《丙烯腈生产研究的国内外文献综述》5400字

丙烯腈生产研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u19503丙烯腈生产研究的国内外文献综述 1188511.1丙烯腈概况 1291541.1.1丙烯腈的发展 1225941.1.2丙烯腈的应用方向 112731.2生产状况分析 210173(1)国外状况 211109(2)国内概况 3267591.3丙烯腈的性质 3299571.4丙烯腈生产反应器选择 428495（1）固定床反应器 47894（2）流化床反应器 531746参考文献 61.1丙烯腈概况1.1.1丙烯腈的发展国家产业研究网发布的《全球和中国丙烯腈产业趋势分析与预测报告(2020版)》指出，未来几年内丙烯腈生产技术研发将呈现以下特点：首先，继续丙烯氨氧化法这是丙烯腈生产的主要方法，以及研究和开发的催化剂仍然是丙烯氨氧化过程的核心技术。其次有一套生产过程中以催化剂为主要的部分的技术，以及被一些研究人员开发出来了，第三是随着不同国家的发展与提高环境意识，近年来关于丙烯腈生成所导致的环境污染问题受到更多的关注。建成环保的丙烯腈生产过程已逐渐成为主要的方向。第四，丙烯腈的生产中还可以使用丙烷作为原料来进行生产。直到1960年，环氧乙烷、乙醛、乙炔这些物质为原料和HCN作为原料生产丙烯腈。由于其与HCN共同存在的化学药物毒性强，成本高等主要缺点，一种新的生产工艺被美国石油公司(sohio)(现在HBP)在1960年研发出，即用丙烯来合成丙烯腈这就是著名的Sohia工艺，此工艺的HCN原料毒性不强。同时丙烯凭借其低价，易得，受到广泛的欢迎，从那以后丙烯腈的生产一般都采用丙烯为原料。一直到今天，这种方法也被继续使用着。1.1.2丙烯腈的应用方向丙烯腈可以合成很多物质。它们被应用与生活的方方面面，我们都需要用到这些东西，比如橡胶手套啊、一些制作衣服的纤维、用来制作胶水等物质的树脂啊等等。同时有着合成羊毛之称的丙烯腈纤维也是通过丙烯腈合成的[3]。丁腈橡胶因其特殊的优点，比如它非常的耐寒，也特别耐磨损，不亲油且是绝缘体，因此工作相对稳定，这种具有这么多优点的物质是通过丙烯腈和丁二烯发生共聚反应而生成的。ABS树脂相对于丁腈来说重量轻了许多，同时耐寒性也非常好，与此同时它还有抗冲击的优点，丙烯腈和丁二烯反应可以得到这种物质。而丙烯腈水解后会产生两种非常重要的有机化学物质，即丙烯酰胺和丙烯酸来制备。丙烯腈还可以生产出尼龙66，这种反应原理则是一种加氢偶合反应，丙烯腈通过电解质偶合，然后得到己二胺，然后己二胺就可以生产成尼龙66了。还可生产防水剂和胶水以及一些医药行业的有机合成实验等等。此外，田PAC142的辅助原料中也含有该产品，因为它是一种极性溶剂。。丙烯腈是作为一种重要的化学物质，用途是非常的广，发展前景特别好。1.2生产状况分析(1)国外状况从1970年之后的发展来看，三大合成材料发展的速度特别快，与此同时对丙烯腈的需求量也在增加。1996年，丙烯腈在全世界总的产量是5800kt/a。相关专家估计东南亚地区今后会成为生产丙烯腈的主要地区，其发展速度将超过其他地区。丙烯腈的30%的产量都是来自于美国。1995年美国的丙烯腈产量是1114kt，生产能力由大到小的顺序为这些厂家，BPChemical(329kt/a)、Sterting(287kt/a)、Monsant(2260kt/a)、DuPont(170kt/a).AmeriACNCyanamid(159kt/a)。西欧丙烯腈生产能力也占世界总生产能力的30%左右。主要厂商是Erdolchemic(德国，270kt/a)、Hoechst(德国，90kt/a)、PCKAG(德国，25kt/a)、BASF(德国，230kta)、EniChem(意大利，100kt/a)、DSM(荷兰，180kt/a)、Pepsul(西班牙，95kt/a)。日本也是生产丙烯腈的主要地区之一，它的国家主要通过一些大公司来生产丙烯腈，作为他们国家丙烯腈产业的支柱。最好的一家产量是旭化成的(248kt/a)，最少的产量是昭和电工(52kt/a)和住友化学(52kt/a)，还有其他几家实力雄厚的公司的生产能力在这两个公司的生产能力之间，根据丙烯腈市场调研发现日本的丙烯腈生产量在世界范围内都是相当有分量的，可以排进前三。国外从我国进口的丙烯腈产品中绝大多数部分都是应用于国产腈纶研发和制造,生产工程所用的塑料、橡胶等同类产品只可能需要腈纶用到少数一部分。