有机工艺学课件资料.ppt

一、生产方法 1、原料：环氧乙烷 2、原料：CH3CHO 3、原料：C2H2 4、丙烯氨氧化法 50年代末开发成功，？？？？？ 2CH2=CH-CH3 + 2NH3 + 3O2→2CH2=CH-CN + 6H2O 该方法有许多优点，原料价廉易得，一步合成，成 本低，不需要HCN。 二、过程分析 属于具有α-H烯烃的转化，也属于氧化偶联反应、 烯丙基氧化反应。 1、热力学 =-514.8KJ/mol AN 强放热反应 Kp=1049 Kp很大，热力学上很有利 ∴采用流化床反应器 2、主副反应竞争 方程式见课本P240 副产物有： CH3CN CH3CH2CN HCN CH2=CH-CHO CH2CHO 乙腈 丙腈 氰化氢 丙烯醛 乙醛 CH2=CH-COOH ??? CO、CO2等 丙酮 丙烯酸等 特点： （1）主副反应均为强放热反应，尤其是完全氧化反应 （生成CO2+H2O）放热量最大，为 -1920.9KJ/mol 常温下测定，包括主副反应，总的热效应为： -780KJ/mol AN 注意：书上 的单位是KJ/mol C3H6，即每转化1mol C3H6的放热量。 （2）副反应和副产物很多。∴反应产物是复杂的混合 物，致使分离精制困难。 （3）产物和副产物均有毒性（-CN）。 ∴安全、防毒 、防污染很重要。 （4）因此，需要有高选择性的催化剂。 3、催化剂 选用金属氧化物混合物催化剂 （1）Mo-Bi-O系催化剂 代号C-A Mo-Bi-P-O 最早使用 选择性较低 代号C-41 Mo-Bi-P-Fe-Co-Ni-K-O C-49 70年代末开发 （必威体育官网网址） （2）Sb-O系催化剂 （锑Sb） Sb-U-O 60年代中期 选择性S高，但U有放射性污染 Sb-Fe-O 效果好，便宜 （3）其他 如Mo-Te-O Mo-Te-Ce-O等，加入了稀有金属 （4）载体 载体与采用的反应器有关： 流化床反应器：cat要耐磨，机械强度高。微球型硅胶 固定床反应器：cat的传热（导热）性要好。钢玉、碳 化硅、石英砂等 三、气-固相（非均相）催化氧化反应器—流化床 四、操作因素分析 主要讨论流化床反应器、催化剂为C-A或C-41、微 球硅胶载体 1、反应温度 P246 图5-19 由图可以看出： （1）T350℃时，无AN生成。∴T350℃ （2）T440℃时，副产物CH3CN和HCN很多，是这 两种副产物的峰值温度，选择性低。 ∴T440℃ （3） T470℃时，yAN迅速下降，深度氧化反应↑ AN峰值温度在440~470℃之间。 ∴适宜温度T反=440~470℃ 具体温度与cat有关 C-A：470℃左右 C-41：440℃左右 2、反应压力P Mol↑，但变化不大 △V=4-3.5=0.5 P↑，r↑，设备生成能力↑ 但实践证明 P↑，S↓，y↓ ∴ 常压操作 3、接触时间τ P244 图5-17 副反应很多，接触时间影响选择性。 ∴影响yAN yAN=x·s τ↑，x↑，y↑ 但τ↑↑ ，s↓（深度氧化生成CO、CO2的反应↑） ∴ y↓ 适宜τ =5~10 sec 4、原料纯度 NH3为液氨汽化，较纯。空气经过滤。主要是C3H6 的纯度问题，当然，C3H6越纯越好！但是，成本高！ 可用C3？？，含 ， 为惰性气体，起稀释作用 ，但组分中其他杂质有影响。 中没有α-H，∴无不利影响。 C4以及C4以上烯烃要除去（有α-H ） ∵有α-H烯烃与 争O2，生成副产物与AN难分离， S.P等杂质是催化剂毒物，要除去。 5、原料配比（mol比） 2C3H6 + 2NH3 + 3O2→2CH2=CH-CN + 6H2O 理论M.R 1 1 1.5 三种原料中，丙烯最贵，为限制性反应物，取为1 （1） /NH3 P246 图5-18