【正文】 A5本體型催化劑通過鑒定，從而為我國石油工業(yè)增添了一項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型高效催化劑新成果。經(jīng)測算，在蘭州石化公司丙烯腈裝置上使用這兩種性能優(yōu)異的催化劑，年可增效益近千萬元。XYA51補加型和XYA5本體型丙烯、氨氧化催化劑由蘭州石化公司石化研究院、營口向陽催化劑有限責(zé)任公司聯(lián)合研制開發(fā)。這次聯(lián)合研發(fā)的成功，一舉打破了該催化劑國外少數(shù)廠家的壟斷局面，對我國丙烯腈的生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的意義。鑒定確認(rèn)，該催化劑在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，裝置使用可提高丙烯腈收率1～2個百分點。／a丙烯腈裝置上連續(xù)使用。經(jīng)技術(shù)人員和操作者對裝置反應(yīng)、精制兩個系統(tǒng)的操作參數(shù)不斷優(yōu)化、調(diào)整，裝置保持了穩(wěn)定的生產(chǎn)態(tài)勢。由于兩種催化劑抗干擾能力強、活性高、選擇性好、機械性能優(yōu)，在使用過程中，裝置運行平穩(wěn)、產(chǎn)品質(zhì)量好、污水排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)無明顯聚合物積聚。2006年9月在對裝置進(jìn)行標(biāo)定后顯示：使用該種催化劑后，既提高了主產(chǎn)物丙烯腈收率，又降低了兩碳收率；裝置丙烯單耗較原設(shè)計降低了11kg／t，丙烯腈單收較原設(shè)計提高近2％，裝置運行周期由原3個月提高至6個月以上。（2）工藝過程的改進(jìn)工藝改進(jìn)的重點是節(jié)能，近年來主要取得了如下進(jìn)展:a) 省去氫氰酸精制塔，由脫氰塔頂直接分離出高純度氫氰酸，提高脫氰塔的效率；b)萃取塔側(cè)線出料，由萃取塔下部側(cè)線抽出乙腈，將抽出液送到乙腈回收塔，增大乙腈濃度，減少蒸汽消耗；c)增設(shè)廢熱鍋爐回收熱量；d)利用萃取塔或乙腈解析塔塔釜排除的循環(huán)水熱量。（3）反應(yīng)器的改進(jìn)開發(fā)結(jié)構(gòu)優(yōu)良的流化床反應(yīng)器可提高接觸效率、保持催化劑的活性、抑制副反應(yīng)和穩(wěn)定操作等。該方面的研究主要體現(xiàn)在以下3方面:(a)氣體分布器的改進(jìn):空氣、丙烯和氨3種原料氣的充分混和是反應(yīng)進(jìn)行好壞的決定性因素之一。BP公司通過調(diào)節(jié)空氣分布板與丙烯氨分布器兩者之間噴嘴的相對位置，改變噴嘴密度等，取得了較好的效果，提高了丙烯腈的收率。中國石化集團(tuán)開發(fā)了多重圓環(huán)形、氣流側(cè)吹的新型分布器，使丙烯腈單程收率提高一個百分點以上。(b)旋風(fēng)分離器的改進(jìn):催化劑的損失量和反應(yīng)器內(nèi)細(xì)粒子保持量直接影響裝置經(jīng)濟效益和反應(yīng)器流化質(zhì)量，所以旋風(fēng)分離器的回收效率是決定性因素之一。近年來，通過增大旋風(fēng)分離器筒體的徑高比和縮短旋風(fēng)分離器腿，可提高回收率和防止催化劑堵塞，催化劑損失明顯降低，細(xì)粒子流失量減少，從而使反應(yīng)器始終有良好的流化狀態(tài)。(c)催化劑補給方式的改進(jìn):在丙烯腈生產(chǎn)中，催化劑處于不斷流失不斷補加的狀態(tài)，損失的催化劑主要是微細(xì)粒子。最早采用的是一定時間補加一次的方法，后來采用少量多次補加，同時加入一定量的含易揮發(fā)組分的物料，這種改進(jìn)可使催化劑壽命達(dá)6年以上。 此外，在小型反應(yīng)器模型基礎(chǔ)上進(jìn)行系列放大也是一個重要的研究課題。目前，美國實際使用的反應(yīng)器直徑已達(dá)10m，日本的達(dá)到8m。（4）丙烷氨氧化制丙烯腈工藝的開發(fā)與應(yīng)用 由于丙烷原料費用低，丙烯氨氧化工藝中丙烯利用率不是很高，開發(fā)以丙烷為原料的丙烯腈新工藝具有吸引力。