基于丙烯腈生產(chǎn)工藝的節(jié)能降耗措施分析

劉濱　趙楓

【摘 要】丙烯腈是生產(chǎn)聚丙烯腈纖維、ABS/SAN樹脂、己二腈、苯乙烯的重要化工原料，同時也是纖維、橡膠、塑料的合成材料，對我國現(xiàn)代化化工企業(yè)的發(fā)展來說，具有重要意義。丙烯腈實現(xiàn)節(jié)能降耗生產(chǎn)，對于提升原料經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著積極作用，本文對丙烯腈生產(chǎn)工藝節(jié)能降耗措施的研究，將從影響原料丙烯、液氨消耗因素入手，采取相應(yīng)控制措施，降低水、電、氣等能源消耗，實現(xiàn)工藝最優(yōu)化目標(biāo)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的生產(chǎn)目的。

【關(guān)鍵詞】丙烯腈 生產(chǎn)工藝 節(jié)能降耗 措施

丙烯腈在現(xiàn)代化化工企業(yè)應(yīng)用較為廣泛，尤其是在合成纖維、樹脂等高分子材料領(lǐng)域中，占據(jù)著十分重要的地位。除此之外，丙烯腈聚合物以及相應(yīng)的衍生物在建材以及日用品應(yīng)用中，有著較為廣泛的發(fā)展前景。丙烯腈具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，合理制定生產(chǎn)工藝，對于促進(jìn)我國化工企業(yè)發(fā)展以及實現(xiàn)社會主義市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著積極推動作用。目前丙烯腈生產(chǎn)工藝存在能源消耗較大的問題，為了更好實現(xiàn)丙烯腈生產(chǎn)工藝良性發(fā)展，采取節(jié)能降耗的措施已經(jīng)勢在必行。

1丙烯腈生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

丙烯腈生產(chǎn)工藝是在19世紀(jì)40年代提出的，并且開始了工業(yè)化生產(chǎn)，其采用的方式主要通過氫氰酸與環(huán)氧乙烷反應(yīng)制備，獲取丙烯腈。這種制備反應(yīng)方式獲得的丙烯腈純度不高，但是在當(dāng)時的生產(chǎn)水平下，已經(jīng)算是較為先進(jìn)的提取措施了。隨著丙烯腈生產(chǎn)工藝的發(fā)展，其提取技術(shù)不斷提高，上世紀(jì)70年代，美國的Sohio公司開創(chuàng)了丙烯氨氧化法，這時的丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)較為完善。Sohio法在當(dāng)下丙烯腈生產(chǎn)領(lǐng)域得到了較為廣泛的推廣，但隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)弊端日益暴露，人們更加追求集約化的生產(chǎn)模式，注重節(jié)能降耗的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于丙烯腈生產(chǎn)當(dāng)中。就目前來看，丙烯腈生產(chǎn)主要采取的工藝手段是丙烯氨氧化法。

丙烯氨氧化法這種生產(chǎn)工藝主要是利用丙烯、氨氧與空氣中的氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而獲得氫氰酸、乙腈、丙烯酸、丙烯腈等物。其具體的化學(xué)反應(yīng)公式如下：CH2=CHCH3+NH3+3/202→CH2=CHCN+3H2O，這種獲取丙烯腈的方法在實際生產(chǎn)過程中，需要對丙烯、氨以及空氣的摩爾比進(jìn)行設(shè)定，其比例為1：1.15：10，反應(yīng)溫度為430度，反應(yīng)的壓力為60kPa。丙烯氨氧化法具有以下優(yōu)點：（1）化學(xué)反應(yīng)的原理容易獲得，并且成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)；（2）生產(chǎn)工藝較為簡單，有利于工人操作；（3）氫氰酸的產(chǎn)量較少，降低了氫氰酸毒性，減輕了對環(huán)境的污染[1]。

2造成丙烯腈物料消耗較大的原因分析

就目前丙烯腈生產(chǎn)方式來看，其在生產(chǎn)過程中由于受到反應(yīng)單元、急冷單元、吸收單元、回收單元的影響，容易產(chǎn)生物料消耗較大的現(xiàn)象，從而造成資源的浪費(fèi)，不利于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這一發(fā)展目標(biāo)。造成丙烯腈物料消耗較大的原因主要有以下幾個方面：

第一，反應(yīng)單元影響因素：在丙烯腈反應(yīng)過程中，由于催化劑是反應(yīng)的核心，并且在運(yùn)行過程中，隨著催化劑時間使用增長，造成催化劑總量減少，流化質(zhì)量降低，從而產(chǎn)生物料消耗較大現(xiàn)象[2]。

第二，急冷單元影響因素：急冷單元是丙烯腈反應(yīng)的一種急冷回收技術(shù)，采取二段塔技術(shù)進(jìn)行丙烯腈回收。就目前我國急冷塔設(shè)備狀況來看，主要采取BP公司的一段急冷技術(shù)和二段急冷回收技術(shù)，由于急冷塔控制pH值、上、下段加水量存在問題，使急冷塔的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定不符，從而造成了物料消耗較大現(xiàn)象。一般來說，急冷塔系統(tǒng)的標(biāo)定回收率為2.6%；回收塔為1.0%，精制系統(tǒng)為0.2%，粗乙腈系統(tǒng)為0.2%，而我國丙烯腈回收率的結(jié)果為94%，損失量為6%，其中有2%的物料損失。

