《丙烯腈生產(chǎn)研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述》5400字

丙烯腈生產(chǎn)研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u19503丙烯腈生產(chǎn)研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)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(yīng)用方向 112731.2生產(chǎn)狀況分析 210173(1)國(guó)外狀況 211109(2)國(guó)內(nèi)概況 3267591.3丙烯腈的性質(zhì) 3299571.4丙烯腈生產(chǎn)反應(yīng)器選擇 428495（1）固定床反應(yīng)器 47894（2）流化床反應(yīng)器 531746參考文獻(xiàn) 61.1丙烯腈概況1.1.1丙烯腈的發(fā)展國(guó)家產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)發(fā)布的《全球和中國(guó)丙烯腈產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)分析與預(yù)測(cè)報(bào)告(2020版)》指出，未來幾年內(nèi)丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：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(shù)。其次有一套生產(chǎn)過程中以催化劑為主要的部分的技術(shù)，以及被一些研究人員開發(fā)出來了，第三是隨著不同國(guó)家的發(fā)展與提高環(huán)境意識(shí)，近年來關(guān)于丙烯腈生成所導(dǎo)致的環(huán)境污染問題受到更多的關(guān)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(jìn)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(xué)藥物毒性強(qiáng)，成本高等主要缺點(diǎn)，一種新的生產(chǎn)工藝被美國(guó)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(qiáng)。同時(shí)丙烯憑借其低價(jià)，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(yīng)用方向丙烯腈可以合成很多物質(zhì)。它們被應(yīng)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(shí)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(diǎn)，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(duì)穩(wěn)定，這種具有這么多優(yōu)點(diǎn)的物質(zhì)是通過丙烯腈和丁二烯發(fā)生共聚反應(yīng)而生成的。ABS樹脂相對(duì)于丁腈來說重量輕了許多，同時(shí)耐寒性也非常好，與此同時(shí)它還有抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)，丙烯腈和丁二烯反應(yīng)可以得到這種物質(zhì)。而丙烯腈水解后會(huì)產(chǎn)生兩種非常重要的有機(jī)化學(xué)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(yīng)原理則是一種加氫偶合反應(yīng)，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(jī)合成實(shí)驗(yàn)等等。此外，田PAC142的輔助原料中也含有該產(chǎn)品，因?yàn)樗且环N極性溶劑。。丙烯腈是作為一種重要的化學(xué)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(guó)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(shí)對(duì)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(guān)專家估計(jì)東南亞地區(qū)今后會(huì)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(guó)。1995年美國(guó)的丙烯腈產(chǎn)量是1114kt，生產(chǎn)能力由大到小的順序?yàn)檫@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(guó)，270kt/a)、Hoechst(德國(guó)，90kt/a)、PCKAG(德國(guó)，25kt/a)、BASF(德國(guó)，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(guó)家主要通過一些大公司來生產(chǎn)丙烯腈，作為他們國(guó)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(xué)(52kt/a)，還有其他幾家實(shí)力雄厚的公司的生產(chǎn)能力在這兩個(gè)公司的生產(chǎn)能力之間，根據(jù)丙烯腈市場(chǎng)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(dāng)有分量的，可以排進(jìn)前三。國(guó)外從我國(guó)進(jìn)口的丙烯腈產(chǎn)品中絕大多數(shù)部分都是應(yīng)用于國(guó)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(fèi)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(gè)地區(qū)消費(fèi)的側(cè)重點(diǎn)和組分都不相同，所以消費(fèi)分配存在地區(qū)差異是在所難免的。從消費(fèi)的前景推測(cè)，ABS/SAN的市場(chǎng)份額呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。(2)國(guó)內(nèi)概況我國(guó)上世紀(jì)70年代初開始生產(chǎn)丙烯腈。Sohio生產(chǎn)丙烯腈可以達(dá)5萬t/a，OSW裝置生產(chǎn)丙烯腈可以達(dá)到1萬t/a。這兩個(gè)生產(chǎn)路線分別被我們國(guó)家的公司買,分別是上海石化，蘭化公司。此舉標(biāo)志著我國(guó)丙烯腈進(jìn)入了現(xiàn)代化工領(lǐng)域。