酒泉职业技术学院
毕业设计（论文）2009 级应用化工技术专业
题目：年产6000吨丙烯腈工段工艺
毕业时间：2012年6月
学生姓名：刘彩玲
指导教师：孙晓东
班级：2009应化（1）班
二〇一一年六月二十日
酒泉职业技术学院2012 届各专业
毕业论文（设计）成绩评定表
说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写。2、此表附于毕业论文(设计)封面之后。
年产6000吨丙烯腈工段工艺
摘要：目前我国已具有大型丙烯腈工业装置从设计、制造、安装到技术培训、装置开车等全套技术服务的实力，并能够出口成套技术。由国外公司垄断这项技术的局面终于被打破。目前国际上通用的丙烯腈生产技术基本由国外某公司所垄断，世界上90%的丙烯腈工厂都采用该技术，丙烯腈是我国石油化工重点发展的产品之一，主要用于制造合成纤维，同时也是ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）、SAN （苯乙烯丙烯腈）等热塑性合成树脂、丁腈橡胶、丙烯酰胺及其它衍生物的原料。丙烯氨氧化法合成丙烯腈工段通过对合成反应器和冷却器这一个单元操作的设备及其辅助设备进行设计并绘出其工艺流程的过程，从而让我们将大量所学相关理论知识运用到实践中，是对我们的学习能力和动手能力的一种考验进行方案比较，合理选择操作条件和工艺流程；资料的获取和归纳以及计算能力，能正确获取实际数据和文献数据，会运用手册，规范和理论基础；绘图能力，根据实际情况与文献资料，设计合理的设备结构，运用计算机制图；表达能力，用设计说明书明确而清晰的呈现自己的设计思路，计算过程和设计结果。
关键词：丙烯，丙烯腈，合成
一、国内外丙烯腈生产现状与发展趋势
丙烯腈是一种重要的有机化工原料，其用途十分广泛。世界上大多数国家50％以上的丙烯腈用于生产腈纶纤维。我国用于生产腈纶的丙烯腈占80％以上。此外，丙烯腈还用于生产ABS、AS（丙烯磺酸盐）、丙烯酰胺、丁腈橡胶及丁腈胶乳、己二腈/己二胺、丙烯腈阻隔性树脂、聚丙烯腈碳纤维等。
（一）国外丙烯腈生产与消费概况
国外丙烯腈的生产主要集中在美国、西欧和日本等国家和地区。全世界1999年丙烯腈总生产能力为523.3万t(见表1)。美国、日、西欧丙烯腈生产能力合计为357万t，占世界总能力的66.9％。1999年世界丙烯腈需求量为480万t，产量470万t。预计到2012年，世界丙烯腈总生产能力将达到600万t，产量及消费量将达到507万t。其中用于腈纶的消费量为275万t，用于ABS、AS为126万t，其它106万t(见表2)。今年台塑公司4月和年末各有10万t/a装置投产、美国Solutia公司8月25
万t/a装置建成，还会增加45万t生产能力。2000年是日本旭化成、三菱化学和韩国东西右油化学、泰光产业等公司的定期检修年，这会缓和对新增能力投产的冲击。
表1 1999年世界丙烯腈生产能力(万t/a)
表2 世界丙烯腈消费结构(万t)
美国现有丙烯腈生产装置6套，总计生产能力为164.2万t。世界绝大多数丙烯腈装置采用的技术是BP公司的。1997年，BP公司丙烯腈生产能力占世界总丙烯腈生产能力的11.7％，占有份额最大。目前，日本旭化成国内丙烯腈产量已达40万t，供应能力达57万t，跃居为世界第二大丙烯腈生产厂家。美国丙烯腈的开工率到1999年几乎达到满负荷，随着新增能力的开工，其开工率会逐渐降低。美国腈纶纤维的80％左右出口，主要出口到远东。1997年美国丙烯腈出口量几乎占本年产量的50％，预计如此高的出口比例可一直延续到2005年。
西欧的丙烯腈生产装置共有九套，其中最大的为德国Erdoelchemie公司和英国BASF公司，各为28万t/a。西欧丙烯腈用于腈纶纤维占的比例较大，其次为
