年产35万吨丙烯腈合成工段工艺设计
丙烯腈合成工段工艺设计
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：年产万吨丙烯腈工艺设计
学生：
1．设计（论文）的主要任务及目标
对年产万吨丙烯腈工艺设计，主要包括生产的工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，环境保护，工业卫生与劳动安全。
绘制生产工艺流程图和主要设备结构图。
产品纯度：99%
生产天数：330天／年
方程式为：通过查阅文献自己确定
反应原料：通过查阅文献自己确定
物料配比为：通过查阅文献自己确定
2. 设计（论文）的基本要求和内容
主要内容
（1）说明部分：文献评述及装置概况；工艺参数，经济指标及产品规格。
（2）计算部分：工艺计算（物料衡算、能量衡算、主要设备计算）
（3）绘图部分：带控制点工艺流程图、主要设备工艺条件图
基本要求
（1）熟练查阅与课题有关资料
（2）能在老师的指导下，综合运用所学知识和自学知识确立设计方案；（3）能按时完成设计任务；
（4）能独立撰写设计说明书，要求语言流畅、逻辑性强、观点正确。
；
（5）能独立绘制设计图纸。
3．主要参考文献
（1）杨祖荣，化工原理，化学工业出版社；
（2）徐秀娟，化工制图，北京理工大学出版社；
（3）时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒，化学工程手册（上、下），化学工业出版社。
（4）中国石化集团上海工程有限公司，化学工艺手册（上、下），化学工业出版社。
4．进度安排。
丙烯腈合成工艺设计毕业设计
有关“丙烯腈合成工艺设计”的毕业设计
有关“丙烯腈合成工艺设计”的毕业设计如下：
1.前期准备：了解丙烯腈的性质、应用以及国内外市场情况，收集相关文献资料，明确设
计任务和要求。
2.工艺路线选择：根据丙烯腈的生产原理和方法，选择适合的生产工艺路线。
比如，你可
以选择以丙烯为原料，通过氨氧化法生产丙烯腈的工艺路线。
3.工艺流程设计：在选定工艺路线的基础上，设计详细的工艺流程。
包括原料的预处理、
反应条件控制、产品的后处理等各个环节。
同时，需要确定主要设备和操作参数。
4.设备选型与设计：根据工艺流程的需求，选型和设计相关的设备，如反应器、分离器、
换热器等。
设备的选型和设计需要满足生产工艺的要求，同时要考虑设备的可靠性、经济性等因素。
5.控制系统设计：设计自动控制系统，实现对生产过程的自动监测和控制。
包括温度、压
力、流量等关键参数的自动控制和调节，确保生产过程的稳定和产品质量。
6.安全与环保设计：考虑生产过程中的安全和环保问题。
比如，针对可能的危险因素制定
相应的安全防范措施，确保生产过程的安全；同时，要考虑废气的处理、废水的处理等环保问题，确保生产过程符合环保要求。
7.经济性分析：对整个生产过程进行经济性分析，包括原料成本、设备投资、运行费用等
方面的计算和分析。
通过经济性分析，评估生产过程的经济效益和可行性。
8.编写毕业设计报告：在完成上述各项任务后，编写详细的毕业设计报告。
报告应包括引
言、工艺设计、设备选型与设计、控制系统设计、安全与环保设计、经济性分析、结论等部分。
丙烯腈合成工段的工艺设计
丙烯腈合成工段的工艺设计丙烯腈（Acrylonitrile）是一种重要的有机化合物，它是丙烯酸系列产品的关键原料。
丙烯腈主要通过丙烯、氨和空气在催化剂的作用下合成得到。
以下是丙烯腈合成工段的工艺设计：1.反应器设计：丙烯腈合成反应是一种气-液-固三相反应，反应器类型一般选用鼓泡塔式反应器。
反应器材质一般选用不锈钢材质，如316L 等，以耐受腐蚀性强的介质。
反应器设计应考虑传质、传热和搅拌等因素，以确保反应的均匀性和高效性。
2.催化剂装填：催化剂是丙烯腈合成反应的关键因素，目前常用的催化剂有贵金属催化剂和非贵金属催化剂。
催化剂的装填方式应根据催化剂的特性进行选择，以保证催化剂与液相充分接触，提高催化效率。
3.工艺流程设计：丙烯腈合成的工艺流程一般包括原料准备、反应、分离、精制等步骤。
原料准备包括丙烯、氨和空气的压缩、冷却和混合；反应包括在催化剂存在下，丙烯、氨和空气的氧化还原反应；分离包括将反应产物中的气体和液体分离出来；精制包括将液体产物进一步分离提纯为高纯度的丙烯腈。
4.控制系统设计：为了确保工艺的稳定性和安全性，需要设计一套完善的控制系统。
控制系统应包括温度、压力、流量等参数的监测和控制，以及报警、安全阀等安全装置的设置。
5.环保设计：丙烯腈合成过程中会产生废气、废水和废渣等废弃物，需要进行环保设计，包括废气处理系统、废水处理系统和废渣处理系统等。
废气处理系统可采用吸附法、吸收法、燃烧法等方法进行处理；废水处理系统可采用生化处理、膜分离等方法进行处理；废渣处理系统可采用固化处理、焚烧处理等方法进行处理。
总之，丙烯腈合成工段的工艺设计需要综合考虑反应器、催化剂、工艺流程、控制系统和环保等因素，以确保工艺的稳定性和高效性，同时满足环保要求。
