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 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 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




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；
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。
氨 空气
HCN ＋ 低 沸物
4 B8 14 B9 16 B10 18
ACN产品
20 15 19
高沸点 杂质
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。
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）
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 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。

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： C3H6＋1.5O2 ＋NH3＝＝＝C3H3N＋ 3H2O ≈89％ C3H6＋2O2 ＋ 2NH3 ＝＝＝ C2H3N ＋HCN＋4H2O 丙稀转化率≈5 ％ C3H3N＋2O2 ＝＝＝HCN＋CO＋CO2＋H2O ≈19％ CO＋0.5O2 ＝＝＝CO2 CO转化率≈25 丙稀转化率 丙稀转化率
蒸发潜热，0~77℃
生成热，25℃ 燃烧热 聚合热，25℃ 蒸气压，KPa 8.7℃时 45.5℃时
32.6kJ/mol
151kJ/mol 176kJ/mol 72kJ/mol 6.67 33.33
77.3℃时
临界温度 临界压力10来自.32246℃ 3.42MPa
丙烯腈的化学性质 丙稀腈由于分子结构带有C＝C双键及C－N键，所以化学性质非常



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； 为防止反应气体冷凝，中和塔操作温度应控制在80～100℃； 反应气组成中还含有易溶于水的有机物和不溶或微溶于水的惰 性气体，可以用水吸收法将其分离。


产品要求：丙烯腈纯度≥99.0wt%
原料约定：空气组成O2 21%；N2 79%；NH3纯度为100%。 设计期限：2005年10月~2006年1月
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 17 外观 色度（Pt－CO），号 酸度 密度（20℃）/（g/cm3） PH值（5％水溶液） 滴定值（5％的水溶液）/ml 水分/%(质) 总醛（以乙醛计）/%(质) 总氰（以氢氰酸计）/%(质) 过氧化物（以过氧化氢计）/%(质) 铁/%(质) 丙烯醛/%(质) 丙酮/%(质) 乙腈/%(质) 铜/%(质) 沸程（在0.10133Mpa下）/℃ 阻聚剂 对一羟基苯甲醛/%(质) 氨/%(质) < < < < < < < < < < 2.0 0.45 0.05 0.0005 0.00002 0.00001 0.0010 0.010 0.015 0.00001 < < 5 0.0020 指标名称 指标 优等品 一等品 透明液体、无悬浮物 5 0.0035 0.800～0.807 6.0～9.0 2.0 0.45 0.05 0.0010 0.00002 0.0000 0.0020 0.020 0.020 0.00001 74.5～79.0 0.0035～0.0045 0.008～0.012 3.0 0.60 0.010 0.0020 0.00004 0.00002 0.0040 0.030 0.030 － 10 － 合格品
丙烯的转化率通常大于90%。
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 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
NH3 CH3CH=CH2
空气
CH3CH=CH2+NH3+1.5O2=CH2=CHCN+3H2O C3H6+2O2+2NH3 ＝ C2H3N(乙腈)+HCN+4 H2O C3H3N + 2 O2 ＝ HCN + CO + CO2 + H2O CO + 0.5 O2 ＝ CO2
主产物
CH3=CHCN H2O 丙烷
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
生产能力，kt/a
130
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
10
70
80
9.21
10.95
9.90
11.10
丙烯腈的物理性质
性质 沸点，101.3Kpa 熔点,℃ 相对密度，d425 黏度，25℃ 折射率，nd25 闪点，℃ 燃点 比热容，J*Kg-1*K-1 78.5℃ -82.0 0.0806 0.34 1.3888 0 481 20.92±0.03 指标
50 60 40 32 80 212 80 30 30
合计
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
用量
产品
丙稀酰胺
用量
50 32
10 28
ABS树脂
其它
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)
副产物 乙腈 HCN 废气 N2 CO
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。
Sohio法生产丙稀腈
HCN
惰性气 体
B3 B2 6 B5
水
B6
成品 AN
12
B7