畢業(yè)設(shè)計年產(chǎn)10萬噸丙烯酸工藝設(shè)計

1、第1頁共36頁1引言引言1.11.1概述概述丙烯酸是一種重要的有機化工原料，主要用于生產(chǎn)丙烯酸酯類，還可用于生產(chǎn)高吸水性樹脂、助洗滌劑和水處理劑等，廣泛應(yīng)用于涂料、化纖、紡織、皮革、塑料、粘合劑、石油開采等各個領(lǐng)域[1]。20世紀(jì)20年代末，化學(xué)家OttoRohm從2氯乙醇制羥基丙腈轉(zhuǎn)而生產(chǎn)丙烯酸，完成了對丙烯酸工業(yè)化生產(chǎn)工藝的研究[2]。1939年，德國化學(xué)家Reppe發(fā)明了以乙炔、一氧化碳和水為原料，用羰基鎳為催化劑合成出丙烯酸。1

2、969年，美國聯(lián)碳公司從英國BP公司引進丙烯直接氧化經(jīng)丙烯醛生產(chǎn)丙烯酸技術(shù)，并建立工業(yè)化生產(chǎn)裝置。經(jīng)過多年不斷改進，尤其是對丙烯氧化催化劑的改進，該法已成為制造丙烯酸的主導(dǎo)生產(chǎn)方法[3]。1.21.2丙烯酸生產(chǎn)工藝技術(shù)丙烯酸生產(chǎn)工藝技術(shù)丙烯酸在20世紀(jì)30年代實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其生產(chǎn)方法經(jīng)歷了氰乙醇法、雷普(Reppe)法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法[45]。1.2.1氰乙醇法氰乙醇法是最早工業(yè)化生產(chǎn)丙烯酸及其酯的方法。德國和美國分

3、別在1927年和1931年用此方法建成了工業(yè)化裝置。由于反應(yīng)過程會生成各種聚合物，因此丙烯酸收率較低，僅為60~70%，且氰化物劇毒，嚴(yán)重污染環(huán)境，故采用此法的生產(chǎn)裝置早在50年代就已關(guān)閉。1.2.2Reppe法20世紀(jì)30年代，德國的WalterReppe博士發(fā)現(xiàn)利用自己發(fā)明的Reppe反應(yīng)可以直接從乙炔生產(chǎn)丙烯酸和丙烯酸酯類。在60年代以前，用Reppe法或改良Reppe法生產(chǎn)丙烯酸及其酯的工藝曾占統(tǒng)治地位，隨著石油化工技術(shù)的開發(fā)和

4、環(huán)境保護要求的加強，到1976年改良Reppe法的裝置已全部停產(chǎn)。1.2.3烯酮法以乙酸或丙酮為原料，磷酸三乙酯為催化劑，在700℃時裂解生成乙烯酮，然后與無水甲醛在AlCl3或BF3催化劑存在下，在25℃進行氣相反應(yīng)生成β丙內(nèi)酯，再與熱的磷酸接觸異構(gòu)化生成丙烯酸。乙烯酮法產(chǎn)品純度高，收率也高，副第3頁共36頁日本三菱石油化學(xué)公司公司對其原來的工藝和催化劑不斷研究和改進，改進后的催化劑可適應(yīng)比日本觸媒公司二段催化劑更低的反應(yīng)溫度，活性高

5、、選擇性高、壽命也長。其工藝特點是以高濃度丙烯為原料，丙烯酸單程收率高于87%，未反應(yīng)的丙烯或丙烯醛不循環(huán)使用。兩臺串聯(lián)的固定床反應(yīng)器中分別采用MoBi系、MoV系氧化物為催化劑，壽命均為6年。（4）日本化藥技術(shù)采用的催化劑為涂裹型催化劑，形狀規(guī)則，利于裝填，機械強度較好，目的產(chǎn)物選擇性好。缺點是反應(yīng)熱點溫度較高，如果飛溫容易燒壞催化劑。丙烯氧化制丙烯醛采用Mo、Bi、Ni、Co、Fe系催化劑，丙烯醛氧化制丙烯酸采用Mo、V、Cu、Sb

6、系催化劑[10]。反應(yīng)器均為固定床列管式反應(yīng)器。主要應(yīng)用在上海華誼、江蘇裕廊和蘭州石化等部分裝置上。（5）德國巴斯夫(BASF)技術(shù)巴斯夫的丙烯酸生產(chǎn)裝置是目前世界上單系列裝置中規(guī)模最大的，其技術(shù)也是采用固定床二步氧化法。丙烯氧化用MoBi系或MoCo系催化劑，丙烯醛的單程收率為80%左右；丙烯醛進一步催化氧化用Mo、W、V、Fe系催化劑，丙烯酸單程收率高于90%[11]。其技術(shù)特點為：丙烯氧化反應(yīng)氣不用水吸收，而是用一種高沸點有機溶劑

7、作為吸收劑；丙烯氧化反應(yīng)循環(huán)氣體中不用水蒸汽，而是用氮氣，可減少廢水的生成。1.31.3丙烯酸工業(yè)生產(chǎn)概況丙烯酸工業(yè)生產(chǎn)概況20世紀(jì)90年代，丙烯酸系單體面臨一個擴展的熱潮，隨著聚丙烯酸型超吸收劑和家用洗滌劑增量劑的開發(fā)和普及，在世界上形成了一個投資興建丙烯酸及酯單體裝置的熱潮。由于其品種繁多、用途廣泛、產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點，現(xiàn)在已形成了獨立的丙烯酸化工體系[12]。1.3.1國外工業(yè)生產(chǎn)概況目前，世界上的丙烯酸生產(chǎn)裝置已有93%以上采用