丙烯系產品的生產石化工程學院：竇巖丙烯的來源丙烯的主要來源有兩個：一是由煉油廠裂化裝置的煉廠氣回收；二是在石油烴裂解制乙烯時聯(lián)產所得。丙烯大部分一直來自煉油廠，近年來，由于裂解裝置建設較快，丙烯產量相應提高較快。和世界市場一樣，近年來我國丙烯的發(fā)展速度也逐漸超過了乙烯。

丙烯系產品的生產丙烯的用途

聚丙烯是我國丙烯最大的消費衍生物。2003年,我國聚丙烯的產量為445.5萬噸，消耗丙烯約444.0萬噸，約占全國丙烯總消費量的72.1%，；2004年我國聚丙烯產量為474.9萬噸，消耗丙烯約480.0萬噸，比2003年增長約8.1%；

丙烯腈是我國丙烯的第二大衍生物，2003年，我國丙烯腈的產量約為56.0萬噸，消費丙烯約62.7萬噸，約占全國丙烯總消費量的10.2%；2004年產量約為58.0萬噸，消費丙烯約為65.0萬噸，比2003年增長約3.7%；

環(huán)氧丙烷是我國丙烯的第三大消費衍生物，2003年，全國環(huán)氧丙烷的產量約為39.8萬噸，消耗丙烯約35.8萬噸，約占全國丙烯總消費量的5.8%；2004年產量約為42.0萬噸，消耗丙烯約37.8萬噸，比2003年增長約13.1%；丁醇和辛醇也是丙烯的主要衍生物之一，2003年我國丁辛醇的產量合計約為45.35萬噸,共消耗丙烯約40.7萬噸,約占全國丙烯總消費量的6.6%；2004年產量合計為44.91萬噸，共消耗丙烯約40.3萬噸，比2003年減少約1.0%；2003年用于生產其它化工產品如苯酚、丙酮和丙烯酸等方面的丙烯消費量約為10.9萬噸，約占全國丙烯總消費量的1.8%；2004年消費量約為11.5萬噸。丙烯系產品的生產丙烯系列產品√丙烯系產品的生產丙烯系產品的生產教學內容任務一：丙烯氨氧化生產丙烯腈任務二：苯酚和丙酮的生產（自學）任務三：丁辛醇的生產（自學）任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈一、生產方法的選擇二、生產原料及產品的認知三、應用生產原理確定工藝條件四、生產工藝流程的組織五、正常生產操作一、生產方法的選擇丙烯腈自1894年在實驗室問世以來,相繼開發(fā)了環(huán)氧乙烷法、乙醛法、乙炔法、丙烯氨氧化法及目前正在開發(fā)的丙烷氨氧化法等十余種方法。(1)環(huán)氧乙烷法:

以環(huán)氧乙烷與氫氰酸為原料，經兩步反應合成丙烯腈。(2)乙醛法:(3)乙炔法:以上方法需用劇毒的HCN為原料引進—CN基，原料來源不易和操作煩雜，生產成本高，所用電石耗電過大，丙烯腈分離提純也較困難，生產發(fā)展受到地區(qū)資源等方面的限制，現己基本被淘汰。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（4）丙烷氨氧化法一、生產方法的選擇丙烷氨氧化法總投資較高，但是由于丙烷價格比丙烯價格低，因此單從原料成本上看丙烷氨氧化法比丙烯氨氧化法更有前景。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈1959年美國索亥俄(Sohio)公司由丙烯經氨氧化一步合成丙烯腈研究成功,1960年投入了工業(yè)化生產?？刹捎檬蜔捴坪褪土呀庵埔蚁┭b置副產的丙烯為原料,原料便宜易得,并對丙烯純度要求不嚴,工序簡單、操作穩(wěn)定、產品精制方便，受到世界各國的極大重視，很快地取代了其他丙烯腈的生產方法，使丙烯腈生產進入了高速發(fā)展階段，成為世界各國生產丙烯腈的主要方法。

