《化工工艺学》教案丙烯腈讲稿范文

第十二章：丙烯腈第十二章丙烯腈第一节产品概述丙烯腈【中文名称】丙烯腈；氰代乙烯；2-丙烯腈；乙烯基腈；谷粒熏蒸剂【理化性质】丙烯腈〔acrylonitrile,propenenitrile,AN,CHCHCN〕亦称乙烯基氰253.06，熔点-83.5℃，77.5℃～77.9℃，常温0.8060g/cm3〔20/4℃〕,带吡啶样特别气味，具稍微刺激性；25℃时蒸气压为14.6～15.3kPa，蒸气密度1.9g/L，在空14.5%〔25℃〕，1.13g/L(25℃)；稍溶于水〔7.3%，20℃〕，3.05～17.0%〔体积〕主要由丙烯氨化氧化制得，是聚丙烯腈纤维的重要单体。沿革 其次次世界大战前夕，觉察丙烯腈的共聚物可极大改善合成橡胶的耐油和耐溶剂性丙腈烯因而开头受到重视战斗期间德国开发了环氧乙烷和氢氰酸合成丙烯腈的氰乙醇法工艺后来德国法本公司又开发了乙炔和氢氰酸直接合成丙烯腈的乙炔法在1960年以前，此法是丙烯腈的主要生产方法。其后，丙烯腈在合成纤维、树脂等方面的应用，又促进了丙烯腈生产方法的争论及其产量激增。1960年，美国俄亥俄标准油公司承受流反响器开发丙烯氨化氧化一步合成丙烯腈工艺并投入工业生产引起了丙烯腈生产工艺的巨大变革。1983年，世界丙烯腈年产量已达3Mt,几乎全部承受丙烯氨化氧化法生产，其中索亥俄工艺即俄亥俄标准油公司的方法约占90％。其次节产品工艺流程一、工艺流程示意简图二、工艺流程简述·生产方法 丙烯腈的生产方法有氰乙醇法、乙炔法和丙烯氨化氧化法三种。其中氰乙醇法已淘汰，乙炔法仅少数国家沿用。氰乙醇法 环氧乙烷和氢氰酸在水和三甲胺的存在下反响得氰乙醇。然后以碳酸镁为催化剂〔见酸碱催化剂〕，于200～280℃脱水制得丙烯腈，收率约75％。此法虽能制得高纯度丙烯腈，但氢氰酸毒性大，本钱也较高。乙炔法 乙炔和氢氰酸在氯化亚酮-氯化钾-氯化钠稀盐酸溶液(见络合催化剂)的催化作用下，在80～90℃反响得丙烯腈：CHCN此法生产简洁，收率良好，以氢氰酸计可达97％，但副反响多，产物精制较难，毒性也大，且原料乙炔价格高于丙烯，在技术经济上落后于丙烯氨化氧化法。丙烯氨化氧化法 丙烯氨化氧化的反响为：即在硅胶作载体的含有磷、钼、铋等元素的催化剂作用下在氨存在下用空气氧化丙烯：反响的主要副产物为氢氰酸、乙腈和二氧化碳。早在1949年，联合化学公司就在专利中对中丙烯、氨、空气之体积比为1:(～1.2):(.11.5〔见〔确定压力〕吸取精馏1960金属氧化物催化剂，丙烯腈收率已到达75％以上。与此同时，日本开发成功了锑－铁系催化剂，也用于工业生产。称ABS树脂。此外，丙烯腈也是有机合成的重要原料，它水解可制得丙烯酸或丙烯酰胺；醇解可制得丙烯酸酯。此外，丙烯腈还是一种非质子型极性溶剂。第三节原料预备流程一、反响对原料的根本要求1、催化剂MB862、氨3、丙烯4、空气二、原料进入反响器的预处理化工工艺学讲稿 第十二章：丙烯腈 陈彦1、气化原料气升温气化21650.1Mpa3、催化剂桶装计量内旋风分别器4、开工炉440+-105、原料计量三、加料流程示意图第四节反响过程和反响工艺一、反响原理二、反响器流化床反响器型式三、反响的工艺条件和掌握1、反响温度430～450℃20.1~0.255Mpa3、催化剂投料量WWH 催化力量〔空间速度〕＝0.064、原料配比氨丙烯1.15～1.20 空气丙烯9.2～9.756～12第五节产物的分别过程一、合成产物的分别过程分析AN 10ACN 0.4H2O 17.1N2 62.5CO2 2.8O2 2.4丙烯 0.3NH3 0.3丙烯酸 0.3丙烷 1.00.055Mpa 粉尘和聚合物10二、分别流程设计1、除尘除氨塔2、水吸取塔 4~5%水溶液3萃取分别塔塔AN75.9,HCN8.9H2O15.灵敏ACN 10.1H2O89.4HCN05塔釜〔废水〕4、乙腈塔〔ACN〕化工工艺学讲稿 第十二章：丙烯腈 陈彦5、油水分别器塔顶AN75.9,HCN8.9H2O15.