Акрилонитрил (АН) является ключевым химическим промежуточным продуктом для синтеза АБС-смолы, акрилового волокна, нитрильного каучука и флокулянтов для очистки воды, а пропилен является основным мономерным сырьем для промышленного производства акрилонитрила. В настоящее время основным способом производства акрилонитрила в мире является метод аммоксидирования пропилена. Многие производственные предприятия уделяют особое внимание регулированию температуры реакции и соотношения воздуха и аммиака, но легко упускают из виду постоянное влияние, оказываемое качеством пропиленового сырья. Микропримеси в пропилене снижают селективность катализатора, увеличивают количество таких продуктов, как ацетонитрил, цианистый водород и оксиды углерода, а также повышают энергопотребление секции разделения. В данной статье систематизированы сценарии применения пропилена в производстве акрилонитрила, проанализированы технологические преимущества высококачественного пропилена и представлены основы выбора сырья для закупок акрилонитрила.
I. Сценарии применения пропилена в процессах производства акрилонитрила
Пропилен подвергается реакции аммоксидирования газообразным аммиаком и воздухом под действием молибден-висмутовых катализаторов с образованием акрилонитрила. Весь процесс чувствителен к сырью, а стабильность состава пропилена напрямую определяет степень конверсии агрегата и уровень безопасности эксплуатации.
Основным промышленным процессом является метод аммоксидирования пропилена в Сохио с полным потоком реакций:
Пропилен, газообразный аммиак и сжатый воздух пропорционально поступают в реактор с псевдоожиженным слоем и подвергаются реакции аммоксидирования при условиях выше 400 градусов с использованием молибден-висмутовых катализаторов с образованием сырого акрилонитрила;
Смесь реакционных газов подвергается быстрому охлаждению, абсорбции и десорбции с получением сырого акрилонитрила;
Посредством многоколонной непрерывной ректификации такие примеси, как ацетонитрил, цианистый водород и вода, отделяются с получением очищенного акрилонитрила, который далее подается на линии по производству АБС-пластика и акрилового волокна.
Пропилен участвует в основной реакции в качестве скелета источника углерода. Пропин и пропадиен в сырье легко подвергаются глубокому окислению, усугубляя отложение углерода на поверхности катализатора; сульфиды непрерывно разрушают активные центры катализатора. На многих установках наблюдаются сокращенные циклы регенерации катализатора и аномальные колебания выхода цианистого водорода в качестве побочного продукта, основной причиной которых в основном являются чрезмерные примеси в пропиленовом сырье.
Как производитель источника пропилена, компания ZL Energy оптимизирует показатели внутреннего контроля продукции в соответствии с характеристиками процесса аммоксидирования акрилонитрила, полагается на много-этапную ректификацию для стабилизации чистоты пропилена, строго ограничивает пропин, пропадиен, общую серу и тяжелые компоненты C4+, а также предоставляет полный отчет о газовых хроматографических испытаниях для каждой партии, адаптируясь к стандартам входного контроля крупных акрилонитрильных установок с псевдоожиженным слоем и поддерживая гарантия непрерывного снабжения агрегатов длительным-циклом.
II. Основные преимущества высококачественного-пропилена при производстве акрилонитрила
Промышленный пропилен со стабильной чистотой и низким содержанием примесей позволяет замедлить отложение и отравление катализатора углеродом, улучшить селективность по акрилонитрилу, стабилизировать условия в реакторе, снизить нагрузку на сепарацию ректификации и продлить цикл работы установки.
Аммоксидирование пропилена представляет собой сильно экзотермическую селективную реакцию. Молибден-висмутовые катализаторы имеют ограниченную толерантность к различным примесям. Высококачественный-пропилен имеет множество преимуществ:
Медленная дезактивация катализатора, снижение частоты регенерации
Сульфиды вызывают необратимые повреждения катализаторов; ненасыщенные алкины легко полимеризуются и откладывают углерод, покрывающий активные центры. Пропилен с низким-примесями может продлить срок службы катализатора и снизить затраты на регенерацию при остановке.
Повышение выхода акрилонитрила, контроль за-выходом продукта
Примеси вызывают глубокое окисление, в результате чего образуются большие количества CO, CO₂ и ацетонитрила. Соответствующий пропилен может повысить селективность целевого продукта, снизить-давление обработки продукта и снизить расход единицы сырья для пропилена.
