5000吨丙烯腈设计说明书(DOC)
丙烯腈安全生产技术说明书

丙烯腈安全生产技术说明书第一部分化学品及企业标识化学品中文名:丙烯腈化学品英文名:Acrylonitrile企业名称:企业地址:邮编:****** 传真:联系电话:电子邮件地址:国家应急电话:技术说明书编码:产品推荐及限制用途:回收产品,用于公司染料中间体生产。
第二部分危险性概述紧急情况概述:高度易燃液体和蒸气。
接触能严重损害眼睛、刺激皮肤和呼吸道。
影响中枢神经系统。
高浓度接触可能致死。
可能致癌。
GHS危险性类别:易燃液体,类别2急性毒性-经口,类别3*急性毒性-经皮,类别3急性毒性-吸入,类别3皮肤腐蚀/刺激,类别2严重眼损伤/眼刺激,类别1皮肤致敏物,类别1致癌性,类别2特异性靶器官毒性-一次接触,类别3(呼吸道刺激)危害水生环境-急性危害,类别2危害水生环境-长期危害,类别2标签要素:象形图:警示词:危险危险性说明:高度易燃液体和蒸气; 吞咽会中毒; 引起皮肤刺激; 引起严重眼睛损伤; 怀疑致癌; 可能引起呼吸道刺激,可能引起昏昏欲睡或眩晕; 对水生生物有毒; 对水生生物有毒而且有长期持续影响; 皮肤接触会中毒; 吸入会中毒; 可能引起皮肤过敏性反应。
防范说明:•预防措施—远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。
—得到专门指导后操作。
阅读并了解所有预防措施。
按要求使用个体防护装备。
—使用不产生火花的工具。
使用防爆型电器和设备。
采取防静电措施,防止静电积聚。
—防止蒸气泄漏到工作场所空气中。
—避免接触眼睛、皮肤,避免吸入、食入,操作后彻底清洗。
—灌装时应控制流速,防止静电积聚。
—避免与氧化剂接触。
—工作场所不得进食、饮水。
•事故响应—皮肤接触:立即脱去污染的衣着,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。
—眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
—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。
丙烯腈安全技术说明书

健康危害:
本品在体内析出氰根,抑制呼吸酶;对呼吸中枢有直接麻醉作用。急性中毒表现与氢氰酸相似。急性中毒:以中枢神经系统症状为主,伴有上呼吸道和眼部刺激症状。轻度中毒有头晕、头痛、乏力、上腹部不适、恶心、呕吐、胸闷、手足麻木、意识蒙胧及口唇紫绀等。眼结膜及鼻、咽部充血。重者除上述症状加重外,出现四肢阵发性强直抽搐、昏迷。液体污染皮肤,可致皮炎,局部出现红斑、丘疹或水疱。慢性中毒:尚无定论。长期接触,部分工人出现神衰综合征,低血压等。对肝脏影响未肯定。
灭火方法:
消防人员必须穿特殊防护服,在掩蔽处操作。灭火剂:抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。用水灭火无效,但须用水保持火场容器冷却。
第六部分:泄漏应急处理
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。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。喷雾状水或泡沫冷却和稀释蒸汽、保护现场人员。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
相对蒸气密度(空气=1):
1.83
pH:
饱和蒸气压(kPa):
13.33(22.8℃)
熔点(℃):
-83.6
沸点(℃):
77.3
燃烧热(kJ/mol):
1757.7
闪点(℃):
-5
临界温度(℃):
263
引燃温度(℃):
480
临界压力(MPa):
3.5
爆炸上限%(V/V):
28.0
辛醇/水分配系数的对数值:
丙烯腈生产概念设计方案

三、技 术 分 析---分离系统结构设计
反应气
反应产物 冷 凝 塔
CO2、CO、原料气 HCN
冷
精
凝
馏
塔
塔
氨、水
丙烯腈
精 馏 塔
乙腈
四、流程模拟与优化---工艺流程图
Aspen plus 模拟流程图
