15万吨丙烯腈合成工艺项目可行性研究报告

丙烯腈项目可行性研究报告15万吨丙烯腈合成工艺项目安徽工业大学目录第一章总论1.1项目概况1.1.1项目名称1.1.2项目拟建地区1.1.3项目规模1.1.4项目分析—我国丙烯腈现状1.2项目设计依据、标准及原则1.2.1项目设计依据1.2.2项目使用的专业标准规范1.2.3项目设计原则1.3项目背景及意义1.3.1供需情况1.3.2供需预测1.3.3丙烯腈产业链价值分析及发展建议1.3.4丙烯腈下游主要产业链价值分析1.4研究范围1.5研究结论1.6存在的主要问题和建议第二章建设规模2.1设计原则2.2市场分析2.2.1原料成本分析2.2.2产品市场分析2.3下游产品分析2.4生产规模的确定第三章丙烯腈合成工艺技术3.1总论第四章集成方案4.1集成依据4.2与企业系统集成4.3项目集成4.3.1物料集成4.3.2能量集成4.4总结第五章厂址选择5.1厂址选择原则5.2厂址简介5.2.1南京化学工业园区5.2.2南京科学文化底蕴深厚5.3区位优势5.3.1自然环境5.3.2自然资源5.3.3交通运输5.3.4基础设施5.3.5经济环境5.3.6科研力量第六章经济与社会效益6.1工程概况6.2编制依据6.3编制方法6.4项目总投资估算6.4.1固定资产投资6.4.2无形资产投资6.4.3递延资产费用6.4.4预备费6.4.5流动资金6.4.6建设期贷款利息6.4.7固定资产投资方向调节税6.4.8项目总投资汇总6.5资金统筹6.5.1资金来源6.5.2还款计划6.6产品成本估算6.6.1生产成本6.6.2费用估计6.6.3总成本费用6.6.4经营成本6.7销售收入和税金估算6.7.1销售收入估算6.7.2税金估算6.8财务评价6.8.1现金流量表6.8.2资金损益表6.8.3静态指标6.8.4动态指标6.8.5不确定性分析6.9社会效益6.9.1对地区总体经济的影响6.9.2合理利用资源，走可持续发展之路6.9.3对节能的影响6.9.4对自然环境的影响6.9.5对科技进步的影响6.9.6对人们物质文化生活的影响6.9.7对长远发展的影响6.10结论第一章总论1.1丙烯腈项目概况1.1.1项目名称：15万吨丙烯腈合成工艺项目1.1.2项目拟建场地区：南京化学工业园1.1.3项目规模：年产十五万吨丙烯腈1.1.4我国丙烯腈现状：由于丙烯腈副产氢氰酸的环保问题，近几年我国新增产能较少。目前，我国主要有11家丙烯腈生产厂家。2005年我国丙烯腈总产能约达110万吨/年，产量达到93.1万吨，2006年底我国丙烯腈主要企业总产能达到106.2万吨/年，全国总产能约达115万吨/年。至2009年产能基本未变。2010年6月17日，吉林石化第三套丙烯腈装置两条生产线先后开车成功，丙烯腈生产能力比原来翻了一番，达到42.4万吨，跃居国内首位。这标志着吉林石化公司已成为全国最大丙烯腈生产基地。2011年，我国仅齐鲁石化增加4万吨产能，增加后丙烯腈国内总产能约140.2万吨，产量108万吨。1.2项目设计标准,依据及原则1.2.1项目设计依据1.2013年“中国石化-三井化学杯”第七届全国大学生化工设计竞赛参赛指导书-2013416(2)2.国家在化学工程，环境保护等方面的相关法律法规及政策3.化工，机械，环保等方面相关国家及行业标准1.2.2项目使用的专业标准规范《中华人民共和国安全生产法》；《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》原劳动部第3号令（1996）；《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）；《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2.2-2007）；《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）；《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；《建筑物防雷设计规定》（GB50057-2010）；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）；《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（SH3063-1999）；《化工企业安全卫生设计规定》（HG20571-95）；《压力容器安全技术监察规程》（1999年版）；《压力管道安全管理与监察规定》劳动部发[1996]140号；《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）；《工业粉尘排放标准执行》（GB16297-1996）；《工业企业厂界噪声标准执行》（GB12348-2008）；1.2.3项目设计原则（1）本项目的目标是为一石化总厂设计一座以乙烯为基本原料生产丙烯晴的子工厂（2）项目建设遵守国家的各项政策、法规和法令，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划，贯彻有关部门的颁发标准和规范合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和投资；（3）采用成熟而先进可靠的工艺生产技术，确保操作运行稳定、能耗低、三废排放少、产品质量好；（4）产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准；（5）充分利用南京化学工业园区机器周边的各种可利用资源，如长江的运输功能等。（6）为减小一次投资规模，活跃资金周转，采用滚动建设原则，即一次规划，分期建设。（7）牢固树立“预防为主，安全第一”的思想，确保建设工程项目的安全实施，切实落实“三同时”的规定，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，确保工程施工安全和施工质量。（8）遵循现行防火、安全卫生及劳动保护等有关规范，确保本项目在投产后能安全稳定生产，保障劳动者在劳动过程中的健康和安全。（9）重视环境保护、安全和工业卫生，设计中选用清洁生产工艺，三废治理、消防、安全、劳动保护措施必须与主体装置同时设计、同时建设、同时投运，污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害；1.3项目背景及意义1.3.1供需情况●生产情况2011年，我国丙烯腈生产企业仍维持为9家，生产能力增加至125.7万吨/年，全部集中在两大集团及其合资公司，其中中国石油丙烯腈产能为70.7万吨/年，约占国内产能的56.2%；中国石化丙烯腈产能为42万吨/年（合资公司上海赛科能力按照股权50%折算，下同），约占国内产能的33.4%。当年新增丙烯腈生产能力来自中国石化齐鲁分公司4万吨/年的扩能。2011年，我国丙烯腈产量为110.9万吨，同比增长2.0%，全国丙烯腈装置的有效产能开工率在88.2%。其中，中国石油产量为57.3万吨，同比增长10.8%；中国石化丙烯腈产量为40.9万吨，同比下降3.4%（见表1）。表12011年中国丙烯腈生产企业情况