〕―AN83.1,HCN9.4H2O756、脱HCN塔AN83.1,HCN9.4H2O75塔顶纯HCN 塔釜粗AN7、AN成品塔塔顶纯AN 塔釜粗AN 回萃取塔第六节生产掌握分析见表第七节三废治理一、废水二、废气三、燃烧炉和事故火炬第八节安全卫生防护1AN2HCN3CAN4第九节技术进步和能量综合利用第十三章合成苯酚第一节产品概述醛树脂、己内酰胺、双酚A、己二酸、苯胺、烷基酚、水杨酸等，此外还可用作溶剂、染料92%其次节产品工艺流程一、产品工艺流程方框图二、工艺流程概述苯酚早期从煤焦油中制得，最早的苯酚化学合成工艺路线是磺化法，由于腐蚀和污染等原在这些方法中异丙苯法最具竞争力。据统计，目前世界上92%以上的苯酚承受异丙苯法生产工艺。从异丙苯动身生苯酚要经过异丙苯氧化、氧化农提纯、过氧化氢异丙苯CHP〕分生成过氧化氢异丙苯CHPCHP分解生成苯酚和丙酮。该方法以KBR〔路特〕公司的苯酚法工艺最为典型。除从异丙苯生产高纯度苯酚和丙酮外，还回收副产物-甲基苯乙烯〔AMS〕和苯乙酮〔APCHP的效率高达95%CHP被浓缩，并在酸催化剂存在下高产率〔99%〕地分解为苯酚和丙酮。AMS加氢为异丙苯，用于循环氧化或回收。带有AMS加氢的KBR流程，1.3110.615KBR苯酚工艺具有低能耗、低原材料消耗、低生产费用和低排放污染的特点。迄至2023年初统计，已30280年。2090Aristech公司和壳牌化学公司承受该工艺分别在美国建成1022.5万吨上海高桥分公司也引进了这一工艺。承受KBR苯酚技术建设的4套装置于1999~2023350%泛、流程简洁等优点。第三节原料流程催化剂：固体磷酸要求原料脱水〔闪蒸＋分子筛〕第四节反响过程和反响工艺一、异丙苯合成苯＋丙烯＝》异丙苯二、异丙苯的氧化异丙苯＋O2＝》过氧化氢异丙苯〔CHP〕100～120℃压力0.5～1MpaPH5～7 氧化深度：25～30％多层鼓泡反响器＋2～4三、CHP分解CHP=>苯酚＋丙酮 酸催化剂〔强酸型离子交换树脂〕同时掌握水量除杂质掌握反响热以保护催化剂和保证安全的目的第五节产物的分别一、异丙苯精制204℃〔二异丙苯〕>152℃〔异丙苯〕>80.5℃(苯)粗馏＋精馏二、CHP精制提浓膜式蒸发器二、苯酚精制精馏第六节三废治理和技术进步一、三废治理二、安全卫生毒三、技术进步目前苯酚合成工艺在连续完善异丙苯法的同时，正在向无废、少废、不联产丙酮技术的方向进展，研发热点有。异丙苯法的改进：UOP工艺、鲁姆斯工艺、KBR工艺连续对原有工艺加以改进，在降低副产物量、提高苯酚纯度方面，较前有所改进，其中UOP工艺承受参加催化剂或化学品帮助分别的技术，提高苯酚的纯度。以三种技术均能获得纯度99.99%以上的苯酚，从而可满足生产聚碳酸酯的要求，同时，在热量利用上都有所改进。埃克森美孚公司开发了由过氧化氢异丙苯〔CHP〕制取苯酚的催化精馏技术，塔器催化剂床层中承受Zr-Fe-W100%，苯酚和丙酮选择率高，而4-异丙苯基苯酚、〔AMS〕二聚物及焦油等高沸点的联产杂质数量很少。该工艺对苯酚的选择性为89.5为：50~90℃、34Kpa4h-19.7%和0.8%。该催化精馏工艺有效地将反响热用于丙酮精馏过程，将反响过程和精馏过程结合中和过程。Aristech司提出异丙苯两步裂解生产苯酚丙酮的改进工艺，在第一反响段以酸催化剂使95%甲基苯乙烯〔AMS〕氢化成异丙苯，同时，第一反响段剩余的CHP分解成苯酚和丙酮，剩余〔AMS。GECHPCHP化工工艺学讲稿 第十二章：丙烯腈 陈彦低。美国AlliedSignl司设计的节能型高纯度苯酚提纯工艺，在冷凝塔水冷凝蒸气的同时回分送回苯酚蒸馏塔，可有效地节约能源。该公司还设计了另一种以胺处理提纯苯酚的方法，该方法以胺处理将苯酚粗产物中的丙酮醇和2-苯基丙醛转化成高沸点化合物，然后将粗产物度苯酚。三井化学公司与日铁等公司建立了不联产丙酮的生产装置。