四、流程模拟与优化--冷凝塔F-101操作条件确定
冷凝塔F-101温度对分离效果的影响
四、流程模拟与优化--冷凝塔F-101操作条件确定
五、 经济分析--反应过程对比经济分析
收率为60% 时丙烷法与丙烯法反应器参数对比
项目
丙烷氨氧化法 (A)
反应器热负荷 MMkcal/hr
-53.664016
反应出料物流体积流量 106027.352 Cum/hr
丙烯氨氧化法 A/B (B)
-45.26637
1.19
98368.434
1.08
产物丙烯腈流量 (纯度99.5%)
2 25 1 1 440 0 0 0 0 0 0 0 0 440 7493.5 0.6927 17.031
5 70 1 1 440 0 0 0 0 0 0 0 0 440 7493.5 0.6002 31.999
7 410 1.2
1 55.5808 98.0035
325.6 8.5536 50.2656 1597.38 90.3936 25.7664 53.2224 2304.8 58895 0.5407 25.553
三、技 术 分 析---反应过程分析
丙烷 氧气 氨
C3H8 + NH3 +1.5 O2 → CH2 =CHCN + 3 H2O C3H8 + 1.5NH3 + 2O2 → 1.5CH3CN + 4H2O C3H8 + 3NH3 + 3.5O2 → 3HCN + 7H2O C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O C3H8 + 3.5O2 → 3CO + 4H2O
化工设计物料衡算

流量和 组成
入塔气 % %
kmol/h kg/h (mol) (wt)
入塔 凝液 kg/h
入 塔 气 Kg/ h
出塔气
kmol /h kg/h
塔底出口AN溶液
% %
(mol) (wt)
Kg/h kmol
%
(mol)
%
(wt)
/h
组分
C 3 H6 C 3 H8 O2 N2 H2 O AN ACN ACL HCN CO2 合计
C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN CAN HCN ACL CO2 合计
3.293 138.3 0.899 1.402 4.211 185.3 1.149 1.878 13.20 422.4 3.60 4.281 206.5 5781.4 56.34 58.60 109.1 1964.5 29.77 19.91 14.317 758.8 3.906 7.691 2.50 102.5 0.68 1.04 4.656 125.7 1.274 1.272 0.167 9.35 0.046 0.095 8.591 378 2.34 3.832 366.5 9866 100 100
AN溶液去精制 AN溶液来自水吸收塔
气体来自氨中和塔
换热器
气液混合物去水吸收塔
76℃
40℃
(1)计算根据 进口气体76℃,组成和流量与氨中和塔出口气相同。 出口气体温度40℃,操作压力11.5kPa。 (2)物料衡算 出口气体温度40℃,40℃饱和蒸汽压力为 P。h2o=55.32mmHg=7.375kPa 设出口气体中含有xkmol/h的蒸汽,根据分压定律有: x X115.5=7.375 (366.5-109.1)+x
丙烯腈安全技术说明书

操作注意事项:
严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩),穿连衣式胶布防毒衣,戴橡胶耐油手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
≥99%
107-13-1
第三部分:危险性概述
健康危害:
本品在体内析出氰根,抑制呼吸酶;对呼吸中枢有直接麻醉作用。急性中毒表现与氢氰酸相似。 急性中毒:以中枢神经系统症状为主,伴有上呼吸道和眼部刺激症状。轻度中毒有头晕、头痛、乏力、上腹部不适、恶心、呕吐、胸闷、手足麻木、意识蒙胧及口唇紫绀等。眼结膜及鼻、咽部充血。重者除上述症状加重外,出现四肢阵发性强直抽搐、昏迷。液体污染皮肤,可致皮炎,局部出现红斑、丘疹或水疱。 慢性中毒:尚无定论。长期接触,部分工人出现神衰综合征,低血压等。对肝脏影响未肯定。