单位：万吨/年、万吨企业名称生产能力产量中国石油70.757.3吉林石化分公司42.429.9大庆石化分公司8.08.4大庆炼化分公司8.08.5抚顺石化分公司9.28.2兰州石化分公司3.12.3中国石化29.028.2上海石油化工股份有限公司13.013.2安庆分公司8.08.7齐鲁分公司8.06.4合资公司26.025.4上海赛科石油化工有限责任公司26.025.4全国合计125.7110.9●进口情况自2002年起，我国丙烯腈进口关税下降至6.5%，而随着下游需求的快速发展，国内缺口量较大，近年我国丙烯腈进口量呈逐步振荡上升态势。2008年由于国内下游腈纶需求大幅萎缩，使得丙烯腈的需求也明显减少，进口量也大幅下降；2009～2011年，在下游需求快速回暖的拉动下进口量又明显回升，达到进口丙烯腈约54.2万吨的历史最高水平。由于全球丙烯腈的生产国及贸易国比较集中，因此历年来中国进口的丙烯腈也基本集中来自于美国、韩国、日本及中国台湾省四个国家及地区。2011年，来自上述四个国家及地区的进口量合计为50.5万吨，约占我国进口总量的93.3%；还有少量产品来自墨西哥、荷兰、俄罗斯及巴西等地。2011年我国丙烯腈主要进口来源地及进口量见表2。表22011年我国丙烯腈进口来源地

单位：万吨、%国家/地区进口量所占比例美国17.231.7韩国13.525.0日本12.022.1中国台湾省7.814.5墨西哥0.91.7俄罗斯0.91.6其他1.93.4合计54.2100.0国内丙烯腈的下游应用领域和下游用户相对集中，因此国内丙烯腈的进口省市也相对集中，主要集中在江苏省及浙江省。2011年，上述两省丙烯腈进口量均约为24.2万吨，分别占进口总量的44.7%和44.6%。另外，其他几个省市如天津市、山东省、北京市及河北省等也有少量的进口（详见表3）。表32011年我国丙烯腈进口省市

单位：万吨、%省市进口量所占比例江苏省24.244.7浙江省24.244.6天津市3.25.9山东省2.24.1北京市0.20.5河北省0.20.3合计54.2100.0近年，丙烯腈的进口贸易方式变化不大，主要以一般贸易方式及进料加工贸易的方式进口，一般贸易方式仍是最主要的进口方式。2011年，以一般贸易方式进口的丙烯腈量达50.1万吨，占总进口量的92.5%；以进料加工贸易及来料加工装配方式进口的丙烯腈量约4.0万吨，仅占总进口量的7.5%，如表4所示。表42011年我国丙烯腈进口贸易方式

单位：万吨、%贸易方式进口量所占比例一般贸易50.192.5进料加工贸易3.97.2来料加工装配0.20.3合计54.2100.0●消费情况2011年，我国丙烯腈表观消费量为165.1万吨，同比增长7.7%，主要用于生产腈纶、ABS/SAN树脂、丙烯酰胺、聚醚、丁腈橡胶及其他精细化工产品，其中，用于生产腈纶及ABS/SAN树脂合计约占丙烯腈消费总量的75%。1.3.2供需预测今后几年，我国丙烯腈仍将快速发展，生产能力的增加主要来自上海赛科石化、万达集团东营项目及中海油东方石化等项目。预计2015年，我国丙烯腈生产能力将增至210万吨/年，其中中国石油、中国石化所占份额将分别下滑至33.6%和32.3%，而中国海油、万达集团的进入将打破国内由两大集团垄断全部生产能力的局面，其他企业所占份额将提高至34.1%。另外还有一些企业在规划丙烯腈项目，如果能解决技术来源等问题，预计2015年后，我国丙烯腈生产能力仍将稳步增加（详见表5）。表52010年~2015年中国丙烯腈供需预测

单位：万吨/年、万吨、%分类2010年2011年2015年2010～2015年均增长率生产能力121.7125.721011.5开工率898885-产量108.7110.918010.6需求量153.3165.12157.0供需缺口-44.6-54.2-35-9.5今后几年，我国腈纶发展较缓，对丙烯腈需求的增加贡献不大，其占丙烯腈消费结构的比例也将逐步下降；而ABS/SAN树脂及丁腈橡胶生产能力将快速增加，将是拉动丙烯腈需求增加的主要力量，所占比例也将明显提升；另外，丁丙烯醯胺等产品的需求也将稳步增加，但所占比例仍不高。届时，我国丙烯腈表观需求将增加至215万吨。根据以上供需预测，虽然今后几年，下游行业ABS/SAN树脂的快速发展将增加对原料丙烯腈的需求，但如果上述计划新建丙烯腈装置均能按时投产的话，国内丙烯腈生产能力将大幅提升，供应缺口也将逐步回落，预计2015年国内丙烯腈供应缺口将下降至35万吨。1.3.3丙烯腈产业链价值分析及发展建议丙烯腈主要用于生产腈纶（丙烯腈纤维）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）/苯乙烯-丙烯腈（SAN）树脂、丙烯酰胺/聚丙烯酰胺、丁腈橡胶（NBR）及己二腈。丙烯酸生产技术以丙烯直接氧化法为主，目前基本没有以丙烯腈为原料直接生产丙烯酸的装置。丙烯腈项目副产的氰氢酸（HCN）主要用来生产甲基丙烯酸甲酯（MMA），继而生产聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），还可以用于生产其他树脂及塑料改性剂等。1.3.4丙烯腈下游主要产业链价值分析腈纶腈纶生产工艺技术先进，获得渠道较多，且国内装置建设及运行经验丰富，技术引进及项目建设难度较小，投资收益情况尚可。但从整体来看，腈纶市场已十分成熟，增速十分缓慢，常规纤维市场已呈现萎缩状态，市场前景和盈利能力并不乐观，不宜作为丙烯腈主要配套发展产品。ABS树脂ABS树脂生产工艺技术选择性多，引进难度较小，国内市场容量大，且存在较大缺口，市场前景较好，可作为丙烯腈配套发展产品，但中低端产品面临国内、外生产厂商的双重压力，竞争较激烈。新建装置必须引进高端技术产品，才能具备竞争优势。NBR国内NBR存在较大供需缺口，市场前景较好，项目符合国家产业政策，产品能够满足汽车、制鞋、建筑、电子电气等行业发展的需求，缓解国内供需矛盾，但NBR生产工艺技术先进且引进难度较大，在落实技术来源的前提下可作为丙烯腈配套发展产品。聚丙烯酰胺国内聚丙烯酰胺生产工艺技术选择性多，引进难度较小，也可采用国内技术。国内市场容量较大，但供应量也较充足，生产企业能力较为分散，低分子量产品竞争较为激烈，高分子量产品仍存在部分缺口。聚丙烯酰胺是一个仍在快速发展的系列产品，随着应用范围的日益扩大，其市场容量也不断扩大，可作为丙烯腈配套发展产品考虑。己二腈目前国内己二腈生产尚属空白（一套2万吨/年装置已停产），发展潜力较大，市场前景较好，但技术引进困难。同时，目前国内己二腈产品的下游用户己二胺生产能力主要集中在中国平煤神马集团一家公司，市场风险较大。综合对丙烯腈下游产品市场、技术及投资效益等方面的比较，可以看出，ABS树脂和聚丙烯酰胺两个产品市场需求量大，技术成熟易得，效益较好，因此可作为企业发展重点关注项目。丁腈橡胶市场缺口大，发展前景好，但市场总量有限，可做备选项目。而腈纶和己二腈两个产品均存在市场发展不确定的问题，且己二腈的生产技术难以获得，发展需谨慎。丙烯腈下游产品发展条件比较见表6。表6丙烯腈下游产品发展条件比较产品国内市场技术来源投资收益NBR市场缺口大，发展前景好技术可得高己二腈国内生产空白，发展空间大丁二烯法技术高度垄断，

丙烯腈法技术可引进高ABS市场容量大，发展空间大技术较易得较高聚丙烯酰胺发展潜力大，且内部市场有待开发技术成熟易得一般腈纶产品成熟期，市场竞争激烈；常规