CH=CH-CH3+NH3+3/2O2→CH2=CH-CN+3H2O目前,全球95%以上的丙烯腈生產都采用美國BP公司(現為BP-AMOCO公司)開發(fā)的丙烯氨氧化法技術（又稱sohio法）。我國已建成和新建的丙烯腈裝置均采用Sohio法生產工藝。一、生產方法的選擇（5）丙烯氨氧化法任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈丙烯腈(acrylonitrile;vinylcyanide)英文簡寫為AN。別名，氰基乙烯；結構式,CH2=CH-CN。在室溫和常壓下為無色易流動液體,具有刺激性臭味,能與丙酮、苯、乙醚、甲醇等許多有機物互溶。與水部分互溶,其溶解度見表8-11.丙烯腈的物理性質溫度/℃水在丙烯腈中的溶解度(質量分數)/%丙烯腈在水中的溶解度(質量分數)/%溫度/℃水在丙烯腈中的溶解度(質量分數)/%丙烯腈在水中的溶解度(質量分數)/%0102030402.102.553.083.824.857.157.177.307.517.90506070806.157.659.2110.958.419.109.9011.10表8-1丙烯腈與水的相互溶解度二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）丙烯腈的基本性質和用途丙烯腈與水能形成共沸物,共沸點為71℃,共沸物中含水12%(質量分數),在有苯乙烯存在下,還能形成丙烯腈-苯乙烯-水三元共沸混合物。丙烯腈蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物,爆炸極限濃度為3.05%~17.0%(體積分數)。丙烯腈蒸氣有毒,長時間吸入丙烯腈蒸氣能引起惡心、嘔吐、頭暈、疲倦等,工作場所最高允許濃度為45mg/m3,在室內允許濃度為0.002mg/L。丙烯腈的主要物理性質見表8-2。性質指標性質指標性質指標沸點(101.3kPa)/℃熔點/℃相對密度(d264)黏度(25℃)折射率(n25D)閃點/℃燃點/℃77.3-82.00.8060.341.38880481比熱容/[J/(kg·K)]蒸發(fā)潛熱(0~77℃)/(kJ/mol)生成熱(25℃)/(kJ/mol)燃燒熱/(kJ/mol)聚合熱(25℃)/(kJ/Mol)20.92±0.0332.6151176172蒸氣壓/kPa8.7℃時45.5℃時77.3℃時臨界溫度/℃臨界壓力/MPa6.6733.33101.322463.42表8-2丙烯腈的主要物理性質1.丙烯腈的物理性質二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）丙烯腈的基本性質和用途丙烯腈由于分子結構帶有C＝C雙鍵及—CN鍵,化學性質非?；顫?可以發(fā)生加成、聚合、腈基及氫乙基化等化學反應。聚合反應和加成反應都發(fā)生在丙烯腈的C＝C雙鍵上,純丙烯腈在光的作用下能自行聚合,除發(fā)生自聚外,丙烯腈還能與苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙烯酰胺等發(fā)生共聚反應,丙烯腈經電解加氫偶聯(lián)反應可以制得己二腈。氰基反應包括水合反應、水解反應、醇解反應等,丙烯腈和水在銅催化劑存在下,可以水合制取丙烯酰胺。丙烯腈和醇反應可制取烷氧基丙胺。氰乙基化反應是丙烯腈與醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反應;丙烯腈與氨反應可制得1,3-丙二胺。2.丙烯腈的化學性質二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）丙烯腈的基本性質和用途丙烯腈是生產有機高分子聚合物的重要單體,85%以上的丙烯腈用來生產聚丙烯腈,即腈綸，其性能極似羊毛，因此也叫合成羊毛。由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯合成的ABS樹脂,以及由丙烯腈和苯乙烯合成的SAN樹脂,是重要的工程塑料。此外,丙烯腈也是重要的有機合成原料,由丙烯腈經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劑。由丙烯腈經電解加氫偶聯(lián)(又稱電解加氫二聚)可制得己二腈,再加氫可制得己二胺,后者是生產尼龍-66的主要單體。由丙烯腈還可制得一系列精細化工產品,如谷氨酸鈉、醫(yī)藥、農藥熏蒸劑、高分子絮凝劑、化學灌漿劑、纖維改性劑、紙張增強劑、固化劑、密封膠、涂料和橡膠硫化促進劑等。3.丙烯腈的用途二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）丙烯腈的基本性質和用途丙烯腈的用途見表8-33.丙烯腈的用途二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）丙烯腈的基本性質和用途4.丙烯腈產品質量標準表8-4丙烯腈質量標準(GB7717.1—2008)序號指標名稱指標優(yōu)等品一等品合格品1外觀透明液體、無懸浮物2色度（Pt-Co）/號，≤55103酸度（以乙酸計）/（mg/kg）≤2030—4密度（20℃）/（g/cm3）0.806—0.8075PH值（5％的水溶液）6.0—9.06滴定值（5％的水溶液）/mL≤2.02.03.07水分的質量分數/％≤0.20～0.450.20～0.450.20～0.608總醛（以乙醛計）的質量分數/（mg/kg）≤30501009總氰（以氫氰酸計）的質量分數/（mg/kg）≤5102010過氧化物（以過氧化氫計）的質量分數/（mg/kg）≤0.200.200.4011鐵的質量分數/（mg/kg）≤0.100.100.2012銅的質量分數/（mg/kg）≤0.100.10——13丙烯醛的質量分數/（mg/kg）≤10204014丙酮的質量分數/（mg/kg）≤8015020015乙腈的質量分數/（mg/kg）腈的質量分數/（mg/kg）≤100————17噁唑的質量分數/（mg/kg）≤200————18甲基丙烯腈的質量分數/（mg/kg）≤300————19丙烯腈的質量分數/（mg/kg）≥99.5————20沸程(在0.10133MPa下)/℃74.5～79.021阻聚劑,對羥基苯甲醚的質量分數/(mg/kg)35～451.丙烯原料丙烯的工業(yè)規(guī)格要求見表8-5名稱規(guī)格名稱名稱丙烯(質量分數)丙炔(質量分數)乙烯(質量分數)丁烯及丁二烯(質量分數)丙二烯(質量分數)≥95.0%<10×10-6<0.1%<0.1%<50×10-6總硫(質量分數)H2S飽和烴類H2、O2、CO2、CO、H2O≤20×10-6<10×10-6無規(guī)定無規(guī)定表8-5原料丙烯的工業(yè)規(guī)格要求二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（二）原料及輔助原料的工業(yè)規(guī)格要求2.氨氨規(guī)格如下：氨（體積分數）≥99.5％水（體積分數）≤0.2％油（體積分數）≤5×10-6二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（二）原料及輔助原料的工業(yè)規(guī)格要求3.空氣不含有灰塵和油，并且不含有對催化劑、最終產品、副產品和工藝過程有不良影響的化學成分。4.硫酸含量（質量分數）:冬季＞93％夏季＞95％焚燒后的殘渣＜0.1％二、生產原料及產品的認知任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（二）原料及輔助原料的工業(yè)規(guī)格要求①主反應：②副反應：2CH2=CHCH3+9O2→6CO2+6H2O