用于制造聚丙烯腈、丁腈橡胶、染料、合成树脂、医药等。
其它理化性质:
第十部分:稳定性和反应活性
稳定性:
禁配物:
强氧化剂、碱类、酸类。
避免接触的条件:
光照、空气。
聚合危害:
分解产物:
第十一部分:毒理学资料
急性毒性:
LD50:78 mg/kg(大鼠经口);250 mg/kg(兔经皮)
LC50:无资料
亚急性和慢性毒性:
灭火方法:
消防人员必须穿特殊防护服,在掩蔽处操作。灭火剂:抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。用水灭火无效,但须用水保持火场容器冷却。
化工设计说明书

1.1.2.1
传统的丙烯腈的生产方法有三种:
(1)环氧乙烷法:以环氧乙烷与氢氰酸为原料,经两步反应合成丙烯腈
(2)乙醛法:
(3)乙炔法:
由于以上丙烯腈的传统生产方法原料贵,需用剧毒的HCN为原料引进-CN基,生产成本高,很大程度上限制了丙烯腈生产的发展。1959年开发成功了丙烯氨氧化一步合成丙烯睛的新方法,该法具有原料价廉易得、工艺流程简单。设备投资少、产品质量高、生产成本低等许多优点,很快取代了乙炔法,迅速推动了丙烯腈生产的发展,成为当前生产丙烯腈的主要方法。(2)
第一
1.1
1.1.1
丙烯腈( AN )是易燃、易爆、有刺激性臭味、剧毒的无色液体。熔点(℃):-83.6,相对密度(水=1):0.81,沸点(℃):77.3,临界温度(℃):263,临界压力(MPa):3.5,闪点(℃):-5爆炸上限%(V/V):28.0,爆炸下限%(V/V):2.8引燃温度(℃):480,微溶于水,易溶于多数有机溶剂。丙烯腈化学性质活泼,容易发生加成、水解、聚合、醇解等化学反应,因此是石油化工的重要中间体,在合成树脂、合成纤维、合成橡胶等高分子材料中占有显著的地位,主要用于合成聚丙烯腈( SAN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物( ABS)、丁腈橡胶( AS)、己二腈、丙烯酰胺及其他衍生物的原料,是我国石油化工重点发展的产品之一。(1)
1.1.3
1.生产情况:近年来,发达国家丙烯腈市场萎缩,全球丙烯腈生产能力在向亚洲转移。2009年,世界丙烯腈产能增加到约620万t/a,产量约为590万t。截止到2009年年底,国内共有9套丙烯腈生产装置,总产能达到100万t/a,2009年总产量为96.7万t,开工率接近100%。2010年国内有四家新建。扩建丙烯腈的项目投产,至年底国内丙烯腈的总生产能力达到154万t/a。2009年世界丙烯腈生产能力前10位的生产厂家见图1.1
丙烯腈装置说明书

一、工艺流程1.1丙烯腈的生产方法早在1893年就发现了丙烯酰胺脱水制造丙烯腈的方法,但此生产方法原料来源非常困难。
1930年发现了由环氧乙烷和氢氰酸合成丙烯腈的方法,随后又发现了由乙炔和氢氰酸合成丙烯腈的生产反法,这些方法因受各种条件的限制,生产规模均较小。
1959年发明了丙烯、氨氧化法生产丙烯腈,使丙烯腈生产技术的发展取得了重大突破。
由于这一方法的原料价廉易得,工艺流程较为简单,产1.2的有基层用泵送至脱氢氰酸塔,水层返回回收塔进料。
乙腈在回收塔34#板作为气相抽出,送到乙腈塔。
在乙腈塔中,乙腈、水和少量的氰化物及丙烯腈从塔顶出来并送到乙腈回收单元,塔釜液返回到回收塔33#板。
从回收塔分层器出来的有机相用泵送到脱氢氰酸塔,该塔可在常压或微真空下操作。
该塔的上段用来脱除丙烯腈中的氢氰酸,下段用来脱水。
脱氢氰酸塔从上部进料,塔顶气相产品氢氰酸被冷凝后送往其它装置回收,部分冷凝液回流到塔顶。
脱氢氰酸塔釜液通过泵送到成品塔,作为成品塔进料。
在成品塔中,从侧线采出丙烯腈产品,然后经过冷却送入成品罐。
1.3系统流程简述1.3.1反应系统使用丙烯、氨和空气生产丙烯腈是在流化床反应器中经催化剂作用来完成的。
工艺空气进入反应器的空气流量由流量记录调节器进行控制。
空气进入反应器的底部,通过空气分布器向上流动,进入反应器的丙烯和氨的流量记录由流量调节阀进行控制。
进入反应器之前丙烯和氨通过位于空气分布器上面的丙烯氨分布器进行混合。
丙烯、氨和空气在反应器中向上流动,使催化剂床层流化。