ABS/SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)树脂。中国是一个大的腈纶纤维和ABS树脂进口国，因此，中国这类产品的进口和出口的增加和减少会对欧洲和美国的丙烯腈工业产生很大的影响。
2005年西欧丙烯腊总需求量为120.7万t，1996年丙烯腈需求年增长率为0.9％。近年，西欧丙烯腈供求平衡，这种状况将持续下去。自1996年以来开工率一直很高，直到2005年也将继续保持较高的水平。
据预测，在今后十年，西欧丙烯腈在腈纶纤维方面的需求将继续保持不景气的状态。由于聚丙烯酰胺需求的快速增长，所以丙烯酰胺对丙烯腈需求的增长最快。
日本现有6个丙烯腈生产厂家，最大的厂家是旭化成公司，生产能力达37.7万t/a。日本1997年丙烯腈的需求量为70.6万t，预计2012年总需求量为88.5万t。1996～2005年平均年增长率为1.1％，日本丙烯腈最主要的应用是腈纶纤维。1997
年腈纶消耗丙烯腈的比例为52.4％，树脂与橡胶占29.7％，其它为17.9。日本在1997年之前进口丙烯腈数量较大，是世界上最大的丙烯腈进口国之一。1997年之后，日本期望其供需能够平衡。
韩国以前只有东西石油化学公司一家生产丙烯腈，1996年其生产能力由9万t/a 扩大到11万t/a。泰光产业公司于1998年建成25万t/a丙烯腈生产装置。1997年韩国丙烯腈的需求量为35.5万t，其中66％用于晴纶纤维，但ABS对丙烯腈的需求增长最快。2000年，韩国对丙烯腈需求将达60.0万t，1996-2000年丙烯腈需求的年平均增长速度为6.1％，而2000-2005年平均增长速度预计为3.3％。韩国是一个丙烯腈进口国，随着泰光产业公司25万t/a丙烯腈装置的投产，其进口量将会明显地减少，其供需平衡。
目前，印度只有IPCL一家公司生产丙烯腈，其生产能力为3万t/a。计划于2000年在古吉拉特新建一套10万t/a丙烯腈装置，另外，IOC公司也打算建一能力为7.5万t/a的丙烯腈装置。印度丙烯腈主要用于脂纶纤维的生产。1996年丙烯腈的需求为9.5万t。1996～2000年间年平均增长速度为10％，2000年需求量可达13.9万t。在新装置建成之前，印度丙烯腈的需求缺口较大，其供需平衡。另据报道，旭化成公司与沙特阿拉伯合建25万t/a的丙烯腈生产装置。沙特因原料充足，拟以丙烷法生产，规模25万t/a，计划2003~2004年建成投产。
亚洲目前丙烯腈生产能力为153万t，2000年将达到178万t，而2000年亚洲丙烯腈总需求为235万t，按所有装置都以100％的开工率计，还需从域外进口57万t。亚洲几套大型装置，如韩国泰光产业25万t/a装置、台塑20万t/a及旭化成20万t/a 装置建成后，将大大改善亚洲地区丙烯腈的供给状况。因亚洲丙烯腈需求较大的增长，上述装置的投产也不会引起丙烯腈的过剩。
（二）国内丙烯腈生产与消费概况
1．国内生产概况
我国内烯腈生产起步于1968年。八十年代开始，我国丙烯腈工业发展很快，从国外引进技术目前正在运行的生产装置有9套 (包括中国台湾省)，总生产能力为58.8万t，加上采用国内技术的生产装置，总生产能力为59.3万t。正在计划建设的生产装置有上海石化公司25万t/a，金陵石化公司6.6万t/a。另外，有不少装置也准备将其生产能力扩大。到2000年，我国丙烯腈总生产能力可达80多万t，其中中国大陆丙烯腈生产能力可达42万～45万t/a，台湾省丙烯脂生产能力为38万t/a。这样，我国2000年丙烯腈总生产能力将居世界第二位，而仅次于美国。我国丙烯腈生产能力。见表3。
表3 我国丙烯腈生产能力(万t/a)
我国内烯腈产量自进入90年代以来有较大的增长。1998年我国丙烯腈产量仅为8.05万t，1992年产量即达16.5万t。随着新装置的投产，产量逐年增长，但还不能
满足国内对丙烯腈需求，需进口一定数量的丙烯腈见表4。