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(jìn)。到現(xiàn)在為止我國(guó)有生產(chǎn)丙烯腈的企業(yè)達(dá)到了20多家。同時(shí)丙烯腈的產(chǎn)量也在逐年增長(zhǎng)。我國(guó)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(xì)化工塑料產(chǎn)品、丁腈橡膠、聚丙烯酰胺等化工產(chǎn)品。我國(guó)的丙烯腈需求量特別大，大部分都要靠進(jìn)口，而國(guó)有的丙烯腈少部分才會(huì)被用于在山東、河北的腈綸廠，進(jìn)口數(shù)量比較多。由此可知，丙烯腈在國(guó)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(chǎng)的需要，需要擴(kuò)大生產(chǎn)，在滿足自家需要的同時(shí)解決市場(chǎng)上的大多數(shù)需求，解決這種供不應(yīng)求的現(xiàn)象，。我國(guó)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)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(shí)候是無色、有輕微臭味、77.3°C時(shí)可以沸騰的帶有一些甜味的液體[4]。當(dāng)溫度降到零下83.3攝氏度時(shí)它可以凝固，當(dāng)溫度升高至481攝氏度時(shí)可以自己燃燒起來?？梢院退ハ嗳芙?，也可以和一些有機(jī)溶劑相溶，比如乙醇乙醚等物質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)知道當(dāng)溫度在20攝氏度左右時(shí)，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(gè)極限就會(huì)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(diǎn)-5℃熔點(diǎn)-83.6沸點(diǎn)77.3相對(duì)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(yīng)器選擇在催化劑表面可以提供反應(yīng)的場(chǎng)所，共氣體在上面反應(yīng)。固定床和流化床，移動(dòng)床是最普遍的三類用于床層內(nèi)氣固相反應(yīng)的反應(yīng)器。其中所具有的性能優(yōu)缺點(diǎn)及性能對(duì)比比較方法詳細(xì)性能說明資料如下：列管式固定床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：返混小,當(dāng)反應(yīng)中同時(shí)伴有一個(gè)串聯(lián)的副反應(yīng)時(shí),則可得到相對(duì)較高的選擇性；催化劑的機(jī)械能量的損耗很少；它的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：傳熱差,可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)溫度飛溫；在正常操作時(shí)不需要允許使用催化劑的更換。流化床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：它們同樣可以同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)各種催化劑物料進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化再生及二次循環(huán)利用。缺點(diǎn)：反應(yīng)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(dǎo)致該種反應(yīng)的化學(xué)轉(zhuǎn)化作用效果降低；催化劑會(huì)形成細(xì)粒，這些細(xì)粒會(huì)隨著反應(yīng)物的氣泡被帶出床層，造成流失導(dǎo)致催化劑消耗變大；必須依靠一些經(jīng)驗(yàn)性的放大試驗(yàn)，不能脫離經(jīng)驗(yàn)。移動(dòng)床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：液固兩相的停留時(shí)間可以改變的范圍很廣；基本不存在返混的情況。缺點(diǎn)：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(yīng)時(shí)不能連續(xù)排出沒有活性的催化劑。通過對(duì)兩種反應(yīng)器的比較可以知道，移動(dòng)床反應(yīng)器不適合本設(shè)計(jì)生產(chǎn)，因?yàn)檫@個(gè)工藝的反應(yīng)過程需要嚴(yán)格控制溫度在一定范圍，反應(yīng)所需要的工藝條件也是很嚴(yán)格，而移動(dòng)床反應(yīng)器不滿足工藝設(shè)計(jì)的需要。下面我們就詳細(xì)地介紹一下固定式床反應(yīng)器和流化式床反應(yīng)器，看哪種反應(yīng)器最適合本設(shè)計(jì)要求。（1）固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器是指催化劑的床層內(nèi)進(jìn)行堆積直到需要的床層高度，催化劑固定不動(dòng)，此反應(yīng)發(fā)生在催化劑上，是反應(yīng)相通入床層到達(dá)催化劑上才能發(fā)生的，有一些反應(yīng)器像氨合成塔、二氧化硫反應(yīng)接觸和氧化器等都屬于固定床反應(yīng)器里面的填充類的反應(yīng)器，反應(yīng)器里面有催化劑，其粒徑一般為2～15mm、烴類液體蒸汽反應(yīng)轉(zhuǎn)化爐都是使用的這個(gè)反應(yīng)器，原因是這個(gè)反應(yīng)器的技術(shù)成熟。固定床反應(yīng)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(dòng)，這種是軸向絕熱固定床反應(yīng)器。b.流體徑向流動(dòng)，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(yīng)器。經(jīng)常說到的絕熱反應(yīng)器就是以上兩種。相比較來說，因?yàn)榱黧w的橫著流動(dòng)，所以比豎著的軸向距離短，由于徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更復(fù)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(yīng)本身釋放的熱量不大,或者在整個(gè)絕熱反應(yīng)器中，能夠在不依賴外界熱轉(zhuǎn)移的情況下，承受反應(yīng)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致的溫度波動(dòng)的場(chǎng)合。