催化剂是细小松散颗粒。
在反应器正常操作情况下,其顶部压力为0.074MPa,温度为440℃。
在反应器中生成丙烯腈和其它产物的反应是放热反应,为保证反应的正常运行,必须将热量1.3.2硫塔塔釜液位的液位调节阀来控制。
从丙烯腈回收塔出来的塔顶物料经过回收塔冷凝器,在冷凝器中该物料被冷凝,并冷却到约40℃,然后冷凝液在回收塔分层器中发生相分离,水相由回收水泵打回到回收塔,其流量由分层器中水相液位调节阀来控制。
年产5000t丙烯腈合成工段的工艺设计开题报告

泰山医学院
本科生毕业设计(论文)开题报告
题目:年产5000t丙烯腈合成工段的工艺设
计
2015年 3 月 20 日
说明
1.毕业设计(论文)题目确定后,学生应尽快征求指导教师意见,讨论立题与整个毕业设计(论文)的工作计划,然后根据课题要求查阅、收集有关资料。
开题报告可在教研室或院(部)系范围内举行,须适当请有关专家参加,指导教师必须参加,报告最迟在毕业实习前完成。
2.本表在开题报告通过论证后填写,一式三份。
本人、指导教师、所在教学院(部)系各一份。
3.开题报告的撰写完成,意味着毕业设计(论文)工作已经开始,学生已对整个毕业设计(论文)工作有了周密的思考,是完成毕业设计(论文)关键的环节。
在开题报告的撰写中指导教师只可提示,不可包办代替。
4.无开题报告者不得申请答辩。
5.本表打印或用黑色笔填写。
备注:表格可另加附纸。
以A4纸双面打印。
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化工设计说明书5000t/a丙烯腈合成工段的课程设计5000 T/A ACRYLONITRILE SYNTHESIS SECTION OF THECOURSE DESIDN学院(部):化学工程学院专业班级:化工13-3学生姓名:王庆松指导教师:丰芸2016 年 5 月16 日5000t/a丙烯腈合成工段的课程设计摘要丙烯在引发剂(过氧甲酰)作用下可聚合成一线型高分子化合物―聚丙烯腈。
聚丙烯制成的腈纶质地柔软,类似羊毛俗称人造羊毛,它强度高,比重轻、保温性好、耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。
丙烯腈与丁二烯共聚生产的丁腈橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能是现代工业最重要的橡胶、应用广泛。
关键词:丙烯腈,强度,广泛,重要目录5000t/a丙烯腈合成工段的课程设计 (1)摘要 (2)1.绪论 (5)1.1 引言 (5)1.2设计任务 (5)1.3丙烯腈的物理性质 (6)1.4丙烯腈的化学性质 (6)1.5丙烯腈的制取方法 (6)1.6丙烯腈的发展简史及展望 (7)1.7市场分析 (7)2.物料衡算与热量衡算 (8)2.1发生的主反应和副反应 (8)2.2生产工艺流程 (8)2.3物料衡算 (9)3.丙烯腈合成工段生产工艺流程图和物料流程图 (12)4.主要设备的工艺计算 (13)4.1 浓相段直径计算 (13)4.2 浓相段高度 (13)4.3 扩大段直径 (14)4.4 扩大段高度 (14)4.5 浓相段冷却装置的换热面积 (14)4.6 稀相段冷却装置的换热面积 (14)5.设计结果汇总 (16)5.1 工艺设备一览表 (16)5.2 原料消耗综合表 (21)5.3 能量消耗综合表 (21)5.4 排出物综合表 (23)6.环境保护和安全措施要求 (24)6.1安全防护措施 (24)参考文献 (28)致谢 (29)1.绪论1.1 引言丙烯腈是一种无色的有辛辣气味液体,易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体。
与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。
在火场高温下,能发生聚合放热,使容器破裂。
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中,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。
