年產一萬噸丙烯腈合成工段工藝設計

1、年產一萬噸丙烯腈合成工段工藝設計目 錄一、概論及設計任務…………………………………………………………………… 2 二、生產方案…………………………………………………………………………… 22.1 工藝技術方案及原理………………………………………………………… 2 2.2 設備方案………………………………………………………………………32.3 工程方案………………………………………………………………………3 三、物料衡算和熱量衡

2、算 ………………………………………………………………33.1 生產工藝及物料流程…………………………………………………………33.2 小時生產能力…………………………………………………………………5 3.3 物料衡算和熱量衡算…………………………………………………………53.3.1 反應器的物料衡算和熱量衡算………………………………………5 3.3.2 廢熱鍋爐的熱量衡算…………………………………………………7 3.3.3

3、空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算……………………………………8 3.3.4 氨中和塔物料衡算和熱量衡算…………………………………… 10 3.3.5 換熱器物料衡算和熱量衡算……………………………………… 13 3.3.6 水吸收塔物料衡算和熱量衡算…………………………………… 15 3.3.7 空氣水飽和塔釜液槽……………………………………………… 18 3.3.8 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算……………………………………………… 19

4、3.3.9 丙烯過熱器熱量衡算……………………………………………… 19 3.3.10 氨蒸發(fā)器熱量衡算………………………………………………… 20 3.3.11 氣氨過熱器………………………………………………………… 20 3.3.12 混合器……………………………………………………………… 20 3.3.13 空氣加熱器的熱量衡算…………………………………………… 21 3.3.14 吸收水第一冷卻器………………………………………

5、………… 21 3.3.15 吸收水第二冷卻器………………………………………………… 22 3.3.16 吸收水第三冷卻器………………………………………………… 22四、主要設備的工藝計算………………………………………………………………224.1 空氣飽和塔………………………………………………………………… 22 4.2 水吸收塔…………………………………………………………………… 24 4.3 合成反應器………………………………

6、………………………………… 26 4.4 廢熱鍋爐…………………………………………………………………… 27 4.5 丙烯蒸發(fā)器………………………………………………………………… 29 4.6 循環(huán)冷卻器………………………………………………………………… 30 4.7 吸收水第一冷卻器………………………………………………………… 31 4.8 吸收水第二冷卻器………………………………………………………… 32 4.9 吸收水

7、第三冷卻器………………………………………………………… 33 4.10 氨蒸發(fā)器…………………………………………………………………… 34 4.11 氣氨過熱器………………………………………………………………… 35 4.12 丙烯過熱器………………………………………………………………… 35 4.13 空氣加熱器………………………………………………………………… 35 4.14 循環(huán)液泵………………………………………………………………

8、…… 36 4.15 空氣壓縮機………………………………………………………………… 36 4.16 中和液貯槽………………………………………………………………… 37五、工藝設備一覽表………………………………………………………………… 371、概論及設計任務 、概論及設計任務概論 概論丙烯腈是重要的有機化工產品，在丙烯系列產品中居第二位，僅次于聚丙烯。在常溫常壓下丙烯腈是無色液體，味甜，微臭，沸點 77.3℃。丙烯腈有毒，室內允許濃度

9、為 0.002mg／L，在空氣中爆炸極限(體積分數(shù))為 3.05％～17.5％，與水、苯、四氯化碳、甲醇、異丙醇等可形成二元共沸物。丙烯腈分子中含有 C—C 雙鍵和氰基，化學性質活潑，能發(fā)生聚合、加成、氰基和氰乙基等反應，制備出各種合成纖維、合成橡膠、塑料、涂料等。近年來，丙烷氨氧化生產丙烯腈的研究也取得長足進展，現(xiàn)已處于中試階段。這一方面是由于價格的因素，丙烷的價格比丙烯低得多，另一方面也為惰性的丙烷開拓了新的應用領域。但就目前的技術

10、水平來看，固定資產投資大，轉化率低，選擇性不高，目前報道的丙烷的轉化率 67％，選擇性 60％，還難以和丙烯氨氧化法相競爭，但其前景看好，根據美國斯坦福研究所 18 萬 t／a 丙烯腈概念設計，丙烷為原料生產丙烯腈的成本只是丙烯的 64％。研究開發(fā)的催化劑主要有 V-Sb-Al-O、V-Sb-W-Al-O、Ga-Sb-A1-O、V-Bi-Mo-O 等。丙烯腈是重要的有機原料，主要用于橡膠合成（如丁腈橡膠） 、塑料合成（如 ABS，AS

11、樹脂、聚丙烯酰胺等） 、有機合成、制造腈綸、尼龍 66 等膈成纖維、殺蟲劑、抗水劑、粘合劑等。設計任務 設計任務1 設計項目名稱 丙烯腈合成工段2 生產方法 以丙烯、氨、空氣為原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈。3 生產能力 年生產天數(shù) 300 天，產量 10000t/a 丙烯腈。4 原料組成 液態(tài)丙烯原料含丙烯 85%（mol） ；液態(tài)氨原料含氨 100%。5 工段產品為丙烯腈水溶液，含丙烯腈約1.8%（wt）。2、生產方案 、生

12、產方案2.1 2.1 工藝技術方案及原理 工藝技術方案及原理20 世紀 60 年代以前，丙烯腈的生產采用環(huán)氧乙烷、乙醛、乙炔等為原料和 HCN 反應制得，但 HCN 有劇毒，生產成本高。1960 年美國 Standard 石油公司(Sohio)(現(xiàn) BP 公司)開發(fā)成功丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新工藝，又稱 Sohio 法。由于丙烯價廉易得，又不需劇毒的 HCN，從此丙烯腈的生產發(fā)生了根本的變化。迄今為止，丙烯腈的工業(yè)生產都以此方法進行。

13、丙烯氨氧化制丙烯腈主要有五種工藝路線，即 Sohio 法、Snam 法、Distiners-Ugine 法、Montedison UOP 和 O.S.W 法，上述五種工藝路線的化學反應完全相同，丙烯、氨和空氣通過催化劑生成丙烯腈，其中 Sohio 法和 Montedison-UOP 法采用流化床反應器，其他方法采用固定床反應器。相比較而言，Sohio 法有一定的先進性，Snam 法和 Distillers-Ugine 法丙烯的消耗定額比

14、較高，而固定床反應器的單臺生產能力遠小于流化床反應器，不利于擴大生產能力，而且固定床反應溫度難以實現(xiàn)最優(yōu)化操作，因此，目前 Sohio 法應用比較普遍，約占全球總生產能力的 90％。中國引進的也是 Sohio 技術。本工程采用丙烯氨氧化的原理，丙烯氨氧化法制丙烯腈（AN）生產過程的主反應為C3H6+NH3+3/2O2 CH2=CHCN+3H2O該反應的反應熱為 （-△Hr）298=586.5kJ/mol AN主要的副反應和