郝雪等

【摘 要】本項目是將由總廠提供的純度合格的丙烯用丙烯氨氧化法一步合成丙烯腈，然后反應(yīng)產(chǎn)物依次經(jīng)過急冷塔（吸收反應(yīng)后生成的氨及降溫），水吸收塔（產(chǎn)物溶于水，排除廢氣），萃取精餾塔（分離丙烯腈和乙腈）及精制塔（精制產(chǎn)物及各副產(chǎn)物，如氫氰酸、乙腈）等步驟完成丙烯腈的生產(chǎn)。丙烯氨氧化法具有原料便宜易得，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點，所以已成為國內(nèi)外丙烯腈生產(chǎn)的主要方法。故本裝置采用流化床丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。

【關(guān)鍵詞】丙烯晴 成本 方案

【Abstract】The purity of this project is provided by the factory qualified propylene step synthesis of acrylonitrile with propylene ammonia oxidation method， and then the reaction product in turn after quench tower （after the absorption reaction of ammonia and cooling）， water absorption tower （product soluble in water， eliminate waste）， extraction distillation separation （acrylonitrile and acetonitrile） and refined tower （refined products and by-products， such as hydrocyanic acid and acetonitrile） and other steps to complete the production of acrylonitrile.Propylene ammonia oxidation process with raw material was cheap， low production cost， the advantages of simple production process， so at home and abroad has become a main method of acrylonitrile production. So， this device adopts the fluidized bed propylene ammoxidation to acrylonitrile.

【Key words 】propylene sunny cost and solutions

鑒于丙烯腈的用途十分廣泛，被大量的應(yīng)用于日用品及建材等方面，故通過對其生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，使其向著高產(chǎn)量、高品質(zhì)、低污染、環(huán)境友好的趨勢發(fā)展，并且這已成為我國的丙烯腈生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展的重要趨勢見表1-1、表1-2。

1 產(chǎn)品及原料

本廠的主要生產(chǎn)產(chǎn)物為丙烯腈，副產(chǎn)物為硫酸銨、乙腈、氫氰酸。

表1-1 產(chǎn)品方案

產(chǎn)品名稱 本廠規(guī)格 國家標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)量（萬噸/年） 單價（元/噸）

丙烯腈 99.8% 99.9% 10 12500

乙腈 57.8% 50.0% 0.62 14000

氫氰酸 70.2% 99.9% 0.74 15000

硫酸銨 78.6% 99.0% 0.12 630

主要物料規(guī)格及消耗：

表1-2 主要物料規(guī)格及消耗

序號 項目 規(guī)格 數(shù)量（噸/年）

1 丙烯 99% 108127

2 氨 99% 45468

3 濃硫酸 93% 12771

2 工藝路線的確定

2.1 環(huán)氧乙烷法

由環(huán)氧乙烷和氫氰酸制得氰乙醇，然后以碳酸鎂為催化劑，于200～280 ℃脫水制得丙烯腈。

（3-1）

（3-2）

此法生產(chǎn)的丙烯腈原料昂貴，且氫氰酸毒性大，已被淘汰。

2.2 乙炔法

由乙炔與氫氰酸作用而得，反應(yīng)為常壓，溫度80～90℃，用氯化亞銅和氯化銨為催化劑。

（3-3）

該法特點是：生產(chǎn)過程簡單，但副產(chǎn)物種類較多，不易分離。1960年以前，該法是世界各國生產(chǎn)丙烯腈的主要方法，現(xiàn)基本淘汰。

2.3 丙烯氨氧化法

20世紀(jì)80年代以來我國丙烯腈工業(yè)發(fā)展較快，從國外引進(jìn)8套裝置，全部采用BP公司技術(shù)。即采用丙烯氨氧化法一步合成丙烯腈。該法以丙烯、氨氧和空氣中的氧為原料制得，主要副產(chǎn)物為氫氰酸、乙腈、丙烯醛、CO2和CO。

（3-4）

典型的生產(chǎn)過程為，原料氣體以丙烯∶氨∶空氣=1.0∶1.05∶10（mol）的比例從底部進(jìn)入流化床反應(yīng)器，反應(yīng)溫度445℃，壓力0.15 MPa。反應(yīng)熱用軟水循環(huán)回收，發(fā)生高壓蒸汽。反應(yīng)氣體冷卻后，洗滌、吸收、精餾后得到高純度產(chǎn)品。該方法具有原料易得、工藝過程簡單、產(chǎn)品成本低等優(yōu)點。該方法是目前國內(nèi)外主要生產(chǎn)方法。