产品萎缩，发展重点是差别化产品技术成熟可得较低1.4研究范围本报告的研究范围包括项目建设的意义、建设规模的确定、MTB丙烯腈合成工艺技术的比较和论证、副产品的综合利用方案、合成丙烯腈的工厂系统集成方案、厂址选择、项目的社会及经济效益分析。1.5研究结论（1）该项目符合国家战略产业发展政策，投产后企业的产品结构趋向合理，增加了企业的市场竞争能力。（3）项目投产后，企业可以此为平台，制定今后的新产品开发计划，通过合成丙烯腈还可以合成一些下游产品如ABS树脂等，进一步提高市场竞争力与经济效益。（4）随着我国居民生活水平的提高和汽车工业的发展，从产品一二十年的需求预测情况看，市场对其需求量依然很大，并有有逐步扩大趋势，建设丙烯和氨气制丙烯腈及是十分必要的。（5）国内丙烯腈市场需求较大，而生产企业不多，现在进入有利于尽早掌握技术，抢占市场。（6）丙烯氨氧化是合成丙烯睛的新方法，该法具有原料价廉易得、工艺流程简单、设备投资少、产品质量高、生产成本低等许多优点，很快取代了乙炔法，迅速推动了丙烯腈生产的发展，成为当前生产丙烯腈的主要方法。（7）该项目的实施，可有助于企业以后往下游产业发展，生产腈纶等高附加值产品，优化企业产品结构。（8）企业位于南京化学工业园，交通便利，运输方便。所选厂址合理，与总厂可以很好耦合集成，原料供应可靠，运输距离短。（9）原料完全利用企业现有的丙烯和氨气，成本可大大降低。（10）供电、供水、供气、供汽依托基地基础设施以及企业现有的装置能力填平补齐，稳定可靠。综合利用原公用工程的生产能力，根据需要填平补齐，节省建设项目的总投资。（11）从该企业的实际情况看，原有专业技术人员管理人员，技术力量雄厚。企业有一批化工生产的技术骨干和熟练的岗位操作工，减少了培训费用，更重要的是加强了化工生产的稳定性和安全性。因此，该项目建设是有基础的。（12）企业有完整的企业管理模式，各种专业管理制度成熟到位。（13）本项目有助于改善国家能源结构，保障国家能源安全，并且可以提供一定工作岗位，解决一部分当地就业问题，拉动当地相关产业发展。（14）项目无移民安置问题，不占农田耕地，无拆迁和补偿问题，社会风险小。1.6存在的主要问题和建议设计过程中虽然尽可能多的利用现有成熟工艺和设备，但对各种潜在的不确定性尚未考虑全面。本设计中某些工艺尚未大规模工业化应用，因此要将其投入大规模生产仍需要进一步的试验和改进，使其更加成熟。本项目的环保方面虽然已经做得比较好了，但人存在部分地方，可能对环境产生某些潜在的危害。第二章建设规模2.1设计原则生产规模是指一定量生产要素。随着规模的扩大，规模报酬逐渐递减，所以要保持适度规模，这就是“适度规模经营理论”。在本项目中，生产规模过小则销售收入过低，无法实现盈利；生产规模过大，则总投资及生产成本也相应增大，可能又会导致总利润降低。因此，生产规模在一个合适的范围，才能实现项目的最大盈利。建设规模的原则要根据产业和具体厂区的特点而定，具体说来有以下几个方面：（1）国家、地区、部分、行业的经济发展计划：考虑到经济发展计划的要求，才能保证国民经济有合理的结构，才能与国家、地区、行业的经济协调发展，取得良好的效益。（2）石油，氨的价格：该项目所需原料丙烯馏分来源于石油催化裂化副产，因而石油、氨的价格直接影响项目的生产成本及规模。（3）市场的需求量：市场的需求量是产品生产的主要依据，产品滞销带来的后果要远比其他一切影响大得多。（4）市场竞争：需明确行业的竞争趋势，了解竞争对手的发展状况，做到知己知彼。（5）产品所处的生命周期阶段：表2-1生命周期阶段及其特征序号发展阶段增长趋势和特征成本利润1投入期增长率不稳定，新产品刚投产，开始进入市场成本很高<0前期亏损随着产量增大而上升成本缓慢上升<0后期亏损随着产量增大而下降2成长期增长率>10%，大量进入市场，开始有微利市场成本开始下降>03成熟期增长率<10%，产量最大，销售量最多，赢利最多成本最低>04衰退期增长率急剧下降，产品开始陈旧化，处于被淘汰状态，赢利下降，甚至出现亏本成本升高>0/<0处在成长期的产品，需求在增长，可以考虑投资建厂或对原生产厂进行技术改进，以求降低生产成本、增加利润和提高产品的竞争能力，如果效益可观还可（6）资金来源：化工厂的初期建设需要大量的资金注入，因此生产规模要以能和各种渠道提供的资金数量相适应而又不影响总的经济效益为原则来确定。（7）其他因素：土地条件、政策支持、人力资源、设备条件等其他相关因素都会对生产规模产生或多或少的影响，需要综合考虑。2.2市场分析2.2.1原料成本分析（一）丙烯虽然国内市场对丙烯的需求量在不断增加，但2008年以来受金融危机及国际原油价下跌的影响，国内丙烯的价格也随之大幅下降，但随着金融危机过后，丙烯的价格也随之平稳回升并保持稳定。图2-1是丙烯和2008年下半年经历金融危机以来到现在的价格走势。从图中不难看出丙烯的价格不仅恢复到了金融危机前的水平而且保持稳定。未来丙烯有广阔的发展前景。图2-1以CFR东北亚丙烯为例，上半年丙烯价格一直处于窄幅震荡行情，整体走势较为平缓，丙烯腈受到来自原料成本的影响较为有限，仅在供需矛盾凸显的局面下，侧面造成影响。

2、供需面分析：

氨气氨气的价格2.2.2产品市场分析丙烯腈产品市场供应预测.1HYPERLINK国内外丙烯腈市场供应现状全球丙烯腈生产状况近年来，发达国家丙烯腈市场萎缩，全球丙烯腈生产能力在向亚洲转移。2006年全球丙烯腈产能为617万吨/年。截至2009年，全球丙烯腈能力为623.7万吨，产量约为590万吨。日本旭化成公司在我国台湾建设的以丙烷为原料的20万吨/年丙烯腈装置于2010年投产。据透露，该丙烯腈装置为世界上第一套采用丙烷原料的大装置，将在生产中逐渐提高负荷率。2010年6月17日，吉林石化第三套丙烯腈装置两条生产线先后开车成功，丙烯腈生产能力比原来翻了一番，达到42.4万吨。另外，由于台湾中国石油化学工业开发股份有限公司（简称：台湾石化）的下游客户（ABS生产商）正在扩充产能。为满足客户的这一需求，该公司计划将丙烯腈产能增加4.5万吨/年，达到23.5万吨/年，扩建部分的装置在2010年投入使用。2011年12月20日，日本旭化成与泰国等在泰国的合资公司—泰国PTT旭化成化学正式投产其位于泰国罗勇省马塔府工业区的20万吨/年丙烯腈装置，原定2010年底投产，后由于环保评估原因而延迟建设。该公司在建项目包括20万吨/年丙烯腈装置、7万吨/年MMA单体装置以及16万吨/年硫酸铵装置，MMA单体装置将于2012年初投产。截至2011年，全球丙烯腈能力约为695万吨，全球主要丙烯腈生产企业及产能统计见表1.1。表1.1全球丙烯腈主要生产企业及产能统计表单位：万吨/年序号企业名称国家或地区产能备注1英力士集团德国、美国104.32旭化成日本、台湾90.040万吨以丙烷为原料3Ascend性能材料公司美国52.24吉林石化公司中国吉林市42.22010年扩建5台塑中国台湾省32.06巴斯夫英国287东西石化公司韩国27.38上海赛科中国上海26.09帝斯曼荷兰25.910TacKwana工业韩国25.011台湾石化中国台湾省23.52010年扩建12氰特工业美国22.713Dia-NitrixCoLtd日本20.514LUKOIL俄罗斯18.515MitsubishiRayon日本13.316BP美国13.0旭化成公司是世界上第一家大规模使用丙烷生产丙烯腈的公司。2010年8月该公司与沙比克（SABIC）公司计划在沙特朱拜勒合资建设20万吨/年丙烯腈项目。该项目拟采用丙烷原料工艺，计划于2013年建成投产。表1.22006～2011年世界丙烯腈产能统计表单位：万吨/年年份200620072008200920102011产能617617617623.7670695产量553570590600开工率89.6%92.4%94.6%89.6%近年来，全球丙烯腈生产向亚洲转移，发达国家丙烯腈市场呈萎缩现象，一些公司纷纷关闭最差的生产线。据英国TecnonOrbiChem公司分析，近年来，因装置关闭超过开工的新增能力，世界丙烯腈供应显得较为紧张。开工率处于89～90%的高位，但是效益仍然很低。