--PAGE7-丙烯腈的性質(zhì)與生產(chǎn)方法研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u32692丙烯腈的性質(zhì)與生產(chǎn)方法研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 1176921.丙烯腈的性質(zhì) 185661.1丙烯腈的物理性質(zhì) 1141171.2丙烯腈的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用 293652.丙烯腈的生產(chǎn)情況分析及預(yù)測 312153.丙烯腈的市場分析 338394.丙烯腈的生產(chǎn)方法 3172694.1丙烯腈常用的生產(chǎn)方法介紹 3292194.2丙烷氨氧化制丙烯腈工藝 5288905.丙烯腈的發(fā)展趨勢及建議 6183335.1丙烯腈的發(fā)展趨勢 6125585.2關(guān)于丙烯腈的發(fā)展趨勢個人建議 6143936.提升丙烯腈收率的方法 7292316.1不斷優(yōu)化操作條件 7184576.2不斷改善原料進(jìn)料的分布水平 793216.3對損失嚴(yán)重的急冷塔進(jìn)行改造 7309796.4降低吸收溫度，減少丙烯腈的損失 7295797.丙烯腈損失的原因分析 7153917.1聚合損失 757097.2游離損失 71.丙烯腈的性質(zhì)1.1丙烯腈的物理性質(zhì)丙烯腈的主要物理性質(zhì)見下表1-1，1-2：表1-1丙烯腈與水的相互溶解度表1-2丙烯腈的主要物理性質(zhì)1.2丙烯腈的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用丙烯腈,易燃,其中的一種水蒸氣和其他空氣相互作用后就可以直接加熱形成一種具有強(qiáng)烈爆炸性的氣體混合。碰到這種明火和水的高熱很容易直接導(dǎo)致食物燃燒,并且還會釋放出一些對人有毒的有害氣體。它與其他氧化劑、強(qiáng)酸、弱酸和堿、胺類、溴等都一樣可以直接進(jìn)行劇烈的氧化反應(yīng)。在高于火場的高溫下,能夠迅速地加熱發(fā)生化學(xué)集熱聚合反應(yīng)并直接釋放出大量的化學(xué)熱量,從而直接導(dǎo)致集熱容器發(fā)生破裂。丙烯腈可發(fā)生雙鍵可氫、環(huán)氧化、雙鍵斷裂、鹵素加成,氰基水解生成羧基,氰基還原生成酰胺和伯胺等反應(yīng)。迄今為止,丙烯腈不僅僅成為可以廣泛地應(yīng)用于加工制備各種合成樹脂、合成橡膠和其他合成纖維等重要合成單體,而且還成為可以廣泛地應(yīng)用于制造殺蟲劑和滅蟲滿腈的中間體。2.丙烯腈的生產(chǎn)情況分析及預(yù)測2019年中國全球人民使丙烯腈行業(yè)總產(chǎn)能累計達(dá)818.4萬噸/年,相比2018年同比增長了大約16萬噸,其主要形成原因之一可能就是由于中國國內(nèi)每年一批新建成的丙烯腈生產(chǎn)裝置已經(jīng)全部開始批量投產(chǎn),同時還由于存在一些部分先進(jìn)設(shè)備致使總計21萬噸/年的過剩產(chǎn)能被迫暫時關(guān)停。英力特稀土工業(yè)集團(tuán)的民用丙烯腈生產(chǎn)總量和年均產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到135.5萬噸/年,它已經(jīng)發(fā)展成為了目前全球市場規(guī)模最大的民用丙烯腈原料制造商。在未來的幾年里,全球丙烯腈制造業(yè)的巨頭依舊在沙特擴(kuò)建自己的丙烯腈制造設(shè)備,主要是有很多企業(yè)合資在沙特大陸新建了20萬噸/年的丙烯腈生產(chǎn)設(shè)備,這個巨大的項目原本打算在2015年年底前完工并使用開始投產(chǎn),但直到現(xiàn)在,仍然會經(jīng)常出現(xiàn)沒有任何一家企業(yè)建成開始投產(chǎn)的消息報道。