丙烷氨氧化制丙烯腈的反应研究
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氨氧化法制备丙烯腈一、丙烯腈概述丙烯腈是一种无色的有辛辣气味液体,属大众基本有机化工产品,是三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料,在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。
中文名:丙烯腈外文名:acrylonitrile别名:乙烯基氰分子式:C3H3N相对分子质量:53.06化学品类别:有机物--腈类管制类型:丙烯腈(剧毒)储存:密封保存1.物理性质丙烯腈,英文名Acrylonifrile(简称CAN);化学分子式:CH2=CH-CN;分子量:53.1;丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体,剧毒,有特殊气味;可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有溶剂;与水互溶;丙烯腈在室内允许浓度为0.002mg/L;在空气中的爆炸极限为3.05~17.5%(体积)丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物,和水的共沸点为71℃,共沸点中丙烯腈的含量为88%(质量),在有苯乙烯存在下,还能2.化学性质易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体。
与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。
在火场高温下,能发生聚合放热,使容器破裂.丙稀腈由于分子结构带有C=C双键及C-N键,所以化学性质非常活泼,可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
聚合反应和加成反应都发生在丙稀腈的C=C双键上,纯丙稀腈在光的作用下能自行聚合,与强碱(NaOH)混和时,聚合十分剧烈,大量放热,易爆炸;除发生自聚外,丙稀腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙稀酰胺等发生共聚反应,由此可制得合成纤维、塑料、涂料和胶粘剂等。
丙稀腈经电解加氢偶联反应可以制得己二腈。
氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应等,丙稀腈和水在铜催化剂存在下,可以水合制取丙稀酰胺。
化学性质;氰乙基化反应是丙稀腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等的反应。
●丙稀腈和醇反应可制取烷氧基丙胺,烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。
丙烯氨氧化(氧化偶联)制丙烯腈生产工艺把烯烃、芳烃、烷烃及其衍生物与空气(或氧气)、氨气混合通过催化剂制成腈类化合物的方法称为氨氧化法,按氧化反应的分类,这类反应亦称氧化偶联。
有代表性的,已工业化的反应主要有下列几种:研究表明,氨氧化制腈类用催化剂与烃类氧化制醛类用催化剂(如丙烯氧化制丙烯醛、间(对)二甲苯氧化制苯二甲醛等氧化催化剂)十分类似,氨氧化催化剂往往亦可用作醛类氧化催化剂,其原因是由于这两类反应通过类似的历程,形成相同的氧化中间物之故。
上列反应中以丙烯氨氧化合成丙烯腈最为重要,下面即以此反应为例进行讨论。
丙烯腈是丙烯系列的重要产品。
就世界范围而言,在丙烯系列产品中,它的产量仅次于聚丙烯,居第二位。
丙烯腈是生产有机高分子聚合物的重要单体,85%以上的丙烯腈用来生产聚丙烯腈,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯合成的ABS树脂,以及由丙烯腈和苯乙烯合成的SAN树脂,是重要的工程塑料。
此外,丙烯腈也是重要的有机合成原料,由丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺,由后者聚合制得的聚丙烯酰胺是三次采油的重要助剂。
由丙烯腈经电解加氢偶联(又称电解加氢二聚)可制得己二腈,再加氢可制得己二胺,后者是生产尼龙-66的主要单体。
由丙烯腈还可制得一系列精细化工产品,如谷氨酸钠、医药、农药薰蒸剂、高分子絮凝剂、化学灌浆剂、纤维改性剂、纸张增强剂、固化剂、密封胶、涂料和橡胶硫化促进剂等。
丙烯腈在常温下是无色透明液体,剧毒,味甜,微臭。
沸点78.5℃,熔点-82.0℃,相对密度0.8006。
