《化工工藝學(xué)》教案丙烯腈講稿范文

第十二章：丙烯腈第十二章丙烯腈第一節(jié)產(chǎn)品概述丙烯腈【中文名稱】丙烯腈；氰代乙烯；2-丙烯腈；乙烯基腈；谷粒熏蒸劑【理化性質(zhì)】丙烯腈〔acrylonitrile,propenenitrile,AN,CHCHCN〕亦稱乙烯基氰253.06，熔點(diǎn)-83.5℃，77.5℃～77.9℃，常溫0.8060g/cm3〔20/4℃〕,帶吡啶樣特別氣味，具稍微刺激性；25℃時(shí)蒸氣壓為14.6～15.3kPa，蒸氣密度1.9g/L，在空14.5%〔25℃〕，1.13g/L(25℃)；稍溶于水〔7.3%，20℃〕，3.05～17.0%〔體積〕主要由丙烯氨化氧化制得，是聚丙烯腈纖維的重要單體。沿革 其次次世界大戰(zhàn)前夕，覺察丙烯腈的共聚物可極大改善合成橡膠的耐油和耐溶劑性丙腈烯因而開頭受到重視戰(zhàn)斗期間德國(guó)開發(fā)了環(huán)氧乙烷和氫氰酸合成丙烯腈的氰乙醇法工藝后來德國(guó)法本公司又開發(fā)了乙炔和氫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產(chǎn)方法。其后，丙烯腈在合成纖維、樹脂等方面的應(yīng)用，又促進(jìn)了丙烯腈生產(chǎn)方法的爭(zhēng)論及其產(chǎn)量激增。1960年，美國(guó)俄亥俄標(biāo)準(zhǔn)油公司承受流反響器開發(fā)丙烯氨化氧化一步合成丙烯腈工藝并投入工業(yè)生產(chǎn)引起了丙烯腈生產(chǎn)工藝的巨大變革。1983年，世界丙烯腈年產(chǎn)量已達(dá)3Mt,幾乎全部承受丙烯氨化氧化法生產(chǎn)，其中索亥俄工藝即俄亥俄標(biāo)準(zhǔn)油公司的方法約占90％。其次節(jié)產(chǎn)品工藝流程一、工藝流程示意簡(jiǎn)圖二、工藝流程簡(jiǎn)述·生產(chǎn)方法 丙烯腈的生產(chǎn)方法有氰乙醇法、乙炔法和丙烯氨化氧化法三種。其中氰乙醇法已淘汰，乙炔法僅少數(shù)國(guó)家沿用。氰乙醇法 環(huán)氧乙烷和氫氰酸在水和三甲胺的存在下反響得氰乙醇。然后以碳酸鎂為催化劑〔見酸堿催化劑〕，于200～280℃脫水制得丙烯腈，收率約75％。此法雖能制得高純度丙烯腈，但氫氰酸毒性大，本錢也較高。乙炔法 乙炔和氫氰酸在氯化亞酮-氯化鉀-氯化鈉稀鹽酸溶液(見絡(luò)合催化劑)的催化作用下，在80～90℃反響得丙烯腈：CHCN此法生產(chǎn)簡(jiǎn)潔，收率良好，以氫氰酸計(jì)可達(dá)97％，但副反響多，產(chǎn)物精制較難，毒性也大，且原料乙炔價(jià)格高于丙烯，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上落后于丙烯氨化氧化法。丙烯氨化氧化法 丙烯氨化氧化的反響為：即在硅膠作載體的含有磷、鉬、鉍等元素的催化劑作用下在氨存在下用空氣氧化丙烯：反響的主要副產(chǎn)物為氫氰酸、乙腈和二氧化碳。早在1949年，聯(lián)合化學(xué)公司就在專利中對(duì)中丙烯、氨、空氣之體積比為1:(～1.2):(.11.5〔見〔確定壓力〕吸取精餾1960金屬氧化物催化劑，丙烯腈收率已到達(dá)75％以上。與此同時(shí)，日本開發(fā)成功了銻－鐵系催化劑，也用于工業(yè)生產(chǎn)。稱ABS樹脂。此外，丙烯腈也是有機(jī)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，丙烯腈還是一種非質(zhì)子型極性溶劑。