現(xiàn)階段，我國丙烯腈生產(chǎn)都采用的如上丙烯氨氧化法一步合成丙烯腈，具體工藝見圖1。

3 工藝流程

3.1 丙烯腈合成工段流程敘述

丙烯腈合成工段工藝流程如見圖1所示。

圖1 丙烯腈合成工段流程圖

1-空氣壓縮機(jī)；2-丙烯蒸發(fā)器；3-液氨蒸發(fā)器；4-反應(yīng)器；5-空氣預(yù)熱器；6-冷卻管補(bǔ)給水加器；7-氨中和塔；8-水吸收塔

3.2 丙烯腈合成工段特點

3.2.1 反應(yīng)器的選比擇

表3-2 固定床與流化床的較

反應(yīng)器 優(yōu)點 缺點

固定床 1.催化劑在床層內(nèi)不易磨損；2.床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑 較小反應(yīng)器容積會獲得較大的生產(chǎn)能力；3.結(jié)構(gòu)簡單。 1.傳熱較差；

2.操作過程中催化劑不能更換，催化劑對需要頻繁再生的反應(yīng)不適于。

流化床 1.能實現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出；

2.特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)；

3.便于進(jìn)行催化劑的連續(xù)再生和循環(huán)操作。

1.目的產(chǎn)物的收率低；

2.反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低；

3.催化劑加速粉化，流失大；

4.經(jīng)驗性操作，隨意性大。

基于以上的反應(yīng)器的性能及主要優(yōu)缺點的比較見表3-2，以及本項目的高溫強(qiáng)放熱效應(yīng)、反應(yīng)原理，故本項目采用流化床反應(yīng)器作為反應(yīng)容器。

3.2.2 催化劑的選擇

催化劑的選擇對于項目的正常運(yùn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等都起到至關(guān)重要的作用，通過比較，我們可以得到以下結(jié)論：（1）用MB-86的單程收率是最大的。（2）MB-86是國產(chǎn)催化劑，在經(jīng)濟(jì)上比較占優(yōu)勢。

通過比較，我們最終選擇MB-86作為本項目生產(chǎn)的催化劑，具體模擬流程見圖2。

3.3 丙烯腈與氫氰酸精制工段流程

圖2 丙烯腈與氫氰酸精制工段

4 工藝創(chuàng)新點

（1）流化床改造：通過加大開孔孔徑以實現(xiàn)空氣分布板、丙烯和氨分布器的改造，提高丙烯腈的產(chǎn)量及純度。

（2）急冷塔改造：將下段循環(huán)泵從遠(yuǎn)離急冷塔的合成泵房內(nèi)移至附近位置即急冷塔位置，縮短循環(huán)管道，可以很大程度上減少丙烯腈的損失。

（3）添加分散劑：分散劑的注入能夠緩解回收塔內(nèi)有機(jī)物的聚合速度，對解決回收塔堵塞問題，為提高反應(yīng)裝置運(yùn)行時間，爭取做到聚合物產(chǎn)生量與分散劑分解移走聚合物量實現(xiàn)平衡，實現(xiàn)裝置長周期運(yùn)行起到積極的作用。

5 項目建設(shè)的目的和意義

丙烯腈需求穩(wěn)步增長：近年來，我國對丙烯腈的需求強(qiáng)勁增長，2011 年我國丙烯腈需求量達(dá)到 165 萬噸，比2010年增長 8%，對外依存度達(dá)到 32%，比2010 年增長10個百分點。雖然我國以丙烯為原料的丙烯腈生產(chǎn)路線在逐步推廣，裝置規(guī)模大型化的腳步也在加快，但目前的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量仍不能滿足市場需求，我國應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步推進(jìn)催化劑的國產(chǎn)化進(jìn)程，并形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自有技術(shù)，要積極探索丙烷法制丙烯腈的新工藝路線，加緊現(xiàn)有新建或者擴(kuò)建項目的實施，以提升我國丙烯腈的生產(chǎn)技術(shù)水平，進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力和裝置開工率，以減少進(jìn)口，滿足市場需求。

6 設(shè)計依據(jù)

（1）2013年第七屆全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽指導(dǎo)書；

（2）《石油化工項目可行性研究報告編制規(guī)定》（2005年版）；

（3）《化工工廠初步設(shè)計文件內(nèi)容深度規(guī)定》（2001年06月01日國家石油和化學(xué)工業(yè)局發(fā)布）及有關(guān)專業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

（4）國家經(jīng)濟(jì)、建筑、環(huán)保等相關(guān)政策。

【課題來源】寧夏回族自治區(qū)大學(xué)生課外創(chuàng)新實踐項目。指導(dǎo)教師：姜國平（高級工程師）。

作者簡介：郝雪（1994—），女，回族，寧夏吳忠人，本科，北方民族大學(xué)，化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，研究方向：壓力容器設(shè)計。