丙烯腈装置节能改造与流化床反应器模拟分析

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1、大爿E理工大掌工程：顷士论文第一章文^憾避多年的经历，为丙烯腈技术国产化打下了深厚的基础。三十多年来国际上使用的丙烯腈生产技术基本上由美国BP公司垄断，购买该技术需支付昂贵的专利许可费。如安庆的丙烯腈装置，是国内最后一套引进BP技术的装置，在国内丙烯腈技术开发方面取得很大成绩的情况下，经过艰苦谈判，BP公司还收取了四百多万美元的专利费；由BP与上海石化股份公司合资建设的26万吨／年丙烯腈装置，BP公司的软件费报价高达3800万美元。为了打破8P公司对丙烯腈生产技术的垄断，我国高等院校、科研机构一直在对丙烯腈关键

2、技术进行攻关，尤其是中国石化总公司成立以来，组织了数次多项大规模的技术攻关，取得了重要的工业化成果。特别是丙烯腈催化剂，新型空气和丙烯氨分布器，二级PV．E型旋风分离器，复合萃取精馏新工艺，负压脱氰工艺技术，导向浮阀分离技术，提高精制回收率技术等，均己在国内大型丙烯腈装置上应用成功，使我国丙烯腈生产技术在原有基础上，取得了重大突破，丙烯腈总体技术水平达到了国际水平。1999—2001年齐鲁石化公司集合国内开发的多项丙烯腈新技术，将装置由2．5万吨／年扩至4．0万吨／年生产规模，建成了首套国产化并具有自主知识产权

3、的丙烯腈示范装置。在设备制造的国产化方面也取得重大进展，大型流化床反应器，反应气体冷却器和除沫器在国内已能设计和制造。上海石化公司13万吨／年丙烯腈扩能改造工艺包2001年4月通过了中国石化公司组织的技术鉴定，这标志着我国具备了设计大型丙烯腈生产装置的技术水平。1．1．3齐鲁石化丙烯腈装置扩产改造和存在的问题齐鲁石化丙烯腈厂的前身是淄博石油化工厂，于1968年10月建厂，最初生产规模300吨／年丙烯腈，1972年又建成了2000吨／年丙烯腈装置，1986年扩产至3000吨／年，引进美国BP公司的2．5万吨，年丙

4、烯腈装置于1991年建成1992年5月一次开车成功。1997年11月由齐鲁石化公司兼并。兼并后由于加强了工艺技术等各方面的管理，1998年生产丙烯腈2．7万吨实现了装置的首次达标。为满足市场需要和降低生产成本，进一步提高技术水平和企业经济效益，齐鲁石化公司丙烯腈厂于1999~2001年采用国内先进技术对丙烯腈装置进行扩产节能技术改造，建成了首套国内丙烯腈技术的示范装置。丙烯腈生产能力由2．5万吨／年扩产改造到4万吨／年，相应的硫胺回收装置、乙腈精制装置、液体氰化钠装置也进行了扩产改造。在改造中采用的国产化新技术

5、包括：(1)采用国产新型MB一98催化剂；(2)新型丙烯氨分布器和空气分布板技术；(3)PV—E型二级旋风分离器技术：(4)回收塔采用复合萃取精馏技术；(5)负压脱氰技术；(6)导向浮阀分离技术；(7)急冷塔旋液分离器国产化技术：(8)提高精制回收率技术；(9)丙烯腈废水焚烧炉余热回收技术。工厂在丙烯腈装置扩产改造后出现了两个严重影响正常生产的问题：一是丙烯腈反应器催化剂流化床层超高的现象，反应性能发生了较大的变化，产品收率下降，使生产负荷难以提高，达不到设计要求；二是新建的火管式废水焚烧余热大连理工大掌工程硕

6、士论文第一幸文献综述锅炉严重结渣堵管，目前处于停炉状态。本文拟对生产上必须解决的这两个问题进行研究。§1．2丙烯腈制造工艺瞳‘1．2．1丙烯腈制造工艺原理12，31历史上，丙烯腈的生产方法很多，60年代初第一套丙烯氨氧化法生产丙烯腈的装置投产后，其他方法很快被淘汰，目前均采用该法来生产丙烯腈。丙烯．氨和空气在MB．98催化剂的作用下，在流化床反应器中反应生成丙烯腈和一些其他的副产物。反应是放热反应，所产生的热量被安装在反应器内的撤热水管移出，以保持反应器内温度的稳定。设计丙烯总转化率为98．5％，丙烯腈收率为8

7、0％，氢氰酸收率为6．5％，乙腈收率为2．6％。主要反应如下：a．生成丙烯腈反应式CH2=CHCH3+NH3+3／202--CH2=CHCN+3H20一516．0kJ／molb．生成乙腈反应式CH2=CHCH3+NH3+3／202--CH3CN+H20—546．4kJ／molc．生成氢氰酸反应式CH2=CHCH3+3NH3+302--HCN+6H20—941．8kJ／mold．生成丙烯酸反应式CH2=CHCH3+3／202_CH2=CHCOOH+H20一638．4kJ／mole．生成丙烯醛反应式CH2=CHCH

8、3+02—CH2CHO+H20一348．3kJ／molf．生成一氧化碳反应式CH2=CHCH3+302—oCO+3H20-1078．2kJ／molg．生成二氧化碳反应式CHz=CHCH3+9／202--3C02+3H20．1927．7kJ／tool除了上述反应外，还有生成丙腈、丙酮、乙醛等副反应。本装置以丙烯腈的生成为主反应，乙腈、氢氰酸的反应为主要副反应，其他副反应的生成物均作为杂质