《丙烯腈生產(chǎn)研究的國內(nèi)外文獻綜述》5400字

丙烯腈生產(chǎn)研究的國內(nèi)外文獻綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u19503丙烯腈生產(chǎn)研究的國內(nèi)外文獻綜述 1188511.1丙烯腈概況 1291541.1.1丙烯腈的發(fā)展 1225941.1.2丙烯腈的應用方向 112731.2生產(chǎn)狀況分析 210173(1)國外狀況 211109(2)國內(nèi)概況 3267591.3丙烯腈的性質(zhì) 3299571.4丙烯腈生產(chǎn)反應器選擇 428495（1）固定床反應器 47894（2）流化床反應器 531746參考文獻 61.1丙烯腈概況1.1.1丙烯腈的發(fā)展國家產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)發(fā)布的《全球和中國丙烯腈產(chǎn)業(yè)趨勢分析與預測報告(2020版)》指出，未來幾年內(nèi)丙烯腈生產(chǎn)技術研發(fā)將呈現(xiàn)以下特點：首先，繼續(xù)丙烯氨氧化法這是丙烯腈生產(chǎn)的主要方法，以及研究和開發(fā)的催化劑仍然是丙烯氨氧化過程的核心技術。其次有一套生產(chǎn)過程中以催化劑為主要的部分的技術，以及被一些研究人員開發(fā)出來了，第三是隨著不同國家的發(fā)展與提高環(huán)境意識，近年來關于丙烯腈生成所導致的環(huán)境污染問題受到更多的關注。建成環(huán)保的丙烯腈生產(chǎn)過程已逐漸成為主要的方向。第四，丙烯腈的生產(chǎn)中還可以使用丙烷作為原料來進行生產(chǎn)。直到1960年，環(huán)氧乙烷、乙醛、乙炔這些物質(zhì)為原料和HCN作為原料生產(chǎn)丙烯腈。由于其與HCN共同存在的化學藥物毒性強，成本高等主要缺點，一種新的生產(chǎn)工藝被美國石油公司(sohio)(現(xiàn)在HBP)在1960年研發(fā)出，即用丙烯來合成丙烯腈這就是著名的Sohia工藝，此工藝的HCN原料毒性不強。同時丙烯憑借其低價，易得，受到廣泛的歡迎，從那以后丙烯腈的生產(chǎn)一般都采用丙烯為原料。一直到今天，這種方法也被繼續(xù)使用著。1.1.2丙烯腈的應用方向丙烯腈可以合成很多物質(zhì)。它們被應用與生活的方方面面，我們都需要用到這些東西，比如橡膠手套啊、一些制作衣服的纖維、用來制作膠水等物質(zhì)的樹脂啊等等。同時有著合成羊毛之稱的丙烯腈纖維也是通過丙烯腈合成的[3]。丁腈橡膠因其特殊的優(yōu)點，比如它非常的耐寒，也特別耐磨損，不親油且是絕緣體，因此工作相對穩(wěn)定，這種具有這么多優(yōu)點的物質(zhì)是通過丙烯腈和丁二烯發(fā)生共聚反應而生成的。ABS樹脂相對于丁腈來說重量輕了許多，同時耐寒性也非常好，與此同時它還有抗沖擊的優(yōu)點，丙烯腈和丁二烯反應可以得到這種物質(zhì)。而丙烯腈水解后會產(chǎn)生兩種非常重要的有機化學物質(zhì)，即丙烯酰胺和丙烯酸來制備。丙烯腈還可以生產(chǎn)出尼龍66，這種反應原理則是一種加氫偶合反應，丙烯腈通過電解質(zhì)偶合，然后得到己二胺，然后己二胺就可以生產(chǎn)成尼龍66了。還可生產(chǎn)防水劑和膠水以及一些醫(yī)藥行業(yè)的有機合成實驗等等。此外，田PAC142的輔助原料中也含有該產(chǎn)品，因為它是一種極性溶劑。。丙烯腈是作為一種重要的化學物質(zhì)，用途是非常的廣，發(fā)展前景特別好。1.2生產(chǎn)狀況分析(1)國外狀況從1970年之后的發(fā)展來看，三大合成材料發(fā)展的速度特別快，與此同時對丙烯腈的需求量也在增加。1996年，丙烯腈在全世界總的產(chǎn)量是5800kt/a。相關專家估計東南亞地區(qū)今后會成為生產(chǎn)丙烯腈的主要地區(qū)，其發(fā)展速度將超過其他地區(qū)。