表4 我国近年丙烯腈产量和表观消费量（万t）
2．我国丙烯脂消费情况
近年来，我国的丙烯腈主要用于生产脂纶，大约占85％左右。其次为ABS丙烯腈树脂。约占丙烯腈用量的6％～8％。其他为现烯酰胺：大庆油田石化总厂新建的5万t/a丙烯酰胺装置投产后，用于生产丙烯酰胺的丙烯腈量有较大幅度的增长，约占3％。1999年底，国内丙烯腈价格开始上涨，至今年4月初达10300～10700元/t。国际市场丙烯腈价格坚挺，亚洲市场价格也呈现上涨势头。由于日本旭化成为首的亚洲地区的丙烯腈生产装置相继进入检修期，丙烯腊有可能出现短期供不应求的局面。
我国丙烯腈消费预测(不包括台湾省)。我国丙烯腈消费80％以上用于腈纶的生产，腈纶市场的波动将会严重影响丙烯腈的生产。因此，适当减少用于腈纶的比例，拓宽其它产品的应用领域是十分必要的，我国2000年腈纶的产能将分别达到40万t 和54万t，腈纶对丙烯腈的需求将为40万～45万t。 2000年，我国ABS树腈的生产能力将达到31万～32万t，以开工率80％计，其产量可达24万～26万t，需求丙烯腈10万～12万t。丙烯酰胺对丙烯腈的需求约为5万t，SAN树脂、丁腈橡胶及其它方面的需求共约10万t，因此，2000年我国对丙烯腈的总需求约为65万～72万t，而届时，中国大陆的丙烯腈生产能力仅为42万～50万10缺口约20万t。预计2005年我国丙烯腈的需求可达90多万t，缺口较大。所以，仍需进口一定数量的丙烯腈才能满足市场需求。
3．发展方向
（1）采用更廉价的原料和新工艺。目前国外(如美、日、英)一些厂家正在进行利用丙烷直接进行氨氧化生产丙烯睛工艺路线的研究开发，该工艺的实质就是使丙烷脱氢与丙烯氨氧化在一个反应器内完成。
（2）研制更先进的催化剂：在丙烯睛的生产过程中，催化剂对反应过程中丙烯睛的收率，副反应生成物的种类和数量的影响很大，因此自1960年以来催化剂几经更新换代，英国石油化学公司、日本旭化成公司、日本日东化学公司、中国上海石油化工研究院等厂家近二、三十年都在不断地开展丙烯睛催化剂的研制，其研制的方向是：提高丙烯睛的收率。
（3）优化控制：选择最佳操作条件，如对原材料质量的要求，原料气的最佳配比和调节，反应温度和压力调节，反应器内气体线速度和催化剂的负荷等，选用最先进的检测控制手段和设备。
（4）改善环境保护：丙烯睛装置的三废中废渣主要废催化剂，目前国内尚无回收装置，均采用掩埋处理。废气主要是吸收塔放空气，如果原料丙烯纯度较高，烃含量低，放空气可直接排入大气。废水可采用浊清分开处理方法，含有机物高的废水去焚烧炉焚烧，含有机物低的废水经化学和生化处理达到排放标准后进行排放，使整个装置的三废排放达到国家标准。
二、设计总任务书
（一）设计时间和题目
设计时间：2010年06月06日－2011年06月18日
设计题目：年产6000吨丙烯腈合成工段工艺设计
（二）设计条件
1．年生产天数：300天
2．原料：用丙烯，氨，空气为原料。
原料组成：液态丙烯原料含丙烯85%（mol），丙烷15%(mol)；液态氨含氨100%。3．生产方法和工艺参数
采用丙烷氨氧化法：丙烷在催化剂的作用下与氨和氧气（或空气）反应合成丙烯腈，反应方程式：
主反应：
C3H8 + NH3 +2O2→CH2=CHCN(AN) + 4H2O（60%）
C3H8 + 0.5O2→C
3
H6 + H2O
C3H6 + NH3 +1.5 O2→CH2=CHCN + 3H2O
副反应：
（1）生成乙腈C3H6 + 1.5NH3 + 1.5O2→1.5CH3CN + 3H2O （10.5%）
（2）生成氢氰酸C3H6 + 3NH3 + 3O2→3HCN + 6H2O （8%）
（3）生成CO
x
C3H8+ 4O2→2CO+CO2 +4 H2O 13%
（4）生成氮气 2 NH
3 + 1.5 O
2
→N
2
+ 3 H
2
O
