基于丙烯腈生產工藝的節能降耗措施分析

劉濱　趙楓

【摘 要】丙烯腈是生產聚丙烯腈纖維、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，對我國現代化化工企業的發展來說，具有重要意義。丙烯腈實現節能降耗生產，對于提升原料經濟效益，保護生態環境有著積極作用，本文對丙烯腈生產工藝節能降耗措施的研究，將從影響原料丙烯、液氨消耗因素入手，采取相應控制措施，降低水、電、氣等能源消耗，實現工藝最優化目標，從而達到節能降耗的生產目的。

【關鍵詞】丙烯腈 生產工藝 節能降耗 措施

丙烯腈在現代化化工企業應用較為廣泛，尤其是在合成纖維、樹脂等高分子材料領域中，占據著十分重要的地位。除此之外，丙烯腈聚合物以及相應的衍生物在建材以及日用品應用中，有著較為廣泛的發展前景。丙烯腈具有較大的經濟效益，合理制定生產工藝，對于促進我國化工企業發展以及實現社會主義市場經濟建設有著積極推動作用。目前丙烯腈生產工藝存在能源消耗較大的問題，為了更好實現丙烯腈生產工藝良性發展，采取節能降耗的措施已經勢在必行。

1丙烯腈生產工藝現狀

丙烯腈生產工藝是在19世紀40年代提出的，并且開始了工業化生產，其采用的方式主要通過氫氰酸與環氧乙烷反應制備，獲取丙烯腈。這種制備反應方式獲得的丙烯腈純度不高，但是在當時的生產水平下，已經算是較為先進的提取措施了。隨著丙烯腈生產工藝的發展，其提取技術不斷提高，上世紀70年代，美國的Sohio公司開創了丙烯氨氧化法，這時的丙烯腈生產技術已經較為完善。Sohio法在當下丙烯腈生產領域得到了較為廣泛的推廣，但隨著現代化經濟的發展，傳統的生產技術弊端日益暴露，人們更加追求集約化的生產模式，注重節能降耗的生產技術應用于丙烯腈生產當中。就目前來看，丙烯腈生產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工藝主要是利用丙烯、氨氧與空氣中的氧進行化學反應，從而獲得氫氰酸、乙腈、丙烯酸、丙烯腈等物。其具體的化學反應公式如下：CH2=CHCH3+NH3+3/202→CH2=CHCN+3H2O，這種獲取丙烯腈的方法在實際生產過程中，需要對丙烯、氨以及空氣的摩爾比進行設定，其比例為1：1.15：10，反應溫度為430度，反應的壓力為60kPa。丙烯氨氧化法具有以下優點：（1）化學反應的原理容易獲得，并且成本較低，適合大規模生產；（2）生產工藝較為簡單，有利于工人操作；（3）氫氰酸的產量較少，降低了氫氰酸毒性，減輕了對環境的污染[1]。

2造成丙烯腈物料消耗較大的原因分析

就目前丙烯腈生產方式來看，其在生產過程中由于受到反應單元、急冷單元、吸收單元、回收單元的影響，容易產生物料消耗較大的現象，從而造成資源的浪費，不利于我國可持續發展戰略這一發展目標。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，反應單元影響因素：在丙烯腈反應過程中，由于催化劑是反應的核心，并且在運行過程中，隨著催化劑時間使用增長，造成催化劑總量減少，流化質量降低，從而產生物料消耗較大現象[2]。

第二，急冷單元影響因素：急冷單元是丙烯腈反應的一種急冷回收技術，采取二段塔技術進行丙烯腈回收。就目前我國急冷塔設備狀況來看，主要采取BP公司的一段急冷技術和二段急冷回收技術，由于急冷塔控制pH值、上、下段加水量存在問題，使急冷塔的相關標準與規定不符，從而造成了物料消耗較大現象。一般來說，急冷塔系統的標定回收率為2.6%；回收塔為1.0%，精制系統為0.2%，粗乙腈系統為0.2%，而我國丙烯腈回收率的結果為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、吸收量較低、吸收塔操作壓力較低、塔內件出現污染現象這五方面原因。具體原因如下：（1）回收塔內，丙烯氨蒸發器返回吸收塔進行水溫吸收時，無法對塔內溫度降低，從而導致水溫對催化劑產生影響，讓催化劑過量消耗物料；（2）塔釜冷循環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；（4）吸收塔引E-8102堵塞造成后續系統壓力較低；（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。

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定且含有無用雜質，這些因素會影響催化劑反應，影響物料正常使用。

3丙烯腈生產工藝的節能降耗措施

3.1加快新型催化劑研制

催化劑是丙烯腈生產的關鍵，新型催化劑能夠更好實現原料反應，產生丙烯腈，并且能夠提高丙烯腈的回收率，從而實現節能降耗目的。有關催化劑研制問題，將主要從現在的制備方法進行研究，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，更加有利于促進丙烯腈的產出，并具有一定的節能性特點。

3.2注重丙烯腈生產工藝過程的改進

以節能為工藝過程改進目標，其具體舉措如下：（1）對工藝進行簡化，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，實現節能目的；（3）對熱量進行有效回收，實現熱能的循環利用；（4）利用乙腈塔進行循環水熱量排除，利用熱水作為脫氰塔再沸器的熱源，降低蒸汽消耗。丙烯腈生產工藝過程的改進，實現熱能低耗，從而對煤炭、電能的消耗也隨之降低，對于實現節能降耗來說，具有重要意義。

3.3加強反應器的改進

反應器的改進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，從而實現節能降耗目的。反應器的改進，主要集中在氣體分布器、旋風分離器、催化劑補給方式三個方面的改進上，通過改進氣體分布器的噴嘴密度、增大旋風分離器的徑高比、縮短旋風分離器腿、改善催化劑補給方式，將更好實現節能降耗目的。

4結語

隨著我國社會經濟的發展以及可持續發展戰略的提出，丙烯腈生產工藝采取有效措施進行節能降耗，已經成為我國丙烯腈化工生產企業必須解決的重要問題。通過新型催化劑研制、對生產工藝過程進行改進以及加強反應器改進，將極大促進丙烯腈生產工藝節能降耗目的實現，從而促進丙烯腈化工業的發展，使之更好服務于我國社會主義經濟建設。

參考文獻：

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

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

作者簡介：劉濱（1966—），男，黑龍江大慶人，畢業于黑龍江省通河技術學校，長期擔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技術運動會技術能手稱號。