丙烯腈在室内允许的浓度为0.002 mg/l,在空气中的爆炸极限为3.05%~17.5%(m)。
因此,在生产、贮存和运输中,应采取严格的安全防护措施。
丙烯腈分子中含有腈基和C=C 不饱和双键,化学性质极为活泼,能发生聚合、加成、腈基和腈乙基化等反应,纯丙烯腈在光的作用下就能自行聚合,所以在成品丙烯腈中,通常要加入少量阻聚剂,如对苯二酚甲基醚(MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。
丙烯氨法制丙烯腈新工艺【摘要】综述了目前应用最广泛的丙烯氨氧化法制取丙烯腈的反应原理与工艺流程,以及国内大厂对引进装置的改造与升级。
在总结前人研究结果的基础上,提出自己对于该工艺未来发展方向的看法。
目录一.丙烯腈生产工艺简介 (3)二.反应机理 (3)2.1丙烯氧化成醛 (3)2.2醛生成腈化物 (3)三.催化剂的发展 (4)3.1 Mo-Bi系催化剂 (4)3.2 Sb-Fe系催化剂 (4)四、工艺流程 (4)4.1合成 (4)4.2 急冷分离 (6)4.3 丙烯腈的精制 (7)4.4 乙腈精制 (8)4.5 硫铵回收 (9)五、废物处理 (10)六、最新技术进展与展望 (10)七、参考文献 (10)一.丙烯腈生产工艺简介丙烯腈是重要的化工原料,主要用于合成聚丙烯腈纤维,即腈纶。
也用于合成ABS 工程塑料,在化工方面有重要的作用。
丙烯腈的需求量非常大,2008年,中国国内的丙烯腈总生产能力达到了1205kt/a [1],不过还需要进口。
丙烯氨氧化制取丙烯腈的方法是1960年美国标准石油公司(Standard Oil )开发的。
这种方法与在此之前的乙炔加成法相比,生产成本大幅降低,因此迅速在全世界推广。
此后,世界主要的丙烯腈生产企业都是采用Sohio 的生产工艺,并受到美国BP 公司的专利控制。
我国的大型丙烯腈厂都是进口美国BP 公司的技术。
二.反应机理在工业条件下,丙烯与氨在催化剂作用下,与氧气发生脱氢发生反应,生成丙烯腈,同时有副产物乙腈、氢氰酸、二氧化碳,以及噁唑等深度氧化产物。
主反应如下:CH 2==CH —CH 3 + NH 3 +23O 2→CH 2==CH —CN + 3H 2O (1)同时发生下列化学反应:CH 2==CH —CH 3 + 3NH 3 + 3O 2 → 3HCN + 6H 2O(2) CH 2==CH —CH 3 +23NH 3 + 23O 2 →23CH 3—CN+ 3H 2O (3) CH 2==CH —CH 3 + 29O 2→ 3CO 2 + 3H 2O(4) CH 2==CH —CH 3 + 3O 2→ 3CO+ 3H 2O (5) CH 2==CH —CH 3 + O 2→ CH 2 ==CH —CHO+ H 2O(6) CH 2==CH —CH 3 + 23O 2 →CH 2 ==CH —COOH+ H 2O(7) CH 2==CH —CH 3 + 21O 2 →CH 3—CO —CH 3(8) CH 2==CH —CH 3 + NH 3 + O 2→ CH 3CH 2CN + 2H 2O(9)上述反应以生成乙腈与氢氰酸为主,还有少量的二氧化碳、丙烯酸、丙烯醛、丙酮、丙腈等。
丙烯氨氧化法生产丙烯腈授课内容:●丙烯氨氧化法生产丙烯腈反应原理●丙烯氨氧化法生产丙烯腈工艺流程知识目标:●了解丙烯腈的主要用途●了解碳3烃类的主要来源及用途●掌握丙烯氨氧化法生产丙烯腈反应原理●掌握丙烯氨氧化法生产丙烯腈工艺流程能力目标:●分析丙烯腈水混合物分离模式●分析和判断主副反应程度对反应产物分布的影响思考与练习:●丙烯氨氧化法生产丙烯腈反应催化剂组成和特点●影响丙烯氨氧化法生产丙烯腈反应过程的主要因素●丙烯氨氧化法生产丙烯腈工艺流程的构成第七章丙烯系产品的生产丙烯的主要来源有两个,一是由炼油厂裂化装置的炼厂气回收;二是在石油烃裂解制乙烯时联产所得。
丙烯大部分一直来自炼油厂,近年来,由于裂解装置建设较快,丙烯产量相应提高较快。
和世界市场一样,近年来我国丙烯的发展速度也逐渐超过了乙烯。
2000年,我国乙烯需求量478.89万吨,而丙烯的需求量却达到498.85万吨,首次超过乙烯,之后丙烯的需求量一种保持在乙烯之上。
与乙烯相似,由于丙烯分子中含有双键和α-活泼氢,所以具有很高的化学反应活性。
在工业生产中,利用丙烯的加成反应、氧化反应,羧基化、烷基化及其聚合反应等,可得一系列有价值的衍生物,其主要产品及用途见图7—1。
由图可看出,丙烯是重要的有机化工原料,用于生产聚丙烯、异丙苯、羰基醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、异丙醇等。
聚丙烯是我国丙烯最大的消费衍生物。