△rHmθ=-153.35kcal/mol

二氧化碳的生成量約占丙烯腈質量的1/4，它是產量最大的副產物。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈副反應產物三類：氰化物，主要為乙腈和氫氰酸；有機含氧化合物，丙烯醛、丙酮、乙醛和其他；深度氧化產物，CO2

和CO。均為強烈放熱反應，△G<<0，且副反應△G副<△G主,提高丙烯腈收率決定于催化劑的選擇性。副產物的生成，不僅浪費了原料，而且使產物組成復雜化，給分離和精制帶來困難，并影響產品質量。為了減少副反應，提高目的產物收率，除考慮工藝流程合理和設備強化外，關鍵在于選擇適宜的催化劑。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈③催化劑：工業(yè)上用于丙烯氨氧化反應的催化劑主要有兩大類：一類是鉬系，另一類是銻系。我國目前采用的主要是第一類催化劑.鉬系代表性的催化劑有美國Sohio公司的C-41、C-49及我國的MB-82、MB-86。

三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈③催化劑：※Mo系催化劑單一MoO3選擇性差；單一的BiO3對生成丙烯腈無催化活性。P-Mo-Bi-O系(C-A)（工業(yè)上最早使用，代表組成PBi9Mo12O52）：其中Mo、Bi為催化劑的活性組分（主催化劑）。Bi的作用是奪取丙烯中的氫，Mo的作用是往丙烯中引入氧或氨。因而是一個雙功能催化劑。P是助催化劑，起提高催化劑選擇性的作用，其用量一般在5%以下。CAT活性溫度較高（460℃～490℃之間）；丙烯腈收率低（60％左右）,丙烯單耗高，副產物乙腈的生成量多（10%）;由于原料氣中需配入大量水蒸汽（約丙烯量3倍）,在反應溫度下Mo和Bi因揮發(fā)損失嚴重,催化劑容易失活，且不宜再生，壽命較短。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈③催化劑：※Mo系催化劑P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/SiO2系(C-41)：Fe與Bi適當地配合不僅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應的作用;K的加入可改變催化劑表面的酸度,抑制深度氧化反應。活性和選擇性好,丙腈收率高(74%左右)；反應起活溫度較低(430℃左右)不需要水蒸汽和高溫,抑制了MoO3的升華損失，有利于穩(wěn)定催化劑的活性，延長使用壽命，減少污水排量；空氣需要量減少；反應器的生產能力提高，能耗減少；副反應物減少；反應溫度低，氨的氧化分解較少。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈③催化劑：※Sb系催化劑Sb系催化劑在20世紀60年代中期用于工業(yè)生產,有Sb-U-O、Sb-Sn-O和Sb-Fe-O等。初期使用的Sb-U-O催化劑活性很好，丙烯轉化率和丙烯腈收率都很高，但由于具有放射性，廢催化劑處理困難，已不采用。銻系催化劑的活性組分是Sb、Fe，銻鐵催化劑中的α—Fe2O3是活性很高的氧化催化劑，但選擇性很差。銻系催化劑中Sb5+≒Sb3+循環(huán)是催化劑活性的關鍵。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈③催化劑：※金屬元素作用分三類