第三，吸收單元影響因素：吸收單元的影響因素主要在于水溫、塔釜冷循環(huán)、吸收量較低、吸收塔操作壓力較低、塔內(nèi)件出現(xiàn)污染現(xiàn)象這五方面原因。具體原因如下：（1）回收塔內(nèi)，丙烯氨蒸發(fā)器返回吸收塔進(jìn)行水溫吸收時，無法對塔內(nèi)溫度降低，從而導(dǎo)致水溫對催化劑產(chǎn)生影響，讓催化劑過量消耗物料；（2）塔釜冷循環(huán)換熱過程中存在問題，無法降低水溫；（3）水吸收量較低，比例控制不當(dāng)；（4）吸收塔引E-8102堵塞造成后續(xù)系統(tǒng)壓力較低；（5）吸收塔填料清洗不干凈，影響傳熱效果，造成物料消耗問題出現(xiàn)。

第四，回收單元影響因素：回收單元造成丙烯腈物料消耗較大的原因主要有1T-8104塔貧水、2V-8111水相pH值過高、回收塔靈敏點和乙腈塔控制不穩(wěn)定且含有無用雜質(zhì)，這些因素會影響催化劑反應(yīng)，影響物料正常使用。

3丙烯腈生產(chǎn)工藝的節(jié)能降耗措施

3.1加快新型催化劑研制

催化劑是丙烯腈生產(chǎn)的關(guān)鍵，新型催化劑能夠更好實現(xiàn)原料反應(yīng)，產(chǎn)生丙烯腈，并且能夠提高丙烯腈的回收率，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。有關(guān)催化劑研制問題，將主要從現(xiàn)在的制備方法進(jìn)行研究，具體涉及到了丙烯氨氧化催化劑體系以及丙烷直接氨氧化催化劑體系，這兩種催化劑體系的研究，更加有利于促進(jìn)丙烯腈的產(chǎn)出，并具有一定的節(jié)能性特點。

3.2注重丙烯腈生產(chǎn)工藝過程的改進(jìn)

以節(jié)能為工藝過程改進(jìn)目標(biāo)，其具體舉措如下：（1）對工藝進(jìn)行簡化，例如省去氫氰酸精制塔，提升脫氰塔效率；（2）增大乙腈濃度，可以降低蒸汽消耗，實現(xiàn)節(jié)能目的；（3）對熱量進(jìn)行有效回收，實現(xiàn)熱能的循環(huán)利用；（4）利用乙腈塔進(jìn)行循環(huán)水熱量排除，利用熱水作為脫氰塔再沸器的熱源，降低蒸汽消耗。丙烯腈生產(chǎn)工藝過程的改進(jìn)，實現(xiàn)熱能低耗，從而對煤炭、電能的消耗也隨之降低，對于實現(xiàn)節(jié)能降耗來說，具有重要意義。

3.3加強(qiáng)反應(yīng)器的改進(jìn)

反應(yīng)器的改進(jìn)可以在很大程度上提升接觸效率，保證催化劑的效果，對附著物的生成具有一定抑制作用，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。反應(yīng)器的改進(jìn)，主要集中在氣體分布器、旋風(fēng)分離器、催化劑補(bǔ)給方式三個方面的改進(jìn)上，通過改進(jìn)氣體分布器的噴嘴密度、增大旋風(fēng)分離器的徑高比、縮短旋風(fēng)分離器腿、改善催化劑補(bǔ)給方式，將更好實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。

4結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，丙烯腈生產(chǎn)工藝采取有效措施進(jìn)行節(jié)能降耗，已經(jīng)成為我國丙烯腈化工生產(chǎn)企業(yè)必須解決的重要問題。通過新型催化劑研制、對生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行改進(jìn)以及加強(qiáng)反應(yīng)器改進(jìn)，將極大促進(jìn)丙烯腈生產(chǎn)工藝節(jié)能降耗目的實現(xiàn)，從而促進(jìn)丙烯腈化工業(yè)的發(fā)展，使之更好服務(wù)于我國社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張樂.丙烯腈生產(chǎn)的反應(yīng)原理與主要方法[J].化學(xué)工程與裝備，2011，（08）：136-137.

[2]孫宏凱.影響丙烯腈聚合物外觀的雜質(zhì)分析與控制研究[D].蘭州大學(xué)，2007.

作者簡介：劉濱（1966—），男，黑龍江大慶人，畢業(yè)于黑龍江省通河技術(shù)學(xué)校，長期擔(dān)任大慶石化公司化工二廠丙烯腈車間合成主操作，曾多次獲得大慶石化公司生產(chǎn)技術(shù)運(yùn)動會技術(shù)能手稱號。