c.列管式固定床反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量太大時(shí)，這種反應(yīng)器可以很好的轉(zhuǎn)移掉熱量。在反應(yīng)器內(nèi)充滿了管道，這些管道時(shí)用來進(jìn)行反應(yīng)的場(chǎng)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(yīng)溫度，有時(shí)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(yīng)器多用于反應(yīng)熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。固定床反應(yīng)器有如下優(yōu)點(diǎn)：a.對(duì)反應(yīng)的停留時(shí)間可以有嚴(yán)格的把控，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度不均的問題，反應(yīng)物和催化劑的接觸面積較好，當(dāng)一個(gè)反應(yīng)中同時(shí)伴隨著一個(gè)相互串聯(lián)的副作用反應(yīng),反應(yīng)的選擇性更強(qiáng)。b.由于其反應(yīng)速率較快，所以不需要太多的催化劑，反應(yīng)的容積也不需要太大就可以有很不錯(cuò)的生產(chǎn)性能。c.對(duì)催化劑損耗量少。d.反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但另一方面，固定床反應(yīng)器：傳熱差,當(dāng)反應(yīng)所釋放出的熱量較大時(shí),即使我們采用的是列管型的反應(yīng)器,也非常有幾率會(huì)在一次反應(yīng)加熱過程中溫度出現(xiàn)急劇飛溫(溫度超過反應(yīng)所需要的溫度范圍，升高很多，對(duì)溫度完全失去了控制)由于催化劑是固定的，有些反應(yīng)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(yīng)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(yīng)。有些反應(yīng)要求催化劑要再生，不能只使用一次，所以這種反應(yīng)特別適合流化床反應(yīng)器或移動(dòng)床。（2）流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器原理是一種能夠可以直接通過利用一個(gè)系統(tǒng)中的某些固體或者顆粒液體能量流經(jīng)一個(gè)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(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且它是能夠直接進(jìn)行一種氣相與固相互反應(yīng)的一種過程或者液相與固相互反應(yīng)的一種反應(yīng)器。在廣泛應(yīng)用于各種氣-固定反應(yīng)系統(tǒng)中，又被廣泛稱之為沸騰床式反應(yīng)器。按照目前流化床的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)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(xué)物質(zhì)原料進(jìn)行連續(xù)的高效進(jìn)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(yīng)用過程[5]。例如對(duì)催化裂化過程，催化劑很快的失去活性，一般就幾分鐘的時(shí)間，所以要用到上述的反應(yīng)器，使催化劑不斷的再生。反應(yīng)器內(nèi)沒有催化劑連續(xù)進(jìn)出，對(duì)于這種反應(yīng)器來說，主要適合應(yīng)用于對(duì)固體顆粒的性狀持續(xù)存在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，其固體顆粒不會(huì)發(fā)生明顯物質(zhì)變化的反應(yīng)過程，時(shí)間可達(dá)半年到一年。與傳統(tǒng)的固定式反應(yīng)器相比,流化床反應(yīng)器具有的主要優(yōu)勢(shì)是以下幾個(gè)方面：a.連續(xù)的反應(yīng)，物料可以連續(xù)出入，不用中止反應(yīng)。b.床層內(nèi)溫度均勻，固體顆粒在床層內(nèi)懸浮運(yùn)動(dòng)，溫度十分易于控制，非常適合放熱能力強(qiáng)溫度不易控制的反應(yīng)。c.細(xì)粒子催化劑對(duì)于流化床來說是最好的，因?yàn)榧?xì)?？梢韵枇?，使內(nèi)擴(kuò)散更加容易。d.這種情況下，床中的氣體發(fā)生的反應(yīng)就沒有達(dá)到預(yù)期，不夠充分。因此，通常將該法認(rèn)為不宜廣泛應(yīng)用于那些需要單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率極高的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)器的反應(yīng)效率和選擇性會(huì)下降，那是因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)返混嚴(yán)重。e.流化床如果在實(shí)際上應(yīng)用被限制了，那么原因就是固體的顆粒對(duì)設(shè)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(shè)置內(nèi)部結(jié)構(gòu)。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(shè)計(jì)選用流化床反應(yīng)器。參考文獻(xiàn)[1]錢伯章,朱建芳．丙烯腈生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)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(chǎng)，2003，10:11-14[3]楊錦宗編著，工業(yè)有機(jī)合成基礎(chǔ)，北京：中國(guó)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(xué)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(huì)元．丙烯腈市場(chǎng)前景展望[J]．現(xiàn)代化工,2001,(04)[7]洪匯．丙烯腈流化床反應(yīng)器評(píng)述[J]．石油化工,1998,(03)[8]關(guān)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(yīng)機(jī)理探討[J