丙烯腈介绍.ppt
物料输入输出流程框图
生产工艺过程流程图
生产工艺过程流程简图
合成过程分析
反应是一强放热过程,为将反应过程中所放出的热量及时排出,采用 流化床反应器,并利用U型冷却管取走反应热量,以控制反应器温度, 同时产生高压蒸汽。
为防止形成可燃性的混合物,丙稀、氨、氧、水分别送入流化床反应 器;
丙烯腈氨氧化反应的转化率与反应器的温度与催化剂密切相关,根据 资料所给信息,选择适宜的催化剂;反应器的温度为750-900F。
C3H6+1.5O2 +NH3===C3H3N+ 3H2O
丙稀转化率
≈89%
C3H6+2O2 + 2NH3 === C2H3N +HCN+4H2O 丙稀转化率≈5
%
C3H3N+2O2 ===HCN+CO+CO2+H2O
丙稀转化率
≈19%
CO+0.5O2 ===CO2
CO转化率≈25
%
丙烯腈以丙烯、氨和空气中的氧为原料制得,主要副产物为反应 副产物,如乙腈、HCN、CO和CO2等。其典型的生产工艺主要有三部分,即 丙烯腈合成部分、产品和副产品的回收、精制部分。
丙烯腈概述
丙烯腈是一种重要的有机合成单体; 1893年已经在实验室合成; 1930年被工业上用于合成耐油丁腈橡胶; 在丙烯产品系列中居第二,仅次于聚丙烯,是三大合成材料
(纤维、橡胶、塑料)的重要化工原料;
丙烯腈的物理性质
丙烯腈,英文名Acrylonifrile(简称CAN);化学分子式:CH2=CH-CN;
丙稀腈生产的主要合成反应-丙烷氨氧化法
主反应:C3H8 + 2 O2 + NH3 == C3H3N (acrylonitrile) + 4 H2O C3H8 + 0.5 O2 == C3H6 + H2O C3H6 + 1.5 O2 + NH3 == C3H3N (acrylonitrile) + 3 H2O
丙稀腈的应用
丁腈橡胶 ABS塑料、AS塑料和生产腈纶纤维(PAN) 聚丙烯腈纤维 丙烯酰胺、聚丙烯酸酯 目前丙稀腈国内供不应求,每年需大量进口来满足市场的需求,2000
年进口量超过150kt。
丙稀腈的产品标准(中国国标GB7717.1-94)
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
NH3
CH3CH=CH2+NH3+1.5O2=CH2=CHCN+3H2O
CH3CH=CH2
C3H6+2O2+2NH3 = C2H3N(乙腈)+HCN+4 H2O 空气 C3H3N + 2 O2 = HCN + CO + CO2 + H2O
CO + 0.5 O2 = CO2
主产物 CH3=CHCN 副产物 乙腈 HCN H2O 废气 N2 CO 丙烷
副反应:C3H6 + 2 O2 + 2 NH3 ==C2H3N (acetonitrile) + HCN + 4 H2O C3H3N + 2 O2 === HCN + CO + CO2 + H2O CO + 0.5 O2 === CO2 2 NH3 + 1.5 O2 === N2 + 3 H2O C3H8 + 4 O2 === 2 CO + CO2 + 4 H2O
丙烯腈的物理性质
表2-1 丙烯腈与水的相互溶解度
温度, ℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80
水在丙烯腈中的溶解度 (质量),%
2.10 2.55 3.08 3.82 4.85 6.15 7.65 9.21 10.95
丙烯腈在水中的溶解度 (质量),%
7.15 7.17 7.30 7.51 7.90 8.41 9.10 9.90 11.10
丙烯腈的国内外生产状况---国内状况
2003年我国丙稀腈生产厂家及生产能力一览表
生产厂家
上海石化股份有限公司 上海高桥石化 大庆石化总厂 大庆油田聚合物厂 齐鲁石化公司丙稀腈厂 兰化公司石化厂 抚顺石化公司腈纶厂 吉化公司化肥厂 安庆石化公司腈纶厂 淄博石油化工厂 茂名石化 合计
生产能力,kt/a
Sohio法生产丙稀腈
丙烯
氨 空气
惰性气 体
B3 B2
HCN
B5
B6
6
B1
B4
7
4 B9
B8 14
20
水 成品AN
12 B7
高沸点 杂质
8
16 B10
9
HCN + 低 沸物
18
ACN产 品
15
高沸点 杂质
19
图2-1 Sohio法生产丙稀腈工艺
丙烯腈生产过程概念设计
综合考察丙稀腈的现有生产工艺情况及本课程设置的目的及 意义,本项目选定以Sohio丙稀氨氧化法为概念设计基础,对其生 产过程进行模拟,并对其经济性指标进行评价。
典型的反应条件为:温度900F; 压力35psi; 接触时间2~6秒; 氨/丙烷(摩尔进料比)=0.8; 氧气/丙烷(摩尔进料比)=2。 丙烷转化率为20-80%
Sohio法生产丙稀腈