ⅰ促進烯烴化學吸附和氧或氮的嵌入的有:Mo6+、Sb5+等；

ⅱ促進α-H脫除的有:Bi3+、Sb3+等；

ⅲ促進晶格氧在催化劑主體和表面間進行傳遞的氧化還原對有:Fe2+/Fe3+或Ce3+/Ce4+等；

ⅳ利用變價金屬氧化物的晶格氧完成反應區(qū)內氣相氧向晶格氧轉化的氧化-還原過程。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈③催化劑：※載體物理性質丙烯氨氧化催化劑的活性組分本身機械強度不高,受到沖擊、擠壓就會碎裂。為增強催化劑的機械強度和合理使用催化劑活性組分,通常需使用載體。載體的選擇也很重要，由于反應是強放熱，所以工業(yè)生產中大多采用流化床反應器。流化床反應器：要求催化劑強度高，耐磨性能好，故采用耐磨性能特別好的粗孔微球型硅膠(直徑約55μm)作為催化劑的載體，活性組分和載體的比為1∶1(質量分數),采用噴霧干燥成型。固定床反應器：傳熱情況遠比流化床差，一般采用低比表面無微孔結構、導熱性好的惰性物質（剛玉、碳化硅和石英砂等做載體,用噴涂法或浸漬法制造）;載體的孔結構對反應的選擇性有影響；微孔多，內擴散嚴重，易發(fā)生深度氧化。三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈表8-6列出了幾種工業(yè)催化劑的反應活性數據。催化劑型號C-41C-49C-89NS-733BMB-82MB-86單程收率丙烯腈乙腈氫氰酸丙烯醛乙醛二氧化碳一氧化碳72.51.66.51.32.08.24.975.02.05.91.32.06.63.875.12.17.51.21.16.43.675.10.56.00.40.610.83.076~784.66.20.1010.13.381.42.585.960.197.376.19丙烯轉化率丙烯單耗97.01.2597.01.1597.91.1597.71.1898.51.1898.71.08表8-6幾種工業(yè)催化劑的反應活性數據單位:%由表8-6可見,中國自行開發(fā)的MB-82和MB-86催化劑已達到國際先進水平。④反應機理及動力學分析烯丙基的形成丙烯腈的生成

三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈氧化還原催化循環(huán)

Bi3＋

+e→Bi2＋

Mo6＋＋Bi2＋→Mo5＋(Mo4＋)＋Bi3＋

Mo5＋＋1/2O2→Mo6＋＋O2-

④反應機理及動力學分析三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈丙烯氨氧化的動力學圖式可簡單表示如下：

丙烯腈主要是由丙烯直接氧化而得，丙烯醛是平行副反應的產物，CO2

和H2O則是由平行和連串副反應生成。④反應機理及動力學分析三、應用生產原理確定工藝條件1、丙烯氨氧化法的生產原理任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈隨堂練習11.丙烯氨氧化生成丙烯腈時，HCN為最大副產物。（）A.正確；B.錯誤2.丙烯生產丙烯腈是體積縮小的反應，提高壓力可增大反應的平衡轉化率。（）A.正確；B.錯誤3.丙烯腈是生產三大合成材料的重要單體，目前主要用它生產（）。A.丁腈橡膠；B.丙烯酸；C.聚丙烯腈纖維；D.ABS樹脂4.（）是我國丙烯消費最大的衍生物。A.丙烯腈；B.聚丙烯；C.聚丙烯腈纖維；D.ABS樹脂5.對丙烯氨氧化制丙烯腈化學反應的副反應描述不正確的是（）。A.氰化物，主要為乙腈和氫氰酸；B.均為強烈放熱反應；C.有機含氧化合物，丙烯醛、丙酮、乙醛和其他深度氧化產物CO2和CO；D.其中CO的生成量約占丙烯腈質量的一半，它是產量最大的副產物。2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定（1）反應溫度當溫度低于623K時，幾乎不生成丙烯腈。要獲得丙烯腈的高收率，必須控制較高的反應溫度。隨著反應溫度的升高，丙烯腈收率增加，在733K左右出現最大值，而副產物在690K左右出現最大值，超過最適宜溫度，丙烯腈收率和副產物乙腈及氫氰酸的收率都下降，表明在過高溫度時連串副反應(主要是深度氧化反應)加劇。適宜的反應溫度與催化劑的活性有關。反應溫度達到773K時,有結焦堵塞管路現象,且因丙烯深度氧化尾氣中CO，CO2量明顯增加,若接近或超過773K,應采取緊急措施（如噴水蒸氣或水）降溫。溫度過高，放熱過多,反應溫度不易控制。也會使催化劑的穩(wěn)定性降低。不同催化劑有不同最佳操作溫度范圍。C-A催化劑活性較低需在457℃左右進行；C-41催化劑活性較高適宜溫度436℃左右。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（2）反應壓力丙烯氨氧化生產丙烯腈是體積略增大的反應，降低壓力可增大反應的平衡轉化率。提高壓力可增加氣體的濃度，提高反應速度，相應地可增加設備的生產能力。但副產物也增多。但實驗表明，由于加壓對副反應更有利，反而降低了丙烯腈的收率。因此,一般采用常壓操作,適當加壓只是為了克服后部設備及管線的阻力。對固定床反應器,反應進口氣體壓力為0.078～0.088MPa(表壓),對于流化床反應器,為0.049～0.059MPa(表壓)。2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（3）接觸時間和空速對主反應而言，增加接觸時間，對提高丙烯腈單程收率是有利的。對副反應而言，增加接觸時間除生成CO2的副反應外,其余的收率均沒有明顯增長,即接觸時間的變化對它們的影響不大。適宜的接觸時間還與催化劑活性、選擇性以及反應溫度有關。對于活性高、選擇性好的催化劑，接觸時間應短一些，反之則應長一些；反應溫度高時，接觸時間應短一些，反之則應長一點。一般工業(yè)生產上選用的接觸時間是:流化床為5~10s(以原料氣通過催化劑層靜止高度所需的時間表示),固定床為2~4s。接觸時間/s單程收率/%丙烯轉化率/%丙烯腈氫氰酸乙腈丙烯醛二氧化碳2.43.54.45.15.555.161.662.164.566.15.255.055.916.006.195.003.885.564.384.230.610.830.930.690.8710.013.312.614.613.776.783.887.889.890.9表8-7接觸時間對丙烯氨氧化反應的影響2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈合理的原料配比，是保證丙烯腈合成反應穩(wěn)定，副反應少，消耗定額低，以及操作安全的重要因素。因此嚴格控制投入反應器的各物料流量十分重要。（4）進料配比①丙烯與氨的配比(氨比或氨烯比)按照氨耗最小、丙烯腈收率最高、丙烯醛生成量最少的要求，丙烯與氨的摩爾比，應控制在理論值或略大于理論值，即氨：丙烯