直到2025年建成并正式投產(chǎn)時,它將一定會發(fā)展成為中東地區(qū)的第一座同類型機(jī)械制造廠。3.丙烯腈的市場分析眾所周知,亞洲、歐洲和北美洲是世界上丙烯腈消費(fèi)的主要地區(qū),然而在世界各個地區(qū)中,推動全球需求量增長最快的市當(dāng)屬亞洲。自從2019年開始,我國國內(nèi)丙烯腈市場一直呈現(xiàn)出穩(wěn)步上揚(yáng)的趨勢。2019年5月中旬,丙烯腈在國內(nèi)眾多化工產(chǎn)品中相當(dāng)受歡迎。它的下游產(chǎn)品需求量比較大,尤其是ABS方面,裝置基本上都開滿,需求相對穩(wěn)定。直到2019年6月,丙烯腈在中國的市場已經(jīng)進(jìn)入了快速的下跌趨勢,漲幅迅猛,猝不及防,其需求量的下滑是壓制市場不斷走低的主要因素。4.丙烯腈的生產(chǎn)方法4.1丙烯腈常用的生產(chǎn)方法介紹(1)乙炔法在氯化亞銅-氯化鉀-氯化鈉稀鹽酸溶液作為催化劑，反應(yīng)溫度為80-90℃的條件下，乙炔和氫氰酸反應(yīng)從而制得丙烯腈。這種方法生產(chǎn)過程簡單，收率良好，以氫氰酸來計可以高達(dá)97%。但是不足之處莫過于副反應(yīng)較多，產(chǎn)物精制比較困難，毒性也比較大，最主要的還是原料乙炔的價格比丙烯高很多，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上均遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于丙烯氨氧化法。很久很久以前，乙炔法曾是全國各地生產(chǎn)丙烯腈的主要方法。(2)丙烯氨氧化法將丙烯、氨、空氣和水作為主要原料，按照一定量的配比進(jìn)入沸騰床或固定床反應(yīng)器，以硅膠作為載體的銻鐵系催化劑作用下，在常壓、400-500℃溫度范圍內(nèi)，進(jìn)而生成丙烯腈。接下來在中和塔中利用稀硫酸去除殘余的氨，再經(jīng)過吸收塔把丙烯腈等氣體用水吸收之后從而形成水溶液，使該水溶液經(jīng)過萃取塔從而有效分離乙腈，在脫氫氰酸塔中除去氫氰酸，再經(jīng)過大量的脫水、適當(dāng)?shù)木s以此得到純度較高的丙烯腈產(chǎn)品，它的單程收率可以高達(dá)70%以上，這種方法主要產(chǎn)生三種副產(chǎn)物分別是：乙腈、氫氰酸和硫酸銨。丙烯氨氧化法是迄今為止最具有工業(yè)生產(chǎn)價值的生產(chǎn)方法。(3)環(huán)氧乙烷法(又稱氰乙醇法)環(huán)氧乙烷和氫氰酸作為其主要原料，經(jīng)過兩步反應(yīng)就可以合成丙烯腈。環(huán)氧乙烷和氫氰酸在水和三甲胺存在的條件下反應(yīng)制得氰乙醇，然后以碳酸鎂作為催化劑，在200-280℃范圍內(nèi)脫水制得丙烯腈，收率為75%左右。這種方法生產(chǎn)的丙烯腈純度比較高，但是氫氰酸毒性較大，成本也較高。正是因為以上各種傳統(tǒng)生產(chǎn)方法原料比較昂貴，生產(chǎn)成本較高，所以很大程度上緊緊限制了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展。再加上，丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新方法的開發(fā)，不但原料價格低廉易得、工藝流程簡單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品品質(zhì)高并且生產(chǎn)成本低，因此很快就代替了乙炔法，從而迅速推動了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展，成為當(dāng)今世界生產(chǎn)丙烯腈的主要方法之一。因此，目前我國主要采用丙烯氨氧化制丙烯腈的生產(chǎn)方法。其生產(chǎn)原理為:主反應(yīng)：副反應(yīng)：反應(yīng)條件：(1)溫度：850華氏度；