2003年,我国聚丙烯的产量为445.5万吨,消耗丙烯约444.0万吨,约占全国丙烯总消费量的72.1%,;2004年我国聚丙烯产量为474.9万吨,消耗丙烯约480.0万吨,比2003年增长约8.1%;丙烯腈是我国丙烯的第二大衍生物,2003年,我国丙烯腈的产量约为56.0万吨,消费丙烯约62.7万吨,约占全国丙烯总消费量的10.2%;2004年产量约为58.0万吨,消费丙烯约为65.0万吨,比2003年增长约3.7%;环氧丙烷是我国丙烯的第三大消费衍生物,2003年,全国环氧丙烷的产量约为39.8万吨,消耗丙烯约35.8万吨,约占全国丙烯总消费量的5.8%;2004年产量约为42.0万吨,消耗丙烯约37.8万吨,比2003年增长约13.1%;丁醇和辛醇也是丙烯的主要衍生物之一,2003年我国丁辛醇的产量合计约为45.35万吨,共消耗丙烯约40.7万吨,约占全国丙烯总消费量的6.6%;2004年产量合计为44.91万吨,共消耗丙烯约40.3万吨,比2003年减少约1.0%;2003年用于生产其它化工产品如苯酚、丙酮和丙烯酸等方面的丙烯消费量约为10.9万吨,约占全国丙烯总消费量的1.8%;2004年消费量约为11.5万吨。
2.2 丙烯腈生产丙烯腈是三大合成材料的重要单体,是精细化工产品的重要原料,它的合成在基本有机化工中占有相当重要的地位。
本节就丙烯腈生产,特别是对丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺进行讨论。
1.概述(1)丙烯腈的性质和用途丙烯腈是无色、易挥发的透明液体,剧毒、微臭、有桃仁气味。
沸点77.3℃,凝固点一83.5 ℃,密度806 kg·m-3,25℃时在空气中的爆炸浓度范围为3.05%~l7%(体积分数)。
能溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂,微溶于水,并能与水、苯和异丙醇形成共沸物。
丙烯腈的分子式是C3H3N,结构式为CH2=CHCN,能发生聚合、加成、氰基和氰乙基化等反应。
聚合和加成反应都发生在丙烯腈的C=C双键上,纯丙烯腈在光的作用下能自行聚合。
在浓碱存在的条件下能强烈聚合,它还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一种或儿种发生共聚反应。
典型的丙烯腈加成反应有电解加氢偶联反应制取已二腈等;氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应及烯烃的反应等,如丙烯腈和水在铜催化剂存在下,直接水合制取丙烯酰胺;氰乙基化反应有丙烯腈与醇制取烷氧基丙胺等。
丙烯腈的用途非常广泛,图2—25展示了丙烯腈的主要用途。
聚丙烯腈(腈纶)保暖性和弹性都很好,有耐磨和轻而柔的特点,可作毛线、衣物等;ABS塑料耐冲击强度好.有较好的抗张强度、刚性、硬度和耐低温性能等,可用作管材、仪表外壳及设备零件等;丁腈橡胶有良好的耐油性、耐磨损、耐溶剂等性能,主要用作胶管、垫圈等;丙烯腈水解生产丙烯酰胺、电解加氢二聚生产己二腈、涂料和尼龙等;丙烯腈与醇反应制取的烷氧基丙胺可作分散剂、表面活性剂等。
(2)生产丙烯腈的原料和方法丙烯腈于1893年在法国的Mourea实验室合成成功,早期的生产方法是用较昂贵的C2结构单元如环氧乙烷、乙炔和乙醛等为原料与氢氰酸反应而制得的。
后存美国实现工业化,从那时起,又发现了很多其它用途。
丙烯氨氧化制丙烯腈生产工艺防火要丙烯腈生产工艺普遍采用丙燃氨氧化的方法。
从原料气火灾爆炸性质、反应放热特点、副反应后果和潜在的着火源方面,对此生产工艺进行了火灾危险性分析,并提出了针对性的防火防爆措施和技术。
关键词丙烯腈氧化防火防爆丙烯腈作为重要的化工原料被用于生产腈纶纤维、工程塑料和合成橡胶,是丙烯系列产品中第二大品种。
目前,我国的丙烯腈生产工艺普遍采用丙烯氨氧化的方法。
该方法具有原料来源广且价廉、易一步合成、生产成本低等优点,但生产过程潜在的火灾危险性较大,防火防爆工作十分重要。
1 工艺原理 1.1反应原理3H6+NH3+3/2O2=CH2=CH-CN+3H2O△H=-515kj/mol 同时副产氢氰酸、乙腈、丙烯醛和二氧化碳。
1.2 工艺流程及设备丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺过程可简单表示如下:整个生产过程分为合成工序和精制工序。
在合成工序,反应原料由底部进入反应器前,液体丙烯和氨经蒸发、空气经压缩,预先加热后进入混合器;然后,进入反应温度与压力分别为440℃和0.065MPa的反应器,在催化剂作用下进行反应;生成的气体经废热锅炉回收热量后,进入氨中和塔除氨。
除氨后的气体经冷却进入吸收塔用水吸收得到丙烯腈、氢氰酸、乙腈等混合物。
精制工序则将合成工序送来的水吸收液经脱除乙腈和氢氰酸后,送入精馏塔精制得丙烯腈产品。
