有机化工生产技术内蒙古化工职业94课件

有机化工生产技术内蒙古化工职业学院

InnerMongoliaVocationalCollegeofChemicalEngineering丙烯腈的生产生产方法的选择01.生产准备02.应用生产原理确定工艺条件03.生产工艺流程的组织04.正常生产操作05.异常生产现象的判断和处理06.PART03应用生产原理确定工艺条件03任务三应用生产原理确定工艺条件一、丙烯氨氧化的反应原理副反应尤其是深度氧化反应都是强放热反应。副产物的生成，不仅浪费了原料，而且使产物组成复杂，给分离和精制带来困难，影响产品质量。主反应副反应CH=CH-CH3+NH3+1.5O2→CH2=CH-CN+3H2O

CH2=CHCH3+3NH3+3O2→3HCN+6H2O

氢氰酸的生成量约占丙烯腈质量的1/6CH2=CHCH3+1.5NH3+1.5O2→1.5CH3CN+3H2O乙腈的生成量约占丙烯腈质量的1/7CH2=CHCH3+O2→CH2=CHCHO+H2O丙烯醛的生成量约占丙烯腈质量的1/100CH2=CHCH3+９/２O2→3CO2+3H2O二氧化碳的生成量约占丙烯腈质量的1/4。03任务三应用生产原理确定工艺条件催化剂（2）锑系催化剂活性组分：Sb-Fe-O，只有氧化铁和氧化锑的组合才表现出了优良的活性和选择性。助剂：添加V、Mo、W等可改善耐还原性。添加B、P、Te等可提高催化剂的选择性。

（1）钼系催化剂（复合酸的盐类）；活性组分：Mo-Bi，只有二者的组合才表现出较好的活性、选择性和稳定性。助催化剂：P，提高催化剂选择性。载体：粗孔微球型硅胶钼系催化剂代表：美国Sohio公司的C-41、C-49，我国的MB-82、MB-86。C-41七组分催化剂，P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/SiO2

03任务三应用生产原理确定工艺条件二、工艺条件的确定反应温度接触时间空间速度进料配比原料纯度原料纯度03任务三应用生产原理确定工艺条件1.反应温度反应温度影响转化率、选择性和催化剂活性。不同催化剂，具有不同的反应温度。反应温度达到500℃时：有结焦、堵塞管路现象，且因丙烯深度氧化尾气中CO和CO2量明显增加，反应温度超过500℃时：应采取紧急措施(如喷水蒸气或水)降温。03任务三应用生产原理确定工艺条件主副反应均可看作不可逆反应，压力对反应的影响仅表现在动力学上。提高压力可提高反应速度，增加设备的生产能力。但实验表明，加压对副反应更有利，降低了丙烯腈的收率。一般采用常压操作，适当加压以克服后部设备及管线的阻力。2.反应压力03任务三应用生产原理确定工艺条件3.接触时间和空速适当增加接触时间，可以提高丙烯转化率和丙烯腈收率，而副产物的收率变化不大，这对生产是有利的。过分延长接触时间，深度氧化产物CO和CO2会明显增加，导致丙烯腈收率降低。降低设备的生产能力。催化剂活性高选择性好，接触时间应短一些。反应温度高，接触时间也应短些。对流化床反应器，接触时间一般为5～10s。03任务三应用生产原理确定工艺条件4.进料配比丙烯与氨的配比（氨比）理论上，氨与丙烯1：1；实际生产中，氨过量。氨用量过多，增加了氨的消耗量，增加了后续硫酸的消耗量。丙烯与氨的摩尔比，应控制在理论值或略大于理论值。若催化剂活性高，可采用理论比值，若催化剂活性低，可过量10%左右03任务三应用生产原理确定工艺条件丙烯与空气的配比（氧比）丙烯与氧的化学计量比l:1.5，增加氧比，对丙烯转化率没有显著影响。空气过多会使丙烯浓度下降，影响反应速度，从而降低了反应器的生产能力；丙烯和空气的配比，除满足氨氧化反应外，还应考虑副反应要消耗一些氧、保证催化剂活性组分处于氧化态。要求反应尾气中剩余氧气0.1%～0.5%。氧过量太多，会使动力消耗增加；使反应器流出物中产物浓度下降，影响产物的回收；而且使反应产物离开催化剂床层后，继续发生深度氧化反应；工业上实际采用丙烯与氧的摩尔比为l:(2～3)，折合为丙烯与空气为l:(9.5～12)。03任务三应用生产原理确定工艺条件水蒸气作用：加快催化剂的再氧化速度,有利于稳定催化剂的活性；有利于氨的吸附，防止氨的氧化分解；促使产物从催化剂表面解吸出来，避免丙烯腈的深度氧化；带走大量的反应生成热，使反应温度易于控制；对催化剂表面的积炭有清除作用。水蒸气的添加量与催化剂的种类有关。流化床反应器：原料采取分别进料方式，避免形成爆炸性混合物故不需添加水蒸气固定床反应器：为了避免原料气在预热后发生爆炸，就需添加水蒸气。催化剂活性较高时，也可不加水蒸气。发展趋势是改进催化剂性能，以便少加或不加水蒸汽。丙烯与水蒸气的配比（水比）水蒸气副作用：降低设备生产能力，增加动力消耗。促使活性组分MoO3和Bi2O3的升华，寿命大为缩短。03任务三应用生产原理确定工艺条件

5.原料纯度丙烷和其它烷烃对反应没有影响，只是稀释了浓度，含丙烯50％的丙烯-丙烷馏分也可作原料。乙烯因没有α-H，所以不如丙烯活泼，一般少量乙烯存在对反应无不利影响。丁烯或更高级烯烃比丙烯易氧化，会消耗原料中的氧，甚至造成缺氧而使催化剂活性下降；氧化产物的沸点与丙烯腈接近，会给丙烯腈的精制带来困难。因此，丁烯或更高级烯烃含量必须控制。硫化物的存在会使催化剂活性下降，应预先脱除。03任务三应用生产原理确定工艺条件☑进入反应器的原料是由新鲜原料和循环气混合而成。CO2:对主反应有抑制作用，但适当的含量可提高选择性，且可提高氧的爆炸极限浓度，故在循环气中允许含有一定量的二氧化碳，控制在7%左右。循环气中的环氧乙烷：对催化剂有钝化作用，使催化剂活性明显下降，故应严格控制循环气中的环氧乙烷含量。☑原料气配比与氧化剂有关，采用不同的氧化剂，原料混合气组成不同。空气：空气中有近4倍于