第三節(jié)原料預(yù)備流程一、反響對(duì)原料的根本要求1、催化劑MB862、氨3、丙烯4、空氣二、原料進(jìn)入反響器的預(yù)處理化工工藝學(xué)講稿 第十二章：丙烯腈 陳彥1、氣化原料氣升溫氣化21650.1Mpa3、催化劑桶裝計(jì)量?jī)?nèi)旋風(fēng)分別器4、開工爐440+-105、原料計(jì)量三、加料流程示意圖第四節(jié)反響過程和反響工藝一、反響原理二、反響器流化床反響器型式三、反響的工藝條件和掌握1、反響溫度430～450℃20.1~0.255Mpa3、催化劑投料量WWH 催化力量〔空間速度〕＝0.064、原料配比氨丙烯1.15～1.20 空氣丙烯9.2～9.756～12第五節(jié)產(chǎn)物的分別過程一、合成產(chǎn)物的分別過程分析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 粉塵和聚合物10二、分別流程設(shè)計(jì)1、除塵除氨塔2、水吸取塔 4~5%水溶液3萃取分別塔塔AN75.9,HCN8.9H2O15.靈敏ACN 10.1H2O89.4HCN05塔釜〔廢水〕4、乙腈塔〔ACN〕化工工藝學(xué)講稿 第十二章：丙烯腈 陳彥5、油水分別器塔頂AN75.9,HCN8.9H2O15.〕―AN83.1,HCN9.4H2O756、脫HCN塔AN83.1,HCN9.4H2O75塔頂純HCN 塔釜粗AN7、AN成品塔塔頂純AN 塔釜粗AN 回萃取塔第六節(jié)生產(chǎn)掌握分析見表第七節(jié)三廢治理一、廢水二、廢氣三、燃燒爐和事故火炬第八節(jié)安全衛(wèi)生防護(hù)1AN2HCN3CAN4第九節(jié)技術(shù)進(jìn)步和能量綜合利用第十三章合成苯酚第一節(jié)產(chǎn)品概述醛樹脂、己內(nèi)酰胺、雙酚A、己二酸、苯胺、烷基酚、水楊酸等，此外還可用作溶劑、染料92%其次節(jié)產(chǎn)品工藝流程一、產(chǎn)品工藝流程方框圖二、工藝流程概述苯酚早期從煤焦油中制得，最早的苯酚化學(xué)合成工藝路線是磺化法，由于腐蝕和污染等原在這些方法中異丙苯法最具競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上92%以上的苯酚承受異丙苯法生產(chǎn)工藝。從異丙苯動(dòng)身生苯酚要經(jīng)過異丙苯氧化、氧化農(nóng)提純、過氧化氫異丙苯CHP〕分生成過氧化氫異丙苯CHPCHP分解生成苯酚和丙酮。該方法以KBR〔路特〕公司的苯酚法工藝最為典型。除從異丙苯生產(chǎn)高純度苯酚和丙酮外，還回收副產(chǎn)物-甲基苯乙烯〔AMS〕和苯乙酮〔APCHP的效率高達(dá)95%CHP被濃縮，并在酸催化劑存在下高產(chǎn)率〔99%〕地分解為苯酚和丙酮。AMS加氫為異丙苯，用于循環(huán)氧化或回收。帶有AMS加氫的KBR流程，1.3110.615KBR苯酚工藝具有低能耗、低原材料消耗、低生產(chǎn)費(fèi)用和低排放污染的特點(diǎn)。迄至2023年初統(tǒng)計(jì)，已30280年。2090Aristech公司和殼牌化學(xué)公司承受該工藝分別在美國(guó)建成1022.5萬噸上海高橋分公司也引進(jìn)了這一工藝。承受KBR苯酚技術(shù)建設(shè)的4套裝置于1999~2023350%泛、流程簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)。第三節(jié)原料流程催化劑：固體磷酸要求原料脫水〔閃蒸＋分子篩〕第四節(jié)反響過程和反響工藝一、異丙苯合成苯＋丙烯＝》異丙苯二、異丙苯的氧化異丙苯＋O2＝》過氧化氫異丙苯〔CHP〕100～120℃壓力0.5～1MpaPH5～7 氧化深度：25～30％多層鼓泡反響器＋2～4三、CHP分解CHP=>苯酚＋丙酮 酸催化劑〔強(qiáng)酸型離子交換樹脂〕同時(shí)掌握水量除雜質(zhì)掌握反響熱以保護(hù)催化劑和保證安全的目的第五節(jié)產(chǎn)物的分別一、異丙苯精制204℃〔二異丙苯〕>152℃〔異丙苯〕>80.5℃(苯)粗餾＋精餾二、CHP精制提濃膜式蒸發(fā)器二、苯酚精制精餾第六節(jié)三廢治理和技術(shù)進(jìn)步一、三廢治理二、安全衛(wèi)生毒三、技術(shù)進(jìn)步目前苯酚合成工藝在連續(xù)完善異丙苯法的同時(shí)，正在向無廢、少?gòu)U、不聯(lián)產(chǎn)丙酮技術(shù)的方向進(jìn)展，研發(fā)熱點(diǎn)有。