L'acrilonitril (AN) és un intermedi químic clau per sintetitzar resina ABS, fibra acrílica, cautxú nitril i floculants de tractament d'aigua, i el propilè és la matèria primera de monòmers més bàsics per a la producció industrial d'acrilonitril. Actualment, la ruta global de producció d'acrilonitril és el mètode d'amoxidació de propilè. Moltes empreses de producció se centren en la regulació de la temperatura de reacció i la relació entre l'aire i l'amoníac, però passen per alt fàcilment l'impacte continu causat per la qualitat de la matèria primera de propilè. Les impureses traces del propilè redueixen la selectivitat del catalitzador, augmenten els subproductes com l'acetonitril, el cianur d'hidrogen i els òxids de carboni i augmenten el consum d'energia de la secció de separació. Aquest article organitza els escenaris d'aplicació del propilè en la producció d'acrilonitril, analitza els avantatges del procés del propilè d'alta qualitat i proporciona una base de selecció per a l'adquisició de matèries primeres per les plantes d'acrilonitril.
I. Escenaris d'aplicació del propilè en processos de producció d'acrilonitril
El propilè experimenta una reacció d'amoxidació amb gas amoníac i aire sota l'acció de catalitzadors de molibdè-bismut per generar acrilonitril. Tot el procés és sensible a les matèries primeres, i l'estabilitat de la composició del propilè determina directament la taxa de conversió d'unitats i el nivell de funcionament segur.
El procés industrial principal és el mètode d'amoxidació de propilè Sohio, amb un flux de reacció complet:
El propilè, el gas amoníac i l'aire comprimit entren al reactor de llit fluiditzat en proporció i se sotmeten a una reacció d'amoxidació en condicions superiors a 400 graus amb catalitzadors de molibdè-bismut per generar acrilonitril cru;
La barreja de gasos de reacció experimenta un ràpid refredament, absorció i desorció per obtenir acrilonitril cru;
Mitjançant la rectificació contínua multi-columna, les impureses com l'acetonitril, el cianur d'hidrogen i l'aigua es separen per produir acrilonitril refinat, que es subministra aigües avall a les línies de producció d'ABS i fibra acrílica.
El propilè participa en la reacció principal com a esquelet de font de carboni. El propi i el propadiè de la matèria primera es sotmeten fàcilment a una oxidació profunda, agreujant la deposició de carboni a la superfície del catalitzador; els sulfurs destrueixen contínuament els llocs actius del catalitzador. Moltes unitats experimenten cicles de regeneració del catalitzador escurçats i fluctuacions anormals en la producció de cianur d'hidrogen del subproducte, la causa principal són les impureses excessives en la matèria primera de propilè.
Com a fabricant de producció de fonts de propilè, ZL Energy optimitza els indicadors de control intern del producte d'acord amb les característiques del procés d'amoxidació d'acrilonitril, es basa en la rectificació en diverses etapes per estabilitzar la puresa del propilè, limita estrictament els components pesats de propilè, propadiè, sofre total i C4+ i proporciona un informe complet de cromatografia de gasos, adaptant-se als estàndards d'inspecció de líquids grans en el llit de batch. unitats d'acrilonitril i garantia de subministrament continu de cicle llarg per a les unitats.
II. Avantatges bàsics de rendiment del propilè d'alta qualitat en la producció d'acrilonitril
El propilè industrial amb puresa estable i baixes impureses pot retardar la deposició i la intoxicació de carboni del catalitzador, millorar la selectivitat de l'acrilonitril, estabilitzar les condicions del reactor, reduir la càrrega de separació de rectificació i ampliar el cicle de funcionament de la unitat.
L'amoxidació de propilè és una reacció selectiva fortament exotèrmica. Els catalitzadors de molibdè-bismut tenen una tolerància limitada a diverses impureses. El propilè d'alta qualitat aporta múltiples beneficis:
Desactivació lenta del catalitzador, reducció de la freqüència de regeneració
Els sulfurs causen danys d'activitat permanent als catalitzadors; Els alquins insaturats polimeritzen fàcilment i dipositen carboni que cobreix els llocs actius. El propilè de baixa impuresa pot allargar la vida útil del catalitzador i reduir els costos de regeneració d'aturada.
Millorar el rendiment d'acrilonitril, controlar la sortida del subproducte
Les impureses desencadenen una oxidació profunda, generant grans quantitats de CO, CO₂ i acetonitril. El propilè qualificat pot millorar la selectivitat del producte objectiu, reduir la pressió del tractament dels subproductes i reduir el consum d'unitats de matèria primera de propilè.
