产品，如聚丙烯和环氧丙烷对丙烯的大量需求，国内丙烯供不应求渐趋白热化。再者，随着我国国民经济的高速发展，化工企业的发展进步，国内丙烯腈及其下游产品的开发应用得到了较快发展，其应用领域也日益扩大，尤其是腈纶，ABS树脂,丁腈橡胶,聚丙烯酰胺行业的兴起和进一步发展，使得丙烯腈的需求量逐年上升，早已出现供不应求的情况，因此，在这种情况下，新建一座年产18万吨的丙烯腈厂，是符合当前市场需求的。

另外 发达国家丙烯腈市场萎缩，全球丙烯腈生产能力在向亚洲转移。 2006年全球丙烯腈产能为617万吨/年。截至2009年，全球丙烯腈能力为623.7万吨，产量约为 590 万吨。截至2011年，全球丙烯腈能力约为695万吨，并且因装臵关闭超过开工的新增能力，世界丙烯腈供应显得较为紧张。开工率处于89～90%的高位，但是效益仍然很低。

全球金融危机又使丙烯腈生产商在全球范围内大幅削减丙烯腈装臵开工率，一些装臵的开工率甚至降到50%。所有的丙烯腈生产商都是通过丙烯氨氧化来获得粗乙腈，但不是所有的生产商都能够对粗乙腈进行分离、提纯并出售。丙烯腈产量的大幅削减导致了乙腈产量大幅减少。并且对乙腈的市场分析结果也表明，当下丙烯腈生产的副产品市场也是很广阔的。

综上所述，无论是对国内外丙烯腈的市场分析，还是其下游产品的市场分析，亦或是其副产品的供需情况等各方面综合考虑，丙烯腈厂的建设是合情有合理的。

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第三章 项目工艺流程

3.1 设计目标

本项目的目标是为抚顺石化总厂设计一座丙烯制18万t/a的丙烯腈分厂。同时需要考虑原料来源、基础设施、运输条件等方面，因此，建厂拟位于抚顺市东洲区，毗邻于抚顺中国石油抚顺石化公司石油二厂。

3.2 Sohio合成法

在工业条件下，丙烯与氨在催化剂作用下，与氧气发生脱氢发生反应，生成丙烯腈，同时有副产物乙腈、氢氰酸、二氧化碳，以及噁唑等深度氧化产物。

主反应如下：

3 CH2=CH—CH3 + NH3 +O2?CH2=CH—CN + 3H2O

2 (1)

同时发生下列化学反应：

CH2=CH—CH3 + 3NH3 + 3O2 ? 3HCN + 6H2O CH2=CH—CH3 +

(

2

)

333NH3 + O2 ?CH3—CN+ 3H2O 2229 CH2=CH—CH3 + O2? 3CO2 + 3H2O

2 (3) （4） (5)

（6） (7)

CH2=CH—CH3 + 3O2? 3CO+ 3H2O

CH2=CH—CH3 + O2? CH2 =CH—CHO+ H2O CH2=CH—CH3 +

3O2 ?CH2 =CH—COOH+ H2O 21 CH2=CH—CH3 + O2 ?CH3—CO—CH3

2 (8)

(9)

CH2=CH—CH3 + NH3 + O2? CH3CH2CN + 2H2O

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毗邻于抚顺中国石油抚顺石化公司石油二厂上述反应以生成乙腈与氢氰酸为主，还有少量的二氧化碳、丙烯酸、丙烯醛、丙酮、丙腈等。在反应器中，发生如下反应： 1.丙烯氧化成醛

丙烯被催化剂吸附，并在催化剂表面氧的作用下脱氢成为烯丙基自由基或者离子，同时催化剂被还原。随后在氧作用下，生成醛：

CH2=CH—CH3?CH2=CH—CH2·或CH2==CH—CH： (10) CH2=CH—CH2· + O2 ?CH2=CH—CHO 2.醛生成腈化物

第一部反应生成的醛与氨反应，生成腈：

CH2=CH—CHO+NH3?CH2=CH—CONH2?CH2=CH—CN+H2O (12)