主要生产工艺设备是原料混合器、氧化反应器和轻组分塔。
氧化反应器一般为流化床式的反应塔,有锥体、浓相段和稀相段三部分。
浓相段是丙烯氨氧化合成的部位;稀相段主要用于回收催化剂。
轻组分塔用于脱除水吸收液中的氢氰酸。
2 工艺火险分析 2.1 原料和产品易燃易爆有毒原料丙烯常温常压下为无色易燃气体,闪点-108℃,自燃点460℃,与空气混合能形成爆炸性混合物,爆炸极限为2%-11.1%。
丙烯遇火星或高温有燃烧爆炸危险,且有低毒。
氨是可燃气体,自燃点为650℃,在空气中的爆炸极限为15%~28%,在氧气中的爆炸极限为13.5%~79%,氨与氯、碘化合也能爆炸。
丙烯氨氧化法制丙烯腈工艺流程的主要讲解
一、丙烯氨氧化法制取丙烯腈的工艺流程
1、原料准备
丙烯氨氧化法制取丙烯腈的工艺流程需要准备一定的原料,包括氨水、丙烯、硫酸铵及适量的碱性添加剂。
2、加料和反应
将上述原料加入石油系水溶液中,加热至设定温度,保持反应条件,使丙烯氨氧化反应,产生丙烯腈,排出废气,经冷却回收丙烯腈。
3、分离
将反应所产生的液体与废气分离,采用冷凝塔分离丙烯腈,得到纯度较高的液体丙烯腈。
4、回收
将冷凝器回收精炼的丙烯腈送入储罐中,即可用于工业应用。
二、丙烯氨氧化法制取丙烯腈的工艺主要指标
1、反应温度
反应温度一般为130℃—140℃,其反应温度的选择,直接影响原料的消耗率、丙烯腈的收率、反应产物组成等因素。
2、反应时间
反应时间一般在20—30分钟。
3、反应压力
反应压力一般为1.5-3.0 MPa。
4、反应条件
氨氧化反应需要在低氧浓度条件下进行反应,所以反应容器的空气用液氮贮存。
5、原料比例
一般氨水与丙烯的摩尔比在1:1.3~1.6之间,硫酸铵的量大约为氨水量的1/3。
专家综述与展望收稿日期:2004-02-18作者简介:白尔铮(1945-),男,高级工程师,长期从事石油化工科技情报调研工作,发表论文多篇。
丙烷氨氧化制丙烯腈催化剂及工艺进展白尔铮(中国石化上海石油化工研究院,上海201208)摘 要:丙烷氨氧化制丙烯腈是一种具经济吸引力的潜在丙烯腈生产路线。
对近年来这方面的催化剂开发、反应机理、技术经济性和发展趋势作了评述。
通过比较发现,钒铝氧氮催化剂在丙烷氨氧化体系中具有较钒钼和钒锑混合氧化物催化剂更高的空间收率。
关键词:丙烷;氨氧化;丙烯腈;催化剂;钒铝氧氮中图分类号:TQ226.61;TQ426.94;TQ032.4 文献标识码:A 文章编号:1008-1143(2004)07-0001-06Advances in propane ammoxidation catalysts and processes formanufacture of acrylonitrileBAI Er -zheng(Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology ,Shanghai 201208,China )A bstract :Propane ammo xidation to acrylo nitrile is a potential and economically attractive route for acrynitrile production .Latest advances in the cataly sts ,reaction mechanism ,techno -economics and trend of development in this field were reviewed .Comparison investigation indicated that vanadium a -luminum o xynirtride catalysts show ed superio r acry lonitrile productivity to vanadium -molybdate and v anadium -antimonate mixed o xides catalysts in propane ammoxidation .Key words :propane ;ammoxidation ;acrylo nitrile ;catalyst ;vanadium aluminum oxy nirtride C L C num be r :TQ226.61;TQ426.94;TQ032.4 Docum ent code :A A rticle ID :1008-1143(2004)07-0001-06 丙烯腈是重要的有机化工原料,主要用作腈纶单体和ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)三元共聚体等原料。