全球金融危机使丙烯腈生产商在全球范围内大幅削减丙烯腈装置开工率，一些装置的开工率甚至降到50%。所有的丙烯腈生产商都是通过丙烯氨氧化来获得粗乙腈，但不是所有的生产商都能够对粗乙腈进行分离、提纯并出售。丙烯腈产量的大幅削减导致了乙腈产量大幅减少。我国丙烯腈生产现状作为炼化产业链的重要环节，丙烯腈主要用于腈纶、工程塑料以及聚丙烯酰胺等方面的生产。20世纪80年代以来我国丙烯腈工业发展较快，从国外引进8套装置，全部采用BP公司技术。由于丙烯腈副产氢氰酸的环保问题，近几年我国新增产能较少。目前，我国主要有11家丙烯腈生产厂家。2005年我国丙烯腈总产能约达110万吨/年，产量达到93.1万吨，2006年底我国丙烯腈主要企业总产能达到106.2万吨/年，全国总产能约达115万吨/年。至2009年产能基本未变。2010年6月17日，吉林石化第三套丙烯腈装置两条生产线先后开车成功，丙烯腈生产能力比原来翻了一番，达到42.4万吨，跃居国内首位。这标志着吉林石化公司已成为全国最大丙烯腈生产基地。2011年，我国仅齐鲁石化增加4万吨产能，增加后丙烯腈国内总产能约140.2万吨，产量108万吨。目前，我国丙烯腈生产企业全部采用丙烯氨氧化法生产丙烯腈。因此，丙烯和氨是两个重要的原材料。我国丙烯腈生产主要分布在东北，华东和西北地区，因为那里有大型石化生产商，可以提供丰富的原材料，尤其是丙烯。然而，由于其他下游产品，如聚丙烯和环氧丙烷对丙烯的大量需求，国内丙烯供不应求渐趋白热化。我国丙烯腈生产量已由2006年94.2万吨增加到2007年96.5万吨和2008年100万吨，2009年的96.7万吨，2010年达106.5万吨，2011年产量约108万吨。未来几年，国内将有几套丙烯腈装置投产（安庆石化扩到13万吨、山东万达26万吨、赛科石化26万吨、中海油20万吨），预计到2013年，我国丙烯腈生产能力将达到166万吨/年，产量136万吨，开工率约82％。原料丙烯供应方面，丙烷脱氢法制丙烯的在建产能约610万吨(占2010年丙烯总产量的38.5%)，该工艺丙烯收率高，理论上可缓解丙烯腈的原料瓶颈问题。然而，这些项目最快在2013年投产，并且国内尚无该工艺的成功运行案例，从投产到商业化运作仍需要时间检验，加之国内丙烷也是稀缺资源（产量仅丙烯的一半），需要从他国进口，也存在原料问题。因此，我们预计1～3年内国内丙烯腈的原料供应问题仍难以解决，产能增长将继续受限。.2HYPERLINK国内外丙烯腈市场供应预测我国丙烯生产主要集中在中国石化和中国石油的下属企业，中国海洋石油总公司与壳牌的合资项目中海壳牌石油化工有限公司40万t/a丙烯项目已于2006年初投产。此外，中国化工集团、中化国际等公司还有一些小规模的炼油企业也生产丙烯，再加上一些私营或集体的小炼油企业，每年合计生产能力仅约几十万吨，由于受国家炼油政策的限制及国际油价的影响，其产量及开工率也较低。我国丙烯生产企业基本建有下游配套生产装置，商品量很少。2009年，我国丙烯主要生产企业情况见表2。表22009年我国丙烯主要生产企业情况企业名称产能（万t/a）独山子石化88抚顺石化73镇海炼化69.9大庆石化60福建石化60上海赛科59茂名石化56.8上海石化50.4吉林石化50天津石化50齐鲁石化47.4兰州石化47燕山石化45.5中海壳牌45扬子石化35.5扬-巴公司30大连石化32大庆炼化27.6广州石化25辽阳石化15锦州石化10其他352合计1329.1未来数年内，我国还将新增几套大型乙烯生产装置，同时炼厂生产能力还将继续扩大，这将显著增加丙烯的产量。在今后相当长的时间内，我国丙烯生产能力将以较快的速度增长，预计2015年的丙烯产能将约达到1600万t/a。HYPERLINK产品市场需求预测.1国内外丙烯腈市场需求现状（一）全球丙烯腈需求现状市场分析人士表示，2008年全球丙烯腈需求比2007年下降了约15%，这是丙烯腈历史上需求降幅最大的一年。受全球经济低迷的影响，丙烯腈下游主要领域如腈纶纤维和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物（ABS）市场需求疲软，从而致2008年全球丙烯腈需求下挫至约440万吨/年。2008年全球丙烯腈装置的平均开工率为75%，到了第四季度开工率甚至下降至55%的低位。2009年第一季度开工率比上年第四季度有较大幅度的上升，但仍远低于满负荷生产的水平。表1.52006～2010年世界各地区丙烯腈产需平衡表单位：万吨/年年份欧洲中东/非洲亚洲拉丁美洲北美世界据估算，2008年来自腈纶领域的丙烯腈需求，从2007年的220万吨下降至176万吨；来自ABS领域的丙烯腈需求，则从2007年的220万吨下降至152万吨。据从事市场咨询的英国TecnonOrbiChem公司分析，丙烯腈生产面临的最大问题是腈纶纤维的不景气。2008～2009年，腈纶纤维生产商的开工率低达60%～64%。腈纶是丙烯腈最大的终端用户，占丙烯腈需求量近50%。2008年以来，由于需求减少，腈纶纤维生产商的开工率低达60%，产量大幅下滑。据日本化学纤维协会报道，2008年世界腈纶短纤维比上年减少18%，为202万吨，已连续4年减少。中国大陆产量减少25%。主要出口地区日本、台湾省则分别大幅度减少39%和32%。腈纶需求衰退导致丙烯腈生产成本不能有效地向下游转移，迫使生产厂家低负荷运转，甚至停产。丙烯腈第二大终端用户是ABS，ABS成为驱动丙烯腈需求的主要动力。前10年来ABS消费占全球丙烯腈生产越来越大的份额。预计2013年世界丙烯腈生产能力为703.4万吨/年，产量为596.4万吨，开工率85％，需求量596.3万吨。全球丙烯腈需求的年增长率预计为2～2.5%，腈纶需求预计平缓，需求年增长率预计为5%，丙烯酰胺需求年增长率预计为6～7%。丙烯腈工业发展的一个新亮点是新的丙烷制丙烯腈技术，较低的成本费用可望提高下游产品的竞争能力。（二）我国丙烯腈需求现状我国丙烯腈消费量已由2000年57万吨、2001年68万吨、2002年81.2万吨、2003年98.5万吨、2004年103万吨增加到2005年124.7万吨和2006年121.4万吨，并进一步增加到2007年-万吨，减少至2008年-万吨，2009年增加到-万吨，2010年增加到-万吨，2011年达到-万吨。表1.62006～2011年我国丙烯腈产需平衡表单位：万吨/年年份200620072008200920102011近几年国内丙烯腈企业产能增长缓慢，而下游腈纶和ABS行业稳步发展，导致多年来丙烯腈一直供不应求，进口依存度超过30%。我国对丙烯腈的需求持续增长，ABS需求的年增长率超过10%，腈纶需求年增长率为3%。2010年我国丙烯腈的主要消费领域仍是腈纶纤维，约占总需求量的55.4%；其次是ABS/SAN树脂（占24.1%）、丙烯酰胺（占6.1%）和丁腈橡胶。我国丙烯腈主要用于生产腈纶、ABS树脂、丙烯酰胺和丁腈橡胶等，其中腈纶、ABS占丙烯腈总需求的40%、33%。由于2011年冬季异常寒冷，腈纶需求较旺（用于制针织套衫、地毯、家具、寝具等），中国和印度的腈纶生产装置满负荷运行。同时，ABS（用于生产家用电器的外壳、玩具和其它日用必需品）生产企业逐渐复工，开工率由2010年4季度的60%提升到了80%，也在一定程度上支撑了丙烯腈的需求。从中长期来看，国内腈纶方面对丙烯腈的需求可能保持稳定（至今无扩能计划），而来自ABS的需求将保持增长（2012年ABS将新增年产能95万吨）。此外，国内丁腈橡胶行业发展也十分迅猛（镇江2万吨预计2012年上半年竣工，朗盛在南通的3万吨可能在2012年投运），预计未来几年我国丙烯腈需求将以年均7～8%的速度增长，2013年接近190万吨。