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丙烯氨氧化法合成丙烯腈催化剂的研究进展

【经济系毕业论文范文】摘 要:总结了国内外氨氧化法合成丙烯腈催化剂工业应用情况,剖析了现有催化剂的缺点,综述了近期新型丙烯腈催化剂研究进展。结合生产对丙烯腈氨氧化合成催化剂的发展趋势提出建议。 关键词:丙烯腈;丙烯氨氧化;催化剂;研究 1 引言

摘 要:总结了国内外氨氧化法合成丙烯腈催化剂工业应用情况,剖析了现有催化剂的缺点,综述了近期新型丙烯腈催化剂研究进展。结合生产对丙烯腈氨氧化合成催化剂的发展趋势提出建议。

关键词:丙烯腈;丙烯氨氧化;催化剂;研究
1 引言
丙烯腈(氰化乙烯,AN),作为一种重要的石油化工产品,能够用于生产合成纤维腈纶、热塑性合成树脂、合成橡胶、丙烯酰胺等产品。随产品需求不断增大,丙烯腈装置的扩能改造,由于反应器压力升高和催化剂负荷不足等因素影响,对催化剂性能要求更高,因此,催化剂的评价结果将直接影响到催化剂工业应用的成败。目前有十余种生产工艺用于生产丙烯腈,如环氧乙烷法、乙炔法、丙烯氨氧化法和正在开发的丙烷氨氧化法等。其中,丙烯氨氧化法是以丙烯、氨气和空气中的氧气为原料,副产物为氢氰酸、乙腈、丙烯醛、CO2和CO等。该方法原料廉价易得,对原料纯度要求不高,工艺流程简单,操作稳定,易于得到精制的高质量产品,该方法是当代全球各国生产丙烯腈最先进的方法,工艺中的核心技术在于催化剂性能――催化剂的选择性(副产物生成量较少,深度氧化产物收率较低)、活性(丙烯腈收率、丙烯腈选择性、丙烯转化率)和寿命,对于生产装置的总投资和操作费用具有重大的意义,使用中,主要活性组分钼(Mo)的流失,催化剂结构变化或积炭等原因,导致催化性能下降。
催化剂效能是丙烯腈合成的关键,随着丙烯腈合成行业的发展,考虑经济效益的同时也要关注环境保护和扩能降耗,开发难度越来越大。目前,只有少数几家公司进行开发,如BP Amoco、Monsanto、日本化学和旭化成等四家国外公司,国内上海石油化工股份有限公司和上海石油化工研究院。
2国内外催化剂研究进展
根据丙烯氨氧化法催化剂基础组成的不同,将其分为两大类:
①Mo系――钼酸盐类 [1~6]。
工业上最早使用代表组成为P-Bi9Mo12O52的催化剂,该催化剂存在催化剂活性低,耐还原性差,丙烯腈收率偏低,原料丙烯单耗高和副产物生产量大的不足。20世纪90年代,开发出C-49MC催化剂,丙烯腈收率可达79%以上,该剂清洁,杂质少,对系统污染小。近年 Atandsrd oil公司开发出一种以钼、铋、铁、钴等数十种金属氧化物混合物,硅藻土为载体制得的新型催化剂,丙烯腈转化率高达96.4%,收率达80.2。旭化成也有报道一种新型金属氧化物催化剂,低铝氧化硅为载体,丙烯腈收率高达84.3%。这类新型催化剂制备简单,具有高活性,反应温度低(节能降耗,催化剂寿命长),氨转化率高的优点,减轻了环境压力[7]。
②Sb――锑酸盐类催化剂
该类催化剂于20世纪60年代中期用于氨氧化法合成AN,包括锑锡系(Sb-Sn-O)、锑铀系(Sb-U-O)、锑铁系(Sb-Fe-O)等。
目前国内氨氧化法制丙烯腈催化剂的生产单位有两家――上海石化股份公司和上海石油化工研究院,两家自行开发的CTA系列和MB系列催化剂可与国际先进水平相当。1997年上海石化成功开发了拥有自主知识产权的CTA-6丙烯腈催化剂。上海石油化工研究院从20世纪60年代开始从事丙烯腈催化剂研究,2000年推出了适合高压、高负荷运行的MB-98催化剂,为老装置的扩能改造提供技术保障。2006年,陈涛[8]合成了23种催化剂样品,经过筛选确定了新型丙烯氨氧化法合成丙烯腈催化剂MMX-1的配方,进行了高反应压力,高催化剂负荷的条件试验,丙烯腈收率在80%以上,研究表明,MMX-1同C-49MC、MB-98催化剂相比催化活性较好,与这些催化剂的兼容性也很好,任意比例混合后仍能保持良好活性。
3丙烯腈氨氧化发展趋势
①提升催化剂稳定性
氨氧化法合成丙烯腈反应体系中有大量水生成,水与催化剂中的钼氧化物发生水合,造成关键活性组分Mo6+的流失。此外,催化剂的还原、活性元素的迁移和析出,活性相分解、催化剂组成不均等都会引发催化剂的活性下降。原料中的尘埃、硫元素等杂质都会加速催化剂活性的衰减。催化剂的配方对稳定性起着决定性的作用,因此,优化配方有助于提高国产催化剂的稳定性。
②优化催化剂选择性
随市场需求变化,副产物氢氰酸、乙腈的需求也在发生变化,通过调整催化剂表面结构等体系设计,来调控副产物选择性以适应市场需要。
③提高催化剂清洁性能
通常原料丙烯中饱和烃含量较高,能够研究出高选择性丙烷氨氧化合成丙烯腈的催化剂,就能达到节能降耗,减少污染的目的。
④研制适应高负荷运行的催化剂
生产负荷增加则反应器负荷增大,提高催化剂高压下的选择性和活性势在必行。
4 结语
研制性能清洁、选择性高、稳定性高的丙烯腈催化剂,能够为国内自行开发可靠、先进的工艺技术和设备技术,为丙烯腈生产技术开发大型化、工程化提供强有力的技术支撑、提升生产技术领域的整体水平,为企业和社会创造一定的效益。
参考文献
[1]丁振亭.丙烯腈生产的发展趋势[J].化工科技动态,1995,(12):4-7.
[2]丁振亭.丙烯腈的生产与市场[J].吉化科技,1995,(2):15-21.
[3]杨学萍.丙烯腈生产技术进展[J].上海化工,2000,(6):33-35.
[4]黄毅超.我国丙烯腈生产现状和发展方向[J].辽宁化工,1990,(5):13-18.
[5]陈欣.八十年代丙烯腈催化剂研究开发的技术特点[J].工业催化,1992,创刊号:49-55.
[6]何燕.孟山都公司的丙烯腈技术[J],金山油化纤,2000,(3):41
[7]罗保君,周子平,王美云.丙烯腈的生产现状及发展前景[J].化工科技市场,2003,(10):11-14.
[8]陈涛,新型丙烯腈催化剂研究[学位论文]硕士,2006

 
 
 
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