=1.1～1.2左右。2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（4）進料配比②丙烯與空氣的配比(簡稱氧比)丙烯氨氧化是以空氣為氧化劑，空氣用量影響結果?？諝?丙烯的比值過低，原料氣含氧量低,催化劑不能進行氧化還原循環(huán)，Cat↓,造成丙烯轉化率和丙烯腈收率降低。如果空氣用量過大,原料氣中含氧量過高,惰性氣體增多，混合氣中丙烯濃度降低，反應速率下降，反應器生產能力↓;促使反應產物離開催化劑床層后，繼續(xù)發(fā)生深度氧化反應，S↓；動力消耗增加；反應器流出物中產物濃度↓,影響產物的回收。工業(yè)上實際采用的氧與丙烯的摩爾比約為2～3：1(大于理論值1.5：1)，折合為空氣對丙烯的摩爾比(9.5～12)：1。采用大于理論值的氧比，主要是為了保護催化劑，不致因缺氧而引起催化劑失去活性。2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（4）進料配比③丙烯與水蒸氣的配比(簡稱水比)水蒸汽-稀釋劑.如果沒有水蒸汽參加,反應很激烈，溫度會急劇上升,甚至發(fā)生燃燒而且如果不加入水蒸汽,原料混合氣中丙烯與空氣的比例正好處在爆炸范圍內，加入水蒸汽可保證生產安全。ⅰ首先，作為一種稀釋劑,可以調節(jié)進料組成，避開爆炸范圍。ⅱ水蒸氣可加快催化劑的再氧化速度,有利于穩(wěn)定催化劑的活性。ⅲ有利于氨的吸附，防止氨的氧化分解。ⅳ有利于丙烯腈從催化劑表面的脫附，減少丙烯腈深度氧化反應的發(fā)生。ⅴ水蒸氣有較大的熱容,可將一部分反應熱帶走，避免或減少反應器過熱現象的發(fā)生。ⅵ除積炭。丙烯與水蒸汽的配比為1：3時，綜合效果較好。2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（5）原料純度原料丙烯由石油烴熱裂解氣或石油催化裂化所得裂化氣經分離得到，其純度一般都很高，但仍有C2、C3、C4等雜質存在，有時還可能存在微量硫化物。丙烷和其他烷烴(乙烷、丁烷等)對氨氧化反應沒有影響，丁烯及高碳烯烴化學性質比丙烯活潑，會對氨氧化反應帶來不利影響，不僅消耗原料混合氣中的氧和氨，而且生成的少量副產物混入丙烯腈中，給分離過程增加難度。故要求丙烯原料中丁烯含量＜1%。硫化物的存在則會使催化劑活性下降，應預先脫除。一般要求原料中硫含量＜0.005%。原料氨的純度達到肥料級就能滿足工業(yè)生產要求；原料空氣一般需經過除塵、酸堿洗滌，除去空氣中的固體粉塵、酸性和堿性雜質后就可在生產中使用。2、丙烯氨氧化法工藝條件的確定任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈隨堂練習21.溫度是影響丙烯腈生產的因素，當溫度低于350℃時幾乎不生成丙烯腈。（）A.正確；B.錯誤2.丙烯氨氧化生產丙烯腈生產中，對反應溫度影響最大的副反應是()。A.完全氧化反應；B.生成丙烯醛的反應；C.生成乙腈的反應；D.生成氫氰酸的反應。隨堂練習3分組討論：比較工業(yè)上曾經采用過的生產丙烯腈的幾種方法。（上傳職教云平臺，課內分享及教師點評。）丙烯腈的生產課后鞏固通過智慧職教云平臺，完成線上測驗。作業(yè)：1.試比較工業(yè)上生產丙烯腈幾種方法的優(yōu)、缺點。2.在丙烯氨氧化法生產丙烯腈過程中,有哪些化學反應發(fā)生?3.工業(yè)上丙烯氨氧化反應的催化劑有哪些?載體是什么?4.在丙烯腈生產中,原料配比和反應溫度對產品收率有什么影響?為什么在原料中加入水蒸氣?實踐拓展：以小組為單位，通過網上查閱文獻資料，實地調研等途徑，討論丙烯腈生產中安全保護措施有哪些？環(huán)境保護措施有哪些？節(jié)能降耗措施有哪些？（要求字數不少于500字），將調研結果形成書面報告，上傳職教云平臺。主要包括三部分：⑴丙烯腈的合成部分；⑵回收部分；⑶精制部分四、生產工藝流程的組織任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈NH3各生產裝置的工藝流程所采用的反應器的型式各不相同，回收部分和精制部分流程也有較大差異。急冷塔（NH4）2SO4AN-H20共沸物塔頂四、生產工藝流程的組織丙烯腈工藝流程示意簡圖任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈150℃1.工藝流程的組織丙烯氨氧化是一種強放熱反應，反應溫度又較高，工業(yè)上大多采用流化床反應器1—空氣壓縮機;2—氨蒸發(fā)器;3—丙烯蒸發(fā)器;4—空氣預熱器;5—冷卻管補給水加熱器;6—反應器;7—急冷器;8—水吸收塔;9—萃取塔;10—熱交換器;11—回流沉降槽;12—粗丙烯腈中間貯槽;13—乙腈解吸塔;14—回流罐;15—過濾器;16—粗乙腈中間貯槽任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）反應部分工藝流程的組織從反應器出來的反應氣體的組成,因所用催化劑不同及反應條件不同而有差異。