预计到2013年，我国丙烯腈生产能力将达到-万吨/年，产量-万吨，开工率82％，需求量约-万吨，与产量相比，缺口为50万吨，严重供不足需。HYPERLINK.2国内外丙烯腈市场需求预测全球丙烯腈市场需求预测聚丙烯是丙烯最大的消费领域，2008年有58%的丙烯用于生产聚丙烯。随着聚丙烯的用途越来越广，需求量越来越大，今后对丙烯的需求量将进一步提高。预计到2012年，其在丙烯消费结构中所占比例将升至62%。丙烯腈是丙烯的第二大衍生物，2008年有10%的丙烯用于生产丙烯腈。由于丙烯腈主要下游产品-腈纶的消费增长缓慢，因此对丙烯腈的需求增长放缓，预计到2012年，其在丙烯消费结构中所占比例将下降至8.5%。另外，丙烯比较重要的衍生物还有羰基醇类和环氧丙烷，2008年它们在丙烯消费结构中所占比例分别为8%和7%。预计未来几年，它们在丙烯消费结构中的比例略有下降。受下游衍生物需求快速增长的驱动，近年来全球丙烯消费量大幅提高，打破了传统的烯烃供需格局。近10年来，全球丙烯需求的增长率超过了乙烯需求增长率，这种发展趋势仍将持续下去，因此未来全球可能会面临丙烯资源短缺的问题。预计今后5年，世界丙烯的需求年均增长率将达到4.5%。届时，下游行业对丙烯的需求将达到8420万t，市场供应仍处于紧张状态。2010～2015年全球丙烯需求将以年均4.9%速度继续增长，亚洲将在2015年成为世界上最大的丙烯需求地区，中东则会成为消费增长最快的地区。未来几年，伊朗的丙烯需求增速将超过中国和印度，成为世界上需求增长最快的国家，预计可达18.7%。伊朗大力发展石化工业，将有大量面向出口的聚丙烯生产能力投产，其生产的聚丙烯产品将主要出口到亚洲和西欧。我国丙烯腈市场需求预测我国丙烯大部分用于生产聚丙烯，约占丙烯总消费量的74.8%，还有部分用于生产丙烯腈、环氧丙烷等其他化工产品，约占丙烯总消费量的25.2%。在今后一段时间内，聚丙烯将依然是丙烯最大的衍生物，其消耗的丙烯占丙烯总需求量的比例今后还将进一步提高。为了满足腈纶装置以及ABS树脂生产的需求，我国还将继续扩大丙烯腈生产能力，其对丙烯的消费量仍将在丙烯消费结构中保持较高的比例。中国丙烯消费结构情况如图2所示。图2中国丙烯消费结构分布图A聚丙烯74.8%；B丙烯腈10.6%；C丁辛醇6.9%；D环氧丙烷5.9%；E其它1.8%2010～2015年间，聚丙烯仍然是丙烯的最主要衍生物，年均增速预计为6%，而环氧丙烷的年均增速预计为4%，异丙苯需求的年均增速预计为3%。此间，中国的丙烯需求预计年均增长达到6.3%，其中聚丙烯将占丙烯衍生物市场的90%，环氧丙烷的需求也将快速增长，成为丙烯衍生物增长最快的衍生物。到2015年，我国对丙烯的需求将达到将会达到1600万～1800万t，届时还将有大量丙烯衍生物进口。从当量需求来看，丙烯供需矛盾依然突出。随着今后几年国内丙烯扩建、新建项目的建成，丙烯产量仍会有大幅的增长，但这些丙烯扩建、新建项目一般都会配套相应的下游产品，因此未来几年国内丙烯市场供求关系仍会保持现状。HYPERLINK价格现状与预测HYPERLINK.1丙烯腈产品国内市场销售价格表3.12006～2011年8月我国丙烯价格统计表单位：元/吨年年份2006200720082009201020112012年1-8月均价格1100011500850073009300980010200虽然国内市场对丙烯的需求量在不断增加，但2008年以来受金融危机及国际原油价下跌的影响，国内丙烯的价格也随之大幅下降，但随着金融危机过后，丙烯的价格也随之平稳回升并保持稳定。表3.22006～2011年8月我国丙烯腈价格统计表单位：元/吨年份2006200720082009201020112012年1-8月均价1550016000155009800175002000014200在过去的几年，国内丙烯腈现货市场起起伏伏。目前，国内丙烯腈市场行情高位盘整，但是随着国内丙烯腈厂家开工正常，供应面增加，同时下游市场需求跟涨滞缓，受此影响，丙烯腈现货商谈上行受限，商家持货拉涨受阻，华东港口现货自提报在14500元/吨左右，部分高位偏上，但商谈气氛平淡。而国内丙烯腈厂家出厂报价在13000～13700元/吨，部分报价或仍存上调空间，山东市场贸易商现货送到报价在14200～14300元/吨左右。短期来看，国内丙烯腈受外盘现货价格高企以及接盘商谈稀少支撑，商家报盘意向依旧坚挺，但拉涨不易，市场观望心态增加，后市需关注丙烯腈厂家报价变化以及部分新装置投产计划。图表2国内丙烯腈价格

数据来源：中国产业咨询网

HYPERLINK.2丙烯腈产品国际市场销售价格2006～2011年国内丙烯腈进出口情况如下表：表2.12006～2012年7月我国丙烯腈进出口量及均价统计表单位：万吨/年年份2006200720082009201020112012.1-7进口量32.443.628.545.144.654.230.6出口量0000净进口量27.243.427.945.144.654.230.6表2.22006～2012年7月我国丙烯腈进出口均价表单位：美元/吨年份2006200720082009201020112012.1-7进口均价1431.51658.41930.91105.92031.12308.31964.1出口均价1301.013001760.00000近几年国内丙烯腈企业产能增长缓慢，而下游腈纶和ABS行业稳步发展，导致多年来丙烯腈一直供不应求，年进口量在40～50万吨左右，进口依存度超过30%。2.3下游产品分析丙烯腈下游产品主要是ABS、腈纶、丙烯酰胺等产品，随着国内经济的发展，丙烯腈进口量是不断加大，近几年产需情况如下表：表五2001-2009年国内丙烯腈供需情况万吨/年年份产量进口量出口量表观消费量200146.726.00.072.7200251.931.00.082.9200360.938.20.099.1200475.331.90.0107.2200593.031.63.2121.42006104.132.455.2131.42007105.943.60.0149.32008103.328.50.0122.5200996.7245.10.0141.8由表中数据可见，近三年平均进口量在40万吨左右，尽管丙烯腈国内将不断有新装置投产，但下游产品ABS及丙烯酰胺的新建装置更多，所以未来几年国内进口量估计仍会来断增加。国内主要是从韩国（所占比例54.4%）与台湾（所占比例29.2%）进口丙烯腈，由南京海关（所占比例50.6%）与宁波海关（所占比例40.7%）入境。表八2001-2008年我国丙烯腈进口省市状况万吨，%省份200120062008进口量所占比例进口量所占比例进口量所占比例北京市0.52.091.02河北省4.00.010.02吉林省2.18.00.20.500江苏省5.320.511.635.712.8144.92山东省4.00.0040.01上海市3.74.7516.64浙江省6.324.314.745.410.6737.41合计26.01100.032.4100.028.5100.0国内丙烯腈的下游应用领域相对集中、下游用户相对集中，因此国内丙烯腈的进口省市也相对集中，主要集中在江苏及浙江省，2008年上述两省进口的丙烯腈占总进口量的比例分别为44.92%及37.41%，另外，河北省、山东省、上海市等省市也有部分进口，所占比例略有变化。消费结构分析2009年，国内丙烯腈消费量达141.8万吨，主要用于以下领域：腈纶及ABS/SAN、丙烯酰胺、聚醚多元醇、丁腈橡胶和一些精细化工产品中间体等。