(2)壓力：0.2MPa；接觸時間：2-6s；

(3)原料配比：。4.2丙烷氨氧化制丙烯腈工藝目前國內(nèi)外的產(chǎn)品生產(chǎn)流化技術(shù)主要設(shè)備有專用流化床乙炔丙烯胺與氨甲酯氧化法和專用流化床乙烯丙烷胺與氨甲酯氧化復(fù)合法。正是因為人工丙烷和天然丙烯之間還存有著巨大的產(chǎn)品市場性和價格差,再者又加上其中對丙烷的利用資源格外豐富,因此,許多生產(chǎn)企業(yè)紛紛主動開始著手研究一種利用天然丙烷丙烯作為主要生產(chǎn)原料來制備天然丙烯腈的各種生產(chǎn)工藝方法和制備工藝。這可以憑借豐富的丙烷原料完成氨氧化,是一種環(huán)境友好型并且具有額外經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)工藝。目前,丙烷酸或氨經(jīng)過氧化制備法的主要生產(chǎn)工藝大致情況可以劃分為兩種:第一種主要采用的方式是一步法,也就是說脫氧丙烷在較穩(wěn)定的兩種催化劑聯(lián)合作用下,同時對脫氧丙烷和氨進(jìn)行著兩種制備反應(yīng),即脫氧丙烷的丙氫氧化亞碳脫氧加氫制備反應(yīng)和脫氧丙烯酸或氨的過氧化脫氫反應(yīng);第二種主要采用的方法是兩步直接制備法的方法,也就是說先將丙烷經(jīng)過丙氫氧化亞碳脫羧加氫后直接生成氧化丙烯,然后再以一種傳統(tǒng)的脫氫丙烯酸或氨經(jīng)過氧化脫氫制備法的工藝直接生產(chǎn)丙烯腈。4.2.1丙烷直接氨氧化生產(chǎn)工藝一般來說,丙烷直接通過氨氧化法制取丙烯腈是個格外復(fù)雜的反應(yīng),該種聚苯丙烯腈在反應(yīng)中不僅含有C3H8和NH3活化,而且還含有NH的插入聚苯丙烯腈反應(yīng)。該反應(yīng)的過程中除了會產(chǎn)生丙烯腈的主反應(yīng)外,還會繼續(xù)伴隨著許多副反應(yīng)的發(fā)生,從而加大了催化反應(yīng)的機(jī)理和研究難度。許多研究人員對此問題進(jìn)行了很多深入的研究,但是他們所得到的結(jié)果卻不盡相同。研究工作人員在進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn),該反應(yīng)并沒有順利地沿原始的反應(yīng)路徑逐次進(jìn)行,同時他們還得出了一個結(jié)論,就是不太可能能夠完全排除另一個反應(yīng)路徑的存在。因此,隨著反應(yīng)環(huán)境條件的不斷改善以及催化劑系統(tǒng)的截然差異,這些反應(yīng)都很極端地有可能會繼續(xù)發(fā)生。雖然丙烷可以沿許多種不同的路徑轉(zhuǎn)化為丙烯腈,但Centi等人認(rèn)為,丙烷轉(zhuǎn)化的主要途徑仍然是通過丙烷首次轉(zhuǎn)化為丙烯,丙烯經(jīng)丙烯醇、丙烯亞胺再次生成丙烯腈。4.2.2丙烷脫氫丙烯氧化生產(chǎn)工藝總的來說,丙烷脫氫后經(jīng)過丙烯氨氧化處理工藝主要分為以丙烷和氨氧化作為主要原材料的兩個階段。(1)丙烷經(jīng)過適當(dāng)?shù)拿摎鋸亩磻?yīng)生成丙烯；(2)現(xiàn)在人們采用傳統(tǒng)丙烯氨氧化去除工藝將其制成丙烯腈。正是第二種方法需要大量地使用和添加丙烷脫氫劑的裝置,所以其固定投資成本必然也就比丙烷直接氨氧化法使用的成本更高。因此,丙烷直接氨氧化法相比傳統(tǒng)的其他生產(chǎn)方法更具有吸引力。5.