典型的反应条件为：温度：850摄氏度；压力：约1atm；
接触时间：2-6s；
C 3H
8
:NH
3
:O
2
:N
2
＝1.0:1.5:3.15:11.85 (摩尔比)
实验室中已经得到的转化率为20-80%。当丙烷转化率达91%时，该催化剂对丙烯腈选择性可达最大65.5%。
（三）设计主要任务
生产能力6000吨/年
产品要求C3H3N≥99.5wt%
1．工艺计算
（1）物料衡算并绘制物料流程图；
（2）对工段各设备的热量衡算；
（3）主要设备选型说明；
2．消耗与排出一览表
（1）工段原料消耗表。
（2）工段能量消耗表。
（3）工段排出除物综合表。
3．其它
（1）带控制点的工艺流程图，绘制物料流程图和主要设备图。
（2）厂址的选择方法，车间的布置。
（3）主要管道流速表。
（四）研究方案
1.结合文献资料对丙烷氨氧化法制丙烯腈的工艺流程和设备进行了解。
2.对丙烷氨氧化工艺流程的反应器系统、急冷系统、吸收系统、回收塔系统、脱氰塔系统等丙烯腈生产过程进行概念设计，使用化工软件对工艺流程进行模拟优化。
3.对各个工艺过程进行优化设计与分析，找到最佳的工艺路线。
（五）主要性质指标及用途
1．性质
（1）性状：无色或淡黄色液体，有特殊气味。
（2）毒性：属于高毒性
（3）挥发性：易挥发
2．主要用途
主要用途：生产合成纤维、合成树脂、合成橡胶、染料、医药等行业
的重要原料。丙烯腈是合成纤维，合成橡胶和合成树脂的重要单体。
（六）设计进度安排
课程设计进度安排如表5。
表5 课程设计进度安排
三、环境保护和安全措施要求
（一）丙烯腈生产中的废水处理方法
在丙烯腈生产中，有大量的工业污水产生，这些污水中含有氢氰酸、乙腈、丙烯腈和丙烯醛等有毒物质，如不经处理直接排放，会污染水源，对人体和动、植物造成危害。因此，国家对含氰废水的排放有严格的规定，一定要将它们治理达到标准后，才准予排放。丙烯腈装置的废水来源主要是反应生成水和工艺过程用水。因反应条件和采用的催化剂不同，各主、副反应物的单程收率不会一样，生成水量也会有所差别。工艺过程用水包括分离合成产物过程用的吸收水和萃取水，反应器用的稀释蒸气（有些催化剂不用），和蒸馏塔用的直接蒸气（最终冷凝成水）。在提纯丙烯腈、乙腈、氢氰酸的加工过程中需将水分离、排放。这些排放水中有含氰毒物、聚合物、无机物（硫酸铵、催化剂粉尘等），在排放前都需要经过处理。例如，氨中和塔釜液经废水塔处理后，含丙烯腈100～300 mg/l，乙腈100～200 mg/l，氢氰酸1000～1500 mg/l，化学需氧量20000～30000 mg/l，总有机物含量达5%（w）。来自乙腈精制系统及清洗设备的废碱液中，含乙腈1.0～1.5%（w），氢氧化钠2.0～2.5%（w），其它物质1.5～2.0%（w）[1]。减少废水量对废水治理极为有利，是防治污染的有效措施。
1．生化处理法
由于丙烯腈生产中各设备排放出来的污水成分不同，将它们分别处理比较有利。氨中和塔（急冷塔）产生的硫酸铵污水，先经废水塔回收丙烯腈等有机物，再通过沉降分离除去催化剂粉末和不溶性的固体聚合物，由于这部分污水有毒物质含量高、
杂质多，处理比较困难，故直接送焚烧炉烧掉。燃烧时，用中压蒸气雾化，以重油作辅助燃料，炉内温度保持在800～1000℃之间[2]。因污水中含有硫酸铵，燃烧中又转化成二次污染物二氧化硫，为了不造成二次污染，需用60 m高的烟囱排入大气，保持着地废气中二氧化硫含量小于0.5 ppm。
来自乙腈精制系统及清洗设备的碱性污水，乙腈含量较高，用焚烧方法处理比较合适。由于碱对一般的污水焚烧炉耐火材料的腐蚀作用，故应专门设置碱性污水焚烧炉。当废水量较大，氰化物（包括有机氰化物）含量较低时，则可用生化方法处理，最常用的方法是曝气池活性污泥法。其流程见图1。
1-废水贮池，2-曝气池，3-沉淀池
图1 完全混合型标准活性污泥处理流程
