基于丙烯腈生产工艺的节能降耗措施分析

刘　滨　赵枫

（大庆石化公司化工二厂，黑龙江大庆　163714）

基于丙烯腈生产工艺的节能降耗措施分析

刘滨赵枫

（大庆石化公司化工二厂，黑龙江大庆163714）

丙烯腈是生产聚丙烯腈纤维、ABS/SAN树脂、己二腈、苯乙烯的重要化工原料，同时也是纤维、橡胶、塑料的合成材料，对我国现代化化工企业的发展来说，具有重要意义。丙烯腈实现节能降耗生产，对于提升原料经济效益，保护生态环境有着积极作用，本文对丙烯腈生产工艺节能降耗措施的研究，将从影响原料丙烯、液氨消耗因素入手，采取相应控制措施，降低水、电、气等能源消耗，实现工艺最优化目标，从而达到节能降耗的生产目的。

丙烯腈生产工艺节能降耗措施

丙烯腈在现代化化工企业应用较为广泛，尤其是在合成纤维、树脂等高分子材料领域中，占据着十分重要的地位。除此之外，丙烯腈聚合物以及相应的衍生物在建材以及日用品应用中，有着较为广泛的发展前景。丙烯腈具有较大的经济效益，合理制定生产工艺，对于促进我国化工企业发展以及实现社会主义市场经济建设有着积极推动作用。目前丙烯腈生产工艺存在能源消耗较大的问题，为了更好实现丙烯腈生产工艺良性发展，采取节能降耗的措施已经势在必行。

1　丙烯腈生产工艺现状

丙烯腈生产工艺是在19世纪40年代提出的，并且开始了工业化生产，其采用的方式主要通过氢氰酸与环氧乙烷反应制备，获取丙烯腈。这种制备反应方式获得的丙烯腈纯度不高，但是在当时的生产水平下，已经算是较为先进的提取措施了。随着丙烯腈生产工艺的发展，其提取技术不断提高，上世纪70年代，美国的Sohio公司开创了丙烯氨氧化法，这时的丙烯腈生产技术已经较为完善。Sohio法在当下丙烯腈生产领域得到了较为广泛的推广，但随着现代化经济的发展，传统的生产技术弊端日益暴露，人们更加追求集约化的生产模式，注重节能降耗的生产技术应用于丙烯腈生产当中。就目前来看，丙烯腈生产主要采取的工艺手段是丙烯氨氧化法。

丙烯氨氧化法这种生产工艺主要是利用丙烯、氨氧与空气中的氧进行化学反应，从而获得氢氰酸、乙腈、丙烯酸、丙烯腈等物。其具体的化学反应公式如下：C H2=C H C H3+N H3+3/2 O2→CH2=CHCN+3H2O，这种获取丙烯腈的方法在实际生产过程中，需要对丙烯、氨以及空气的摩尔比进行设定，其比例为1：1.15：10，反应温度为430度，反应的压力为60kPa。丙烯氨氧化法具有以下优点：（1）化学反应的原理容易获得，并且成本较低，适合大规模生产；（2）生产工艺较为简单，有利于工人操作；（3）氢氰酸的产量较少，降低了氢氰酸毒性，减轻了对环境的污染［1］。

2　造成丙烯腈物料消耗较大的原因分析

就目前丙烯腈生产方式来看，其在生产过程中由于受到反应单元、急冷单元、吸收单元、回收单元的影响，容易产生物料消耗较大的现象，从而造成资源的浪费，不利于我国可持续发展战略这一发展目标。造成丙烯腈物料消耗较大的原因主要有以下几个方面：

第一，反应单元影响因素：在丙烯腈反应过程中，由于催化剂是反应的核心，并且在运行过程中，随着催化剂时间使用增长，造成催化剂总量减少，流化质量降低，从而产生物料消耗较大现象［2］。