丙烯腈是合成纤维,合成橡胶和合成树脂的重要单体,也是杀虫剂虫满腈的中间体。
1.2设计任务年产5000t/a丙烯腈合成段设计(aspen模拟)按工作日300天,丙烯腈损失率3.1%,设计裕量6%计算丙烯腈小时生产量原料组成:(摩尔分数)含C3H685% 、C3H815%。
进反应器的原料配比(摩尔比)为C3H6∶C3H8∶O2 =1:1.05:2.3反应后各产物单程收率见下表:物质丙烯腈(AN)氰化氢(HCN)乙腈(ACN)丙烯醛(ACL)CO2摩尔收率0.6 0.065 0.7 0.007 0.12操作压力0.203MPa ,出口压力0.162MPa,反应器进口温度110℃ ,反应温度450℃ ,气体出口温度350℃。
其他设计参数查相关手册。
1.3丙烯腈的物理性质丙烯腈在常温常压下是无色液体,熔点-82℃、密度0.80g/m3、沸点77.3℃。
味甜具有刺激性的微臭味、有毒。
室内允许浓度为0.002mg/L,爆炸极限为3.05%―17.5%。
能溶于许多有机溶剂中,与水部分互溶。
丙烯腈可与苯、四氯化碳、甲醇形成二元共沸物能与水形成最低共沸物。
1.4丙烯腈的化学性质丙烯腈:化学式 CH2=CHCN含有双键和氰基其化学性质活泼,易聚合.也易与其他发生加成反应。
是三大合成材料―合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料。
是用来生产聚丙烯纤维(即合成纤维腈纶)、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)、苯乙烯塑料和丙烯酰胺。
其用途分配:合成纤维约占40%―60%.树脂和橡胶约占15%―28%。
此外还有丙烯酰胺等有机产品。
另外丙烯腈可制得丙烯酸酯等。
丙烯在引发剂(过氧甲酰)作用下可聚合成一线型高分子化合物―聚丙烯腈。
聚丙烯制成的腈纶质地柔软,类似羊毛俗称人造羊毛,它强度高,比重轻、保温性好、耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。
丙烯腈与丁二烯共聚生产的丁腈橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能是现代工业最重要的橡胶、应用广泛。
1.5丙烯腈的制取方法“丙烯腈的生产方法有氰乙醇法、乙炔法和乙醛-氢氰酸法、丙烯氨化氧化法。
其中氰乙醇法已淘汰,乙炔法仅少数国家沿用。
①氰乙醇法环氧乙烷和氢氰酸在水和三甲胺的存在下反应得氰乙醇。
然后以碳酸镁为催化剂,于200~280℃脱水制得丙烯腈,收率约75%。
此法虽能制得高纯度丙烯腈,但氢氰酸毒性大,成本也较高。
②乙炔法乙炔和氢氰酸在氯化亚酮-氯化钾-氯化钠稀盐酸溶液的催化作用下,在80~90℃反应得丙烯腈:C2H2+HCN─→CH2=CHCN。
此法生产简单,收率良好,以氢氰酸计可达97%,但副反应多,产物精制较难,毒性也大,且原料乙炔价格高于丙烯,在技术经济上落后于丙烯氨化氧化法。
③乙醛-氢氰酸法乙醛已能由乙烯大量廉价制得CH3CHO + HCN == CH3CH2OH → CH2=CHCN④丙烯氨化氧化法丙烯氨化氧化的反应为:2C3H6+ 2NH3+ 3O2→ 2CH2=CHCN + 6H2O丙烯是目前大量生产的石油化学工业的产品,氨是合成氨工业的产品,这两种原料均来源丰富且价格低廉。
工艺流程比较简单,反应的副产物较少品纯度较高。
经一步反应便可得到丙梯脯产物。
副产物主要是氢氰酸,都可以回收利用。
1.6丙烯腈的发展简史及展望第二次世界大战前夕,发现丙烯腈的共聚物可极大改善合成橡胶的耐油和耐溶剂性,丙腈烯因而开始受到重视。
战争期间,德国开发了环氧乙烷和氢氰酸合成丙烯腈的氰乙醇法工艺。
后来,德国法本公司又开发了乙炔和氢氰酸直接合成丙烯腈的乙炔法。
在1960年以前,此法是丙烯腈的主要生产方法。
其后,丙烯腈在合成纤维、树脂等方面的新应用,又促进了丙烯腈新生产方法的研究及其产量激增。
1960年,美国俄亥俄标准油公司采用流化床反应器开发丙烯氨化氧化一步合成丙烯腈工艺并投入工业生产,引起丙烯腈生产工艺的巨大变革。
1983年,世界丙烯腈年产量已达3Mt,几乎全部采用丙烯氨化氧化法生产。