2009年，国内腈纶消耗丙烯腈75.4万吨，占总消费量的50.5%；ABS及SAN树脂产量约消耗丙烯腈47.0万吨，占总消费量的31.5%；丙烯酰胺产量超过20万吨，约消耗丙烯腈17.3万吨，占总消费量的11.6%；聚醚多元醇的产量估计达92万吨，约消耗丙烯腈1.5万吨，占总消费量的1.0%；丁腈橡胶产量约4万吨，消费丙烯腈1.4万吨，占总消费量的1%；其它化工产品约消耗丙烯腈6.6万吨，占总消费量的4.4%。表十2007年我国丙烯腈消费状况万吨，%消费领域消费量比例腈纶75.350.5ABS/SAN47.031.5丙烯酰胺17.311.6聚醚多元醇1.51.0丁腈橡胶1.41.0其它6.84.4合计149.3100.0在以上消费领域中，腈纶及ABS/SAN是丙烯腈最主要的消费领域，近年来一直占丙烯腈消费总量的80%以上。但随着聚丙烯酰胺在石油开采、造纸、水处理、采矿等方面应用越来越广，其需求量快速增加，对丙烯酰胺的需求相应增加较多，国内的聚丙烯酰胺装置一般多配有丙烯酰胺生产装置，因此在此方面的消费量不断增长，在丙烯腈的消费结构中所占比例也有所提高。因此随着国内丙烯腈下游消费增长，主要来自ABS/SAN树脂及新建聚丙烯酰胺装置的陆续投产，丙烯腈的需求也将进入一个较快发展的阶段。表十一2007-2015年国内丙烯腈消费结构预测万吨，%应用领域200720102015数量比例数量比例数量比例腈纶75.350.590.4748.994.3842.9ABS/SAN47.031.556.6130.668.6431.2丙烯酰胺17.311.624.7913.438.2817.4丁腈橡胶1.51.01.6聚醚多元醇1.41.07.774.29.684.4其它2.05.52.5合计149.3100.0185100.0220100.02007年-2009年，国内丙烯腈生产企业的数目及能力变化不大，共10家生产企业，总产能达102.5万吨/年，见下表。表六我国丙烯腈生产企业概况万吨/年，万吨企业地理位置生产企业2009年预计2012年产能生产能力产量东北中国石油吉化集团公司21.222.14269.2中国石油大庆石油化工总厂22.32中国石油抚顺石化分公司中国石油大庆石化分公司88.08中国石油大庆炼化分公司87.68山东中国石化齐鲁石化分公司44.444上海上海赛科石化公司2627.92639中国石化上海石化股份公司1313.213内地中国石油兰州石化分公司3.13.03.124.1中国石化安庆石化分公司88.621合计102.5105.9136.3目前，我国丙烯腈生产能力主要集中在中国石油、中国石化及合资公司，前两者丙烯腈生产能力分别为51.5万吨/年和25万吨/年，分别占我国丙烯腈生产总能力的50.2%和24.4%，上海赛科石化公司作为合资企业，其能力占我国丙烯腈生产总能力的25.4%。山东省主要丙烯腈下游企业情况生产企业主要产品产量万吨丙烯腈年耗量万吨山东宝莫生物化工有限公司丙烯酰胺74.34山东涂伦化工有限公司聚丙烯酰胺2.51.55山东万达集团股份有限公司聚丙烯酰胺1.50.93淄博坤元化工有限公司聚丙烯酰胺1.40.868淄博中森化工有限公司聚丙烯酰胺1.30.806淄博张店东方化学股份有限公司聚丙烯酰胺1.00.62山东省阳谷龙腾化工厂聚丙烯酰胺1.00.62淄博信业化工有限公司聚丙烯酰胺0.80.496山东阳光化工集团有限公司聚丙烯酰胺0.70.434东营光正化工有限公司聚丙烯酰胺0.50.31山东阳谷龙泉化工厂聚丙烯酰胺0.40.248东营盛聚化工有限公司聚丙烯酰胺0.40.248胜利油田新纪元化工有限公司聚丙烯酰胺0.350.217胜利油田钻井泥浆助剂厂聚丙烯酰胺0.30.186东营顺兴化工有限公司聚丙烯酰胺0.20.124合计11.977C11*0.7\#"0.00"江苏省主要丙烯腈下游企业情况生产企业主要产品产量万吨丙烯腈年耗量万吨镇江奇美化工有限公司ABS4513.5镇江国亨化学有限公司ABS257.5新湖（常州）石化有限公司ABS7.52.25江苏镇江南帝化工有限公司丁腈41.3爱森（中国）絮凝剂有限公司聚丙烯酰胺148.68如东南天农科化工有限公司聚丙烯酰胺106.2宜兴市泉龙化工有限公司聚丙烯酰胺1.40.868江苏南天农科化工有限公司聚丙烯酰胺1.30.806凯米沃特(宜兴)净化剂有限公司聚丙烯酰胺0.80.496常州市清流水处理剂有限公司聚丙烯酰胺0.30.186江都市化工厂聚丙烯酰胺0.20.124合计41.91浙江省主要丙烯腈下游企业情况生产企业主要产品产量万吨丙烯腈年耗量万吨杭州湾腈纶有限公司腈纶65.5三菱丽阳化纤有限公司腈纶54.5浙江金甬腈纶有限公司腈纶54.5浙江宁波LG甬兴化学有限公司ABS5015台湾化纤（宁波）公司ABS257.5浙江鑫甬生物化工有限公司丙烯酰胺2.51.6合计38.62.4生产规模的确定在确定生产规模大小时，本项目主要考虑以下方面：国家相关的法律法规及政策、标准；相关工艺技术的容量；丙烯、氨气的生产量；丙烯腈的市场需求量；丙烯腈以及下游产品的发展趋势；项目经济分析结果，以实现最大盈利为目标；操作弹性的需要和后期改造扩建等的便捷性；结合市场预测及产品价格分析可知，目前国内丙烯腈有足够的市场需求量；在保证产品纯度达到市场要求的情况下，考虑到项目的盈利情况及丙烯、氨气的成本，最终确定生产丙烯腈15万吨/年，以便于以后开发腈纶、ABS等下游产品。第三章丙烯腈合成工艺技术3.1总论1960年以前，丙烯腈的生产方法有三种。环氧乙烷法（以环氧乙烷与氢氰酸为原料），经两步反应合成丙烯腈，还有乙醛法和乙炔法。1952年以后世界各国相继建立了乙炔与氢氰酸合成丙烯腈的工厂。本方法比上两法技术先进、工艺过程简单，但丙烯腈分离提纯较为困难，需大量电能生产电石。虽然这一方法曾被世界各国普遍采用，但生产发展受到地区资源的限制。由于以上生产方法原料贵，需用剧毒的HCN为原料引进—CN基，生产成本高。限制了丙烯腈生产的发展。1959年开发成功了丙烯氨氧化—步合成丙烯睛的新方法，该法具有原料价廉易得、工艺流程简单、设备投资少、产品质量高、生产成本低等许多优点，使其1960年就在工业生产上应用，很快取代了乙炔法，迅速推动了丙烯腈生产的发展，成为世界各国生产丙烯腈的主要方法。所以此次我们采取丙烯氨氧化法来合成15万吨的丙烯腈。3.2工艺流程简介总体工艺流程图3.3工艺路线的选择丙烯氨氧化制丙烯腈主要有五种工艺路线，即Sohio法、Snam法、Distiners-Ugine法、MontedisonUOP和O.S.W法，上述五种工艺路线的化学反应完全相同，丙烯、氨和空气通过催化剂生成丙烯腈，其中Sohio法和Montedison-UOP法采用流化床反应器，其他方法采用固定床反应器。相比较而言，Sohio法有一定的先进性，Snam法和Distillers-Ugine法丙烯的消耗定额比较高，而固定床反应器的单台生产能力远小于流化床反应器，不利于扩大生产能力，而且固定床反应温度难以实现最优化操作，因此，目前Sohio法应用比较普遍，约占全球总生产能力的90％。中国引进的也是Sohio技术。