表8-8所列是反應結果實例。項目反應產物和副產物未反應物質惰性物質丙烯腈乙腈HCN丙烯醛CO2COH2OC3H6NH3O2N2C3H8收率/%73.11.87.21.98.45.2組成(摩爾分數)/%5.850.221.730.152.011.2524.900.190.201.1061.80.6表8-8所列是反應結果實例注:反應溫度為713K,接觸時間為7s,C3H6∶空氣∶NH3=1∶9.8∶1(摩爾分數),空速為0.5m/s。1.工藝流程的組織任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）反應部分工藝流程的組織2.反應器的選用(1)固定床反應器固定床反應器中流體流動屬活塞流,轉化率比較高,催化劑固定不動,不易磨損,可在高溫和高壓下操作,由于不能充分發(fā)揮各部分催化劑的作用,反應器的生產能力也比較低。此外,諸如催化劑裝卸更換困難,反應器體積龐大,又需用熔鹽作熱載體,不但增加了輔助設備,熔鹽還對碳鋼設備有一定的腐蝕作用等,也是固定床反應器的不足之處。圖8-7以溶鹽為熱載體反應裝置示意圖1.原料氣進口;2.上頭蓋;3.催化劑列管;4.下頭蓋;5.反應氣出口;6.熱載體冷卻器；7.防爆片;8.攪拌器;9.籠式冷卻器任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）反應部分工藝流程的組織2.反應器的選用(2)流化床反應器流化床反應器按其外形和作用分為三個部分，即床底段、反應段和擴大段。床底段為反應器的下部,又稱錐形體,此部分有氣體進料管、防爆孔、催化劑放出管和氣體分布板等部件。床底段主要起原料氣預分配的作用。反應段是反應器中間的圓筒部分,其作用是為化學反應提供足夠的反應空間,使化學反應進行完全。催化劑主要集中在這一部分,又稱濃相段。擴大段是指反應器上部比反應段直徑稍大的部分,其中安裝了串聯(lián)成二級或三級的旋風分離器,它的主要作用是回收氣體離開反應段時帶出的一部分催化劑。擴大段也稱為稀相段。圖8－8丙烯氨氧化流化床反應器結構圖1－第一級旋風分離器；2－第二級旋風分離器；3－第三級旋風分離器；4－三級料腿；5－二級料腿；6－一級料腿；7－氣體分布板；任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）反應部分工藝流程的組織（二）回收部分工藝流程的組織任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈這部分流程主要由三個塔組成:吸收塔、萃取塔和乙腈解吸塔。150℃1—空氣壓縮機;2—氨蒸發(fā)器;3—丙烯蒸發(fā)器;4—空氣預熱器;5—冷卻管補給水加熱器;6—反應器;7—急冷器;8—水吸收塔;9—萃取塔;10—熱交換器;11—回流沉降槽;12—粗丙烯腈中間貯槽;13—乙腈解吸塔;14—回流罐;15—過濾器;16—粗乙腈中間貯槽（二）回收部分工藝流程的組織由于從吸收液中回收產物和副產物的順序和方法不同,流程的組織也不同?；旧嫌袃煞N流程:一種是將產物和副產物全部解析出來,然后分別進行精制;另一種流程是先將產物丙烯腈和副產物氫氰酸解析出來(稱為部分解析法),然后分別進行精制。后一種流程,獲得產品丙烯腈的過程較簡單,工業(yè)生產中大多采用此流程,任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（三）精制部分工藝流程的組織1—脫氫氰酸塔;2—氫氰酸精餾塔;3—丙烯腈精制塔;4—過濾器;5—成品丙烯腈貯槽。該流程也是由三個塔組成的,即脫氫氰酸塔、氫氰酸精餾塔和丙烯腈精制塔。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈隨堂練習11.丙烯氨氧化生產丙烯腈工藝采用()操作。A.加壓；B.真空度；C.減壓；D.常壓。2.丙烯氨氧化中，對氧化產物氣的處理過程正確的是（）。A.先水洗再酸洗；B.先酸洗再堿洗；C.先水洗再堿洗；D.先酸洗再水洗。3.丙烯氨氧化生產丙烯腈生產中，對反應溫度影響最大的副反應是()。A.完全氧化反應；B.生成丙烯醛的反應；C.生成乙腈的反應；D.生成氫氰酸的反應。4.對丙烯氨氧化產物氣急冷時，采用的冷卻劑是()。A.水；B.堿液；C.濃硫酸；D.稀硫酸。5.丙烯氨氧化生產丙烯腈工藝中，丙烯腈與尾氣的分離由()完成。A.急冷塔；B.氨中和塔；C.回收塔；D.水吸收塔。

