Акрилонітрил (AN) є ключовим хімічним проміжним продуктом для синтезу смоли АБС, акрилового волокна, нітрильного каучуку та флокулянтів для очищення води, а пропілен є основною мономерною сировиною для промислового виробництва акрилонітрилу. В даний час глобальним основним шляхом виробництва акрилонітрилу є метод амоксидування пропілену. Багато виробничих підприємств зосереджуються на регулюванні температури реакції та співвідношення повітря та аміаку, але легко не помічають постійного впливу, спричиненого якістю пропіленової сировини. Сліди домішок у пропілені знижують селективність каталізатора, збільшують побічні продукти, такі як ацетонітрил, ціанід водню та оксиди вуглецю, і збільшують енергоспоживання секції розділення. У цій статті систематизовано сценарії застосування пропілену у виробництві акрилонітрилу, проаналізовано технологічні переваги високоякісного пропілену та наведено основу вибору для закупівлі сировини акрилонітрильними заводами.
I. Сценарії застосування пропілену в процесах виробництва акрилонітрилу
Пропілен вступає в реакцію амоксидації з газоподібним аміаком і повітрям під дією молібден-вісмутових каталізаторів з утворенням акрилонітрилу. Весь процес чутливий до сировини, а стабільність складу пропілену безпосередньо визначає коефіцієнт перетворення одиниць і безпечний рівень експлуатації.
Основним промисловим процесом є метод аммоксидації пропілену в Сохіо з повним потоком реакції:
Пропілен, газоподібний аміак і стиснене повітря пропорційно надходять у реактор із псевдозрідженим шаром і проходять реакцію аммоксидації в умовах вище 400 градусів з молібден-вісмутовими каталізаторами для отримання сирого акрилонітрилу;
Реакційна газова суміш піддається швидкому охолодженню, абсорбції та десорбції з отриманням сирого акрилонітрилу;
Завдяки багатоколонній безперервній ректифікації такі домішки, як ацетонітрил, ціанід водню та вода, відокремлюються для отримання очищеного акрилонітрилу, який далі подається на лінії виробництва АБС та акрилового волокна.
Пропілен бере участь в основній реакції як скелет джерела вуглецю. Пропін і пропадієн в сировині легко піддаються глибокому окисленню, посилюючи відкладення вуглецю на поверхні каталізатора; сульфіди постійно руйнують активні центри каталізатора. У багатьох установках спостерігаються скорочені цикли регенерації каталізатора та аномальні коливання виходу ціаніду водню, основною причиною чого є надмірна кількість домішок у пропіленовій сировині.
Як виробник джерела пропілену, ZL Energy оптимізує показники внутрішнього контролю продукту відповідно до характеристик процесу амоксидування акрилонітрилу, покладається на багатоступеневу ректифікацію для стабілізації чистоти пропілену, суворо обмежує пропін, пропадієн, загальну сірку та важкі компоненти C4+, а також надає повний звіт про газову хроматографію з кожною партією, адаптуючись до вхідних стандартів перевірки великі агрегати з псевдозрідженим шаром акрилонітрилу та гарантія тривалого циклу безперервної подачі для блоків.
II. Основні переваги високоякісного пропілену у виробництві акрилонітрилу
Промисловий пропілен зі стабільною чистотою та низьким вмістом домішок може уповільнити відкладення вуглецю та отруєння каталізатора, покращити селективність акрилонітрилу, стабілізувати умови реактора, зменшити навантаження ректифікаційного розділення та подовжити цикл роботи установки.
Амоксидування пропілену є сильно екзотермічною селективною реакцією. Молібден-вісмутові каталізатори мають обмежену толерантність до різних домішок. Високоякісний пропілен має ряд переваг:
Повільна дезактивація каталізатора, зменшення частоти регенерації
Сульфіди викликають постійне пошкодження активності каталізаторів; ненасичені алкіни легко полімеризуються і відкладають вуглець, що покриває активні центри. Пропілен з низьким вмістом домішок може подовжити термін служби каталізатора та зменшити витрати на регенерацію при зупинці.
Підвищення виходу акрилонітрилу, контроль виходу побічних продуктів
Домішки викликають глибоке окислення, утворюючи велику кількість CO, CO₂ і ацетонітрилу. Кваліфікований пропілен може покращити селективність цільового продукту, зменшити тиск обробки побічних продуктів і зменшити споживання одиниці пропіленової сировини.
