丙烯制备丙烯腈
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一.建设意义
1.1丙烯腈的性质和用途
丙烯腈在常温下是无色透明液体,味甜,微臭,沸点77.5℃,凝固点-83.3℃,闪点0℃,自燃点481℃。可溶于有机溶剂如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇中,与水部分互溶,20℃时在水中的溶解度为7.3%(w),水在丙烯腈中的溶解度为3.1%(w)。其蒸气与空气形成爆炸混合物,爆炸极限为3.05~17.5%(v)。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℃,共沸物中丙烯腈的含量为88%(w),在有苯乙烯存在下,还能形成丙烯腈-苯乙烯-水三元共沸混合物。
丙烯腈剧毒,其毒性大约为氢氰酸毒性的十分之一,能灼伤皮肤,低浓度时刺激粘膜,长时间吸入其蒸气能引起恶心,呕吐、头晕、疲倦等,因此在生产、贮存和运输中,应采取严格的安全防护措施,工作场所内丙烯腈允许浓度为0.002mg/L。
丙烯腈分子中有双键(c=c)和氰基(CN)两种不饱和键,化学性质很活泼,能发生聚合、加成、水解、醇解等反应。
聚合反应发生在丙烯腈的C=C双键上,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(阻聚剂MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除自聚外,丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一种或几种发生共聚反应,由此可制得各种合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料和粘合剂等。
丙烯腈是三大合成的重要单体,目前主要用它生产聚丙烯腈纤维(商品名叫“腈纶”)。其次用于生产ABS树脂(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯的共聚物),和合成橡胶(丙烯腈—丁二烯共聚物)。丙烯腈水解所得的丙烯酸是合成丙烯酸树脂的单体。丙烯腈电解加氢,偶联制得的己二腈,是生产尼龙—66的原料。
1.2合成丙烯腈的意义
近年来随着丙烯腈下游产品腈纶纤维、ABS/AS、丙烯酰胺、丁腈橡胶、己二腈和乙二胺等方面的发展,特别是下游精细化工产品的不断开发与应用,世界的丙烯腈需求量也不断增加。世界丙烯腈主要消费地区是亚洲、欧洲和北美。亚洲是世界最大的丙烯腈消费地区,占全球总消费量的59%左右。欧洲地区丙烯腈消费量占20%左右,美洲地区丙烯腈消费量约占11%。
在近几年的世界丙烯腈消费结构调整中,腈纶所占比例由2002年的54.5%下降到2007年的43%,ABS及其它产品所占的比例有所增加,其中ABS由2002年的25%增加到2007年的34%。腈纶所占的比例近几年有所下降,但依然是丙烯腈的最大用户。亚洲是全球丙烯腈消费量最大地区,而中国则是亚洲地区最大的丙烯腈消费国。受经济复苏的影响,预计2008年~2012年全球丙烯腈需求年增长率约1.5%。
1.3 我国国内市场需求分析及预测
近年来我国丙烯腈表观消费量不断上升,,2001年为68万t,2008年上升至122.1万t,年均增长率为8.7%。我国丙烯腈的产量迅猛增加,产量由2001年的42万t增加到2008年的94.2万t,年均增长率达12.2%,但是国内丙烯腈产量一直不能满
足市场需求,还需要进口。2001年以来年均进口量30万t左右。因此建造丙烯腈厂具有必要性。
二.建设规模
2.1从需求角度分析
2.2从原料来源角度分析
三.技术方案
传统的丙烯腈的生产方法有三种。
(1)环氧乙烷法:以环氧乙烷与氢氰酸为原料,经两步反应合成丙烯腈。
(2)乙醛法:
(3)乙炔法:
由于以上丙烯腈的传统生产方法原料贵,需用剧毒的HCN 为原料引进-CN 基,生产成本高,很大程度上限制了丙烯腈生产的发展。1959 年开发成功了丙烯氨氧化一步合成丙烯睛的新方法,该法具有原料价廉易得、工艺流程简单、设备投资少、产品质量高、生产成本低等许多优点,很快取代了乙炔法,迅速推动了丙烯腈生产的发展,成为当前生产丙烯腈的主要方法。因此本厂选用丙烯氨氧化法制备丙烯腈。