丙烯氨氧化(氧化偶联)制丙烯腈生产工艺把烯烃、芳烃、烷烃及其衍生物与空气(或氧气)、氨气混合通过催化剂制成腈类化合物的方法称为氨氧化法,按氧化反应的分类,这类反应亦称氧化偶联。
有代表性的,已工业化的反应主要有下列几种:研究表明,氨氧化制腈类用催化剂与烃类氧化制醛类用催化剂(如丙烯氧化制丙烯醛、间(对)二甲苯氧化制苯二甲醛等氧化催化剂)十分类似,氨氧化催化剂往往亦可用作醛类氧化催化剂,其原因是由于这两类反应通过类似的历程,形成相同的氧化中间物之故。
上列反应中以丙烯氨氧化合成丙烯腈最为重要,下面即以此反应为例进行讨论。
丙烯腈是丙烯系列的重要产品。
就世界范围而言,在丙烯系列产品中,它的产量仅次于聚丙烯,居第二位。
丙烯腈是生产有机高分子聚合物的重要单体,85%以上的丙烯腈用来生产聚丙烯腈,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯合成的ABS树脂,以及由丙烯腈和苯乙烯合成的SAN树脂,是重要的工程塑料。
此外,丙烯腈也是重要的有机合成原料,由丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺,由后者聚合制得的聚丙烯酰胺是三次采油的重要助剂。
由丙烯腈经电解加氢偶联(又称电解加氢二聚)可制得己二腈,再加氢可制得己二胺,后者是生产尼龙-66的主要单体。
由丙烯腈还可制得一系列精细化工产品,如谷氨酸钠、医药、农药薰蒸剂、高分子絮凝剂、化学灌浆剂、纤维改性剂、纸张增强剂、固化剂、密封胶、涂料和橡胶硫化促进剂等。
丙烯腈在常温下是无色透明液体,剧毒,味甜,微臭。
沸点78.5℃,熔点-82.0℃,相对密度0.8006。
丙烯腈在室内允许的浓度为0.002 mg/l,在空气中的爆炸极限为3.05%~17.5%(m)。
因此,在生产、贮存和运输中,应采取严格的安全防护措施。
丙烯腈分子中含有腈基和C=C 不饱和双键,化学性质极为活泼,能发生聚合、加成、腈基和腈乙基化等反应,纯丙烯腈在光的作用下就能自行聚合,所以在成品丙烯腈中,通常要加入少量阻聚剂,如对苯二酚甲基醚(MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。
氨氧化法制备丙烯腈一、丙烯腈概述丙烯腈是一种无色的有辛辣气味液体,属大众基本有机化工产品,是三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料,在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。
中文名:丙烯腈外文名:acrylonitrile别名:乙烯基氰分子式:C3H3N相对分子质量:53.06化学品类别:有机物--腈类管制类型:丙烯腈(剧毒)储存:密封保存1.物理性质丙烯腈,英文名Acrylonifrile(简称CAN);化学分子式:CH2=CH-CN;分子量:53.1;丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体,剧毒,有特殊气味;可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有溶剂;与水互溶;丙烯腈在室内允许浓度为0.002mg/L;在空气中的爆炸极限为3.05~17.5%(体积)丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物,和水的共沸点为71℃,共沸点中丙烯腈的含量为88%(质量),在有苯乙烯存在下,还能2.化学性质易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体。
与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。
在火场高温下,能发生聚合放热,使容器破裂.丙稀腈由于分子结构带有C=C双键及C-N键,所以化学性质非常活泼,可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
聚合反应和加成反应都发生在丙稀腈的C=C双键上,纯丙稀腈在光的作用下能自行聚合,与强碱(NaOH)混和时,聚合十分剧烈,大量放热,易爆炸;除发生自聚外,丙稀腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙稀酰胺等发生共聚反应,由此可制得合成纤维、塑料、涂料和胶粘剂等。
丙稀腈经电解加氢偶联反应可以制得己二腈。
氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应等,丙稀腈和水在铜催化剂存在下,可以水合制取丙稀酰胺。
