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丙烯氨氧化制丙烯腈工藝研究

文檔作者：鄭忠文檔來源：西北民族大學化工學院		更新日期： 2026年04月03日	點擊數：
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丙烯氨氧化制丙烯腈工藝研究
鄭忠(西北民族大學化工學院，甘肅蘭州730300)
摘要：丙烯腈是合成纖維和塑料的重要原料之一，生產廠家
較多，基本路線都是以丙烯作起始原料，經過氨氧化而生產丙烯
腈j本文綜述了目前應用最廣泛的丙烯氨氧化法制取丙烯腈
的反應原理與工藝流程，以及國內大廠對引進裝置的改造與升
級．并在總結前人研究結果的基礎上，提出自己對于該工藝未
來發展方向的看法：
關鍵詞：丙烯腈；丙烯；氨氧化
1丙烯睛生產工藝簡介
丙烯腈是重要的化學原料，主要用于合成聚丙烯腈纖維
?。也用于合成ABS程塑料，在化工中有重要的作用。
丙烯氨氧化制取丙烯腈的方法是1960年美國標準石油公
司開發的。這種方法與乙炔加成法相比，生產成本降低，因此
迅速在全世界推廣。此后，世界主要的丙烯腈生產企業都是采
用Sohio的生產工藝”l，并受到美國BP公司的專利控制，我國的
大型丙烯腈廠都是進口美國BP公司的技術。
2反應機理
在工業條件下，丙烯與氨在催化劑作用下，與氧氣發生脫
氫91發生反應，生成丙烯腈，同時有副產物乙腈、氯氰酸、二氧化
碳，以及深度氧化產物。
其主要反應如下：
CHF：CH—CH3+NH3+i3 O：---*CH2=CH—CN+3H：0(1)
Z
同時發生如下反應：
CH2-CH—CH，+3NH，+202—，3HCN+6H：0(2)
cH!=CH—CH，+．}NH3+睪02—，睪CH3一CN+3H20(3)
／ ￡￡
CH2=CH—CH3+÷02—-+3C01+3H：0(41
CH2=CH—CH3+302-+3C0+3H：O(5)
CH2=CH—CH3+02—，CH：==CH—CHO+H20(6)
CH：=CH-CH3+導01—，CH!==CH—COOH+Hz0(7)
CH2=CH—cH3+≥o：--+CH，一CO—cH，(8)
CH2=CH—CH3+NH3+0：—，CH3CH2CN+2H20(9)
上述反應以生成乙腈與氫氰酸為主，還有少量的二氧化
碳、丙烯酸、丙烯醛、丙酮、丙腈等。
3催化劑的發展
在丙烯氨氧化工藝中，催化劑的選取至關重要，決定著整
個工藝的經濟性。目前主要由Mo—Bi系催化劑和Sb—Fe系催化
劑f?。
3．1 MO一8i系催化劑
國產MB一86催化劑目前明顯優于國外催化劑，反應溫度、
反應壓力和氨與丙烯的單耗比國91、催化劑還低，而且原有設備
無需改造。幾年前上海石油化工研究學院發出了最新的
SANC一08型劑”1，該種催化劑性能優良、清潔環保，催化效率以
及丙烯腈回收率處于當時國內領先水平。
3．2 Sb—Fe系催化劑
日本化學公司開發的催化劑屬于5b—Fe系催化劑，1969年
該公司推出了第一代sb—Fe催化劑NS—b91，隨后又推出了NS一
702，NS一733A．N5-7338等。有一半的Sohio工藝采用該種催
化劑。
4工藝流程
Sohio法生產丙烯腈總共分為合成、急冷、精制、乙腈、硫銨
五個部分。
4．1合成
合成可以在固定床反應器，或者流化床反應器中。其中流
化床反應器由于接觸面積大、催化效率高，因此應用比較廣
泛。具體流程如下：
1-丙烷蒸發器；2一液氨蒸發器：3一空氣壓縮機：4一流化床反應器：5、6一換
熱器
丙烯與液氨在蒸發器中氣化成為氣體，通過丙烯與液氨再
分布器，達到充分混合的效果。空氣通過泵輸送到流化床反應