丙烯腈的發(fā)展趨勢及建議5.1丙烯腈的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代科學(xué)的復(fù)雜變化和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,丙烯腈制造工業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出幾個主要發(fā)展趨勢：一個主要是以丙烷基乙烯為主要原材料的丙烯腈制造路線正在逐漸被推廣；二是對新型催化劑研究仍然被認(rèn)為是國內(nèi)外專家和學(xué)者所關(guān)注的研究課題;三是設(shè)備規(guī)模的大型化;四是幾十年來節(jié)能低碳減排、制造工藝和設(shè)備的優(yōu)化變得越來越重要;五是目前對廢氣和垃圾廢水進(jìn)行處理已經(jīng)成為了重要研究方向。丙烯腈在工業(yè)上生產(chǎn)的方法主要可以分為丙烷氨氧化法和丙烯氨氧化法。在這個科技發(fā)達(dá)的時代,我國的丙烯腈大多數(shù)都是通過丙烯氨氧化法制備而得到的。國內(nèi)在推廣丙烯腈制備技術(shù)的研究過程中己經(jīng)取得了相當(dāng)十足的成果。由于催化劑的應(yīng)用是企業(yè)生產(chǎn)各種丙烯腈最為關(guān)鍵的因素，因此很多企業(yè)和公司都比較重視其高性能催化劑的研制和開發(fā),隨著現(xiàn)代社會人們的環(huán)保意識增強(qiáng),丙烯腈的生產(chǎn)對于環(huán)境所造成的嚴(yán)重污染也使其越來越受到了人們的關(guān)注。這將會給一些早年正在建設(shè)的丙烯腈材料裝置工程帶來極為不利的后果,這些材料裝置在使用過程中需要投入大量資金、對其進(jìn)行一定程度的改造、新建廢氣和垃圾等處理設(shè)備,以便于實現(xiàn)環(huán)保的要求。5.2關(guān)于丙烯腈的發(fā)展趨勢個人建議根據(jù)國內(nèi)外丙烯腈的發(fā)展趨勢,就我個人的觀點(diǎn)提出以下幾點(diǎn)建議:(1)通過深入地研究了丙烯腈的生物化學(xué)機(jī)理,探索并尋求找出了丙烯腈在各種產(chǎn)品中酸度高、惡胍物質(zhì)含量高的主要原因以及其他有效解決這些問題的途徑和方法,從而改善和提高了丙烯腈在工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量。(2)努力去尋求一種高濃度的含氰化學(xué)廢水的處理方式,去取代目前消費(fèi)成本巨大的焚燒鍋爐方式,這樣以來，不但可以節(jié)能而且可以達(dá)到環(huán)保的要求。與此同時,我們還可以開展高濃度的含氰化學(xué)廢水處理工藝和技術(shù)方法的研究,對于低濃度的廢水來說,提高含氰化學(xué)濃度降低產(chǎn)量的問題還是應(yīng)在我們所要研究的領(lǐng)域之內(nèi),并且努力找到一個有效解決的辦法。(3)我們應(yīng)力求優(yōu)化丙烯腈的生產(chǎn)工藝,強(qiáng)化它的生產(chǎn)經(jīng)營管理,在節(jié)能降耗這個方向上得到了進(jìn)一步的提升,進(jìn)而為企業(yè)自身創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價值。因此,我們應(yīng)該繼續(xù)加快科研和技術(shù)開發(fā),完善當(dāng)前現(xiàn)有的丙烯腈生產(chǎn)工藝,在通過消化和吸收原來直接引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,也需要積極地自主研究開發(fā)或者引進(jìn)新世紀(jì)一代中國制造商所采用的成本較低、回收率相對更高以及環(huán)保性能較好的新型催化劑,尤其特別是我們需要進(jìn)一步地推進(jìn)催化劑在我國的國產(chǎn)化過程,并且逐漸形成一批具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)商。