3.3丙烯腈合成工艺与进展3.3.1反应机理1．主、副反应主反应：CH=CH-CH3+NH3+3/2O2→CH2=CH-CN+3H2O丙烯、氨、氧在一定条件下发生反应，除生成丙烯腈外，尚有多种副产物生成。副反应：CH2=CHCH3+3NH3+3O2→3HCN+6H2O氢氰酸的生成量约占丙烯腈质量的1/6。CH2=CHCH3+3/2NH3+3/2O2→3/2CH3CN+3H2O乙腈的生成量约占丙烯腈质量的1/7。CH2=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，它是产量最大的副产物。上述副反应都是强放热反应，尤其是深度氧化反应。在反应过程中，副产物的生成，必然降低目的产物的收率。这不仅浪费了原料，而且使产物组成复杂化，给分离和精制带来困难，并影响产品质量。为了减少副反应，提高目的产物收率，除考虑工艺流程合理和设备强化外，关键在于选择适宜的催化剂，所采用的催化剂必须使主反应具有较低活化能，这样可以使反应在较低温度下进行，使热力学上更有利的深度氧化等副反应，在动力学上受到抑制。2．催化剂工业上用于丙烯氨氧化反应的催化剂主要有两大类，一类是复合酸的盐类(钼系)，如磷钼酸铋、磷钨酸铋等；另一类是重金属的氧化物或是几种金属氧化物的混合物(锑系)，例如Sb、Mo、Bi、V、W、Ce、U、Fe、Co、Ni、Te的氧化物，或是Sb—Sn氧化物，Sb—U氧化物等。我国目前采用的主要是第一类催化剂。钼系代表性的催化剂有美国Sohio公司的C-41、C-49及我国的MB-82、MB-86。一般认为，其中Mo—Bi是主催化剂，P—Ce是助催化剂，具有提高催化剂活性和延长催化剂寿命的作用。按质量计，Mo—Bi占活性组分的大部分，单一的MoO3虽有一定的催化活性，但选择性差，单一的Bi03对生成丙烯腈催化活性，只有二者的组合才表现出较好的活性、选择性和稳定性。单独使用P—Ce时，对反应不能加速或极少加速，但当它们和Mo—Bi配合使用时，能改进MO—Bi催化剂的性能。一般来说，助催化剂的用量在5％以下。载体的选择也很重要，由于反应是强放热，所以工业生产中采用流化床反应器。流化床反应器要求催化剂强度高，耐磨性能好，故采用粗孔微球型硅胶作为催化剂的载体。3.3.2工艺流程丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺流程如图7—3所示。图7-3丙烯氨氧化法合成丙烯腈工艺流程图1－反应器；2－旋风分离器；3、10、11、16、22、25－塔顶气体冷凝器；4－急冷塔；5－水吸收塔；6－急冷塔釜液泵；7－急冷塔上部循环泵；8－回收塔；9、20－塔釜液泵；12、17－分层器；13、19－油层抽出泵；14－乙腈塔；15－脱氰塔；18、24、30－塔底再沸器；21－成品塔；23－成品塔侧线抽出冷却器；26－吸收塔侧线采出泵；27－吸收塔侧线冷却器；28－氨蒸发器；29－丙烯蒸发器原料丙烯经蒸发器（29）蒸发，氨经蒸发器（28）蒸发后，进行过热、混合，从流化床底部经气体分布板进入反应器（1），原料空气经过滤由空压机送入反应器（1）锥底，原料在催化剂作用下，在流化床反应器中进行氨氧化反应。反应尾气经过旋风分离器（2）捕集生成气夹带的催化剂颗粒，然后进入尾气冷却器（3）用水冷却，再进入急冷塔（4）。氨氧化反应放出大量的热，为了保持床层温度稳定，反应器中设置了一定数量的U型冷却管，通入高压热水，借水的汽化潜热移走反应热。经反应后的气体进入急冷塔（4），通过高密度喷淋的循环水将气体冷却降温。反应器流出物料中尚有少量未反应的氨，这些氨必须除去。因为在氨存在下，碱性介质中会发生一些不希望发生的反应，如氢氰酸的聚合、丙烯醛的聚合、氢氰酸与丙烯醛加成为氰醇、氢氰酸与丙烯腈加成为丁二腈，以及氨与丙烯腈反应生成氨基丙腈等。生成的聚合物会堵塞管道，而各种加成反应会导致产物丙烯腈和副产物氢氰酸的损失。因此，冷却的同时需向塔中加入硫酸以中和未反应的氨。工业上采用硫酸浓度为1.5％(w)左右，中和过程也是反应物料的冷却过程，故急冷塔也叫氨中和塔。反应物料经急冷塔除去未反应的氨并冷至40℃左右后，进入水吸收塔（5），利用合成气体中的丙烯腈、氢氰酸和乙腈等产物，与其它气体在水中溶解度相差很大的原理，用水作吸收剂回收合成产物。通常合成气体由塔釜进入，水由塔顶加入，使它们进行逆流接触，以提高吸收效率。吸收产物后的吸收液应不呈碱性，含有氰化物和其它有机物的吸收液由吸收塔釜泵送至回收塔（8）。其它气体自塔顶排出，所排出的气体中要求丙烯腈和氢氰酸含量均小于2×l0-5。丙烯腈的水溶液含有多种副产物，其中包括少量的乙腈、氢氰酸和微量丙烯醛、丙腈等。在众多杂质中，乙腈和丙烯腈的分离最困难。因为乙腈和丙烯腈沸点仅相差4℃，若采用一般的精馏法，据估算精馏塔要有150块以上的塔板，这样高的塔设备不宜用于工业生产中。目前在工业生产中，一般采用共沸精馏。在塔顶得丙烯腈与水的共沸物，塔底则为乙腈和大量的水。利用回收塔（8）对吸收液中的丙烯腈和乙腈进行分离，由回收塔侧线气相抽出的含乙腈和水蒸气的混合物送至乙腈塔（14）釜，以回收副产品乙腈；乙腈塔顶蒸出的乙腈水混合蒸汽经冷凝、冷却后送至乙腈回收系统回收或者烧掉。乙腈塔釜液经提纯可得含少量有机物的水，这部分水再返回到回收塔（8）中作补充水用。从回收塔顶蒸出的丙烯腈、氢氰酸、水等混合物经冷凝、冷却进入分层器（12）中。依靠密度差将上述混合物分为油相和水相，水相中含有一部分丙烯腈、氢氰酸等物质，由泵送至脱氰塔（14）以脱除氢氰酸。回收塔釜含有少量重组分的水送至废水处理系统。含有丙烯腈、氢氰酸、水等物质的物料进入脱氰塔（15）中，通过再沸器加热，使轻组分氢氰酸从塔顶蒸出，经冷凝、冷却后送去再加工。由脱氰塔侧线抽出的丙烯腈、水和少量氢氰酸混合物料在分层器（17）中分层，富水相送往急冷塔或回收塔回收氰化物，富丙烯腈相再由泵送回本塔进一步脱水，塔釜纯度较高的丙烯腈料液由泵送到成品塔（21）。由成品塔顶蒸出的蒸汽经冷凝后进入塔顶作回流，由成品塔釜抽出的含有重组分的丙烯腈料液送入急冷塔中回收丙烯腈，由成品塔侧线液相抽出成品丙烯腈经冷却后送往成品中间罐。另附带控制点的工艺流程图3.4工艺研究进展目前，世界上先进的生产工艺以美国BP公司的Sohio法为代表，用此法生产的丙烯腈占总产量的90%。Sohio法工业化50多年来，已日趋成熟，工艺上基本没有重大改变，研究的重点主要在开发新型的催化剂，开展以节能、降耗为目标的工艺技术改造，提高工艺收率，减少三废，消除环境污染等方面。此外，由于丙烷比丙烯价格低廉，人们便研究丙烷氨氧化法生产丙烯腈。BP公司已将该法运行成功，并称该法的生产成本比丙烯法降低20%。随着环保要求的逐渐严格，丙烯腈生产装置尾气难以通过高烟囱直接放空，需要焚烧炉焚烧等处理。中国石油大庆石化分公司研究院开发了流向变换催化燃烧技术治理丙烯腈尾气。在完成燃烧催化剂筛选、评价基础上，利用先进的流向变换技术，处理丙烯腈尾气，尾气中的挥发性有机物去除率达98%以上，处理后的尾气可直接排放。该技术具有工艺可靠、方法简单、处理效果好等特点。上海石化院开发了适用于硫铵回收的提高丙烯腈精制回收率的第一代、第二代技术。通过急冷过程丙烯腈聚合动力学和扩散动力学的理论研究，以新型内构件改变急冷塔气、液流场分布、抑制丙烯腈的聚合反应，并在急冷塔下段补加水以控制塔釜液中重组分浓度，将酸直接加入到塔釜中以控制塔釜液pH值以及降低外循环喷淋液温度，从而有效降低了丙烯腈聚合损失。该技术通过了千吨级、万吨级工业试验，丙烯腈精制回收率已从原来的90%提高到94%，可为丙烯腈生产企业增加可观的经济效益，3个月就可收回全部投资，已在我国丙烯腈生产装置上得到了全面推广应用。在此基础上，通过冷、热模研究和千吨级工业试验，研究了气液传热和流场分布，开发了丙烯腈急冷塔气相段新型内构件，并优化了急冷塔工艺参数，进一步提高了急冷塔的气液传热效率，增强了急冷效果，有效降低了急冷塔内丙烯腈在气相中的聚合损失。万吨级工业试验结果表明，丙烯腈精制回收率达到了96.1%，且装置运行平稳，产品质量稳定，外排污水中聚合物总量减少。