Стабілізуйте стан реакції киплячого шару, уникайте ризиків гарячих точок
Великі коливання складу пропілену легко спричиняють локальний перегрів реактора, створюючи загрозу безпеці; пропілен зі стабільними показниками полегшує контроль процесу та підтримує стабільне навантаження киплячого шару.
Зменште навантаження на систему переробки, стабілізуйте якість готової продукції
Збільшення кількості побічних продуктів збільшує складність відділення ректифікаційної вежі; Постійне введення домішок також легко викликає коливання кольору акрилонітрилу та показників інгібіторів полімеризації, що впливає на якість смоли ABS.
| Елемент порівняння | Сумісний промисловий пропілен (підходить для установок з акрилонітрилу) | Пропілен з надлишковими домішками | Прямі негативні виробничі впливи |
|---|---|---|---|
| Чистота пропілену | Більше або дорівнює 99,5% | Низька чистота, сильне збагачення компонентами | Коливання реакційного навантаження, постійне збільшення споживання сировини |
| Пропін, Пропадієн | Суворий контроль верхньої межі | Відносно високий вміст | Швидке осадження вуглецю каталізатора, зниження ефективності теплообміну киплячого шару |
| Загальний вміст сірки | Низький стандарт внутрішнього контролю | Надмірний вміст сірки | Необоротне отруєння молібден-вісмутового каталізатора, постійне зниження селективності |
| Рівень побічного продукту | Стабільний вихід ацетонітрилу та ціаністого водню | Помітно збільшується кількість субпродуктів | Збільшення споживання енергії на ректифікацію, збільшення витрат на переробку небезпечних відходів |
| Робочий стан агрегату | Можлива довгострокова безперервна стабільна робота | Часте регулювання параметрів процесу, регенерація каталізатора | Скорочення ефективного часу виробництва, збільшення комплексних витрат |
III. Жорсткі вимоги до ключових показників пропіленової сировини в процесах амоксидування акрилонітрилу
Процес аммоксидування акрилонітрилу в киплячому шарі чутливий до ненасичених домішок, тому змішаний пропілен заборонений. Три основні показники пропін + пропадієн, загальна сірка та важкі компоненти є основними контрольними точками. Вимоги до сировини акрилонітрилу знаходяться між поліпропіленом і пропіленоксидом HPPO, але контроль алкінів є особливо критичним:
пропін, пропадієн:Надзвичайно схильний до полімеризації та коксування у високотемпературному киплячому шарі, прилипаючи до поверхонь частинок каталізатора та знижуючи ефект псевдозрідження та ефективність теплообміну;
Загальна сірка:Сліди сульфідів постійно накопичуються, постійно руйнуючи каталітично активні центри;
Важкі компоненти C4:Піддаватися реакціям крекінгу та окислення, збільшуючи побічні продукти та подальше навантаження на розділення.
Недорогий змішаний пропілен на ринку має неконтрольовані коливання складу. У короткостроковій перспективі це може здаватися економією витрат на закупівлі, але в довгостроковій перспективі це викликає приховані втрати, такі як збільшення споживання каталізатора та споживання енергії. Для пропілену ZL Energy використовується незалежне ректифікаційне виробництво та розділене резервуарне зберігання, що усуває змішування зовнішніх компонентів, і може задовольнити потреби стабільного газопостачання великомасштабних акрилонітрильних установок.
IV. Практичний виклад рекомендацій із закупівлі та використання пропілену акрилонітрильними підприємствами
Закупівлі пропілену не можуть просто порівнювати ціни; він повинен комплексно оцінювати показники домішок і стабільність партії. Перед зміною джерела газу необхідно провести середньо- та довгострокове відстеження робочого стану.
Для новозбудованих або повторно запущених після технічного обслуговування акрилонітрильних блоків регулярно перевіряйте показники загальної сірки, алкінів і важких компонентів пропілену;
Змінюючи постачальника пропілену, постійно відстежуйте зміни в коефіцієнті конверсії, селективності та вихід побічних продуктів ацетонітрилу та ціаніду водню;
Удосконалити засоби попередньої обробки пропілену, обладнані фільтраційними та осушувальними установками, щоб запобігти утворенню вторинних домішок під час транспортування;
Великі безперервні виробничі лінії повинні надавати пріоритет підписанню довгострокових угод про постачання газу, щоб протистояти виробничим шокам, спричиненим коливаннями пропозиції на ринку.
