年产8万吨丙烯腈工艺设计(丙烷一段氨氧化法)(4)
公用工程 6.6 6.3 5.9 8.3
可变成本 45.1 55.9 50.8 62.5
装置现金成本 53.9 65.3 60.2 69.1
生产成本① 66.0 84.3 78.9 86.3
产品成本② 101.5 117.0 111.5 112.2
全球丙烯资源的短缺和丙烷价格的低廉使丙烷氨氧化制丙烯腈工艺成为烷烃活化技术中的开发热点。然而,由于丙烷转化率过低,反应产物较复杂,因而装置投资费用高于丙烯法工艺。虽然丙烷原料价格不到丙烯的一半，但考虑装置投资费用的回报率，产品生产成本并未占多大优势，所以,过高的投资费用在一定程度上制约了丙烷法的工业化进程,而进一步开发高性能催化剂则是促进该工艺工业化的重要因素
2.2 生产方法的选择
丙烷氨氧化法目前有两种工艺流程，一是丙烷在催化剂作用下，同时进行丙烷的氧化脱氢和丙烯氨氧化反应，称为丙烷一段氨氧化法；二是丙烷经氧化脱氢后生成丙烯，然后以常规的丙烯氨氧化工艺生产丙烯腈，称为丙烷两段氨氧化法。
（1) 丙烷一段氨氧化工艺：该法与丙烯氨氧化工艺大体相同，仅在工艺条件和设备大小上有所差异。
（2)丙烷两段氨氧化工艺：两段工艺中丙烯氨氧化工序负荷较小，丙烷的转化率和丙烯腈选择性较高，故设备尺寸相对较小，丙烷再循环量小，利用率高。但在丙烯腈装置附近要建一个与之配套的丙烷脱氢装置，使整个丙烯腈装置的数量增多，固定投资增大，产品价格上升。
本设计在文献调研及文献小试实验数据的基础上对丙烯腈设计选择丙烷一段氨氧化生产方法。
3 丙烷氨氧化工艺
3.1 工艺流程介绍
工艺流程
(1)反应过程（反应器）；液态丙烷、液氨、氧气分别经过加热器预热到130℃，分别进入流化床反应器。反应温度（出口）400~410℃，压力为1.2bar，反应所用催化剂由反应器贮斗加入反应器。反应后的气体从反应器顶部出来，在反应器冷却器进行热交换后，冷却至200℃左右，再进入急冷过程（冷凝塔）。
(2)急冷过程（冷凝塔）；在冷凝塔中反应产物以气体形式与由90%的磷酸二氢铵和10%磷酸组成的急冷液充分接触，将未反应的氨中和，将反应产物进一步冷却，将反应气中的催化剂粉末、高沸物以及聚合物等洗脱。在急冷塔中未反应的氨与急冷液磷酸二氢铵水溶液反应，得到磷酸氢二铵。丙烯腈和有价值的副产品氢氰酸和乙腈通过急冷液时不参加反应。冷凝液解析后，将磷酸氢二铵加热到100～300℃分解，释放出氨和磷酸二氢铵。氨干燥后循环进入丙烯腈合成工序，而再生的磷酸二氢铵重新用作急冷液。
(3)气液分离（冷凝塔）；反应气从急冷过程塔顶出来进入下一冷凝塔，进一步冷凝将气液分离。气体经分离处理，回收未反应的丙烷。之后，不凝性气体进入尾气处理焚烧炉，塔底液相进入精馏塔。
(4)蒸馏过程（精馏塔）；冷凝塔塔底液进入精馏塔后，从塔顶蒸出氢氰酸等组分，循环至急冷过程冷凝塔，塔釜液进入丙烯腈精制过程。
(5)精制过程（精馏塔）；进入精制塔的油相含有丙烯腈90%以上，通过精馏，丙烯腈从塔顶出来的，蒸汽经冷凝得纯度为99.5%以上的成品。。
图3.1 丙烯腈工艺流程简图
3.2 丙烯腈合成过程
3.2.1 合成分析
丙烷氨氧化法生产丙烯腈是丙烷、氨、氮气和氧气在流化床反应器中经过气相催化反应生产丙烯腈。因影响反应的参数甚多，如纯丙烷流量、氨与丙烷摩尔比、氧气与丙烷摩尔比、反应温度(RT)、催化剂质量、催化剂使用时间、丙烷纯度、床层高度、床层密度、反应压力、线速度、催化剂负荷等。
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