化学性质;氰乙基化反应是丙稀腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等的反应。
●丙稀腈和醇反应可制取烷氧基丙胺,烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。
丙烯氨氧化偶联制丙烯腈生产工艺1. 引言丙烯氨氧化偶联制丙烯腈是一种重要的工艺过程,用于生产丙烯腈。
丙烯腈是一种重要的有机合成原料,广泛应用于合成树脂、纤维和橡胶等领域。
本文将介绍丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的生产工艺,并对其原理和操作流程进行详细解析。
2. 丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的原理丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的原理是通过将丙烯与氨氧化剂进行反应,生成丙烯烷基氨基过渡态,进而与氰化物反应生成丙烯腈。
该过程可以通过以下反应式表示:CH2=CH-CH3 + NH2OH → CH2=CH-CH2-NHOHCH2=CH-CH2-NHOH + CN^- → CH2=CH-CN + H2O丙烯腈的生成过程需要控制反应温度、氨氧化剂的用量以及反应时间等参数。
3. 丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的工艺流程3.1 原料准备丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的原料包括丙烯、氨氧化剂和氰化物。
这些原料需要经过准备、储存和配比等步骤,确保其质量和纯度符合工艺要求。
3.2 反应装置丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的反应装置通常采用反应釜。
3.3 反应操作丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的反应操作包括以下步骤:1.加入丙烯和氨氧化剂到反应釜中;2.在适当的温度和压力下,进行反应;3.在反应结束后,加入氰化物进行偶联反应;4.控制反应时间和温度,确保反应的充分进行;5.分离和收集丙烯腈产物。
3.4 产品精炼丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的产物需要进行精炼,去除杂质和溶剂,使其达到工业级别的纯度。
4. 工艺参数和控制丙烯氨氧化偶联制丙烯腈的工艺参数包括反应温度、反应时间、氨氧化剂的用量等。
这些参数需要经过实验和优化,确保反应的高效进行和产品的质量。
5. 产品性能和应用丙烯腈是一种重要的有机合成原料,具有广泛的应用前景。
它可以用于合成合成树脂、纤维和橡胶等材料。
丙烯腈的性能包括其化学性质、物理性质和热性质等,这些性能决定了其在不同应用领域的适用性。
6. 结论丙烯氨氧化偶联制丙烯腈是一种重要的工艺过程,可以高效地生产丙烯腈。
第392期2021年3石化技术与应用Petrochemical Technology&ApplicationVol.39No.2Mar.2021DOI:10.19909/ki.ISSN1009-0045.2021.02.0147专论与综述(147-151)丙烯C合成技术研究进展贺业亨,朱官来,肖海成,娄舒洁,王林,刘克峰(中国石油石油化工研究院,北京102206)摘要:综述了以丙烯、丙烷、生物质(甘油、3-軽基丙酸、谷氨酸和乳酸)等为原料的丙烯睛合成路线、工艺特点及其催化剂。
指出目前95%以上的丙烯睛工业装置采用丙烯氨氧化路线;以丙烷为原料的丙烷直接氨氧化路线处于推广阶段,需要开发高性能催化剂,优化工艺条件从而降;基于生物质原料的合成路线中,以甘油和3-軽基丙酸为中间体的优势$关键词:丙烯睛;丙烯;丙烷;生物质;氨氧化;催化剂中图分类号:TQ226.61;TQ426.94文献标志码:A文章编号:1009-0045(2021)02-0147-05丙烯#是一种重要的化工原料,广泛应用于ABS树脂、#纶、丙烯酰胺和丁#橡胶等生产领域中#2019年,我国丙烯#表观消费量约为231万t,下游需求仍在稳步增长$随着碳纤维需求不断增长,也将推动丙烯#市场的快速发展$ 2020年,国内丙烯#总产能达到313万t/a[1-2],约占世界丙烯#总产能的33%$1894年,在化学脱水剂存在的条件下,Moureu采用丙烯酰胺和{乙醇首次丙烯发乙烷法和乙烘法$于乙烷法原料昂贵,且氢{酸毒性大,现已基本淘汰。
1960年,美国Sohio中的丙烯为原料,开发出丙烯化合成丙烯#工(Sohio工艺),用的丙烯、和为原料,工速在世界推广$,也学丙化丙烯#的,丙化和丙烯#性,展⑷。