器中在流化床中物料進行反應，反應溫度在430-450。C之間，壓
力0．14—0．16Mpa，空氣比在10左右，氨比在1．12一1．15之間。
4．2急冷分離
流化床出料的溫度在400℃左右，為了進一步分離，需要進
行急冷。在現有的生產裝置中，急冷塔的設計有空心噴淋塔、
板式塔和填料塔。早期的設計多為空心噴淋塔，我國引進的裝
置多為此種設計，一般是兩段式加外循環噴淋結構?1。從流動
床反應器出來的反應氣中含有未反應的氨、催化劑顆粒以及少
量的聚合物，需要在急冷塔中用酸吸收。
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圖2；新急冷塔的設計
132|萬扎方j髫數據緝2016年12月
4．3丙烯腈的精制
經過急冷后的氣體通過吸收塔之后，反應氣中的丙烯脂、
乙腈、氧氰酸等溶于水中，氮氣、二氧化碳、一氧化碳、以及未反
應的丙烯、氧氣、氦氣以及少量未吸收的丙烯腈、乙腈，氫氰酸
等由吸收塔頂部出來，送到火炬焚燒。
在35℃下，氫氰酸和乙腈易溶于水，而丙烯腈的溶解度只
有7．7％所以需要足夠的水才能夠充分吸收丙烯腈，工業上控
制丙烯腈的濃度在2-5％左右。吸收水溫為35～40℃吸收液送
至解吸粘制裝置，裝置如下：
1_回收塔：2一乙腈塔：3，4一油水分層器；5一脫氰塔；6一AN精制塔
4．4乙腈精煉
從解析塔出來的釜液乙腈含量在50％左右，需要進一步的
精制才能得到純度在99．5％以上的工業乙腈，粘制流程如下
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圖2乙腈回收流程
1一T一201二脫氰塔；2-分離器：3一R一201化學反應差：4一V一
202z分離器；
5一T一202分離器：6一V一205分離器：7一T一203加壓共沸塔：8一
V-206分離器．
4．5硫銨回收
在吸收塔中，過量的氨被硫酸吸收，含有大量氨的液體送
至硫銨回收工段。硫銨回收的基本流程如下：
加熱囂
E一901
硫酸銨溶液從上一段輸送過來，濃度在20％左右，經過結
晶器R-901經過減壓蒸發，濃度進一步提高，結晶器底部含有
硫銨晶體的經料漿泵打入稠厚器V-908中結晶器中部抽出的
有機物送至焚燒爐中處理。在稠厚器中，硫銨結晶沉降至離心
機，除去大量的水，再經過進一步的干燥，得到成品的硫銨經蒸
發后消耗水蒸氣，此能耗非常大，為了有效利用熱量，提高效
率，技術人員對此進行了改造，采用多效蒸發器，使得生產效率
提高。
5廢物處理
丙烯腈在生產過程中會產生大量的含氰廢水，這些物質對
環境有危害，因此必須在生產過程中除去這些物質。在傳統工
藝中，主要方法是通過富集之后送至焚燒爐焚燒的辦法，這種
方法能耗大，而且容易造成二次污染。因此人們也在不斷開發
新的廢物處理工藝，尤其是污水處理。
6最新技術進展與展望
從整個工藝流程來看，在技術上沒有太大的突破，主要的
研究方向在于提高烯腈的收率、降低能耗、減少污染物排放。
提高工藝的經濟效率的關鍵在于提高催化劑的效率，目前催化
劑的轉換效率在80％左右，因此產生的氫氰酸、乙腈等含腈副
產物也較多。如果能找到一個高選擇性的催化劑，就可以進一
步提高丙烯腈的收率。
為了充分利用能量，很多企業進行了技術改造，充分利用
熱量，比如廢熱回收、采用多效蒸發、蒸汽透平發電或者推動
機器。
參考文獻：
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作者簡介：
鄭忠(1994一)，男，西北民族大學化工學院化學工程與工藝專業
本科生。
萬方數據 2016年12月 北；髫理 133

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