程军

【摘  要】随着全球经济的迅速发展，化工产业的发展水平也在随着经济快速的提升。我国对丙烯腈工业生产的原料有非常高的需求。因为丙烯腈用途十分广泛，主要是用于合成纤维，合成橡胶以及合成树脂等。在实际应用中，丙烯腈装置的生产工艺本身复杂，难以达到平稳长久的运行周期，这影响了对丙烯腈的进一步发展。只有不断的改进和分析丙烯腈装置生产工艺的影响因素，才能更好地实现丙烯腈装置长周期的生产运行。本文主要对影响丙烯腈装置生产工艺的影响因素进行深入的分析研究。

【关键词】丙烯腈装置;生产工艺;分析;研究

前言：

在丙烯腈装置的生产工艺中，存在着很多的化工单元，以及尾气处理的技术手段，回收塔的系统都相对复杂，而且丙烯腈装置的生产工艺路线较长。由于丙烯腈化学物质本身的各种特性，在生产工艺上有许多难以解决的问题，进而导致长时间的生产难度过大，很难达到长久的高质量的生产时间。一般影响丙烯腈装置生产工艺的主要原因有，复杂的工艺水平，装置内部的温度和压力，回收塔的憋压，反应器压力过大等。因此在丙烯腈装置生产工艺需要进行改进，还需要在生产过程中，對丙烯腈装置生产工艺的影响因素进行深入分析，并且要有针对性的制定有效方案，从而确保丙烯腈装置能够平稳长久的运行。

一、公司简介及产品概述

公司简介：大庆炼化公司化工一部丙烯腈作业区。装置核心的设备为流化床反应器装置，该装置工艺是丙烯腈工艺设备的关键之处，因此对该装置的优化处理以及装置关键的控制技术一直是丙烯腈行业关键因素同时也是难点，也是全部生产装置的核心指标以及关键的部位。产品概述：丙烯腈是一种有刺激性气味的无色液体，易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。该工艺通常受到反应物的进料比，反应温度，反应压力，进风料压力，催化剂超负荷运行，旋风分离器等一系列原因的影响。

丙烯腈生产工艺反应的原理方程式为：

CH2=CHCH3+NH3+3-2O2→CH2CHCN+3H2O

CH2=CHCH3+3-2NH3+3-2O2→3-2CH3CN +3H2O

CH2=CHCH3+3NH3+3O2→3HCN+6H2O

生产装置和生产流程：（1）反应装置为直径7.47米的流化床反应器，内部主要构件有空气丙烯氨分布器、分布板、取热水管、旋风分离器等（2）将来自空气压缩机组压缩后的空气从反应器的椎体进入到反应器中，通过空气分布板使空气均匀分布于装置内，然后与丙烯氨分布器来的丙烯和氨均匀混合，在流化的催化剂的表面发生氧化反应，该装置流程产生的主产品是丙烯腈，副产品有乙腈和氢氰酸，以及微量的有机物。

二、影响丙烯腈装置生产工艺的影响因素

催化剂影响：由于装置生产总产量的改进，造成催化剂现在超过其自身的较高负荷，会产生催化剂重量空速的现象，导致催化剂不能提供足够的比表面积用于反应发生。而且还会影响原料的转化率，剩余的催化剂表面物质会继续与装置内的物质发生反应，产生较多难以除去的杂质和一些有机物，造成装置堵塞。伴随着催化剂的料位不断提高，催化剂的料位会严重超出取热水管高度，使反应物不能够达到充分的反应，降低原料的生产量，达不到要求的目标产量。可以看出反应时间的长短对反应有一定影响并不是反应时间越长越好[1]。

工艺进料比影响：如果在催化剂活性较高的时候，此时将氨气的进料比控制在1.15-1.25时，催化剂所能发挥的活性相对较高，但是随着氨气的进料比逐渐增大，整个反应体系越完全，则装置内氨气的占比也越来越少。当催化剂运行至末期后，整个反应装置的氨气占比一般控制在1.13-1.18，装置内过高的氨气占比不会提高丙烯的转化率，只会产生过多的剩余氨。

工艺温度影响：生产装置内部的构成是取热水管和32组盘管。盘管有22组的作用是产生蒸汽，10组的作用是蒸汽过热用于温度调节，需要同时配合使用，这样才能保证反应器表面的温差相差不大。装置内撤热水管壁容易粘结催化剂升华的钼金属，当钼金属层过厚时，撤热水管换热效率会下降，对反应温度有一定影响。在正常运行过程中，可能会发生撤热水管壁粘结的钼金属层脱落，此时撤热水管的换热效率会突然上升，反应温度出现明显降低，需及时进行调节。

三、丙烯腈装置生产工艺影响因素的改进措施

催化剂改进：首先当催化剂负荷偏高时，需要及时补充本体催化剂。催化剂负荷偏低时，需要及时从装置内卸出催化剂来调节。另外撤热水出现中断时，会导致反应热无法有效的移出装置，反应温度迅速上涨，如果不能及时得到恢复，需要立即切除丙烯和氨气的投料，保持空气通入降温，避免装置超温带来的风险。

进料比改进：因为空气中的氧气主要用于参与氧化反应，空气与丙烯的摩尔比一般在9-10，这样才能保持氧气的含量是过量的。保证催化剂的活性达到极高，丙烯及氨的转化率进而提高。空气的比例一般控制在9.5-10。随着催化剂活性逐渐下降，空气的含量也会随之逐渐下降，在催化剂末期一般控制在9.2-9.5。反应剩余氧是设定空比的关键参照，尾氧一般控制在1-2%。当尾氧长时间低于1%时，催化剂内晶格氧得不到较好补充，催化剂性能逐渐下降。当尾氧过高时，过多的氧气在装置中上段与反应产物继续发生氧化反应，目标产物收率会降低。

温度的改进：由于反应装置的反应温度有时会偏低，因此为了能够保证装置产物的吸收率能达到要求指标，以及原料的转化率足够高，催化剂的作用和研发起到了至关重要的作用。目前普遍丙烯腈装置工艺流程使用的催化剂都是需要满足规定的温度425℃，保持这个温度才能使清洁性能大幅提高，丙烯腈的产品质量及外排污水质量也更加容易控制。

丙烯腈装置生产工艺环保也是装置的一大关键步骤，丙烯腈生产过程中，形成的产物大部分有毒有害。根据丙烯腈装置生产实际情况，对污染物的生成原理及控制处理进行了探讨，以达到环保和效益优化的目的[2]。

结论：

综上所述，丙烯腈装置生产工艺能够达到平稳长久的运行，这不仅是对我们装置和一系列的工艺生产因素有着严峻的考验，而且我们要根据装置自身状况和改进后的生产工艺以及现场的实际情况，对具体问题具体分析，对装置和工艺的重点影响因素进行深入的分析研究。在生产过程中，随着四效蒸发系统的运行，系统内聚合物积聚沉积，造成蒸发器捕沫网、换热器管程和壳程等堵塞，使四效蒸发系统运行周期缩短[3]。从而制定并实施有效的解决方案，这样才能够最大程度改进丙烯腈装置，对丙烯腈装置生产工艺有较大的提高。这样才能实现对分厂和公司的工业生产发展有着重大的现实作用。

参考文献：

[1]吕亮，胡静，潘向军. 2-氯丙烯腈制备新工艺[J]. 农药，2005（22）：1-2.

[2]桂恩虎. 四效蒸发系统长周期运行影响因素分析及对策[J]. 齐鲁石油化工，2019，047（004）：278-281，307.

[3]李金元. 丙烯腈生产中环保问题探讨[J]. 安徽化工，2005（01）：47-49.