Aspen plus年产8万吨丙烯酸精制工段设计(3)
工业生产中应用的丙烯两步氧化法技术主要有：美国索亥俄(Sohio)技术、日本触媒技术、日本三菱油化技术、日本化药技术、德国BASF技术等[5]。催化剂的性能确定丙烯两步氧化法生产技术水平,是生产丙烯酸的主要因素。目前，制备丙烯酸的催化剂主要有5种，分别为国内中石油兰州化工研究中心催化剂、日触媒催化剂、日本三菱催化剂、日本化药催化剂和巴斯夫催化剂。
丙烯两步氧化生产工艺需要高性能催化剂来生产丙烯酸。丙烯氧化法生产丙烯酸用的催化剂绝大多数是以钼为主的多种多组分催化剂，其次用得较多的是Co, Ni, Fe, V, Cu, W, Mg等多价金属，助催化有Fe, As, Bi等，酸性成份则是Po催化齐按系列分Mo-Te-Co系;Bi-P-Mo系;Mo-V系以及它们之相互组成的体系或类似元素进行替代所构成的催化剂。目前，丙烯氧化法生产丙烯酸的收率以丙烯计85%。颗粒状Mo-Bi催化剂，丙烯氧化反应在催化剂的空隙表面上进行。日前先进的丙烯氧化制丙烯醛的催化剂寿命高于3年，反应温度在300-400℃之间，反应压力在0.14-0.20MPa之间，丙烯的浓度为5-10%，反应停留时间为几秒。丙烯醛氧化制备丙烯酸的反应温度低于丙烯氧化制备丙烯醛的反应温度[6]。催化第二段反应采用了Mo-V系催化剂，反应温度较低，转化率和收率高。在第一段反应中最早应用Mo-V系催化剂Mo/V比为1，在添加了W, Cu, Ce, Sb以后，提高了催化剂的活性，使得丙烯醛氧化制丙烯酸的收率和转化率得到提高。因此，日前丙烯醛氧化制丙烯酸是以Mo-V系催化剂为主[7]。
第一步反应，丙烯氧化制丙烯醛所用催化剂大多为Mo-Bi体系，并以钼酸盐的形式表现出催化活性，而组成催化剂的基本元素则是Mo、Bi、Fe、Co等。作为助催化剂的元素很多，但各种催化剂均具有以下三个共同点：
①Bi原子含量低，一般MO原子与Bi原子之比为（12:1）--（12:2）；
②催化剂的活性可通过添加Fe、Ni、CO、W、Sn、Sb、Sr、Mn、Si、P等元素来提高；
③在催化剂中添加少量碱金属及Te等元素，可提高丙烯酸的选择性。 催化剂的活性与活性组分有关，也与制备载体及催化剂的方法有关。催化剂载体主要有二氧化硅、氧化铝、羰基化硅等。由于该反应为强放热反应，则要求载体比表面要低，孔径要大、导热性能要好。
第二步反应为丙烯醛氧化制丙烯酸。Mo-V催化剂是活性高的丙烯酸催化剂，需在Mo-V系催化剂中添加助催化剂，如W、Cr、Fe、Cu。载体的选择对丙烯酸的选择性有较大的影响，羰基化硅、硅与ａ-三氧化二铝为较好的载体。
1.3国内外丙烯酸产品需求
1.3.1 国外需求状况
表1-1为2007-2010年世界丙烯酸产品的需求。据SRI咨询公司报告认为，从2011-2015年，世界对粗丙烯酸需求的年增长率预计为3.7%，对高纯丙烯酸需求的年增长率预计为4.1%[8]。
表1-1 世界主要地区丙烯酸需求（万吨）
年份 亚洲 北美 欧洲
2007 135.0 124.0 85.00
2008 137.0 123.0 84.00
续表（1-1）
年份 亚洲 北美 欧洲
2009 142.0 125.0 85.00
2010 151.0 132.0 88.00
2010年全球酯化级丙烯酸的生产能力514.3万t/a，通用丙烯酸酯的生产能力为452.5万t/a。通用丙烯酸酯的生产能力明显小于酯化级丙烯酸的产能，这是因为越来越多的酯化级丙烯酸用于生产高纯丙烯酸，而用于生产丙烯酸酯的酯化级丙烯酸比例逐年减小。
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