顺丁烯二酸酐生产技术PPT课件
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催化剂
苯氧化的最好催化剂是氧化钒和氧化钼的混合物。单纯的V2O5或MoO3 作为催化剂时,其活性均较低,V2O5-MoO3体系催化剂由于其相互作用,
形成钒钼固熔体和新相,提高了活性和选择性。适当加入助催化剂如
Na2O、Li2O、P2O5、NiO、CoO3、Ag2O、Bi2O3、TiO2、MnO2和稀土
化工生产技术
第八章 顺丁烯二酸酐生产技术
• 知识目标
• 了解顺丁烯二酸酐产品规格、性质、用途和工业生产方法; • 了解顺丁烯二酸酐生产中主要设备结构、控制方法及三废治理、安全卫生
防护; • 理解顺丁烯二酸酐生产过程的原理及工艺参数条件分析方法; • 掌握顺丁烯二酸酐生产工艺过程分析及工艺流程图的阅读分析。
顺丁烯二酸酐在工业上是在 五氧化二钒催化下用空气氧化 苯制得。甲苯、二甲苯或环烷 烃也可作该法的原料。顺丁烯 二酸酐主要用于与乙二醇缩聚 制造不饱和聚酯树脂,广泛用 于制造烘漆、清漆和油墨等。 顺丁烯二酸酐是制造反丁烯二 酸、丁二酸、酒石酸的原料。 顺丁烯二酸酐与亚硫酸氢钠加 成生成的磺基丁二酸,可用于 制造润湿剂。顺丁烯二酸酐还 可用于制造农药、医药、染料、 石油添加剂和润滑剂。
C6H 6+3 2O 2 C6H 4O 2+H 2O
rHm 531.7kJ/mol
• 反应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点
(1)苯与空气的反应属于气—固相催化氧化反应,固体催化剂的活 性温度较高。这有利于能量的回收和节能。 (2)反应物料在反应器中流速快,停留时间短,单位体积反应器的 生产能力高,适于大规模连续生产。 (3)由于反应过程要经历扩散、吸附、表面反应、脱附和扩散等多 个步骤,因此,反应过程的影响因素较多,反应不仅与催化剂的组成 有关,还与催化剂的结构如比表面、孔结构等有关;同时,催化剂床 层间传热、传质过程复杂,对目标产物的选择性和设备的正常运作有 着不可忽略的影响。
第二节 苯氧化法生产顺丁烯二酸酐
• 一、工艺原理
主反应
9
C 6 H 6+ 2O 2 C 4H 2 O 3+ 2 H 2 O + 2 C O 2 rHm1850.2kJ/mol
副反应
C6H6+12 5O 2 6CO 2+3H2O
rHm3274.2kJ/mol
C 4 H 2 O 3 + 2 O 2 2 C O + 2 C O 2 + H 2 O rHm 833.0kJ/mol
2.进料配比
进反应器原料气配比中苯和空气的质量比为1:(25~30),空气比理论量过量。 这主要是为了防止形成爆炸性混合物,以确保安全生产。因为苯蒸气与空气 能形成爆炸性混合物,爆炸极限(体积分数)为1.5%~8.0%。但空气不宜过量 太多,否则将导致反应器生产能力下降,产物收率下降,而且增加分离难度, 增大损失。
氧化物等,有利于提高催化剂性能。催化剂载体主要有α-Al2O3、SiC、
SiO2、和TiO2等。
二、工艺条件和控制
反应温度
苯是最稳定的碳氢化合物之一,因此苯氧化除了需要活性较高的 催化剂外,还需要比较高的反应温度,但温度过高容易发生深度 氧化反应,工业生产上一般控制在623~723K。氧化反应是强烈 放热,如果反应热不及时移走,难于得到目的产物。通常是在列 管式固定床反应器管间填充熔盐(亚硝酸盐和硝酸盐的混合物) 作热载体,利用熔盐强制循环,一方面为反应器预热提供热量, 另一方面移出反应时所放出的热量,以维持稳定的反应温度。
(4)反应物料与空气的混合物存在爆炸极限问题,因此, 在工艺条件的选择和控制方面,以及在生产操作上必须特 别关注生产安全。
2.热力学和动力学分析
热力学分析
苯与空气的反应 G 0 ,为热力学不可逆反应,不受
化学平衡限制。从上述反应方程可知,主、副反应均为强放热反 应,氧化深度越大,放出反应热越多。因此,在氧化反应过程中, 反应热及时转移非常重要,否则会造成反应温度迅速上升,促使 副反应增加,反应选择性显著下降,严重时可能导致反应温度无 法控制,甚至发生爆炸。
因此,在反应过程中控制温度及时移出反应热是一个十 分突出的问题。如果工艺条件控制不当,反应最终都会 生成一氧化碳和二氧化碳。为抑制副反应及防止顺酐的 深度氧化,必须使用性能良好的催化剂。
动力学分析
苯与空气的反应过程是气态物料通过固体催化剂所构成的床层进行 氧化反应,其过程包括扩散、吸附、表面反应、脱附和扩散等五个 基本步骤。催化剂的宏观结构、表面活性、流体流动的特征和分子 扩散速度都对反应速度和传热速度有一定影响。
• 能力目标
✓能够进行顺丁烯二酸酐生产工艺条件的分析、判断 和选择; ✓能够阅读和绘制顺丁烯二酸酐生产工艺流程图以及 主要设备简图; ✓能进行顺丁烯二酸酐生产过程中物料、热量衡算及 原材料消耗、生产能力工艺计算
第一节 概述
• 顺丁烯二酸酐(maleie anhydride)又名马来酸酐或2,5呋喃二酮,简称顺酐,是一种重要的有机化工原料和精 细化工产品,是目前世界上仅次于苯酐和醋酐的第三大 酸酐。由于其深加工产品种类多、用途广,自20世纪50 年代顺酐实现工业化生产以来,世界顺酐的生产发展十 分迅速。
3.空速
由于在反应过程中不仅原料苯可直接氧化成大量一氧化碳和二 氧化碳,而且产物顺酐也能进一步氧化生成一氧化碳和二氧化 碳,因此,空速的合理控制显得尤为重要。—般情况下,空速 增加(即停留时间缩短),可减少深度氧化副反应的发生,提高 反应的选择件;由于单位时间通过床层的气量增加,在一定范 围内可使顺酐生产能力增加;有利于反应热的移出和床层温度 控制。但是,过高的空速将导致停留时间过短,收率下降。适 宜空速的选择必须通过技术经济分析,综合考虑多方面因素来 确定。工业生产上一般控制在2000~4000h-1 。
原料路线和生产方法
• 苯氧化法
苯氧化法生产历史悠久(始于1928 年),工艺技术成熟,产物收率高
• 碳四馏分氧化法 • 正丁烷氧化法 • 苯酐副产法
以碳四馏分为原料,空气为氧化剂, 在V-P-O系催化剂作用下生产顺酐。 该法具有原料价廉易得、催化剂寿命 长、产品成本较低等优点。但由于反 应产物组成复杂,目的产物收率和选 由邻择二性甲较苯低生,产其苯推酐广时应,用会受得到到限副制产。顺酐, 约为苯酐产量的5%,在苯酐生产中,反 应尾气经洗涤塔除去有机物后排放到大气 该经目法济前中甲酐具效全,酸产有益球洗等品原好顺涤,。料等酐液经价优生为浓廉点产顺缩易。能酐精得 力和制、的少和环8量加0境%的热左污苯脱右染甲水采少酸后用、、得苯到二顺 正丁烷路线。