但出現(xiàn)了2個主要問題:一是丙烷很難活化，需要苛刻的操作條件和活性、選擇性及穩(wěn)定性均很高的催化劑；二是丙烯腈的穩(wěn)定性較丙烷差，在工藝條件下容易生成不需要的碳氧化物和氮氧化物。因此，丙烷氨氧化工藝工業(yè)化的關(guān)鍵在于開發(fā)出在適宜的反應(yīng)條件下可使丙烷分子活化的高活性、高選擇性催化劑，并增加其他具有商業(yè)價值的聯(lián)產(chǎn)物產(chǎn)量。目前，丙烷氨氧化工藝主要有:a) BP公司開發(fā)的丙烷直接氨氧化工藝。以純氧為氧化劑，在特制催化劑上，丙烷氧化脫氫的同時丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈。BP公司的催化劑以銻酸釩為主體，化學(xué)式為VSbxMyOz，具有金紅石型結(jié)構(gòu)，其中“M”為W、Te、Nb、Sn、Bi、Cu、Al或Ti等助催化劑元素。b）BOC與三菱化學(xué)公司開發(fā)的帶丙烷循環(huán)的氨氧化工藝。首先丙烷氧化脫氫后生成丙烯，以常規(guī)氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。然后采用選擇性丙烷吸附分離技術(shù)，將未反應(yīng)丙烷循環(huán)，丙烷的單程轉(zhuǎn)化率為40%～60%，丙烯100%回收，降低了生產(chǎn)成本。三菱化學(xué)開發(fā)了以鉬、釩、碲的氧化物為基礎(chǔ)，其中含少量鈮和銻的丙烷氧化脫氫催化劑。c）旭化成公司開發(fā)的丙烷固定床直接氨氧化法。將丙烷、氨和空氣，通入裝有專用催化劑的固定床中反應(yīng)。在4氣體時空速率1200h1下，%，%，%。旭化成公司開發(fā)了鉬酸釩催化劑，化學(xué)式為VMoxMyOz，其中“M”通常為Bi或Te。大部分鉬酸釩化合物是一種白鎢礦型結(jié)構(gòu)，而其他則具有復(fù)合結(jié)構(gòu)。目前旭化成公司正在中試裝置上進(jìn)行最終階段的技術(shù)驗證，今后重點是工藝優(yōu)化，包括進(jìn)一步提高收率，進(jìn)行可行性研究，推動其工業(yè)化進(jìn)程。隨著丙烯腈下游產(chǎn)品的快速發(fā)展，特別是下游精細(xì)化工新產(chǎn)品的不斷開發(fā)與應(yīng)用，世界丙烯腈需求量也不斷增加。全球丙烯腈的生產(chǎn)與消費主要集中在美國、西歐、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，%。我國丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)全部采用美國BP公司技術(shù)，先后從國外引進(jìn)8套裝置。盡管生產(chǎn)能力在逐年增加，但仍滿足了下游產(chǎn)品快速發(fā)展的要求，每年仍需進(jìn)口。我國丙烯腈的消費領(lǐng)域比較窄，重點用在腈綸行業(yè)，其消費比例高達(dá)82%，這種比較單調(diào)的消費途徑亟待改變。隨著我國加入WTO，腈綸行業(yè)不屬于保護(hù)行業(yè)，將面臨嚴(yán)峻考驗。如果不加快結(jié)構(gòu)調(diào)整，腈綸行業(yè)的興衰將直接影響丙烯腈工業(yè)的發(fā)展。筆者認(rèn)為，應(yīng)該積極拓寬丙烯腈的應(yīng)用領(lǐng)域，帶動其下游產(chǎn)品的不斷發(fā)展。在生產(chǎn)工藝方面，原料應(yīng)由單一化向多元化發(fā)展，如可以引進(jìn)國外以丙烷為原料的丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)和無硫胺丙烯腈生產(chǎn)工藝等。鑒于催化劑在丙烯腈生產(chǎn)中的重要性，還要不斷開發(fā)新的催化劑，以提高轉(zhuǎn)化率。另外，要加大丙烯腈的回收、廢水處理等方面的研究，進(jìn)行科研成果的工業(yè)放大實驗，使科技成果盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，丙烯腈工業(yè)呈現(xiàn)幾大發(fā)展趨勢：一是以丙烷為原料的丙烯腈生產(chǎn)路線在逐步推廣，二是新型催化劑的研究依舊是國內(nèi)外學(xué)者研究的課題，三是裝置規(guī)模大型化。