年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计毕业论文.docx

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年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计毕业论文

年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计

TheProcessDesignof100kt/aAcrylonitrilebySynthesis

摘要I

Abstractii

引言1

第一章文献综述2

1.1丙烯腈的概况2..

1.1.1丙烯腈的发展2..

1.1.2丙烯腈的应用方向2.

1.2国内丙烯腈市场简况2.

1.2.1现状2..

1.2.2国内丙烯腈消费情况3.

1.3国外丙烯腈市场简况3.

1.3.1现状3..

1.3.2国外丙烯腈消费情况4.

1.4丙烯腈的性质5..

1.4.1化学性质5..

1.4.2物理性质5..

第二章工艺流程介绍7

2.1生产方法简述7..

2.2工艺流程说明8..

2.3工艺条件9..

2.3.1反应温度9..

2.3.2反应压力9..

2.3.3接触时间9...

2.3.4原料纯度1..0.

第三章物料衡算和热量衡算11

3.1小时生产能力1..1.

3.2物料衡算和热量衡算1..1.

3.2.1反应器的物料衡算和热量衡算1..1

3.2.2废热锅炉的热量衡算1..4.

3.2.3空气饱和塔物料衡算和热量衡算1..5

3.2.4换热器物料衡算和热量衡算1..8

3.2.5丙烯蒸发器热量衡算2..0.

3.2.6丙烯过热器热量衡算2..1.

3.2.7氨蒸发器热量衡算2..1.

3.2.8气氨过热器2..1.

3.2.9混合器2..2..

3.2.10空气加热器的热量衡算2..2.

第四章流化床反应器的工艺计算24

4.1计算依据2..4.

4.2浓相段直径2..4.

4.3浓相段高度2..4.

4.4扩大段直径2..5.

4.5扩大段高度2..5.

4.6浓相段冷却装置的换热面积2..5

4.7稀相段冷却装置的换热面积2..5

第五章原料消耗综合表27

5.1原料消耗2..7.

5.2能量消耗综合表2..7.

第六章丙烯腈生产中的废水和废气处理29

结论30

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参考文献

附录A工艺流程图

附录B设备图

年产10万吨丙烯腈合成工段的工艺设计

摘要：

本设计为年产10万吨丙烯腈的合成段工艺设计，在设计中采用了丙烯氨氧化生产丙烯腈法，此法能有效的降低生产成本。

在该设计中对丙烯腈的国内外生产现状、性质、用途、生产方法进行了简单的介绍。

本设计重点设计计算丙烯氨氧化生产丙烯腈的反应部分。

工艺条件包括反应温度、反应压力、接触时间、原料纯度，反应原理有主、副反应、催化剂。

通过物料衡算对丙烯腈的年生产能力、原料液流量进行了计算。

通过设计计算得流化床的浓相段总高是13米，浓相段直径为4米，催化剂的堆体积为67.4立方米，稀相段高度为8米。

稀相段直径为6米，经过合成丙烯腈含量最终达到了3%，经精馏后丙烯腈单程收率为78%，达到了预期的目标。

关键词：

丙烯腈；丙烯氨氧化法；工艺流程；温度

TheProcessDesignof100kt/aAcrylonitrilebySynthetsis

Abstract:

Thisisdesignedto100kt/aaeryIonitrilesynthesissectionprocessdesign,thedesignusedintheproductionofaeryIonitrile,propyleneammoxidationmethod,thismethodcaneffectivelyreduceproductioncosts.Inthisdesign,thestatusofdomesticandforeignproductionofacryIonitrile,nature,purpose,methodofproducingasimpleintroduction.ThedesignfocusdesigncalculationspropyleneammoxidationreactionpartoftheproductionofacryIonitrile.Processconditionsincludeareactiontemperature,reactionpressure,contacttime,purityofrawmaterials,amainreactionmechanism,sidereactions,catalyst.Countofannualproductioncapacity,rawmaterialliquidflowacryIonitrilewerecalculatedbymassbalanee.Densephasefluidizedbedsectionthroughthedesigncalculatedthetotalheightis13metersthickwithadiameterof4msectionoftheheapvolumeof67.4m3ofcatalyst,dilutephasesectionheightof8meters.Dilutephasesectiondiameterof6meters,throughthesynthesisofacrylonitrilecontenteventuallyreach3%,afterone-waydistillationofacrylonitrileyieldof78%,toachievethedesiredgoal.

Keywords:

acryIonitrile;ammoniaoxidationofpropylene;process;temperature

引言

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。

在常温常压下丙烯腈是无色液体，味甜，微臭，沸点77.3C。

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。

本设计包括设计说明和图纸两部分。

说明书主要包括工艺流程的确定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型等。

图纸包括工艺流程图，主设备图等。

第一章文献综述

1.1丙烯腈的概况

1.1.1丙烯腈的发展

20世纪60年代以前，丙烯腈的生产采用环氧乙烷、乙醛、乙炔等为原料和HCN反应制得，但HCN有剧毒，生产成本高。

1960年美国Standard石油公司（Sohio）（现BP公司）开发成功丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新工艺，又称Sohio法。

由于丙烯价廉易得，又不需

剧毒的HCN，从此丙烯腈的生产发生了根本的变化。

迄今为止，丙烯腈的工业生产都以此

方法进行。

1.1.2丙烯腈的应用方向

丙烯腈是合成纤维，合成橡胶和合成树脂的重要单体。

由丙烯腈制得聚丙烯腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。

丙烯腈与丁二烯共聚可制得丁腈橡胶，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和电绝缘性能，并且在大多数化学溶剂，阳光和热作用下，性能比较稳定。

丙烯腈与丁二烯、苯乙烯共聚制得ABS树脂，具有质轻、耐寒、抗冲

击性能较好等优点。

丙烯腈水解可制得丙烯酰胺和丙烯酸及其酯类。

它们是重要的有机化工原料，丙烯腈还可电解加氢偶联制得己二腈，由己二腈加氢又可制得己二胺，己二胺是尼龙66原料。

可制造抗水剂和胶粘剂等，也用于其他有机合成和医药工业中，并用作谷类熏蒸剂等。

此外，该品也是一种非质子型极性溶剂、作为油田泥浆助剂PAC142原料。

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

生产丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、丙苯树脂（AS）、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⑴。

1.2国内丙烯腈市场简况

1.2.1现状

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to

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达80多万t，其中中国大陆丙烯腈生产能力达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。

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。

1.2.2国内丙烯腈消费情况

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/S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年腈纶的产能分别达到40万t和54万t,腈纶对丙烯腈的需求为40万〜45万t。

2000年,我国ABS树腈的生产能力达到31万〜32万t，以开工率80%计，其产量达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