任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（四）典型的Sohio生產丙烯腈工藝流程丙烯氨氧化生產丙烯腈工藝流程（一）丙烯腈生產安全規(guī)則a.一般規(guī)則①禁止任何人將任何火種帶入車間。②禁止班前飲酒。③禁止不配帶勞動護品及穿釘鞋、涼鞋進入車間。④禁止遲到、早退、隨便脫離生產崗位。⑤禁止在高溫設備、管道上烘烤及放置易燃物。⑥禁止班上睡覺、打鬧、閱讀報刊書籍及做與操作無關的事;禁止破壞、撕毀生產記錄及私自變更工藝條件。⑦禁止無安全措施處理事故或高空作業(yè)。1.丙烯腈生產安全規(guī)則任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈五、正常生產操作b.防火防盜原則①應設有消火設備和器材,每個操作人員都能夠使用。②各崗位的消火設備和器材各班組都要有專人管理,定期檢查,認真交接。③電氣設備及照明燈具,應符合甲級防火要求。④物料設備和管線都要有可靠的接地。⑤禁止用鐵器敲擊設備、管線及閥門。⑥物料貯槽的大氣連通管,要設有阻火器,生產設備要有防火膜。⑦易燃、易爆場所及設備管線,動用明火時需事先辦理動火手續(xù),采取安全措施,并經過氣體分析(可爆氣不大于0.2%)。1.丙烯腈生產安全規(guī)則任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈（一）丙烯腈生產安全規(guī)則五、正常生產操作c.防止中毒和化學燒傷規(guī)則(1)消除“跑、冒、滴、漏”。(2)有毒物質在空氣中及廢水中的濃度,均不得超過國家標準,否則為事故狀態(tài),須立即查清加以處理。(3)生產人員處理事故時,必須佩戴適宜的防毒專具(氰化物濃度不大于2%,環(huán)境中氧含量不小于18%時可佩戴Ⅰ或Ⅱ號過濾式專具,否則要佩戴空氣呼吸器),并且必須會正確使用放毒專具和熟知有關防毒知識,防毒專具要定期檢查和更換。(4)室外操作人員應站在有毒氣體的上風側。(5)嚴禁在有毒環(huán)境中飲水和就餐,嚴禁將沾染毒物的護品帶回宿舍、食堂、托兒所等場所。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈1.丙烯腈生產安全規(guī)則（一）丙烯腈生產安全規(guī)則五、正常生產操作c.防止中毒和化學燒傷規(guī)則(6)硫酸、燒堿等均系強腐蝕性介質,操作時必須佩戴勞動護品。(7)在車間的關鍵位置應設置安全淋浴器或沖洗設備。(8)操作人員在HCN設備周圍工作時,應隨身攜帶HCN個人報警器,在檢修HCN設備和管線時,應穿戴整體氣體防護服。(9)維修人員在進入設備內檢修時,必須做到:①打開有關設備有關人孔,接管沖洗干凈,并用壓縮空氣進行置換至合格;②戴長管專具,并在腰間系有安全救護繩;③在設備外設有專人監(jiān)護,并有規(guī)定的聯(lián)絡方法;④使用低壓安全照明行燈。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈1.丙烯腈生產安全規(guī)則（一）丙烯腈生產安全規(guī)則五、正常生產操作d.設備衛(wèi)生規(guī)則①各崗位所管設備要徹底消除跑、冒、滴、漏,保持清潔,班班擦洗。②機泵潤滑良好,發(fā)生異?，F象要及時處理。③地面衛(wèi)生要班班清洗。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈1.丙烯腈生產安全規(guī)則（一）丙烯腈生產安全規(guī)則五、正常生產操作所有設備、管道、閥門、電氣、儀表等必須經過嚴格的質量檢查,確保設備、管件、材料制造安裝質量符合設計要求。設備、管線水壓強度試驗合格。系統(tǒng)氣密試驗和泄漏量符合規(guī)范標準。安全閥調試動作在三次以上,確定起跳靈敏,并要核對相應工藝系統(tǒng)的壓力,試后應有安全部門的鉛封。防爆膜、阻火器、呼吸閥、水封、分子封、真空破壞器等必須符合工藝要求,安裝質量優(yōu)良。