有幾點是猶為重要的：（1） 依托國內(nèi)的科研力量，積極探索丙烷法制丙烯腈新路線，并積極推進(jìn)催化劑的國產(chǎn)化進(jìn)程，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自有技術(shù)。（2） 丙烯腈下游產(chǎn)品很多，如丙烯酰胺系列，丙烯腈纖維、腈彈性體、含丙烯腈的聚合物、己二腈等。建議注意市場動向，大力發(fā)展有前景的下游產(chǎn)品，拓寬潛在市場。（3）丙烯腈生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。過氧化物含量是丙烯腈產(chǎn)品中的一個重要的質(zhì)量指標(biāo)，是反應(yīng)器氧化還原反應(yīng)的微量產(chǎn)物。當(dāng)過氧化物超標(biāo)時，應(yīng)及時采取措施，調(diào)整反應(yīng)控制參數(shù)、調(diào)整補加催化劑用量、優(yōu)化回收精制系統(tǒng)等。建議加大研究力度，力爭將產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)控制在最優(yōu)級。為了使我廠能夠滿足15萬噸/年的需求，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有情況和國際上的發(fā)展趨勢，總結(jié)了如下：(1) 依托現(xiàn)有丙烯腈裝置進(jìn)行技術(shù)改造，加快丙烯腈工業(yè)的發(fā)展近幾年世界上丙烯腈裝置在向大型化發(fā)展的過程中，除了新建裝置采用經(jīng)濟規(guī)模進(jìn)行建設(shè)外，主要通過采用新技術(shù)，對老裝置進(jìn)行消除“瓶頸”制約，擴能改造，使之大型化。這是投入少、收效快、效益好的行之有效的辦法。國外許多原設(shè)計8萬噸/年的丙烯腈裝置經(jīng)過技術(shù)改造現(xiàn)已擴大為年產(chǎn)10萬噸、12萬噸，甚至15萬噸以上的大型化裝置。2006年撫順石油化工公司丙烯腈裝置采用MB86催化劑及有關(guān)技術(shù)，已經(jīng)將生產(chǎn)能力提高到10萬噸/年，今年通過進(jìn)一步完善，可達(dá)到17萬噸/年。我們現(xiàn)有兩套5萬噸/年和其它幾套8萬噸/年的丙烯腈裝置以及正在建設(shè)的3套裝置都可以采用這些新技術(shù)，逐步進(jìn)行擴能改造，使總的生產(chǎn)能力由原計劃的80萬噸/年擴大到100萬噸/年以上，以滿足國內(nèi)市場的需求。從撫順的經(jīng)驗看，這是完全可以達(dá)到的。(2) 努力開發(fā)國內(nèi)自己的技術(shù)，發(fā)展丙烯腈工業(yè)在計劃新建的幾套丙烯腈裝置時，既要注意吸收國際先進(jìn)經(jīng)驗，更要積極采用國內(nèi)技術(shù)，發(fā)展我國自己的丙烯腈工業(yè)，使我國的丙烯腈工業(yè)不僅催化劑立足于國內(nèi)，而且工藝技術(shù)及設(shè)備都能立足于國內(nèi)。為此，要在SANT工藝包的基礎(chǔ)上繼續(xù)工作，進(jìn)一步完善、提高，不斷改進(jìn)，保持領(lǐng)先地位，力爭使SANT走向世界。同時還要開發(fā)大型化丙烯腈裝置工藝技術(shù)的研究，為現(xiàn)有裝置的擴能改造和新建大型化裝置做好各項技術(shù)準(zhǔn)備。(3) 研究開發(fā)新技術(shù)，促進(jìn)丙烯腈工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 首先繼續(xù)發(fā)揮在丙烯腈催化劑領(lǐng)域里的優(yōu)勢，不斷研究開發(fā)新的丙烯腈催化劑，使催化劑產(chǎn)品系列化，保持催化劑各項性能，包括丙烯腈轉(zhuǎn)化率、收率、單耗、物耗、能耗等的先進(jìn)水平。 在催化劑的研究開發(fā)中做到“探索一代、開發(fā)一代、轉(zhuǎn)化一代、推廣一代”，使我國的丙烯腈催化劑不斷更新?lián)Q代，保持領(lǐng)先地位。