其主要的消费原料组成分别为:腈纶原料大约占64.8%,ABS/SAN原料大约占17.4%,乙二脂和丙烯原料大约占7.5%,丁腈以及橡胶原料大约占4.1%,其它原料大约占6.2%。每一个地区消费的侧重点和组分都不相同，所以消费分配存在地区差异是在所难免的。从消费的前景推测，ABS/SAN的市场份额呈现上升趋势。(2)国内概况我国上世纪70年代初开始生产丙烯腈。Sohio生产丙烯腈可以达5万t/a，OSW装置生产丙烯腈可以达到1万t/a。这两个生产路线分别被我们国家的公司买,分别是上海石化，兰化公司。此举标志着我国丙烯腈进入了现代化工领域。随着我国经济的不断发展，所需要的丙烯腈越来越多，促使该产业发展加速前进。到现在为止我国有生产丙烯腈的企业达到了20多家。同时丙烯腈的产量也在逐年增长。我国目前生产的聚聚丙烯腈84%主要用于加工制造聚酯腈纶,其他的组成部分则主要用来加工生产各种精细化工塑料产品、丁腈橡胶、聚丙烯酰胺等化工产品。我国的丙烯腈需求量特别大，大部分都要靠进口，而国有的丙烯腈少部分才会被用于在山东、河北的腈纶厂，进口数量比较多。由此可知，丙烯腈在国内被大量的需要，很多企业的生产能力还不足，不能满足市场的需要，需要扩大生产，在满足自家需要的同时解决市场上的大多数需求，解决这种供不应求的现象，。我国现有的生产设备，基本都是成套的，从原料的加工，到合成段，精制段等工段都是连续的装置。1.3丙烯腈的性质丙烯酸在正常温度的时候是无色、有轻微臭味、77.3°C时可以沸腾的带有一些甜味的液体[4]。当温度降到零下83.3摄氏度时它可以凝固，当温度升高至481摄氏度时可以自己燃烧起来。可以和水互相溶解，也可以和一些有机溶剂相溶，比如乙醇乙醚等物质。通过实验知道当温度在20摄氏度左右时，丙烯腈是微溶与水的状态。100ml丙烯腈中只能溶解3.1ml的水，而丙烯腈在水中的溶解度则大于前面说到的溶解度，是7.3%(w)。丙烯腈还可以与空气形成一种混合的物质，这种混合物具有爆炸特效，浓度范围必须在3.05～17.5%(v)之间，一旦超过这个极限就会发生爆炸。无色液体，有苦杏仁味。表1.1丙烯腈主要物理性质分子量53.06闪点-5℃熔点-83.6沸点77.3相对密度0.81临界压力3.5MPa饱和蒸汽压13.33KPa临界温度263℃1.4丙烯腈生产反应器选择在催化剂表面可以提供反应的场所，共气体在上面反应。固定床和流化床，移动床是最普遍的三类用于床层内气固相反应的反应器。其中所具有的性能优缺点及性能对比比较方法详细性能说明资料如下：列管式固定床反应器：优点：返混小,当反应中同时伴有一个串联的副反应时,则可得到相对较高的选择性；催化剂的机械能量的损耗很少；它的设计很简单。缺点：传热差,可能会导致出现温度飞温；在正常操作时不需要允许使用催化剂的更换。流化床反应器：优点：它们同样可以同时自动实现对各种物料的多次持续高速输入和不断送出；它们具有良好的物料传热性能,床层内部一直保持着均匀的传热温度；并且它们便于对各种催化剂物料进行连续优化再生及二次循环利用。缺点：反应物在塔底被送入塔内，在塔内是气泡一样漂浮的状态通过床层，这导致该种反应的化学转化作用效果降低；催化剂会形成细粒，这些细粒会随着反应物的气泡被带出床层，造成流失导致催化剂消耗变大；必须依靠一些经验性的放大试验，不能脱离经验。移动床反应器：优点：液固两相的停留时间可以改变的范围很广；基本不存在返混的情况。缺点：把温度控制在一定的范围内不是很容易；催化剂不能循环再生且在反应时不能连续排出没有活性的催化剂。通过对两种反应器的比较可以知道，移动床反应器不适合本设计生产，因为这个工艺的反应过程需要严格控制温度在一定范围，反应所需要的工艺条件也是很严格，而移动床反应器不满足工艺设计的需要。下面我们就详细地介绍一下固定式床反应器和流化式床反应器，看哪种反应器最适合本设计要求。（1）固定床反应器固定床反应器是指催化剂的床层内进行堆积直到需要的床层高度，催化剂固定不动，此反应发生在催化剂上，是反应相通入床层到达催化剂上才能发生的，有一些反应器像氨合成塔、二氧化硫反应接触和氧化器等都属于固定床反应器里面的填充类的反应器，反应器里面有催化剂，其粒径一般为2～15mm、烃类液体蒸汽反应转化炉都是使用的这个反应器，原因是这个反应器的技术成熟。固定床反应器可分类为三种基本形式：a.流体从床层上方流到下方，是轴向流动，这种是轴向绝热固定床反应器。b.