異丙苯法的改進(jìn)：UOP工藝、魯姆斯工藝、KBR工藝連續(xù)對(duì)原有工藝加以改進(jìn)，在降低副產(chǎn)物量、提高苯酚純度方面，較前有所改進(jìn)，其中UOP工藝承受參加催化劑或化學(xué)品幫助分別的技術(shù)，提高苯酚的純度。以三種技術(shù)均能獲得純度99.99%以上的苯酚，從而可滿足生產(chǎn)聚碳酸酯的要求，同時(shí)，在熱量利用上都有所改進(jìn)。埃克森美孚公司開發(fā)了由過氧化氫異丙苯〔CHP〕制取苯酚的催化精餾技術(shù)，塔器催化劑床層中承受Zr-Fe-W100%，苯酚和丙酮選擇率高，而4-異丙苯基苯酚、〔AMS〕二聚物及焦油等高沸點(diǎn)的聯(lián)產(chǎn)雜質(zhì)數(shù)量很少。該工藝對(duì)苯酚的選擇性為89.5為：50~90℃、34Kpa4h-19.7%和0.8%。該催化精餾工藝有效地將反響熱用于丙酮精餾過程，將反響過程和精餾過程結(jié)合中和過程。Aristech司提出異丙苯兩步裂解生產(chǎn)苯酚丙酮的改進(jìn)工藝，在第一反響段以酸催化劑使95%甲基苯乙烯〔AMS〕氫化成異丙苯，同時(shí)，第一反響段剩余的CHP分解成苯酚和丙酮，剩余〔AMS。GECHPCHP化工工藝學(xué)講稿 第十二章：丙烯腈 陳彥低。美國(guó)AlliedSignl司設(shè)計(jì)的節(jié)能型高純度苯酚提純工藝，在冷凝塔水冷凝蒸氣的同時(shí)回分送回苯酚蒸餾塔，可有效地節(jié)約能源。該公司還設(shè)計(jì)了另一種以胺處理提純苯酚的方法，該方法以胺處理將苯酚粗產(chǎn)物中的丙酮醇和2-苯基丙醛轉(zhuǎn)化成高沸點(diǎn)化合物，然后將粗產(chǎn)物度苯酚。三井化學(xué)公司與日鐵等公司建立了不聯(lián)產(chǎn)丙酮的生產(chǎn)裝置。在該工藝中，丙酮不作為產(chǎn)丙醇與苯進(jìn)展烷基化反響生成異丙苯199721年擴(kuò)建裝置中。苯直接氧化制苯酚：由苯和丙烯動(dòng)身經(jīng)異丙苯生產(chǎn)苯酚的路線要聯(lián)產(chǎn)大量丙酮〔0.1，〔也可稱羥基化制取苯酚的工藝已成研發(fā)熱點(diǎn)。目前爭(zhēng)論的氧化劑類型有氧、過氧化氫、一氧化二氮等，爭(zhēng)論結(jié)果說明，承受分子氧作氧化劑時(shí)，苯的轉(zhuǎn)化率較低，而承受N2O或H2O2一類專用氧化劑時(shí)，苯轉(zhuǎn)化率較高。該H-ZSM-5ZSM-5〔Fe-ZSM-5Na-ZSM5-5、鈦硅沸石TS-1、羥基磷灰石等。美國(guó)Soluti公司和俄羅斯博里斯可夫催化劑爭(zhēng)論所BIC〕共同爭(zhēng)論開發(fā)的無聯(lián)產(chǎn)丙酮的苯直接氧化法工藝—Alphox技術(shù)，利用N2O在分子篩催化劑上進(jìn)展反響，反響在氣相、苯酚。BIC對(duì)催化劑進(jìn)展反復(fù)試驗(yàn)后證明，含有鐵的酸性ZSM5-5和ZSM-11沸石催化劑用500~9002hN2O的燃燒反響，延緩催化劑的失活。該工藝過程產(chǎn)生的廢棄物缺乏原料苯量的2%，并能有效地將苯酚生產(chǎn)裝置與已二酸裝置整合起來，既能有效地利用N2O，又能將苯酚用于生產(chǎn)已二酸，或作商品銷售。美國(guó)斯坦福爭(zhēng)論所對(duì)Alphox法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估數(shù)據(jù)說明，該法的總固定投資費(fèi)用比一套同等的異丙苯法苯酚裝置要低承受該方法的苯酚裝置要受到相聯(lián)結(jié)的已二酸生產(chǎn)裝置規(guī)模的牽制連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期較差，以N2O計(jì)苯酚選擇性較低，故要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化尚存在很多問題。