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丙烯腈的制备方法及发展现状分析的可行性研究

来源:中经纵横 更新日期:2018-12-06 16:16:46

报告内容

第一节 丙烯腈的定义

丙烯腈是一种无色的有刺激性气味液体,易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体。与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。(可行性研究

第二节 丙烯腈市场发展概况

丙烯腈(AN)是一种重要的有机化工原料,主要用于生产丙烯腈纤维(腈纶),也是生产丙烯腈一丁二烯一苯乙烯树脂(ABS)、苯乙烯一丙烯腈树脂(SAN)等热塑性合成树脂、丁腈橡胶(NBR)、己二腈以及丙烯酰胺和其他衍生物等的原料,开发利用前景广阔。目前,丙烯腈的工业生产方法主要有丙烯氨氧化法和丙烷氨氧化法两种方法。我国丙烯腈全部采用丙烯氨氧化法进行生产。

未来几年,丙烯腈生产技术的研究及发展将呈现以下特点:一是丙烯氨氧化仍将是生产丙烯腈的主要工艺,催化剂的研究开发仍是丙烯氨氧化工艺技术的核心;二是主要丙烯腈技术开发商都以自己的催化剂技术为核心,开发成套丙烯腈生产工艺;三是随着各国环保意识的加强,丙烯腈生产对环境的污染问题越来越得到重视,开发低污染或者无污染的丙烯腈生产工艺成为必然趋势;四是以丙烷为原料的丙烯腈生产路线在逐步推广,在丙烷氨氧化技术开发上将进一步提高催化剂的选择性和收率,以争取达到最大幅度降低生产成本的目的。

第三节 丙烯腈的制备方法

氰乙醇法:环氧乙烷和氢氰酸在水和三甲胺的存在下反应得氰乙醇,然后以碳酸镁为催化剂,于200-280℃脱水制得丙烯腈,收率约75%。此法生产的丙烯腈纯度较高,但氢氰酸毒性大,成本也较高。

乙炔法:乙炔和氢氰酸在氯化亚铜-氯化钾-氯化钠稀盐酸溶液的催化作用下在80-90℃反应得丙烯腈此法生产过程简单,收率良好,以氢氰酸计可达97%。但副反应多,产物精制较难,毒性也大,且原料乙炔价格高于丙烯,在技术和经济上落后于丙烯氨氧化法。1960年以前,该法是世界各国生产丙烯腈的主要方法。

丙烯氨氧化法:以丙烯、氨、空气和水为原料,按其一定量配比进入沸腾床或固定床反应器,在以硅胶作载体的磷钼铋系或锑铁系催化剂作用下,在400-500℃温度和常压下,生成丙烯腈。然后经中和塔用稀硫酸除去未反应的氨,再经吸收塔用水吸收丙烯腈等气体,形成水溶液,使该水溶液经萃取塔分离乙腈,在脱氢氰酸塔除去氢氰酸,经脱水、精馏而得丙烯腈产品,其单程收率可达75%,副产品有乙腈、氢氰酸和硫酸铵。此法是最有工业生产价值的生产方法。

第四节 丙烯腈生产技术进展及现状分析

目前丙烯腈生产的主要路线是丙烯一步氨氧化工艺,该工艺己替代原先的以乙炔为原料的工艺。丙烯、氨和空气在流化床反应器中反应生成丙烯腈,并副产乙腈和氢氰酸。近年催化剂的新进展已使丙烯腈产率提高了20%。BP、旭化成、首诺和杜邦公司均拥有该技术专利权。BOC公司开发了生产丙烯腈的Petrox工艺,该工艺可提高产率20%,减少CO2排放50%,降低投资费用20%,减少操作费用10%~20%。现有丙烯腈生产工艺中,丙烯与氨在氨氧化反应品中转化为丙烯腈的程度要高到能最大量地提高一次通过的产率,但是,反应在高转化率下进行,因大量生成CO2和CO副产物而降低了选择性。反应物通过反应器并回收产品后,未反应的烃类原料和副产物送去焚烧,导致来自装置的大量CO2和CO排放污染。在Petrox工艺中,采用烃类选择性分子筛设施将废弃物料中未反应的烃原料分出,送回反应器。所有CO2和氮气不从循环物流中除去,而是增加氧以平衡气体混合物。该工艺回路使反应在较低速率下进行,降低了生成丙烯腈的转化率,但尽可能高的提高了烃类选择性,减少了生成CO2的选择性。

现正开发的丙烷氨氧化新工艺可比丙烯路线生产成本降低30%。BP公司己在美国得州绿湖建有验证装置。日本三菱化学和BOC公司也在日本水岛试验丙烷氨氧化工艺。日本旭化成公司开发的丙烷制丙烯腈工艺,将丙烷、氨和氧气在装填专用催化剂的管式反应器中反应,其催化剂在二氧化硅上负载20%~60%的Mo、V、Nb或Sn金属,反应中采用惰性气体进行稀释,反应条件为415℃和0.1MPa。当丙烷转化率为90%时,丙烯腈选择性为70%,丙烯腈总收率约为60%。现已进行中试。并拟在韩国东西石化公司新建20万吨/年装置。

我国于20世纪70年代后,先后在上海、大庆、抚顺、吉林等地建成不少丙烯腈生产厂,目前年产能力总计48.7万吨。其中,上海石化6.6万吨(2002年扩建学13万吨),大庆石化5万吨,抚顺石化5万吨,兰化公司2.5万吨,淄博石化3万吨,安庆石化8万吨,大庆油田助剂厂6万吨,吉化6.6万吨,齐鲁石化3万吨,茂名石化3万吨。预计到2005年我国丙烯腈新增能力为46万吨,届时总年产能将达95万吨左右。

2001年我国进口丙烯腈26万吨,比2000年增加10.7万吨。同年国内丙烯腈产量42万吨,较2000年增加2万吨,全年表观消费量为68万吨。2002年我国丙烯腈产量预计为47万吨左右,进口32万吨,全年表观消费量为79万吨左右。中国对丙烯腈的需求持续增长,中国将与BP合资在上海化学工业区赛科石化联合企业于2005~06年建设26万吨/年丙烯腈装置。

我国在催化剂国产化方面也取得进展,由上海石化研究院研制的MB-86丙烯腈新催化剂已在齐鲁石化公司工业实验成功,经鉴定,该催化剂在活性和耐压性方面均优于现有的MB系列催化剂,达到国际先进水平。


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