上海石化院成功地开发了提高丙烯腈精制回收率的第二代技术，有效地增产了丙烯腈产品，具有显著的经济效益和社会效益，为我国丙烯腈新建装置、老装置改造技术出口提供了有力的技术支撑。（1）催化剂我国在催化剂国产化方面也取得进展。催化剂是丙烯腈生产的关键。最初的Sohio法使用磷钼酸铋催化剂，收率只有62%。1967年C21型Sb/U系催化剂工业化，丙烯腈单程回收率提高到68%，并大幅降低了副产物乙腈的生成量。1972年推出C41催化剂，单程收率达到72%。1978年，催化剂C49将单程收率提高到77%。1993年，催化剂C49MC使丙烯腈收率达到80%。其它较领先的催化剂还有旭化成公司的S催化剂、孟山都公司的MAC3、日东化学公司的NS733D和我国上海石油化工研究院的MB82、MB86催化剂等，这些催化剂的丙烯腈单程回收率均已达到80%以上。同时，还有一些研究者致力于其他特点的催化剂的开发，如提高催化剂在高压高负荷下的性能、适应于高压下的运行条件、提高催化剂的氨转化率、适应于日益严格的环保要求等。由上海石化研究院研制的MB-86丙烯腈新催化剂在齐鲁石化公司工业试验成功。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。齐鲁石化丙烯腈装置是1992年引进BP公司技术而建成，目前国内共有万吨级以上丙烯腈装置10套，其中8套装置的工艺技术均引进BP公司。齐鲁石化丙烯腈国产化新催化剂的投运成功，为丙烯腈国产化技术的推广奠定了基础。吉林吉泰化工公司300ta-1丙烯腈催化剂项目已建成投产，可替代进口同类产品。上海石油化工研究院研制的高收率、高稳定性“SAC－2000”丙烯腈催化剂及千吨级装置工业试验通过中国石化股份公司科技开发部组织的技术鉴定。该催化剂在实验室流化床反应器上，在反应温度430℃、反应压力0.14MPa、催化剂负荷0.085h-1、空比9.8、氨比1.2的反应条件下，经过近650h稳定性试验，丙烯腈收率稳定在79.7％～80.0％。该催化剂在千吨级工业装置应用结果表明：在反应温度430～432℃、催化剂负荷0.085h-1、反应压力0.045-0.06MPa条件下，丙烯腈收率在80％以上，丙烯腈质量达到国标优级品标准，装置污水排放量和污水中的COD浓度均降低。“SAC-2000”催化剂具有反应温度低、催化剂负荷高、丙烯腈收率高、稳定性和对环境友好的特点。该催化剂已在高桥石化公司9000t／a丙烯腈装置上工业应用。结果表明，使用该催化剂，在反应温度430℃、反应压力0.14MPa、催化剂负荷0.09h-1的反应条件下，丙烯腈收率达到81%～82%，丙烯单耗1.04t／t左右。而目前工业装置上普遍收率为78%～79%，丙烯单耗为1.1t／t左右。该新型催化剂的另一突出优点是，在排水COD相同情况下，污水排放量减少20%。按高桥石化公司的丙烯腈生产装置现有规模计，应用该新型催化剂后，每年可多产丙烯腈800t，净增产值700万元。兰州石化公司石化厂丙烯腈装置工业化应用获得成功的XYA-5-1补加型、XYA-5本体型催化剂通过鉴定，从而为我国石油工业增添了一项具有自主知识产权的新型高效催化剂新成果。经测算，在兰州石化公司丙烯腈装置上使用这两种性能优异的催化剂，年可增效益近千万元。XYA-5-1补加型和XYA-5本体型丙烯、氨氧化催化剂由兰州石化公司石化研究院、营口向阳催化剂有限责任公司联合研制开发。这次联合研发的成功，一举打破了该催化剂国外少数厂家的垄断局面，对我国丙烯腈的生产具有深远的意义。鉴定确认，该催化剂在国内处于领先水平，装置使用可提高丙烯腈收率1～2个百分点。两种催化剂在兰州石化公司石化厂3.12万t／a丙烯腈装置上连续使用。经技术人员和操作者对装置反应、精制两个系统的操作参数不断优化、调整，装置保持了稳定的生产态势。由于两种催化剂抗干扰能力强、活性高、选择性好、机械性能优，在使用过程中，装置运行平稳、产品质量好、污水排放达到标准，系统无明显聚合物积聚。2006年9月在对装置进行标定后显示：使用该种催化剂后，既提高了主产物丙烯腈收率，又降低了两碳收率；装置丙烯单耗较原设计降低了11kg／t，丙烯腈单收较原设计提高近2％，装置运行周期由原3个月提高至6个月以上。（2）工艺过程的改进工艺改进的重点是节能，近年来主要取得了如下进展:省去氢氰酸精制塔，由脱氰塔顶直接分离出高纯度氢氰酸，提高脱氰塔的效率；b)萃取塔侧线出料，由萃取塔下部侧线抽出乙腈，将抽出液送到乙腈回收塔，增大乙腈浓度，减少蒸汽消耗；c)增设废热锅炉回收热量；d)利用萃取塔或乙腈解析塔塔釜排除的循环水热量。（3）反应器的改进开发结构优良的流化床反应器可提高接触效率、保持催化剂的活性、抑制副反应和稳定操作等。该方面的研究主要体现在以下3方面:(a)气体分布器的改进:空气、丙烯和氨3种原料气的充分混和是反应进行好坏的决定性因素之一。BP公司通过调节空气分布板与丙烯氨分布器两者之间喷嘴的相对位置，改变喷嘴密度等，取得了较好的效果，提高了丙烯腈的收率。中国石化集团开发了多重圆环形、气流侧吹的新型分布器，使丙烯腈单程收率提高一个百分点以上。(b)旋风分离器的改进:催化剂的损失量和反应器内细粒子保持量直接影响装置经济效益和反应器流化质量，所以旋风分离器的回收效率是决定性因素之一。近年来，通过增大旋风分离器筒体的径高比和缩短旋风分离器腿，可提高回收率和防止催化剂堵塞，催化剂损失明显降低，细粒子流失量减少，从而使反应器始终有良好的流化状态。(c)催化剂补给方式的改进:在丙烯腈生产中，催化剂处于不断流失不断补加的状态，损失的催化剂主要是微细粒子。最早采用的是一定时间补加一次的方法，后来采用少量多次补加，最新的补加方式是每0.5h补加一次，同时加入一定量的含易挥发组分的物料，这种改进可使催化剂寿命达6年以上。此外，在小型反应器模型基础上进行系列放大也是一个重要的研究课题。目前，美国实际使用的反应器直径已达10m，日本的达到8m。（4）丙烷氨氧化制丙烯腈工艺的开发与应用由于丙烷原料费用低，丙烯氨氧化工艺中丙烯利用率不是很高，开发以丙烷为原料的丙烯腈新工艺具有吸引力。但出现了2个主要问题:一是丙烷很难活化，需要苛刻的操作条件和活性、选择性及稳定性均很高的催化剂；二是丙烯腈的稳定性较丙烷差，在工艺条件下容易生成不需要的碳氧化物和氮氧化物。因此，丙烷氨氧化工艺工业化的关键在于开发出在适宜的反应条件下可使丙烷分子活化的高活性、高选择性催化剂，并增加其他具有商业价值的联产物产量。目前，丙烷氨氧化工艺主要有:BP公司开发的丙烷直接氨氧化工艺。以纯氧为氧化剂，在特制催化剂上，丙烷氧化脱氢的同时丙烯氨氧化生产丙烯腈。BP公司的催化剂以锑酸钒为主体，化学式为VSbxMyOz，具有金红石型结构，其中“M”为W、Te、Nb、Sn、Bi、Cu、Al或Ti等助催化剂元素。b）BOC与三菱化学公司开发的带丙烷循环的氨氧化工艺。首先丙烷氧化脱氢后生成丙烯，以常规氨氧化法生产丙烯腈。然后采用选择性丙烷吸附分离技术，将未反应丙烷循环，丙烷的单程转化率为40%～60%，丙烯100%回收，降低了生产成本。三菱化学开发了以钼、钒、碲的氧化物为基础，其中含少量铌和锑的丙烷氧化脱氢催化剂。c）旭化成公司开发的丙烷固定床直接氨氧化法。将丙烷、氨和空气，通入装有专用催化剂的固定床中反应。在410、0.1MPa、气体时空速率1200h-1下，丙烷转化率为91.0%，丙烯腈选择性为65.5%，丙烯腈收率为59.7%。旭化成公司开发了钼酸钒催化剂，化学式为VMoxMyOz，其中“M”通常为Bi或Te。大部分钼酸钒化合物是一种白钨矿型结构，而其他则具有复合结构。目前旭化成公司正在中试装置上进行最终阶段的