第2章 典型化工产品工艺学2.2丙烯腈生产讲义

2.2 丙烯腈生产

教学要求:了解丙烯腈性质、用途和工业生产方法;了解丙烯腈合成工艺条件和丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺流程、副产物的利用和三废治理。

丙烯腈是三大合成材料的重要单体,是精细化工产品的重要原料,它的合成在基本有机化工中占有相当重要的地位。本节就丙烯腈生产,特别是对丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺进行讨论。

1.概述

(1)丙烯腈的性质和用途

丙烯腈是无色、易挥发的透明液体,剧毒、微臭、有桃仁气味。沸点77.3℃,凝固点

-3一83.5 ℃,密度806 kg·m,25℃时在空气中的爆炸浓度范围为3.05%~l7%(体积分数)。

能溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂,微溶于水,并能与水、苯和异丙醇形成共沸物。

丙烯腈的分子式是C3H3N,结构式为CH2=CHCN,能发生聚合、加成、氰基和氰乙基化等反应。聚合和加成反应都发生在丙烯腈的C=C双键上,是三大合成材料的重要单体。 丙烯腈的用途非常广泛,图2—25展示了丙烯腈的主要用途。

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(2)生产丙烯腈的原料和方法

①环氧乙烷法 以环氧乙烷为原料生产丙烯腈,原料昂贵,成本高,现在已被淘汰。 ②乙炔法 此方法是以乙炔与氢氰酸为原料,在CuCl2一NH4Cl的催化作用下,温度为80~90℃时,进行加成反应而得到丙烯腈。

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该法生产工艺过程简单,成本低于环氧乙烷法,但副产物种类繁多,产物分离比较困难。 ③乙醛法 由乙醛与氢氰酸反应生成乳酸腈化物(乳腈),再在600~700℃和磷酸存在的条件下脱水而制得,该方法制丙烯腈未实现工业化。

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上述几种生产方法需要的原料比较昂贵,生产成本高,且原料氢氰酸有剧毒,对环境污染严重,因而,限制了丙烯腈生产的发展。

④丙烯氨氧化法

氨氧化法是指经过活化的甲基与氨经催化氧化反应生成腈基的反应,以丙烯为原料可制得丙烯腈。

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该方法具有原料便宜、投资少、一步合成、生产成本低等优点。在反应中除了生成丙烯腈

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