在废水贮池中混合均匀的废水进入曝气池，由通气管激烈供气（有时也采用表面叶轮搅拌）。经曝气后进入沉淀池，其上清液作为已处理好的水加氯气杀菌后排放。一部分沉淀污泥作为剩余污泥被排出系统外，余下的作为回流污泥再流回曝气池使用。活性污泥是微生物群和被吸附的有机物、无机物的总称，在这里微生物群体形成菌胶团，它将废水包裹在内，进行生物学吸附作用，继而进一步发生氧化分解生成CO2和水[3]。由于菌胶团容易沉降，所以就能在较短时间内处理废水。
用活性污泥法处理有机化工厂废水主要缺点是曝气过程中，易挥发的氰化物会随空气逸出，造成二次污染。
2．物理、化学处理方法
（1）加压水解法
利用有的有机物质在加压下很快与水作用而分解的性质，以达到除去这种有机
物的目的，但并不降低化学需氧量（COD）。有机腈和无机氰化物都可以用此法处理。例如：
结果-CN被破坏，变成低毒或无毒物质。
（2）活性炭吸附法
经过生化处理或物理和化学方法处理以后的石油化工废水往往还具有一定的化学需氧量（COD值）和含氮、磷等杂质，如排入水域，将促进藻类疯长，使水中氧含量明显减少，致使鱼类及其它水生生物因缺氧而死亡，水发生恶臭。因此，这些污水排入水域前，用活性炭吸附进行三级处理，可使废水不带色、气味，水中的有机物可以除去，达到排放标准。含有某些重金属的污水，也可采用本法处理。用过的活性炭可以用溶剂、酸或碱洗涤，蒸气活化和加热等方法再生。
（二）安全防护措施与应急措施及处理
1．安全防护措施
（1）呼吸系统防护可能接触毒物时，必须佩戴过滤式防毒面具（全面罩）。紧急事态抢救或撤离时，佩戴空气呼吸器。
（2）眼睛防护：呼吸系统防护中已作防护。
（3）身体防护：穿连衣式胶布防毒衣。
（4）手防护：戴橡胶手套。
（5）其它：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕，彻底清洗。单独存放被毒物污染的衣服，洗后备用。车间应配备急救设备及药品。作业人员应学会自救互救。
2．急救措施
（1）皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，用流动清水或5%硫代硫酸钠溶液彻底冲洗至少20分钟。就医。
（2）眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
（3）吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。呼吸心跳停止时，立即进行人工呼吸（勿用口对口）和胸外心脏按压术。给吸入亚硝酸异戊酯，就医。
（4）食入：饮足量温水，催吐，用1∶5000高锰酸钾或5%硫代硫酸钠溶液洗胃。就医。
3．泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。尽可能切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
四、设计说明书
（一）概论
丙烯腈是重要的有机化工产品，在丙烯系列产品中居第二位，仅次于聚丙烯[4]。在常温常压下丙烯腈是无色液体，味甜，微臭，沸点77.3℃。丙烯腈有毒，室内允许浓度为0.002mg／L，在空气中爆炸极限（体积分数）为3.05％～17.5％，与水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等可形成二元共沸物。丙烯腈分子中含有C—C双键和氰基，化学性质活泼，能发生聚合、加成、氰基和氰乙基等反应，制备出各种合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料等。