Estabilitzeu l'estat de reacció del llit fluiditzat, eviteu els riscos de punts calents
Les grans fluctuacions en la composició del propilè provoquen fàcilment el sobreescalfament local del reactor, cosa que comporta perills per a la seguretat; el propilè amb indicadors estables facilita el control del procés i manté la càrrega estable del llit fluiditzat.
Reduïu la càrrega del sistema de refinament, estabilitzeu la qualitat del producte acabat
L'augment dels subproductes augmenten la dificultat de separació de la torre de rectificació; La introducció contínua d'impureses també provoca fàcilment fluctuacions en el color d'acrilonitril i els indicadors d'inhibidor de polimerització, afectant la qualitat de la resina ABS aigües avall.
| Element de comparació | Propilè industrial conforme (apte per a unitats d'acrilonitril) | Propilè amb impureses excessives | Impactes negatius directes de la producció |
|---|---|---|---|
| Puresa de propilè | Superior o igual al 99,5% | Baixa puresa, enriquiment de components pesats | Fluctuació de la càrrega de reacció, augment continu del consum de matèries primeres |
| Propyne, Propadiè | Control estricte del límit superior | Contingut relativament alt | Deposició ràpida de carboni del catalitzador, disminució de l'eficiència d'intercanvi de calor del llit fluiditzat |
| Contingut total de sofre | Baix estàndard de control intern | Contingut excessiu de sofre | Intoxicació irreversible del catalitzador de molibdè-bismut, disminució contínua de la selectivitat |
| Nivell de subproducte | Sortida estable d'acetonitril i cianur d'hidrogen | Subproductes notablement augmentats | Augment del consum d'energia de rectificació, augment dels costos de tractament de residus perillosos |
| Estat de funcionament de la unitat | Funcionament estable continu a llarg termini possible | Ajustos freqüents dels paràmetres del procés, regeneració del catalitzador | Temps de producció efectiu reduït, augment dels costos integrals |
III. Requisits durs per als indicadors clau de matèries primeres de propilè en processos d'amoxidació d'acrilonitril
El procés de llit fluiditzat d'amoxidació d'acrilonitril és sensible a les impureses insaturades i està prohibit la barreja de propilè. Els tres indicadors principals de propí + propadiè, sofre total i components pesats són punts de control bàsics. Els requisits de matèria primera de la unitat d'acrilonitril es troben entre el polipropilè i l'òxid de propilè HPPO, però el control d'alquins és especialment crític:
Propí, Propadiè:Extremadament propens a la polimerització i la cocització al llit fluiditzat d'alta temperatura, adherint-se a les superfícies de partícules del catalitzador i reduint l'efecte de fluidització i l'eficiència d'intercanvi de calor;
Sofre total:Els traces de sulfurs s'acumulen contínuament, destruint contínuament els centres actius catalítics;
Components pesats C4:Se sotmeten a reaccions de craqueig i oxidació, augmentant els subproductes i la càrrega de separació posterior.
El propilè mesclat de baix preu al mercat té fluctuacions de composició incontrolables. A curt termini pot semblar que estalvia costos d'adquisició, però a llarg termini provoca pèrdues ocultes, com ara un augment del consum de catalitzadors i el consum d'energia. El propilè de ZL Energy utilitza una producció de rectificació independent i un emmagatzematge de dipòsits dividits, eliminant la barreja de components externs i pot satisfer les necessitats estables de subministrament de gas de les unitats d'acrilonitril a gran escala.
IV. Resum pràctic de recomanacions per a l'adquisició i ús de propilè per les empreses d'acrilonitril
L'adquisició de propilè no pot simplement comparar els preus; hauria d'avaluar exhaustivament els indicadors d'impureses i l'estabilitat del lot. Abans de canviar les fonts de gas, s'ha de fer un seguiment de les condicions de treball a mitjà i llarg termini.
Per a unitats d'acrilonitril de nova construcció o de reinici després del manteniment, proveu habitualment els indicadors de sofre total de propilè, alquin i components pesats;
Quan canvieu de proveïdor de propilè, controleu contínuament els canvis en la taxa de conversió, la selectivitat i la producció d'acetonitril i cianur d'hidrogen del subproducte;
Millorar les instal·lacions de pretractament de propilè, equipades amb unitats de filtració i assecat, per evitar que s'introdueixin impureses secundàries durant el transport;
Les grans línies de producció contínua haurien de prioritzar la signatura d'acords de subministrament de gas a llarg termini per resistir els xocs de producció provocats per les fluctuacions de l'oferta del mercat.