在该工艺中，丙酮不作为产丙醇与苯进展烷基化反响生成异丙苯199721年扩建装置中。苯直接氧化制苯酚：由苯和丙烯动身经异丙苯生产苯酚的路线要联产大量丙酮〔0.1，〔也可称羟基化制取苯酚的工艺已成研发热点。目前争论的氧化剂类型有氧、过氧化氢、一氧化二氮等，争论结果说明，承受分子氧作氧化剂时，苯的转化率较低，而承受N2O或H2O2一类专用氧化剂时，苯转化率较高。该H-ZSM-5ZSM-5〔Fe-ZSM-5Na-ZSM5-5、钛硅沸石TS-1、羟基磷灰石等。美国Soluti公司和俄罗斯博里斯可夫催化剂争论所BIC〕共同争论开发的无联产丙酮的苯直接氧化法工艺—Alphox技术，利用N2O在分子筛催化剂上进展反响，反响在气相、苯酚。BIC对催化剂进展反复试验后证明，含有铁的酸性ZSM5-5和ZSM-11沸石催化剂用500~9002hN2O的燃烧反响，延缓催化剂的失活。该工艺过程产生的废弃物缺乏原料苯量的2%，并能有效地将苯酚生产装置与已二酸装置整合起来，既能有效地利用N2O，又能将苯酚用于生产已二酸，或作商品销售。美国斯坦福争论所对Alphox法的技术经济评估数据说明，该法的总固定投资费用比一套同等的异丙苯法苯酚装置要低承受该方法的苯酚装置要受到相联结的已二酸生产装置规模的牵制连续运转周期较差，以N2O计苯酚选择性较低，故要实现工业化尚存在很多问题。首诺Soluta公司也开发了承受N2O为氧化剂使苯直接催化氧化为苯酚的一步法工艺。日本产业技术综合争论所、丸善石化公司、NOK公司合作开发的苯直接氧化生成苯酚的气相合成工艺，用离解氢将氧活化后引入苯中，氢被钯膜吸附，而解离活化的氧透过膜，能消耗用也大为节减。埃尼化学公司以H2O2为氧化剂，承受两相反响溶剂体系，有机相由原料苯和一种有机溶剂〔最好为乙腈〕组成，含水相由H2O2和催化剂组成。催化体系由含氮的杂芳族化合物羧Fe2+或Fe3使合成苯酚选择性较高。为助催化剂，可以促进直接氧化反响。Sunoco上的钒基螯合物〔1.2%金属〕1%97%韩国化学技术争论院开发的催化体系由YZSM-5分子筛组成，ZSM-5分子筛中2%97%最近日本先进工业科技国家争论院〔AIST〕开发了由苯一步法合成苯酚的膜法催化工艺，而常规工艺从苯开头需三个步骤，并且产生需处理的废酸。AIST的工艺使用不锈钢外管和多孔1μm的钯膜催化剂，用化学蒸气沉积法涂复在氧化铝管的外侧。膜由AIST与丸善石化公司和NOK公司共同开发。反响器置于加热至150~250℃的加热炉内，苯和氧气流过氧化铝内管，0.2MPa压力的氢气沿管外侧通过。验室中，在转化率低于3%90%10%~15%转化率时，选择性大于80%1.5时，随着工艺过程的改进，估量转化率还可提高。日本化学创争论院〔JCII〕与东曹公司合作，正在开发从苯制取苯酚而不产生副产物的工艺。目前制取苯酚的主要合成路线是异丙苯工艺，需使用过氧化物并生成丙酮副产品；甲苯法工艺会产生大量CO2为解决这些问题，需开发由苯直接氧化法工艺。工艺由二步组成，首先，苯与醋酸在150~200℃和掌握氧分压下反响，生成乙酸苯酯，该反响藉助Pd-硫属体系载于氧化硅上的10%100率。成苯酚和氧气。目前，苯转化率仅约10%日本大赛尔〔Daicel〕化学工业公司与位于大阪的Kansai大学应用化学系合作，开发成功由苯和CO制取苯酚的一步法生产工艺 制取苯酚一般分为3个步骤。首先，苯与丙烯反响生成异丙苯异丙苯氧化为过氧化氢异丙苯过氧化氢异丙苯进一步分解为苯酚和副产物丙酮。工艺苯直接在空气存在下〔0.5～1MPa分压〕、利用CO〔1～1.5MPa分压〕为复原剂合成。该反响发生在约90℃的含水醋酸溶液中，承受杂多酸催化剂，如磷钼钒酸。在试验室条件下一次通过转化率达25%～30%，苯酚选择性达90%。催化剂可使用5次以上再更换。大赛尔公司称，工艺可望大大降低苯酚的生产费用，同时不产生任何副产物。据称，承受这一技术适当改进后也可从替代的苯类生产其他苯酚类化合物目前该公司已打算与大规模生产苯酚的公司合作，将该