工藝各報警聯(lián)鎖系統(tǒng)調試合乎要求,并經靜態(tài)調試三次以上,確定動作無誤好用。自控儀表經過調試靈敏好用,就地安裝的儀表,應有最高、最低極限標志。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈五、正常生產操作（二）化工投料前必須具備的安全條件高壓消防水泵房、消防水池、泡沫裝置、消防通訊報警、可燃氣體探測儀等,都應經過安全消防部門與生產單位共同進行實際試驗,證明好用。要配備足夠消滅初期火災所需數量的滅火器材。防雷、防靜電設施和所有設備,管架的接地線要安裝完善,測試合格。電燈、信號燈、報話機等安全通信系統(tǒng),均應符合設計要求。通風、換氣設備良好,達到設計的換氣次數。凡設計要求的防爆電氣設備和照明燈具均應符合防爆標準,不經批準不得使用臨時電線和燈具。安全防護設施如走梯、護欄、安全罩要堅固齊全,現場洗眼器和淋浴器要保證四季暢通好用。坑溝、陰井蓋板齊全完整,樓板穿孔處要有蓋板、地面平整無障礙、道路暢通無阻。裝置內清掃完畢,不準堆放雜物,尤其是易燃品,對日常使用的油品和化學藥品要堆放在安全部門指定的地點。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈五、正常生產操作（二）化工投料前必須具備的安全條件生產指揮人員、操作人員經技術考核、安全考核合格方準任職上崗。各種規(guī)章制度齊備,人人有章可循。設備標志、管線流向標志齊全,廠區(qū)消火栓、地下電纜溝、交通禁令、安全警示等標志齊全醒目。開車必備的工器具及勞保用品齊全,并符合防爆防火要求。群眾性安全、消防、救護組織健全,并經過訓練,能夠掌握滅火救護本領,都有明確的責任分工,做到平時有職責,急時能用上,臨危不亂。緊急救護器具齊全,包括防毒專具、空氣呼吸器、安全帶、擔架、急救箱等,并且都會使用。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈五、正常生產操作（二）化工投料前必須具備的安全條件丙烯腈生產裝置所用原料和產品及副產物均為可燃氣體或易燃液體,其中氫氰酸為Ⅰ級毒物,丙烯腈等為Ⅱ級毒物。該裝置屬石油、化工生產中安全衛(wèi)生檢查的重點。氧化反應器是本裝置的主要生產設備,生產中參加反應的物料丙烯、氨、空氣具有形成爆炸性混合物的基礎條件,加之反應溫度提供的熱能源,因此具備燃燒、爆炸“三要素”。丙烯氨氧化為強放熱反應,保持器內正常熱量平衡是安全穩(wěn)定操作的關鍵,當遇到自動控制系統(tǒng)故障,如突然停電、停水、停氣(儀表空氣)或儀表局部失靈等,有發(fā)生飛溫燒壞催化劑或設備的危險。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈六、異常生產現象的判斷和處理（一）氧化反應器精制工序機泵區(qū)是轉送丙烯腈、氫氰酸、乙腈和其他混合物料的集中區(qū)。泵區(qū)的靜、動密封點甚多,是跑、冒、滴、漏等隱患的危險區(qū)域,特別是氫氰酸的沸點僅為26℃,常溫下極易氣化,對作業(yè)人員威脅甚大。該裝置中發(fā)生氫氰酸、丙烯腈中毒或因搶救知識不足、方法不當而發(fā)生的死亡事故已有多起。正確的操作維護和嚴格的防護以及安全監(jiān)督是該區(qū)不容忽視的工作。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈六、異常生產現象的判斷和處理（二）精制工序機泵區(qū)火炬和焚燒爐是處理裝置中排出的廢氣、廢液、廢渣的專用設施,一般不被重視。但是,它們的故障會造成整個裝置的廢料無處排放而被迫停車,還可構成爆炸、污染、中毒等嚴重事故。任務一丙烯氨氧化生產丙烯腈六、異常生產現象的判斷和處理（三）火炬和焚燒爐1.氧化反應器①預熱升溫投料前,必須進行系統(tǒng)氣密性試壓,經氮氣置換氧含量低于2%,否則不準點火升溫和投料。②投料升溫時,要檢查投料程序是否正確,一定按照先投空氣再投氨,待器內氧含量降至7%以下逐漸投入丙烯的順序進行,防止丙烯過早進入反應器與過量氧氣發(fā)生激烈燃燒而飛溫,致使催化劑和設備被燒壞。③生產過程中需經