3.3.2 Показатели процесса

Регламентом производства СК и НАК утверждается, что при использовании имеющегося катализатора С-41 конверсия пропилена в НАК составляет 70-72% моль. На степень конверсии пропилена в НАК оказывают влияние следующие параметры:

1. Температура.

Для проведения основной реакции необходима оптимальная температура, которая составляет 417-454 ^ОС для используемого катализатора С-41. При более высокой температуре увеличивается сублимация молибдена, снижается селективность катализатора и выход акрилонитрила, в результате чего повышается образование СО и СО₂. Более низкая температура увеличивает срок службы катализатора, но приводит к снижению конверсии пропилена.

2. Давление.

Давление оказывает влияние на скорость прохождения реакционных газов через слой катализатора, составляющее 0.149-0.181 мПа. Селективность конверсии в НАК снижается с увеличением давления в реакторе.

3. Мольное соотношение аммиак/пропилен.

Если данное соотношение низкое, то будет недостаточно аммиака для реакции с кислородом и пропиленом, в результате чего снижается конверсия пропилена в НАК и увеличиваются побочные реакции образования акролеина, оксида и диоксида углерода и ацетальдегида.

Если соотношение аммиак/пропилен слишком высокое, то на конверсию пропилена в НАК это не влияет, но возрастает потребность в серной кислоте для нейтрализации непрореагировавшего аммиака.

Нормально это соотношение составляет (1.0-1.1)/1, при свежем или старом катализаторе – (1.05-1.2)/1.

4. Мольное соотношение воздух/пропилен.

Данное мольное соотношение влияет на активность катализатора. Нормально оно составляет (9.0-10.5)/1.

5. Время контакта.

Время контакта является одной из главных переменных, влияющих на конверсию пропилена в НАК. Оно зависит от линейной скорости реакционных газов и количества катализатора и составляет 3.8-7.0 с.

6. Линейная скорость газов.

Поддерживается в пределах 0.37-0.67 м/с для создания флюидизации катализатора в реакционной зоне. При малых скоростях наблюдается понижение выхода НАК. При высоких скоростях газов более 0.67 м/с наблюдаются высокие потери катализатора вследствие его уноса.

7. Объемная доля кислорода в реакционном газе должна поддерживаться (1.0-4.5)% (об.) для катализатора С-41. Недостаток кислорода в реакторе вызывает восстановление катализатора, в результате которого он дезактивируется. Избыток кислорода не влияет на конверсию пропилена, но его избыток приводит к воспламенению органических веществ.

8. Катализатор.

В данное время в процессе синтеза СК и НАК используется катализатор С-41, в состав которого входят: гептамолибдат аммония, нитраты кобальта, никеля, молибдена, железа, висмута и др.

Очень важно для установления хороших условий проведения реакции поддержание в реакторе постоянного количества катализатора определенного фракционного состава.

При наличии большого количества мелкой фракции (менее 44 микрон) наблюдаются большие потери катализатора.

Если катализатор содержит много крупных частиц, уменьшается выход НАК.

Оптимальный фракционный состав катализатора С-41 в реакторе:

менее 44 микрон (25-45)%;

более 88 микрон (5-30)%.

Активность и селективность катализатора снижается с увеличением времени пробега. При массовой доле превращения пропилена в НАК менее 65% с целью повышения активности и селективности катализатора производится активизация катализатора кислородом воздуха при температуре (460-480)^ОС. Температура поддерживается периодической подачей аммиака.

Вес катализатора в реакторе составляет 145-180 тонн.

Таким образом, для поддержания оптимальной степени конверсии пропилена в нитрил акриловой кислоты на действующем производстве СК и НАК выдерживаются следующие технологические режимы:

температура в реакторе – 417-454 ^ОС;

давление в реакторе – 0.149-0.181 Мпа;

расход аммиака – 11 т/ч;

расход пропилена – 5 т/ч;

расход воздуха – 75 т/ч;

линейная скорость – 0.37-0.67 м/с.