目前全球95%以上的装置采用BP公司开发的丙烯氨氧化法技术,催化剂是丙烯腈合成的关键,用MO、Bi、CO等数十种金属混合氧化物,反应温度为35℃,丙烯转化率达到96.4%,丙烯腈转化率为80.2%。
近年来丙烷氨化氧化法生产丙烯腈的研究已经取得了长足性的进展,现处于中试阶段,就一方面由于价格的因素,丙烷的价格比丙烯低的多,但另一方面也为惰性的丙烷开拓新的领域,就目前的技术水平看,投资大、转化率低、选择性不高等多方面弱点,所以在目前还不能和丙烯氨化氧化法相媲美,所以丙烯氨化氧化法至今经久不衰。
1.7市场分析我国丙烯腈主要用作腈纶,2000年我国丙烯腈产量约为400kt,消费量约为550kt,消费结构与腈纶占85%,ABS/AS约占7%,丙烯酰胺约占3%,其他为5%,由于国内供应不足,国内近期有多家企业计划扩建丙烯腈装置。
近十年来我国发展迅速,1988年产量为80.5kt,2000年约为400kt,年增长率约为14.3%,丙烯腈的生产与消费主要集中在美国,西欧,日本与工业发达国家和地区,他们生产能力约占全球生产能力的66.2%。
2.物料衡算与热量衡算2.1发生的主反应和副反应主要采用丙烯氨化氧化法。
丙烯氨化氧化法:反应的主要副产物为氢氰酸、乙腈和二氧化碳、水等。
生产上,原料气中丙烯、氨、空气之体积比为1:(1~1.2):(9.5~11.5)。
原料气从底部通入流化床反应器,反应温度430~450℃、压力0.16~0.18MPa(绝对压力),反应热用软水循环回收,发生高压蒸汽。
反应后气体经洗涤、吸收、精馏等可得到高纯度丙烯腈。
由于氢氰酸为剧毒物质,可就近与氢氧化钠溶液制成氰化钠,或与丙酮反应制成丙酮氰醇,用作合成甲基丙烯酸的原料。
乙腈提纯后,虽可用作选择性溶剂及中间体,但用量不大,因此许多工厂常常把它烧掉,此法原料便宜,成本低,目前已是丙烯腈最主要的生产方法。
主反应:2C3H6+2NH3+3O2→ 2CH2=CHCN+6H2副反应:生成氰化氢(HCN) C3H6+NH3+3O2→ 3HCN=6H2O生成丙烯醛(ACL) C3H6+O2→CH=CHCHO+H2O生成乙腈(ACN) 2C3H6+3NH3+3O2 → 3CH3CN+6H2O生成CO2和H2O 2C3H6+9O2→6CO2+6H2O2.2生产工艺流程液态丙烯和液态氨分别经丙烯蒸发器和氨蒸发器气化,然后分别在丙烯过热器和氨过热器过热到需要的温度后进入混合器;经压缩后的空气先通过空气饱和塔增湿,再经空气加热器预热至一定温度后进入混合器。
混合器出口气体混合物进入反应器,在反应器内进行丙烯的氨氧化反应。
反应出口的高温气体先经过废热锅炉回收热量,气体冷却到230℃左右进入氨中和塔,在70―80℃下用硫酸吸收反应器出口气体中未反应的氨,中和塔塔底的含硫酸氨的酸经循环冷却器除去吸收热后,返回塔顶循环使用,同时补充部分新鲜酸液,并从塔釜排放一部分含硫酸氨的废液。
氨中和塔出口气体经换热器冷却后进水吸收塔,用5―10℃的水吸收丙烯腈和其他副产物。
水吸收塔塔底得到含丙烯腈约1.8%的丙烯腈水溶液,经换热器与氨中和塔出口气体换热,温度升高后去精制工段。
2.3物料衡算2C 3H 6+2NH 3+3O 2 → 2CH 2=CHCN+6H 2已知条件:液态丙烯原料含丙烯85%,丙烷15%,液态氨原料含氨100% 丙烯腈损失率3.1%设计裕量6%工段产品为丙烯腈水溶液,含丙烯腈约1.8%(wt)丙烯腈的实际摩尔流量: =14.32kmol /h 所需丙烯量:h kmol /87.236.032.14=÷所需丙烷的量:h kmol /21.415.085.087.23=⨯÷所需氨气的量:h kmol /06.2505.187.23=⨯所需氧气的量:h kmol /90.543.287.23=⨯ 所需氮气的量:h kmol /53.206217990.54=⨯ 所以总进料量:F=314.57kmol/hh kg /9.75824300031.106.110005000=⨯⨯⨯⨯各物质0~t℃的平均定压比热容如下:假设如下热力学途径:△H△H1 △H3△H2注:△H1为进料的温变热量;△H2为反应热;△H3为出口物的温变热量;各物质25~t℃的平均比热容用0~t℃的平均比热容代替误差不大。