丙烯腈的30%的產(chǎn)量都是來自于美國。1995年美國的丙烯腈產(chǎn)量是1114kt，生產(chǎn)能力由大到小的順序為這些廠家，BPChemical(329kt/a)、Sterting(287kt/a)、Monsant(2260kt/a)、DuPont(170kt/a).AmeriACNCyanamid(159kt/a)。西歐丙烯腈生產(chǎn)能力也占世界總生產(chǎn)能力的30%左右。主要廠商是Erdolchemic(德國，270kt/a)、Hoechst(德國，90kt/a)、PCKAG(德國，25kt/a)、BASF(德國，230kta)、EniChem(意大利，100kt/a)、DSM(荷蘭，180kt/a)、Pepsul(西班牙，95kt/a)。日本也是生產(chǎn)丙烯腈的主要地區(qū)之一，它的國家主要通過一些大公司來生產(chǎn)丙烯腈，作為他們國家丙烯腈產(chǎn)業(yè)的支柱。最好的一家產(chǎn)量是旭化成的(248kt/a)，最少的產(chǎn)量是昭和電工(52kt/a)和住友化學(52kt/a)，還有其他幾家實力雄厚的公司的生產(chǎn)能力在這兩個公司的生產(chǎn)能力之間，根據(jù)丙烯腈市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)日本的丙烯腈生產(chǎn)量在世界范圍內(nèi)都是相當有分量的，可以排進前三。國外從我國進口的丙烯腈產(chǎn)品中絕大多數(shù)部分都是應用于國產(chǎn)腈綸研發(fā)和制造,生產(chǎn)工程所用的塑料、橡膠等同類產(chǎn)品只可能需要腈綸用到少數(shù)一部分。其主要的消費原料組成分別為:腈綸原料大約占64.8%,ABS/SAN原料大約占17.4%,乙二脂和丙烯原料大約占7.5%,丁腈以及橡膠原料大約占4.1%,其它原料大約占6.2%。每一個地區(qū)消費的側(cè)重點和組分都不相同，所以消費分配存在地區(qū)差異是在所難免的。從消費的前景推測，ABS/SAN的市場份額呈現(xiàn)上升趨勢。(2)國內(nèi)概況我國上世紀70年代初開始生產(chǎn)丙烯腈。Sohio生產(chǎn)丙烯腈可以達5萬t/a，OSW裝置生產(chǎn)丙烯腈可以達到1萬t/a。這兩個生產(chǎn)路線分別被我們國家的公司買,分別是上海石化，蘭化公司。此舉標志著我國丙烯腈進入了現(xiàn)代化工領域。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，所需要的丙烯腈越來越多，促使該產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速前進。到現(xiàn)在為止我國有生產(chǎn)丙烯腈的企業(yè)達到了20多家。同時丙烯腈的產(chǎn)量也在逐年增長。我國目前生產(chǎn)的聚聚丙烯腈84%主要用于加工制造聚酯腈綸,其他的組成部分則主要用來加工生產(chǎn)各種精細化工塑料產(chǎn)品、丁腈橡膠、聚丙烯酰胺等化工產(chǎn)品。我國的丙烯腈需求量特別大，大部分都要靠進口，而國有的丙烯腈少部分才會被用于在山東、河北的腈綸廠，進口數(shù)量比較多。由此可知，丙烯腈在國內(nèi)被大量的需要，很多企業(yè)的生產(chǎn)能力還不足，不能滿足市場的需要，需要擴大生產(chǎn)，在滿足自家需要的同時解決市場上的大多數(shù)需求，解決這種供不應求的現(xiàn)象，。我國現(xiàn)有的生產(chǎn)設備，基本都是成套的，從原料的加工，到合成段，精制段等工段都是連續(xù)的裝置。1.3丙烯腈的性質(zhì)丙烯酸在正常溫度的時候是無色、有輕微臭味、77.3°C時可以沸騰的帶有一些甜味的液體[4]。當溫度降到零下83.3攝氏度時它可以凝固，當溫度升高至481攝氏度時可以自己燃燒起來?？梢院退ハ嗳芙?，也可以和一些有機溶劑相溶，比如乙醇乙醚等物質(zhì)。