流体径向流动，以离心或向心的形式，和外界无热量交换，这就是径向绝热式固定床反应器。经常说到的绝热反应器就是以上两种。相比较来说，因为流体的横着流动，所以比竖着的轴向距离短，由于径向反应器结构更复杂所以流体在里面与催化剂的接触面积更大，流体截面积大。适用在其反应本身释放的热量不大,或者在整个绝热反应器中，能够在不依赖外界热转移的情况下，承受反应产生的热量导致的温度波动的场合。c.列管式固定床反应器。当反应产生的热量太大时，这种反应器可以很好的转移掉热量。在反应器内充满了管道，这些管道时用来进行反应的场所，在管内或管间通入冷却或加热的介质用来控制反应温度，有时候管数有成千上万根，直径一般选择25～50mm的范围。所以列管式固定床反应器多用于反应热效应较大的反应。固定床反应器有如下优点：a.对反应的停留时间可以有严格的把控，可以适当调节反应温度不均的问题，反应物和催化剂的接触面积较好，当一个反应中同时伴随着一个相互串联的副作用反应,反应的选择性更强。b.由于其反应速率较快，所以不需要太多的催化剂，反应的容积也不需要太大就可以有很不错的生产性能。c.对催化剂损耗量少。d.反应器的结构简单。但另一方面，固定床反应器：传热差,当反应所释放出的热量较大时,即使我们采用的是列管型的反应器,也非常有几率会在一次反应加热过程中温度出现急剧飞温(温度超过反应所需要的温度范围，升高很多，对温度完全失去了控制)由于催化剂是固定的，有些反应的催化剂不是一次性的，需要循环利用，但是这种固定反应器就是不许更换催化剂，所以它只适合那些使用一次性催化剂的反应。有些反应要求催化剂要再生，不能只使用一次，所以这种反应特别适合流化床反应器或移动床。（2）流化床反应器流化床反应器原理是一种能够可以直接通过利用一个系统中的某些固体或者颗粒液体能量流经一个颗粒状的一种固体颗粒层而使得在流化床中的某些固体颗粒能够直接处于一定高度，悬浮和可移动的运动状态，并且它是能够直接进行一种气相与固相互反应的一种过程或者液相与固相互反应的一种反应器。在广泛应用于各种气-固定反应系统中，又被广泛称之为沸腾床式反应器。按照目前流化床的实际生产运用中的情况主要可以大致分为以下两类：一类指的主要有各种固体化学物质原料进行连续的高效进料和快速输送出料的装置，它们主要就是适合于固相材料加工的重要过程或者用于催化剂快速分解失活等各种流体物质加工的应用过程[5]。例如对催化裂化过程，催化剂很快的失去活性，一般就几分钟的时间，所以要用到上述的反应器，使催化剂不断的再生。反应器内没有催化剂连续进出，对于这种反应器来说，主要适合应用于对固体颗粒的性状持续存在相当长的时间，其固体颗粒不会发生明显物质变化的反应过程，时间可达半年到一年。与传统的固定式反应器相比,流化床反应器具有的主要优势是以下几个方面：a.连续的反应，物料可以连续出入，不用中止反应。b.床层内温度均匀，固体颗粒在床层内悬浮运动，温度十分易于控制，非常适合放热能力强温度不易控制的反应。c.细粒子催化剂对于流化床来说是最好的，因为细粒可以消除阻力，使内扩散更加容易。d.这种情况下，床中的气体发生的反应就没有达到预期，不够充分。因此，通常将该法认为不宜广泛应用于那些需要单程反应转化率极高的化学反应。反应器的反应效率和选择性会下降，那是因为反应器内返混严重。e.流化床如果在实际上应用被限制了，那么原因就是固体的颗粒对设备的磨损，还有一方面原因就是粉尘在气流中被夹带。为限制返混，可以考虑采用多层流化床或者是在床内部设置内部结构。这样就可以将其在床上建立一定程度的浓度差或者是温度差。另外,由于气体获得再次分布，其与气固之间的相互接触性能亦可以有所提高。综上所述此设计选用流化床反应器。参考文献[1]钱伯章,朱建芳．丙烯腈生产的国内外市场分析[J]．江苏化工．2007,35(1)：56-59[2]罗保军，等，丙烯腈的生产现状与发展前景，化工科技市场，2003，10:11-14[3]杨锦宗编著，工业有机合成基础，北京：中国石化出版社，1998，503[4]崔克清，陶刚编著，《化工工艺及安全》，北京：化学工业出版社，2004，202[5]江效田．丙烯腈合成装置氨中和器用材的选择[J]．齐鲁石油化工,1981,(04)[6]高会元．丙烯腈市场前景展望[J]．现代化工,2001,(04)[7]洪汇．丙烯腈流化床反应器评述[J]．石油化工,1998,(03)[8]关兴亚．Sohio氨氧化法丙烯腈新工艺的探讨[J]．合成纤维工业,1981,(03)[9]郑淑英.氨氧化法制备丙烯腈反应机理探讨[J