第二，急冷单元影响因素：急冷单元是丙烯腈反应的一种急冷回收技术，采取二段塔技术进行丙烯腈回收。就目前我国急冷塔设备状况来看，主要采取BP公司的一段急冷技术和二段急冷回收技术，由于急冷塔控制pH值、上、下段加水量存在问题，使急冷塔的相关标准与规定不符，从而造成了物料消耗较大现象。一般来说，急冷塔系统的标定回收率为2.6%；回收塔为1.0%，精制系统为0.2%，粗乙腈系统为0.2%，而我国丙烯腈回收率的结果为94%，损失量为6%，其中有2%的物料损失。

第三，吸收单元影响因素：吸收单元的影响因素主要在于水温、塔釜冷循环、吸收量较低、吸收塔操作压力较低、塔内件出现污染现象这五方面原因。具体原因如下：（1）回收塔内，丙烯氨蒸发器返回吸收塔进行水温吸收时，无法对塔内温度降低，从而导致水温对催化剂产生影响，让催化剂过量消耗物料；（2）塔釜冷循环换热过程中存在问题，无法降低水温；（3）水吸收量较低，比例控制不当；（4）吸收塔引E-8102堵塞造成后续系统压力较低；（5）吸收塔填料清洗不干净，影响传热效果，造成物料消耗问题出现。

第四，回收单元影响因素：回收单元造成丙烯腈物料消耗较大的原因主要有1T-8104塔贫水、2V-8111水相pH值过高、回收塔灵敏点和乙腈塔控制不稳定且含有无用杂质，这些因素会影响催化剂反应，影响物料正常使用。

3　丙烯腈生产工艺的节能降耗措施

3.1加快新型催化剂研制

催化剂是丙烯腈生产的关键，新型催化剂能够更好实现原料反应，产生丙烯腈，并且能够提高丙烯腈的回收率，从而实现节能降耗目的。有关催化剂研制问题，将主要从现在的制备方法进行研究，具体涉及到了丙烯氨氧化催化剂体系以及丙烷直接氨氧化催化剂体系，这两种催化剂体系的研究，更加有利于促进丙烯腈的产出，并具有一定的节能性特点。

3.2注重丙烯腈生产工艺过程的改进

以节能为工艺过程改进目标，其具体举措如下：（1）对工艺进行简化，例如省去氢氰酸精制塔，提升脱氰塔效率；（2）增大乙腈浓度，可以降低蒸汽消耗，实现节能目的；（3）对热量进行有效回收，实现热能的循环利用；（4）利用乙腈塔进行循环水热量排除，利用热水作为脱氰塔再沸器的热源，降低蒸汽消耗。丙烯腈生产工艺过程的改进，实现热能低耗，从而对煤炭、电能的消耗也随之降低，对于实现节能降耗来说，具有重要意义。

3.3加强反应器的改进

反应器的改进可以在很大程度上提升接触效率，保证催化剂的效果，对附着物的生成具有一定抑制作用，从而实现节能降耗目的。反应器的改进，主要集中在气体分布器、旋风分离器、催化剂补给方式三个方面的改进上，通过改进气体分布器的喷嘴密度、增大旋风分离器的径高比、缩短旋风分离器腿、改善催化剂补给方式，将更好实现节能降耗目的。

4　结语

随着我国社会经济的发展以及可持续发展战略的提出，丙烯腈生产工艺采取有效措施进行节能降耗，已经成为我国丙烯腈化工生产企业必须解决的重要问题。通过新型催化剂研制、对生产工艺过程进行改进以及加强反应器改进，将极大促进丙烯腈生产工艺节能降耗目的实现，从而促进丙烯腈化工业的发展，使之更好服务于我国社会主义经济建设。

［1］张乐.丙烯腈生产的反应原理与主要方法［J］.化学工程与装备，2011，（08）：136-137.

［2］孙宏凯.影响丙烯腈聚合物外观的杂质分析与控制研究［D］.兰州大学，2007.

刘滨（1966—），男，黑龙江大庆人，毕业于黑龙江省通河技术学校，长期担任大庆石化公司化工二厂丙烯腈车间合成主操作，曾多次获得大庆石化公司生产技术运动会技术能手称号。