首諾Soluta公司也開發(fā)了承受N2O為氧化劑使苯直接催化氧化為苯酚的一步法工藝。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合爭(zhēng)論所、丸善石化公司、NOK公司合作開發(fā)的苯直接氧化生成苯酚的氣相合成工藝，用離解氫將氧活化后引入苯中，氫被鈀膜吸附，而解離活化的氧透過膜，能消耗用也大為節(jié)減。埃尼化學(xué)公司以H2O2為氧化劑，承受兩相反響溶劑體系，有機(jī)相由原料苯和一種有機(jī)溶劑〔最好為乙腈〕組成，含水相由H2O2和催化劑組成。催化體系由含氮的雜芳族化合物羧Fe2+或Fe3使合成苯酚選擇性較高。為助催化劑，可以促進(jìn)直接氧化反響。Sunoco上的釩基螯合物〔1.2%金屬〕1%97%韓國(guó)化學(xué)技術(shù)爭(zhēng)論院開發(fā)的催化體系由YZSM-5分子篩組成，ZSM-5分子篩中2%97%最近日本先進(jìn)工業(yè)科技國(guó)家爭(zhēng)論院〔AIST〕開發(fā)了由苯一步法合成苯酚的膜法催化工藝，而常規(guī)工藝從苯開頭需三個(gè)步驟，并且產(chǎn)生需處理的廢酸。AIST的工藝使用不銹鋼外管和多孔1μm的鈀膜催化劑，用化學(xué)蒸氣沉積法涂復(fù)在氧化鋁管的外側(cè)。膜由AIST與丸善石化公司和NOK公司共同開發(fā)。反響器置于加熱至150~250℃的加熱爐內(nèi)，苯和氧氣流過氧化鋁內(nèi)管，0.2MPa壓力的氫氣沿管外側(cè)通過。驗(yàn)室中，在轉(zhuǎn)化率低于3%90%10%~15%轉(zhuǎn)化率時(shí)，選擇性大于80%1.5時(shí)，隨著工藝過程的改進(jìn)，估量轉(zhuǎn)化率還可提高。日本化學(xué)創(chuàng)爭(zhēng)論院〔JCII〕與東曹公司合作，正在開發(fā)從苯制取苯酚而不產(chǎn)生副產(chǎn)物的工藝。目前制取苯酚的主要合成路線是異丙苯工藝，需使用過氧化物并生成丙酮副產(chǎn)品；甲苯法工藝會(huì)產(chǎn)生大量CO2為解決這些問題，需開發(fā)由苯直接氧化法工藝。工藝由二步組成，首先，苯與醋酸在150~200℃和掌握氧分壓下反響，生成乙酸苯酯，該反響藉助Pd-硫?qū)袤w系載于氧化硅上的10%100率。成苯酚和氧氣。目前，苯轉(zhuǎn)化率僅約10%日本大賽爾〔Daicel〕化學(xué)工業(yè)公司與位于大阪的Kansai大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系合作，開發(fā)成功由苯和CO制取苯酚的一步法生產(chǎn)工藝 制取苯酚一般分為3個(gè)步驟。首先，苯與丙烯反響生成異丙苯異丙苯氧化為過氧化氫異丙苯過氧化氫異丙苯進(jìn)一步分解為苯酚和副產(chǎn)物丙酮。工藝苯直接在空氣存在下〔0.5～1MPa分壓〕、利用CO〔1～1.5MPa分壓〕為復(fù)原劑合成。該反響發(fā)生在約90℃的含水醋酸溶液中，承受雜多酸催化劑，如磷鉬釩酸。在試驗(yàn)室條件下一次通過轉(zhuǎn)化率達(dá)25%～30%，苯酚選擇性達(dá)90%。催化劑可使用5次以上再更換。大賽爾公司稱，工藝可望大大降低苯酚的生產(chǎn)費(fèi)用，同時(shí)不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物。據(jù)稱，承受這一技術(shù)適當(dāng)改進(jìn)后也可從替代的苯類生產(chǎn)其他苯酚類化合物目前該公司已打算與大規(guī)模生產(chǎn)苯酚的公司合作，將該