我們不僅僅要積極研究開發(fā)廢水、尾氣的處理等新技術(shù),開發(fā)不含硫酸銨等任何有害物質(zhì)的丙烯腈制品生產(chǎn)新技術(shù),盡量去減少這些有害物質(zhì)對于環(huán)境的破壞,從而大大提高丙烯腈原料的綜合利用率；也就需要盡量努力地降低主要原材料丙烯的使用成本,加強(qiáng)對其他副產(chǎn)品乙腈和氫氰酸(HCN)的綜合利用,以大大降低其生產(chǎn)成本,從而提高公司的市場競爭能力。6.提升丙烯腈收率的方法6.1不斷優(yōu)化操作條件在設(shè)計和生產(chǎn)丙烯腈的過程中,操作環(huán)境和條件對其吸收率也有著直接的影響,我們可以通過對所需軟件地有效應(yīng)用,從而在現(xiàn)場設(shè)計中對裝置的操作參數(shù)和方法進(jìn)行在線優(yōu)化。在經(jīng)過優(yōu)化之后,不僅能夠?qū)Σ煌A段和時期的丙烯臘生產(chǎn)工藝設(shè)備條件都進(jìn)行控制,而且還能夠?qū)ιa(chǎn)工藝設(shè)備條件做出實時的調(diào)整,這樣就能夠使得丙烯臘的生產(chǎn)工藝設(shè)備參數(shù)一直保持在最佳生產(chǎn)狀態(tài)。6.2不斷改善原料進(jìn)料的分布水平處于反應(yīng)器當(dāng)中的丙烯腈原料經(jīng)過充分的接觸后,不僅能夠大幅度地提高反應(yīng)選擇性,而且還能夠大幅度地提升對氨的轉(zhuǎn)化效率,這樣以來，雜質(zhì)的產(chǎn)生也相對地會比原來要少很多,這樣就能夠把丙烯腈在反應(yīng)中的全程吸附利用率大幅度地提高上去。6.3對損失嚴(yán)重的急冷塔進(jìn)行改造通過不斷地增加急冷塔上方某一個位置的構(gòu)件,并且針對噴頭進(jìn)行一定程度的改造,可以對空氣中的接觸物進(jìn)行良好的修復(fù)和改善,也因為它們可以有效地大幅度提高脫除殘留氨的能力,并且還因為它們可以有效預(yù)防殘留氨的貫穿和滲透性,如此以來,丙烯腈就絕對不會在空氣中產(chǎn)生過多的自聚反應(yīng)，這樣可以提高丙烯腈吸附的效果。6.4降低吸收溫度，減少丙烯腈的損失首先，我們應(yīng)該大幅度地有效提升吸收塔內(nèi)鍋釜的底爐換熱冷卻效果,其次,在需要吸收進(jìn)入塔的各個吸收塔的底釜換熱位置適當(dāng)?shù)靥砑右粋€低溫冷卻循環(huán)系統(tǒng),其主要處理目的就是能夠有效保證即使在一定的大工業(yè)負(fù)荷和高工業(yè)生產(chǎn)量的情況下,能夠?qū)ξ账^程中產(chǎn)生的高溫液體進(jìn)行良好有效地冷卻吸收。7.丙烯腈損失的原因分析7.1聚合損失在回收丙烯腈的反應(yīng)物當(dāng)中,所含的大量剩余氨相對比較多,這樣就導(dǎo)致了在急冷塔下方的位置,回收系統(tǒng)總是保持在一種比較酸堿的環(huán)境中,但是如若丙烯腈能夠很好地長期的處于這種堿性的環(huán)境下就可能會直接發(fā)生一種自聚合反應(yīng)。7.2游離損失在急冷塔、吸附制冷式塔或乙酸丁腈塔等各類成品制冷塔當(dāng)中往往可能會因此發(fā)生一定不同程度的流體游離性性能損失。在急冷塔的下方一段水的位置,水循環(huán)的水流數(shù)量通常也應(yīng)該為4.8:1,但是在急冷塔的上方一段水的位置,水循環(huán)的水流數(shù)量通常也應(yīng)該為18:1,這樣就很有可能會直接導(dǎo)致溫室氣體在塔內(nèi)流動的時間速度比較低,以至于很有可能還會讓這兩段之間直接產(chǎn)生一個比較重的電力損耗。除此之外,如果我們吸入的空氣溫度很高,就很有可能還會使得我們吸入的所釋放空氣所損耗能量變得極其巨大。