近年来，丙烷氨氧化生产丙烯腈的研究也取得长足进展，现已处于中试阶段。这一方面是由于价格的因素，丙烷的价格比丙烯低得多，另一方面也为惰性的丙烷开拓了新的应用领域。但就目前的技术水平来看，固定资产投资大，转化率低，选择性不高，目前报道的丙烷的转化率67％，选择性60％，还难以和丙烯氨氧化法相竞争，但其前景看好，根据美国斯坦福研究所18万t/a丙烯腈概念设计，丙烷为原料生产丙烯腈的成本只是丙烯的64％。研究开发的催化剂主要有V-Sb-Al-O、V-Sb-W-Al-O、Ga-Sb-A1-O、V-Bi-Mo-O等。
主要用途：丙烯腈是重要的有机原料，主要用于橡胶合成（如丁腈橡胶）、塑料合成（如ABS，AS树脂、聚丙烯酰胺等）、有机合成、制造腈纶、尼龙66等膈成纤
维、杀虫剂、抗水剂、粘合剂等。
（二）设计任务
1.设计项目名称丙烯腈合成工段。
2.生产方法以丙烯、氨、空气为原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈
3.生产能力年产6000t丙烯腈。
4.原料组成液态丙烯原料含丙烯85%（mol），丙烷15%（mol）；液态氨原料含氨100%
5.工段产品为丙烯腈水溶液，含丙烯腈1.8%（wt）
（三）丙烯氨氧化的原理
1．化学反应
在工业生产条件下，丙烯氨氧化反应是一个非均相催化氧化反应：
CH3CH=CH2＋NH3＋3/2O2→CH2=CHCN＋3H2O＋519 kJ/mol
与此同时，在催化剂表面还发生如下一系列副反应。
（1）生成乙腈（CAN）。
CH3CH=CH2＋3/2NH3＋3/2O2→3/2CH3CN＋3H2O＋522kJ/mol
（2）生成氢氰酸（HCN）。
CH3CH=CH2＋3NH3＋3O2→3HCN＋6H2O＋941 kJ/mol
（3）生成丙烯醛。
CH3CH=CH2＋O2→CH2=CHCHO＋H2O＋351kJ/mol
（4）生成乙醛。
CH3CH=CH2＋3/4O2→3/2CH3CHO＋268 kJ/mol
（5）生成二氧化碳。
CH3CH=CH2＋9/2O2→3CO2＋3H2O＋1925 kJ/mol
（6）生成一氧化碳。
CH3CH=CH2＋3O2→3CO＋3H2O＋1067kJ/mol
上列副反应中，生成乙腈和氢氰酸的反应是主要的。CO2、CO和H2O可以由丙烯
直接氧化得到，也可以由丙烯腈、乙腈等再次氧化得到。除上述副反应外，还有生成微量丙酮、丙腈、丙烯酸和乙酸等副反应。
2．催化剂
丙烯氨氧化所采用的催化剂主要有两类。即Mo系和Sb系催化剂。Mo系催化剂由Sohio公司开发，由C-A型已发展到第四代的C-49、C-89。Sb系催化剂由英国酿酒公司首先开发，在此基础上，日本化学公司又相继开发成功第三代的NS-733A 和第四代的NS-733B。下面对这两类催化剂作一简单介绍。
（1）Mo系催化剂 工业上最早使用的是P-Mo-Bi-O(C-A)催化剂，其代表组成为PBi9Mo12O52。活性组分为MoO3和Bi2O3。Bi的作用是夺取丙烯中的氢，Mo的作用是往丙烯中引入氧或氨。因而是一个双功能催化剂。P是助催化剂，起提高催化剂选择性的作用。这种催化剂要求的反应温度较高（460～490℃），丙烯腈收率60%左右。由于在原料气中需配入大量水蒸气，约为丙烯量的3倍（mol），在反应温度下Mo和Bi因挥发损失严重，催化剂容易失活，而且不易再生，寿命较短，只在工业装置上使用了不足10年就被C-21、C-41等代替。
（2）Sb系催化剂 Sb系催化剂在60年代中期用于工业生产。有Sb-U-O、Sb-Sn-O 和Sb-Fe-O等。初期使用的Sb-U-O催化剂活性很好。丙烯转化率和丙烯腈收率都较高，但由于具有放射性，废催化剂处理困难，使用几年后已不采用。Sb-Fe-O催化剂由日本化学公司开发成功：即牌号为NB-733A和NB-733B催化剂。据文献报道，催化剂中Fe/Sb比为1∶1（mol）。X光衍射测试表明，催化剂的主体是FeSbO4。还有少量的Sb2O4。工业运转结果表明，丙烯腈收率达75%左右，副产乙腈生成量甚少，价格也比较便宜，添加V、Mo、W等可改善该催化剂的耐还原性。