20世,随着丙烯和丙,丙丙烯#大进展[5-6]$:年,基于和发展生能的需求,生中%、3-基丙酸(3-HP)、酸和酸&为原料的丙烯#到广泛注和研究[7-9]$随着能化发展,化学工原料化的发展,丙烯#领域也现原料和化的$工丙烯#,丙烯、丙烷、生物质(甘油、3-HP、谷氨酸和乳酸)等为原料的工$1以丙烯为原料丙烯要于炼油副产、裂解乙烯、甲醇制丙烯和丙烷脱氢(PDH)等,丙烯为原料丙烯#的要是Sohio工$目前,国内的全部丙烯#装置,以及全球95%以上的装置均采用Sohio 工,其生成丙烯#的机理有2种观点:(1)丙烯首先生丙烯醛,然后与氨进一步反应生成丙烯#;(2)丙烯直接与氨作用生成丙烯#$1.1丙烯氨氧化工艺流程Sohio工装置流如图1所示%10-11&,原料丙烯、氨和按一定比例流化床反应器,于400=500!,0.05~0.20MPa,在催化剂的作用下反应生成丙烯#,同时,还生乙#、氢{酸、丙烯醛、丙烯酸、碳化和水等产;流经急冷系统冷却降温,除去重组分、废催化剂,并用浓硫酸中和未反应的氨,硫T液经汽提脱除有机物后,送至硫T回收装置;除氨后的;进入吸收塔,用水为吸收剂,得到含丙烯#、乙收稿日期:2020-09-11;修回日期:2020-12-17基金项目:国家重点发计划助项目(项目编号:2017YFA0700102)作者简介:贺亨(1989—),女,博士,高级工程师。
丙烷氨氧化法生产丙烯腈工艺流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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丙烷氨氧化制丙烯腈的反应研究作者:赵广金来源:《科学与财富》2016年第19期摘要:由于原料丙烯的短缺以及对丙烯腈需求的不断增加,本文在查阅大量文献的基础上,对以丙烷为原料的丙烯腈生产路线,尤其对丙烷氨氧化反应的两种工艺和几种有发展前景的催化剂做了简要介绍。
关键词:丙烷;丙烯;丙烯腈;氨氧化;催化剂1 前言:丙烯腈是一种重要的有机化工原料,是三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料,在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。
丙烯腈可用来生产聚丙烯纤维(即合成纤维腈纶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS )、苯乙烯塑料和丙烯酞胺(丙烯腈水解产物)。
另外,丙烯腈醇解可制得丙烯酸醋等[1]。
随着下游精细化工产品的不断开发与应用,世界丙烯腈的需求量不断增加。
但我国现有的丙烯腈生产能力还远不能满足需求,仍需大量进口。
因此,加大对丙烯腈生产工艺技术和催化剂体系的研究开发力度,不断提升我国丙烯腈生产的技术水平,是解决我国丙烯腈供需矛盾的关键 [ 2 ]。
本文在查阅大量文献资料的基础上,简要介绍了国内外对丙烷氨氧化制取丙烯腈反应工艺及几种催化剂。
2 丙烷氨氧化制丙烯腈工艺丙烯腈生产工艺流程分五个部分:合成、分离、后处理、乙腈、硫氨。
目前国内外主要生产工艺包括流化床丙烯氨氧化丙烷氨氧化法[3]。
由于丙烷与丙烯之间存在着巨大的价格差,而且丙烷资源丰富,各公司纷纷研究以丙烷作原料生产丙烯腈的工艺。
这可以凭借雄厚的丙烷原料完成氨氧化,是一种环境友好型和更具有潜在经济效益的工艺[4]。
目前,丙烷氨氧化法工艺可分2种,其一是一步法,即丙烷在稳定催化剂作用下,同时进行丙烷的氧化脱氢和丙烯氨氧化反应;其二是两步法,即丙烷经氧化脱氢后生成丙烯,然后以常规的丙烯氨氧化工艺生产丙烯腈[5]。
2.1 丙烷直接氨氧化工艺丙烷直接氨氧化制丙烯腈是个复杂的反应,既有C3H8和NH3的活化,还存在着NH的插入反应。
反应过程中除了生成丙烯腈的主反应外,还将伴随大量副反应的发生,从而增大了催化反应机理研究的难度。
各研究者对此进行了大量的研究,但得出的结论却不尽相同。
Centi 等对V2Sb复合氧化物催化剂上丙烷直接氨氧化制丙烯腈催化反应进行了IR研究,得出了其中的催化反应网络。
他们在研究过程中发现反应并没有沿所有路径一一进行,但他们同时也指出,不能够排除其他路径存在的可能性,随反应条件的变化及催化剂体系的不同,这些反应也可能发生。
虽然丙烷可能沿多条不同路径转化成丙烯腈,但Centi等认为丙烷转化的主要路径是丙烷先转化成丙烯,然后丙烯经由丙烯醇和丙烯亚胺最后生成丙烯腈。
2.2 丙烷脱氢丙烯氧化工艺丙烷脱氢后再丙烯氨氧化工艺是以丙烷为原料分两步进行。
⑴丙烷脱氢生成丙烯;⑵用传统丙烯氨氧化工艺生成丙烯腈。