Стабилизация состояния реакции в псевдоожиженном слое, предотвращение риска возникновения горячих точек
Большие колебания состава пропилена легко вызывают локальный перегрев реактора, что создает угрозу безопасности; пропилен со стабильными показателями облегчает контроль процесса и поддерживает стабильную загрузку псевдоожиженного слоя.
Уменьшите нагрузку на систему нефтепереработки, стабилизируйте качество готовой продукции
Увеличение количества продуктов-увеличивает сложность разделения ректификационной колонны; Постоянное введение примесей также легко вызывает колебания цвета акрилонитрила и показателей ингибитора полимеризации, влияя на качество последующей АБС-смолы.
| Элемент сравнения | Соответствует промышленному пропилену (подходит для акрилонитриловых агрегатов) | Пропилен с чрезмерными примесями | Прямое негативное воздействие на производство |
|---|---|---|---|
| Чистота пропилена | Больше или равно 99,5% | Низкая чистота, обогащение тяжелыми компонентами | Колебания реакционной нагрузки, постоянный рост потребления сырья |
| Пропин, Пропадиен | Строгий контроль верхнего предела | Относительно высокое содержание | Быстрое осаждение углерода катализатора, снижение эффективности теплообмена в псевдоожиженном слое. |
| Общее содержание серы | Низкий стандарт внутреннего контроля | Чрезмерное содержание серы | Необратимое отравление молибден-висмутового катализатора, постоянное снижение селективности. |
| По-уровню продукта | Стабильный выход ацетонитрила и цианида водорода | Заметно увеличено по-продуктам | Увеличение энергозатрат на очистку, увеличение затрат на переработку опасных отходов. |
| Рабочее состояние устройства | Возможна долгосрочная-непрерывная стабильная работа | Частая корректировка параметров процесса, регенерация катализатора | Сокращение эффективного времени производства, увеличение совокупных затрат |
III. Жесткие требования к основным показателям пропиленового сырья в процессах аммоксидирования акрилонитрила
Процесс аммоксидирования акрилонитрила в псевдоожиженном слое чувствителен к ненасыщенным примесям, поэтому смешанный пропилен запрещен. Три основных показателя: пропин + пропадиен, общая сера и тяжелые компоненты являются основными контрольными точками. Потребности в сырье для акрилонитриловых блоков находятся между полипропиленом и пропиленоксидом HPPO, но особенно важен контроль содержания алкинов:
Пропин, Пропадиен:Чрезвычайно склонен к полимеризации и закоксовыванию в высокотемпературном псевдоожиженном слое, прилипая к поверхности частиц катализатора и снижая эффект псевдоожижения и эффективность теплообмена;
Всего серы:Следы сульфидов непрерывно накапливаются, непрерывно разрушая каталитические активные центры;
Тяжелые компоненты C4:Подвергаются реакциям крекинга и окисления, что приводит к увеличению количества побочных-продуктов и последующей нагрузке на разделение.
Низкая-цена на рынке смешанного пропилена имеет неконтролируемые колебания состава. В краткосрочной-срочной перспективе может показаться, что это позволяет сэкономить затраты на закупки, но в долгосрочной-срочной перспективе это приводит к скрытым потерям, таким как увеличение расхода катализатора и энергопотребления. Для производства пропилена ZL Energy используется независимое производство ректификации и хранение в разделенных резервуарах, что исключает смешивание внешних компонентов и может удовлетворить потребности в стабильной поставке газа для крупных-установок по производству акрилонитрила.
IV. Практическое изложение рекомендаций по закупке и использованию пропилена на предприятиях по производству акрилонитрила
Закупки пропилена не могут просто сравнивать цены; он должен всесторонне оценить показатели примесей и стабильность партии. Прежде чем менять источники газа, необходимо провести среднесрочное- и долгосрочное-отслеживание рабочего состояния.
Для вновь построенных или перезапускаемых-после-технического обслуживания акрилонитриловых установок регулярно проверяйте индикаторы общей серы, алкинов и тяжелых компонентов пропилена;
При смене поставщиков пропилена постоянно отслеживайте изменения в степени конверсии, селективности и выходе побочного продукта - ацетонитрила и цианида водорода;
Усовершенствовать установки предварительной обработки пропилена, оснащенные установками фильтрации и сушки, для предотвращения попадания вторичных примесей при транспортировке;
Крупным непрерывным производственным линиям следует уделять первоочередное внимание подписанию долгосрочных-соглашений о поставках газа, чтобы противостоять производственным шокам, вызванным колебаниями предложения на рынке.