3．反应机理和动力学
丙烯氨氧化生成丙烯腈的反应机理，可简单地用下式表示[5]。
（1）两步法 该机理认为，丙烯氨氧化的中间产物是相应的醛—丙烯醛、甲醛和乙醛，这些醛是经过烯丙基型反应中间体形成的，且这些中间体都是在同一催化剂表面活性中心上产生的，只是由于后续反应不同，导致不同种类醛的生成；然后醛进一步与氨作用生成腈。而一氧化碳、二氧化碳可从氧化产物醛继续氧化生成，也可由丙烯完全氧化直接生成。根据该机理，丙烯氧化成醛是合成腈的控制步骤。
4．工艺条件的选择
（1）原料纯度和配比
原料丙烯由石油烃热裂解气或石油催化裂化所得裂化气经分离得到∶一般纯度都很高。但仍有C2、C30、C4等杂质存在，有时还可能存在微量硫化物。在这些杂质中。丙烷和其他烷烃（乙烷、丁烷等）对氨氧化反应没有影响，只是稀释了丙烯的浓度。但因含量甚少约（1%～2%），反应后又能及时排出系统；不会在系统中积累，因此对反应器的生产能力影响不大；乙烯没有丙烯活泼，一般情况下少量乙烯的存在对氨氧化反应无不利影响；丁烯及高碳烯烃化学性质比丙烯活泼，会对氨氧化反应带来不利影响，不仅消耗原料混合气中的氧和氨，而且生成的少量副产物混入丙烯腈中。给分离过程增加难度[6]。丙烯和空气的配比，除满足氨氧化反应的需要外，还应考虑：副反应要消耗一些氧；保证催化剂活性组分处于氧化态。为此，要求反应后尾气中有剩余氧气存在，一般控制尾气中氧含量0.1%～0.5%。但氧的加入量也不宜太多，过量的氧（这意味着带入大量的N2）使丙烯浓度下降，影响反应速度，并使反应器生产能力下降；过量的氧能促使反应产物离开催化剂床层后继续发生气相深度氧化反应，使反应选择性下降。此外，过量的氧不仅增加空气净化的负荷，而且稀释了产物，给产物的回收增加难度。初期的C-A催化剂C3H6∶空气=1∶
10.5(mol)。对C-41，空气用量较低，C3H6∶空气=1∶9.8～10.5(mol)，如图2.
图2 丙烯与氨用量比的影响
（2）反应温度
反应温度对丙烯的转化率、生成丙烯腈的选择性和催化剂的活性都有明显影响，在初期的P-Mo-Bi-O催化剂上的研究表明，丙烯氨氧化反应在350℃就开始进行，但转化率甚低，随着反应温度的递增，丙烯转化率相应地增高。
（3）反应压力
丙烯氨氧化的主、副反应化学反应平衡常数K的数值都很大，故可将这些反应看作不可逆反应。此时，反应压力的变化对反应的影响仅表现在动力学上。由前述的动力学方程可知，反应速度与丙烯的分压成正比，故提高丙烯分压，对反应是有利的，而且还可提高反应器的生产能力。但在加快反应速度的同时，反应热也在激增，过高的丙烯分压使反应温度难以控制。实验又表明：增加反应压力，催化剂的选择性会降低，从而使丙烯腈的收率下降，故丙烯氨氧化反应不宜在加压下进行。对固定床反应器，为了克服管道和催化剂阻力，反应进口气体压力为0.078～0.088MPa（表压），对于流化床反应器：为0.049～0.059MPa（表压）。
（4）接触时间和空速
丙烯氨氧化反应是气-固相催化反应：反应在催化剂表面进行，不可能瞬间完成，
因此，保证反应原料气在催化剂表面停留一定时间是很必要的，该时间与反应原料气在催化剂床层中的停留时间有关，停留时间愈长，原料气在催化剂表面停留的时间也愈长。因此，确定一个适宜的停留时间是很重要的。原料气在催化剂床层中的停留时间常称接触时间，它可用下式计算：
接触时间(s)= 反应器中催化剂层的静止高度(m)/反应条件下气体流经反应器的线速度[7]
适宜的接触时间与催化剂的活性、选择性以及反应温度有关，对于活性高、选择性好的催化剂，适宜的接触时间应短一些，反之则应长一些；反应温度高时，适宜的接触时间应短一些，反之则应长一点。一般生产上选用的接触时间，流化床为5～8 s（以原料气通过催化剂层静止高度所需的时间表示），固定床为2～4 s。