在第一步反应中用 Pt/Al2O3 作氧化剂.反应温度为 890~920K,反应压力0.2~0.5MPa,丙烷单程转化率约40%,丙烯选择性为89%~91%。
第二步使用Bi-Mo-Al-Ox系催化剂,反应温度673~773K,压力为0.05~0.2MPa。
BOG公司将PSA技术也应用于该工艺中,开发出以丙烷为原料生产丙烯腈的Petrox工艺。
该工艺与丙烯为原料生产丙烯腈的Petrox工艺相似,但它结合了丙烷脱氢系统。
两步法工艺中丙烷转化率和丙烯腈选择性都比较高。
例如:BOG的Petrox工艺丙烷转化率达40%,丙烯腈选择性达到 80%。
但该工艺因需要增加丙烷脱氢装置,所以固定投资费用比丙烷直接氨氧化法所用费用高出 5%~20%。
因此,丙烷直接氨氧化法更具吸引力[6]。
3 丙烷氨氧化制丙烯腈催化剂最早研究丙烷氨氧化制丙烯腈催化剂的时候,采用传统丙烯氨氧化用P2Mo2Bi、V2Sb系等单组分催化剂。
为提高丙烷转化率,都用卤化物(MeBr、HBr、EtBr等)作气相添加剂,后来转向双组分催化剂,亦即将用于丙烯氨氧化的Bi2Mo多组分体系氧化物催化剂与用于丙烷氧化脱氢的Bi2V2Mo系氧化物或V2P2W2O系氧化物催化剂机械混和在一起。
之后,在双组分体系催化剂探索中又发现丙烷制丙烯氧化脱氢用催化剂VSbWOx氧化物同样具有氨氧化功能,因此对VSbO体系催化剂作了研究。
目前来说,丙烷氨氧化制丙烯腈是一种具有经济吸引力的潜在丙烯腈生产路线[7],现在正在开发中的丙烷氧化制丙烯腈的催化剂大致分三类:3.1多组合复合金属钼酸盐催化剂钼酸盐催化体系主要包括Mo-Bi系和Mo-V系两大类。
Mo-Bi系催化剂原来是丙烯氨氧化催化剂,后来经改性用于丙烷氨氧化反应。
该催化剂脱氢能力比较差,活性较低,丙烯腈选择性不高,仅有 50%~67%。
Mo-V系催化剂主要以Mo-V-Te-Nb-O为主,是近些年研究的热点。
在本研究中,Korovchenko等系统地考察了散装混合金属Mo-V-Te-Nb-O催化剂的水热合成和调查了M1和M2阶段的主要特点以及他们在选择丙烷氨氧化中的作用[8]。
另外Kubo等[9]通过脉冲反应证实该催化剂结构内的晶格氧的移动速率比表面晶格氧的消耗速率慢,导致消耗掉的晶格氧不能得到快速补充而制约催化剂的活性。
所以目前该催化剂只能够获得高达60%以上的丙烯腈收率。
3.2多组分锑酸盐催化剂在锑酸盐催化体系中研究最多的是V-Sb复合氧化物催化剂。
此外还有 Fe-Sb和Ga-Sb等复合金属氧化物催化剂。
该催化体系主要活性组分是由 Sb2O4和具有金红石结构的VSbO4、CrSbO4、FeSbO4 及 GaSbO4等组成。
研究表明,这两种组分构成的锑酸盐催化剂对丙烯腈有很好的选择性。
Castellia等对GaSbO4系列催化剂进行了一些研究工作。
研究表明,金红石的GaSbO4是比常规以VSbO4为基础的金红石系统更不活跃,但却拥有一个好的丙烯腈收率。
尝试纳入V 对GaSbO4催化活性的改善,但却使丙烯腈收率下降。
然而,进一步将铌导入开发出GaVNbSb混合氧化物,这是一种改进的催化行为的混合氧化物,可以高活性、高选择性的结合丙烯腈[10]。
3.3钒铝氧氮化物催化剂钒铝氧氮化物(VAlON),其通式为VAlxOyNzHn。
这类催化剂具有碱性/氧化还原的双功能催化活性中心。
VAlON催化剂在丙烯腈选择性和收率上所占优势不大,但丙烯腈时空收率(单位催化剂每小时丙烯腈生成量)远远高于其它催化剂。
VAlON催化剂之所以具有较高空间收率主要与其能适应高空速条件有关。
在丙烷低转化率的情况下,高空间收率决定了催化剂的实际效率,因而VAlON催化体系是一种具有发展前景的催化体系。
另外,范晓强等人将Ni-Mo氮化物催化剂用于丙烷氨氧化反应中。
结果表明,Ni-Mo氧化物前驱体的制备方法影响其氮化物催化剂上丙烷氨氧化反应性能。
Ni-Mo氮化物催化剂中氮物种的移动性及反应性对产物丙烯腈选择性的影响较大,共沉淀法制备的催化剂存在大量的活性氮物种,具有良好的催化丙烷氨氧化反应活性[11]。
4 结语丙烯资源的日益紧张及丙烷利用的相对不足,使得丙烷与丙烯之间存在着价格上的优势,促使研究者开始探索以丙烷为原料生产丙烯腈的丙烷氨氧化制丙烯腈催化反应,新的由丙烷直接生产丙烯腈的工艺技术,大幅度降低了生产成本,提高了下游产品的竞争力。
我国丙烯腈工业与国外先进水平相比,无论是生产技术、装置规模、产品应用等多个方面都存在较大差距,我国丙烯腈既具有良好的发展前景,又将面临国外规模化高水平的冲击,针对目前行业现状,我国丙烯腈关键要加强技术进步,提高装置规模;加大下游产品的开发与应用,调整产品结构,促进行业整体水平的提高。
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