目前世界各国生产丙烯腈的主要方法是丙烯氨氧化法,其中又以 Sohio法应用最为普遍,约占全球总生产能力的90%。主要化学反应式为:
1995~2000年,世界丙稀腈年均增长率为4%,生产能力从 4750kt/a增至5800kt/a,产量由4330kt/a增至5050kt/a。
2000年全球丙稀腈消费结构为腈纶占54.5%、ABS/AS占25%、丁腈 橡胶与乳胶占5%、其它占15.5%。
目前,美国是丙稀腈最大的出口国,西欧的丙烯腈市场长期处于不 景气的状态,亚洲的丙烯腈需求量持续攀升,其中,中国和韩 国是丙烯腈的两个主要进口国。
6.0~9.0
2.0
3.0
0.45
0.60
0.05
0.010
0.0010
0.0020
0.00002
0.00004
0.0000
0.00002
0.0020
0.0040
0.020
0.030
0.020 0.00001 74.5~79.0 0.0035~0.0045 0.008~0.012
0.030 -
丙稀腈的国内外生产状况---世界状况
130 10 50 60 40 32 80 212 80 30 30 754
丙稀腈的国内外生产状况---国内状况
2005年我国丙稀腈主要用量一览表,kt
产品 晴纶 ABS树脂
用量 50 32
产品 丙稀酰胺 其它
用量 10 28
丙稀腈生产的主要合成反应-丙烯氨氧化法
主反应:C3H6+1.5O2+NH3===C3H3N+H2)
为了利于反应的引发,反应的进料需要一定的温度,因此进料应设预 热器。
反应是一个体积增大的反应,虽然减小压力可以增加转化率,但会使 设备投资大大增加,根据已有的丙烯氨氧化法的经验,反应器的压力 选择略高于常压。
回收和分离过程分析
反应气中有未反应的氨,在碱性条件下易发生许多副反应,使 丙烯腈产率降低,堵塞管道等,因此设置中和塔,采用硫酸中 和法除去氨;
目前,丙稀腈在国内市场呈现供不应求的状况,每年需大量进口来 满足国内市场的需求且进口量呈逐年上升趋势,1997年~2000 年我国丙稀腈进口量分别为40、99、158、153kt。
2005年我国丙烯腈的总需求量为120万吨,是1995年的四倍,2002 年的1.6倍。
2004年底报道国内丙稀腈表观需求量为120万吨/年,但实际生产能 力有76万吨/年。
在国际市场丙烯腈价格过去2年涨幅超过33 %。欧洲和亚洲价格涨 幅分别为50 %和45 %。
2004 年8 月成交价在12000 元/吨比2001年6000元/吨翻了一番, 预计2005年11月将到达14000元/吨。
丙稀腈的国内外生产状况---世界状况
表2-4 2003年丙稀腈世界主要生产国的生产能力(万吨)
分子量:53.1;
丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体,剧毒,有特殊气味; 可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有溶剂;与水互溶; 丙烯腈在室内允许浓度为0.002mg/L;在空气中的爆炸极限为3.05~17.5%
(体积);
丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物,和 水的共沸点为71℃,共沸点中丙烯腈的含量为88%(质量),在有苯乙 烯存在下,还能形成丙烯腈-苯乙烯-水的三元共沸混合物。
8.7℃时 6.67 45.5℃时 33.33 77.3℃时 101.32
246℃ 3.42MPa
指标
丙丙烯稀腈腈由的于化分子学结性构带质有C=C双键及C-N键,所以化学性质非常
活 泼,可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
聚合反应和加成反应都发生在丙稀腈的C=C双键上,纯丙稀腈在 光
的作用下能自行聚合,与强碱(NaOH)混和时,聚合十分剧 烈,大量放热,易爆炸;
国家 美国 德国 日本 中国 韩国
生产能力,万吨 189.7 44.0 85.6 75.4 37.0
丙烯腈的国内外生产状况---国内状况
从国外引进8套装置,全部采用美国BP公司技术
1988年产量仅为80.5kt,2000年国内产量约为400kt,年均增长率 约为14.3%,2003年我国丙稀腈生产能力达到754kt/a
丙稀腈和醇反应可制取烷氧基丙胺,烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、 抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。
丙稀腈与、聚氨酯溶 剂和催化剂。
丙稀腈的检定特征反应为 CH2=CHCN+Na2SO3+H2O===Na3S-CH2-CHCN+NaOH 反应所生成的NaOH是定量的,用盐酸滴定可以测定丙稀腈的纯度