毗邻于抚顺中国石油抚顺石化公司石油二厂在反应时，催化剂表面的氧承担了丙烯氨的氧化剂，而空气中的氧气只是作为催化剂中氧的补充，即使催化剂氧化再生。

(11)

4.3 丙烯腈的合成及精制

图4-1丙烯腈合成及精制工艺流程图

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4.3.1丙烯腈的合成

图4-2丙烯腈合成工艺流程图

丙烯腈合成的工艺流程见图4-2。纯度为97%～99%的液态丙烯和99.5%～99.9%的液氨,分别用水加热蒸发(水被冷却,用作吸收塔的吸收剂)再经过热器预热到70℃左右,计量后两者进入混合器,空气经过滤器除去尘埃后压缩至0.294MPa左右,经计量后进入混合器与氨气、丙烯混合。原料气进口处装有止逆阀,以防发生事故时,反应器中的催化剂和反应气体产生倒流。反应温度(出口)399～427℃,压力稍高于常压。反应器浓相段U形冷却管内通入高压软水,用以控制反应温度,产生的高压过热蒸汽(压力为4.0MPa左右)用于加热蒸发液氨和丙烯，或用作空气压缩机和制冷机的动力, 高压过热蒸汽还可用作后续工序的热源。反应所用催化剂可由催化剂贮斗加入反应器,反应器内的催化剂经两级旋风分离器捕集后仍回反应段参加催化反应。反应后的气体从反应器顶部出来,在进行热交换后,冷却至200℃左右,进入后续的回收和分离工序。在开工时,反应器处于冷态,此时,让空气进入开工炉(图中未画出),将空气预热到反应温度,再利用这

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一热空气将反应器加热到一定温度,待流化床运行正常,氨氧化反应顺利进行后,停开工炉,让反应器进入稳定的工作状态。为防止催化剂床层发生飞温事故,在反应器浓相段和扩大段还装有直接蒸气(或水)接口,必要时,打开直接蒸气以降低反应器反应段的温度。从反应器出来的物料组成,视采用的催化剂和应条件的不同而有差异。表4-1列出了采用C-49催化剂得到的一些设计用基础数据。

由表4-1可以看出,反应气组成中有易溶于水的有机物及不溶或微溶水的惰性气体,因此可以用水吸收法将它们分离。在用水吸收之前,必须先将反应气中剩余的氨除去,因为氨使吸收水呈碱性。在碱性条件下易发生以下反应:

表4-1采用C-49催化剂的一些工业生产数据?

项目 生产能力 反应器类型 原料 工艺条件 反应结果 转化率 选择性 内容 18万吨/年 流化床(带U形冷却管,副产4.137MPa蒸汽) 丙烯纯度≥99.5%,液氨纯度99.9% 反应温度(出口)404℃,反应压力(出口)0.21MPa,接触时间6 s,丙烯∶氨∶空气=1∶1∶10.2 丙烯94%(或氨92.8%) 丙烯腈74.5%,HCN4%,乙腈10%,CO 1%,CO2 4%,轻组分(主要是丙烯醛)0.3%,重组分(聚合物和氰醇)1.08% ①氨和丙烯腈反应生成胺类物质:?

ＮＨ３＋ＣＨ2=ＣＨＣＮ→Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＮ (一胺) Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＮ＋ＣＨ２=ＣＨＣＮ→ＨＮ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）２(二胺)

ＨＮ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）２＋ＣＨ２=ＣＨＣＮ→Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＮ）３ （三胺）

②在碱性介质中HCN与丙烯腈反应生成丁二腈: ＣＨ２=ＣＨＣＮ＋ＨＣＮ→ＮＣＣＨ２ＣＨ２ＣＮ

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