目前MB90完成了單管評價，丙烯腈收率比MB86又有提高，而MB96在保證丙烯腈收率的條件下，還可適應(yīng)高負(fù)荷的工藝條件。此外要做好市場開拓工作，包括國內(nèi)、國外兩個市場的開發(fā)，不斷提高市場占有率。在完善提高UL反應(yīng)器技術(shù)的同時，積極研究開發(fā)新型的快速床反應(yīng)技術(shù)，力爭在丙烯腈生產(chǎn)中實現(xiàn)用快速床取代傳統(tǒng)的流化床技術(shù)，使丙烯腈技術(shù)實現(xiàn)新的突破。(4) 節(jié)能技術(shù)的發(fā)展 合成丙烯腈反應(yīng)是丙烯部分氨氧化反應(yīng)，～，將此熱量作為副產(chǎn)蒸氣回收，1噸丙烯腈可以回收6～8噸高壓蒸氣。但是丙烯腈分離精制過程將消耗大量蒸氣，如何實現(xiàn)丙烯腈裝置能量的自身平衡，對提高裝置整體的經(jīng)濟性十分重要。近年來由于改進(jìn)了催化劑，提高了丙烯腈收率，每生成一噸丙烯腈的總反應(yīng)熱有所下降，回收蒸氣量相應(yīng)減少。這樣，如何保證丙烯腈裝置能量的自身平衡，進(jìn)一步降低丙烯腈生產(chǎn)的單位能耗已成為必須研究解決的課題。因此，研究開發(fā)各種節(jié)能技術(shù)是發(fā)展丙烯腈技術(shù)的又一重要趨勢。(5)環(huán)保技術(shù)的發(fā)展不容忽視 在丙烯腈的生產(chǎn)過程中，反應(yīng)氣中除含有丙烯腈外，還有反應(yīng)副產(chǎn)的各種有機物、水和未反應(yīng)的氨等。其中有些物質(zhì)對人體和環(huán)境十分有害，必須進(jìn)行十分嚴(yán)格的處理，才能滿足環(huán)境保護(hù)的要求。隨著人類環(huán)保意識的不斷提高，對環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格。解決丙烯腈工藝的環(huán)保問題也越來越重要。丙烯腈工業(yè)環(huán)保技術(shù)的研究與開發(fā)刻不容緩，難度也很大。目前，環(huán)保問題已成為發(fā)展丙烯腈工業(yè)重要的制約因素，不少發(fā)達(dá)國家，由于環(huán)保原因已限制在本土發(fā)展丙烯腈工業(yè)，他們通過轉(zhuǎn)讓、合資等方式逐步將丙烯腈的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向發(fā)展中國家和地區(qū)。因此，研究開發(fā)各種經(jīng)濟、實用、高效的環(huán)保技術(shù)已成為發(fā)展丙烯腈工業(yè)的必不可少的先決條件。 世界丙烯腈工業(yè)的發(fā)展為我們提供了許多有益的經(jīng)驗，我國的丙烯腈工業(yè)發(fā)展到今天，已為今后的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。只要我們認(rèn)真總結(jié)我國丙烯腈工業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗，借鑒國外丙烯腈工業(yè)發(fā)展中的有益做法，努力發(fā)展自己的丙烯腈技術(shù)，依靠技術(shù)進(jìn)步，走通過采用新技術(shù)、消除“瓶頸”制約、挖潛改造的路子，本世紀(jì)內(nèi)我國的丙烯腈工業(yè)必將有一個新的更大的發(fā)展。 第四章 集成方案 歷來，化工廠的能源動力部分與生產(chǎn)部分為相互獨立。傳統(tǒng)動力部分的核心為熱力循環(huán)，它旨在提高熱轉(zhuǎn)功效率以及熱能的綜合利用，但至今措施多還局限于物理能范疇，對常規(guī)系統(tǒng)存在的弊病沒有質(zhì)的改進(jìn)。而傳統(tǒng)化工生產(chǎn)過程關(guān)心的則是原料的組分與比例，其關(guān)鍵是通過組分調(diào)整，將原料中有效成份最大程度地轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，來提高產(chǎn)品產(chǎn)率，但相應(yīng)的未反應(yīng)氣不斷再循環(huán)等措施卻伴隨著相對能耗率的不斷升高?？傊?