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1、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The Process Design of 100kt/a Acrylonitrile by Synthesis摘要 IAbstract ii引言 1第一章文献综述 21.1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 72.1生产方法

2、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 113.1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 1.13.2.2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 1.53.2.4换热器物料衡算和热量衡算 1.83.2.5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

3、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 244.1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 2.54.7稀相段冷却装置的换热面积 2.5第五章 原料消耗综合表 275.1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致 谢 错误！未定义书签。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

4、，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The Process Design o

5、f 100kt/a Acrylonitrile by SynthetsisAbstract: This is desig ned to 100kt/a aery Ion itrile syn thesis sect ion process desig n, the desig n used in the producti on of aery Ion itrile, propyle ne ammoxidati on method, this method can effectively reduce producti on costs. In this desig n, the status

6、of domestic and foreig n product ion of acry Ion itrile, n ature, purpose, method of produc ing a simple in troducti on. The desig n focus desig n calculatio ns propyle ne ammoxidati on react ion part of the product ion of acry Ion itrile. Process con diti ons in clude a reacti on temperature, react

7、io n pressure, con tact time, purity of raw materials, a main reaction mechanism, side reactions, catalyst. Count of annual production capacity, raw material liquid flow acryIonitrile were calculated by mass balanee. Dense phase fluidized bed sect ion through the desig n calculated the total height

8、is 13 meters thick with a diameter of 4 m sect ion of the heap volume of 67.4 m3 of catalyst, dilute phase sect ion height of 8 meters. Dilute phase section diameter of 6 meters, through the synthesis of acrylonitrile content eventually reach 3%, after one-way distillation of acrylonitrile yield of

9、78% ,to achieve the desired goal.Keywords: acry Ion itrile; ammonia oxidati on of propyle ne; 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

10、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

11、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

12、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 PAC1

13、42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 。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

14、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

15、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 ta 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1030010700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