通過實驗知道當溫度在20攝氏度左右時，丙烯腈是微溶與水的狀態(tài)。100ml丙烯腈中只能溶解3.1ml的水，而丙烯腈在水中的溶解度則大于前面說到的溶解度，是7.3%(w)。丙烯腈還可以與空氣形成一種混合的物質(zhì)，這種混合物具有爆炸特效，濃度范圍必須在3.05～17.5%(v)之間，一旦超過這個極限就會發(fā)生爆炸。無色液體，有苦杏仁味。表1.1丙烯腈主要物理性質(zhì)分子量53.06閃點-5℃熔點-83.6沸點77.3相對密度0.81臨界壓力3.5MPa飽和蒸汽壓13.33KPa臨界溫度263℃1.4丙烯腈生產(chǎn)反應器選擇在催化劑表面可以提供反應的場所，共氣體在上面反應。固定床和流化床，移動床是最普遍的三類用于床層內(nèi)氣固相反應的反應器。其中所具有的性能優(yōu)缺點及性能對比比較方法詳細性能說明資料如下：列管式固定床反應器：優(yōu)點：返混小,當反應中同時伴有一個串聯(lián)的副反應時,則可得到相對較高的選擇性；催化劑的機械能量的損耗很少；它的設計很簡單。缺點：傳熱差,可能會導致出現(xiàn)溫度飛溫；在正常操作時不需要允許使用催化劑的更換。流化床反應器：優(yōu)點：它們同樣可以同時自動實現(xiàn)對各種物料的多次持續(xù)高速輸入和不斷送出；它們具有良好的物料傳熱性能,床層內(nèi)部一直保持著均勻的傳熱溫度；并且它們便于對各種催化劑物料進行連續(xù)優(yōu)化再生及二次循環(huán)利用。缺點：反應物在塔底被送入塔內(nèi)，在塔內(nèi)是氣泡一樣漂浮的狀態(tài)通過床層，這導致該種反應的化學轉(zhuǎn)化作用效果降低；催化劑會形成細粒，這些細粒會隨著反應物的氣泡被帶出床層，造成流失導致催化劑消耗變大；必須依靠一些經(jīng)驗性的放大試驗，不能脫離經(jīng)驗。移動床反應器：優(yōu)點：液固兩相的停留時間可以改變的范圍很廣；基本不存在返混的情況。缺點：把溫度控制在一定的范圍內(nèi)不是很容易；催化劑不能循環(huán)再生且在反應時不能連續(xù)排出沒有活性的催化劑。通過對兩種反應器的比較可以知道，移動床反應器不適合本設計生產(chǎn)，因為這個工藝的反應過程需要嚴格控制溫度在一定范圍，反應所需要的工藝條件也是很嚴格，而移動床反應器不滿足工藝設計的需要。下面我們就詳細地介紹一下固定式床反應器和流化式床反應器，看哪種反應器最適合本設計要求。（1）固定床反應器固定床反應器是指催化劑的床層內(nèi)進行堆積直到需要的床層高度，催化劑固定不動，此反應發(fā)生在催化劑上，是反應相通入床層到達催化劑上才能發(fā)生的，有一些反應器像氨合成塔、二氧化硫反應接觸和氧化器等都屬于固定床反應器里面的填充類的反應器，反應器里面有催化劑，其粒徑一般為2～15mm、烴類液體蒸汽反應轉(zhuǎn)化爐都是使用的這個反應器，原因是這個反應器的技術成熟。固定床反應器可分類為三種基本形式：a.流體從床層上方流到下方，是軸向流動，這種是軸向絕熱固定床反應器。b.流體徑向流動，以離心或向心的形式，和外界無熱量交換，這就是徑向絕熱式固定床反應器。經(jīng)常說到的絕熱反應器就是以上兩種。相比較來說，因為流體的橫著流動，所以比豎著的軸向距離短，由于徑向反應器結構更復雜所以流體在里面與催化劑的接觸面積更大，流體截面積大。適用在其反應本身釋放的熱量不大,或者在整個絕熱反應器中，能夠在不依賴外界熱轉(zhuǎn)移的情況下，承受反應產(chǎn)生的熱量導致的溫度波動的場合。c.列管式固定床反應器。當反應產(chǎn)生的熱量太大時，這種反應器可以很好的轉(zhuǎn)移掉熱量。在反應器內(nèi)充滿了管道，這些管道時用來進行反應的場所，在管內(nèi)或管間通入冷卻或加熱的介質(zhì)用來控制反應溫度，有時候管數(shù)有成千上萬根，直徑一般選擇25～50mm的范圍。所以列管式固定床反應器多用于反應熱效應較大的反應。固定床反應器有如下優(yōu)點：a.對反應的停留時間可以有嚴格的把控，可以適當調(diào)節(jié)反應溫度不均的問題，反應物和催化劑的接觸面積較好，當一個反應中同時伴隨著一個相互串聯(lián)的副作用反應,反應的選擇性更強。