，分產(chǎn)系統(tǒng)往往片面地追求某個目標(biāo)的思路，使得它無法克服由此帶來的能耗高、化學(xué)能損失大以及環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。因此，系統(tǒng)整合思想理應(yīng)受到重視，一些國際組織和國家將聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)作為化工技術(shù)的戰(zhàn)略選擇，并擬依靠它來實現(xiàn)能源系統(tǒng)近零排放。本項目作為南京化學(xué)工業(yè)園一座利用丙烯和氨合成丙烯腈的系統(tǒng)。南京化學(xué)工業(yè)園為國家級化學(xué)工業(yè)園區(qū)。位于南京市北部，長江北岸，距南京市中心30公里。南京化工園規(guī)劃總面積45平方公里，重點發(fā)展石油化工、基本有機化工原料、精細(xì)化工、高分子材料、新型化工材料、生命醫(yī)藥項目。南京化學(xué)工業(yè)園是新世紀(jì)南京經(jīng)濟建設(shè)的重點工程，也是中國石化集團(tuán)重點發(fā)展的化學(xué)工業(yè)基地之一。 集成依據(jù)化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是通過對熱工過程和化工過程集成優(yōu)化整合，達(dá)到更合理的物質(zhì)與能量綜合梯級轉(zhuǎn)換利用，從而形成一體化的能源資源利用系統(tǒng)，以實現(xiàn)領(lǐng)域交叉的多種目標(biāo)。因此，它常常具有下列特點： 最有效地進(jìn)行能源資源綜合梯級與循環(huán)利用，以實現(xiàn)從能源資源到各種二次能源和化工產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過程的利用率最大化； 最合理地進(jìn)行多領(lǐng)域交叉，為統(tǒng)籌解決單個領(lǐng)域發(fā)展長期不能解決問題提供最有效途徑和手段，具有協(xié)調(diào)兼顧了動力、化工、環(huán)境等多領(lǐng)域問題特點； 可最大限度地將物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化過程和污染物控制過程一體化，具有低能耗、低成本的有害物質(zhì)排放控制和污染極小化等的潛力。而與企業(yè)的系統(tǒng)集成可以說是化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，它通過與企業(yè)之間進(jìn)行的能量與物料的集成，而達(dá)到各種能源的最大利用化以及污染物質(zhì)排 的最小化的目標(biāo)。因此本項目主要針對能量與物料與外部企業(yè)以及廠內(nèi)部進(jìn)行集成。 與企業(yè)系統(tǒng)集成本項目位于陜西延長石油榆林煉油廠園區(qū)，園區(qū)中烴加工處理副產(chǎn)大量C4，且其所屬總廠延長石油集團(tuán)的榆林煤化現(xiàn)已建成20萬噸甲醇項目，原料供應(yīng)充足。同時園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈條完整，污水處理、供電、供水、公用工程等配套設(shè)施完善，通過對廠區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施，如消防設(shè)施、照明設(shè)施的合理布置，可以節(jié)省能源消耗及投資消耗。（1）與甲醇廠的集成： 與其同屬延長石油集團(tuán)的榆林煤化有甲醇項目，一期工程20萬噸已建成投產(chǎn)，二期150萬噸甲醇仍在建設(shè)當(dāng)中。本工藝的原料甲醇可以直接從榆林煤化獲得，交通便利，運輸距離較短，可以節(jié)省大量的原料運輸費用。此外本廠的副產(chǎn)品中還有一部分的干氣，可以直接作燃料使用。（2）C4餾分的集成： 榆林煉油廠有很多石油加工處理裝置，如催化裂化、乙烯裂解等，副產(chǎn)大量C4，可以用作本項目的原料。同時，在后期改造擴能中，也可利用集團(tuán)內(nèi)延安煉油廠、永坪煉油廠等兄弟廠的C4組分。在天然氣、太陽能等不斷擠占液化石油氣市場的形勢下，既