b.由于其反應速率較快，所以不需要太多的催化劑，反應的容積也不需要太大就可以有很不錯的生產(chǎn)性能。c.對催化劑損耗量少。d.反應器的結構簡單。但另一方面，固定床反應器：傳熱差,當反應所釋放出的熱量較大時,即使我們采用的是列管型的反應器,也非常有幾率會在一次反應加熱過程中溫度出現(xiàn)急劇飛溫(溫度超過反應所需要的溫度范圍，升高很多，對溫度完全失去了控制)由于催化劑是固定的，有些反應的催化劑不是一次性的，需要循環(huán)利用，但是這種固定反應器就是不許更換催化劑，所以它只適合那些使用一次性催化劑的反應。有些反應要求催化劑要再生，不能只使用一次，所以這種反應特別適合流化床反應器或移動床。（2）流化床反應器流化床反應器原理是一種能夠可以直接通過利用一個系統(tǒng)中的某些固體或者顆粒液體能量流經(jīng)一個顆粒狀的一種固體顆粒層而使得在流化床中的某些固體顆粒能夠直接處于一定高度，懸浮和可移動的運動狀態(tài)，并且它是能夠直接進行一種氣相與固相互反應的一種過程或者液相與固相互反應的一種反應器。在廣泛應用于各種氣-固定反應系統(tǒng)中，又被廣泛稱之為沸騰床式反應器。按照目前流化床的實際生產(chǎn)運用中的情況主要可以大致分為以下兩類：一類指的主要有各種固體化學物質(zhì)原料進行連續(xù)的高效進料和快速輸送出料的裝置，它們主要就是適合于固相材料加工的重要過程或者用于催化劑快速分解失活等各種流體物質(zhì)加工的應用過程[5]。例如對催化裂化過程，催化劑很快的失去活性，一般就幾分鐘的時間，所以要用到上述的反應器，使催化劑不斷的再生。反應器內(nèi)沒有催化劑連續(xù)進出，對于這種反應器來說，主要適合應用于對固體顆粒的性狀持續(xù)存在相當長的時間，其固體顆粒不會發(fā)生明顯物質(zhì)變化的反應過程，時間可達半年到一年。與傳統(tǒng)的固定式反應器相比,流化床反應器具有的主要優(yōu)勢是以下幾個方面：a.連續(xù)的反應，物料可以連續(xù)出入，不用中止反應。b.床層內(nèi)溫度均勻，固體顆粒在床層內(nèi)懸浮運動，溫度十分易于控制，非常適合放熱能力強溫度不易控制的反應。c.細粒子催化劑對于流化床來說是最好的，因為細?？梢韵枇?，使內(nèi)擴散更加容易。d.這種情況下，床中的氣體發(fā)生的反應就沒有達到預期，不夠充分。因此，通常將該法認為不宜廣泛應用于那些需要單程反應轉(zhuǎn)化率極高的化學反應。反應器的反應效率和選擇性會下降，那是因為反應器內(nèi)返混嚴重。e.流化床如果在實際上應用被限制了，那么原因就是固體的顆粒對設備的磨損，還有一方面原因就是粉塵在氣流中被夾帶。為限制返混，可以考慮采用多層流化床或者是在床內(nèi)部設置內(nèi)部結構。這樣就可以將其在床上建立一定程度的濃度差或者是溫度差。另外,由于氣體獲得再次分布，其與氣固之間的相互接觸性能亦可以有所提高。綜上所述此設計選用流化床反應器。參考文獻[1]錢伯章,朱建芳．丙烯腈生產(chǎn)的國內(nèi)外市場分析[J]．江蘇化工．2007,35(1)：56-59[2]羅保軍，等，丙烯腈的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展前景，化工科技市場，2003，10:11-14[3]楊錦宗編著，工業(yè)有機合成基礎，北京：中國石化出版社，1998，503[4]崔克清，陶剛編著，《化工工藝及安全》，北京：化學工業(yè)出版社，2004，202[5]江效田．丙烯腈合成裝置氨中和器用材的選擇[J]．齊魯石油化工,1981,(04)[6]高會元．丙烯腈市場前景展望[J]．現(xiàn)代化工,2001,(04)[7]洪匯．丙烯腈流化床反應器評述[J]．石油化工,1998,(03)[8]關興亞．Sohio氨氧化法丙烯腈新工藝的探討[J]．合成纖維工業(yè),1981,(03)[9]鄭淑英.氨氧化法制備丙烯腈反應機理探討[J