丙烯腈工艺流程简述
除去氨的气体主要 是丙烯腈、HCN和 乙腈，还有N2、CO、 CO2等以及少量的 丙烯醛、丙酮、丙 烯酸等副产物，进 入水吸收塔用4℃水吸收，得到粗丙烯腈水溶液。 塔顶低温下，不凝气放空，粗丙烯腈水溶液进入 萃取精馏塔（即回收塔）。丙烯腈和水的共沸物 从塔顶馏出，乙腈由侧线采出，乙腈再到乙腈塔 精馏得到副产物。而AN-H2O共沸物冷却后分为水 相和油相两层，经分离器收集的油相含AN和HCN、 少量丙烯醛，进入脱氰化氢塔内，水相返回萃取 塔做溶剂。
丙烯、氨和空气在催化剂料层中，进行 气固相催化反应，控制反应温度在 430~450℃；由流化床内的U型冷却管通 去盐水移去反应热，生成高压蒸汽和高 压过热蒸汽作为空气透平压缩机的动力。
流化床反应后的 气体产物，经床 顶的内旋分离器 除尘，回收催化 剂后，由换热器迅速冷却至200℃左右，即 进入急冷塔进行处理。急冷塔下部由循环 水洗去夹带的粉尘，可能已经聚合的高聚 物渣滓，部分醛类和少量氨。气体由中间 隔开的泡罩进入急冷塔上半段，用工业硫 酸中和除去气体中残余的全部NH3，除沫后 由急冷塔后冷凝器将气体冷却至40℃左右。
丙烯腈工艺流程简述
07应化1班 200707302123 刘念
丙烯腈简介
丙烯腈的工艺流程示意简图
丙烯腈的工艺流程简述
丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺流程主要分 为三个主要阶段：反应工段、水洗工段以及 分离精制工段。
经过滤后的洁净空气由透平 压缩机压缩至0.1MPa左右， 从流化床反应底部的下分布板 进入流化床反应器，丙烯和 氨分别进行汽化后，再过热 按一定比例混合，从流化床反应底部的上分 布板进入，混合气与空气按一定比例投入。 流化床内先已安装好固定相的催化剂并燃 丙烯将床内预热到440℃左右。
脱氰化氢塔从塔顶 分离采出，得到高纯 度的HCN，塔釜为 粗AN，釜料进入AN 精馏塔（即成品塔） 真空精馏，塔釜为高 沸物，塔顶为低沸物， AN从侧线采出，成 为合格产品进入成品 贮槽。
丙烯腈合成工段工艺流程
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丙烯腈的生产—丙烯氨氧化生产工艺流程组织
• 原料空气经过过滤器除去灰尘和杂质后，用空气压缩机1加压 在空气预热器4与反应器出口物料进行热交换，预热到537K 左右，然后从流化床底部经空气分布板进入流化床反应器6。 丙烯和氨分别来自丙烯蒸发器3和氨蒸发器2，先在管道中混 合后，经分布管进入流化床。丙烯和氨混合气的分布管设置 在空气分布板上部。空气，丙烯和氨均需控制一定的流量以 达到工艺规定的配比要求。
• ⑵ 流化床反应器
• 丙烯氨氧化的反应装 置多采用Sohio流化床 反应器，其结构如右 图所示，其外形和作 用分为三个部分，即 床底段、反应段和扩 大段。
• 丙烯腈>99.5% 水分<0.5%
丙酮<100×10-6
• 乙腈<300×10-6 丙烯醛<15×10-6 氢氰酸<5×10-6
• 为了防止丙烯腈聚合和氰醇分解，该塔是在减压下操作。
• 自脱氢氰酸塔中蒸出的氢氰酸，再经氢氰酸塔精馏塔2精馏 ，脱去其中的不凝气体和分离掉高沸点物丙烯腈等，得到纯度 为99.5%的氢氰酸。
• 除去氨的方法有多种，现在工业上均采用硫酸中和法，硫酸质 量浓度为1.5%左右。中和过程也是反应物料的冷却过程，故氨 中和塔也称冷却塔。反应物料经急冷塔除去未反应的氨并冷却 到313K左右后，进入回收系统。
• （三）精制部分工艺流程的组织
• 回收部分所得到的粗丙烯腈需进一步分离精制，以获 得聚合级产品丙烯腈和所需纯度的氢氰酸。精制部分 工艺流程如图7-5所示。该流程也是有三部分组成，即 脱氢氰酸塔、氢氰酸精馏塔和丙烯腈精制塔。
• 精制部分所处理的物料丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛等 都容易发生自聚，聚合物会使塔板和塔釜发生堵塞 现象，影响正常生产。故处理这些物料时必须加入 少量阻聚剂。由于发生聚合的机理不同，所用阻聚 剂的类型也不同。氢氰酸在碱性介质中易聚合，需 加酸性阻聚剂，由于它在气相和液相中都能聚合， 所以均需加阻聚剂。一般气相阻聚剂用二氧化硫， 液相阻聚剂用醋酸等，氢氰酸贮槽可加入少量磷酸 作稳定剂。丙烯腈的阻聚剂可用对苯二酚或其他酚 类。有少量水存在对丙烯腈也有阻聚剂作用。
丙烯腈车间工艺设计课程设计
燕山大学里仁学院化工专业课程设计目录第一部分分生产方法 (3)第二部分设计技术参数 (4)第三部分物料衡算和热量衡算 (4)3.1丙烯腈工艺流程示意图 (4)3.2 小时生产能力 (5)3.3 反应器的物料衡算和热量街算 (5)3.4 空气饱和塔物料衡算和热量衡算 (8)3.5 氨中和塔物料衡算和热量衡算 (10)3.6 换热器物料衡算和热量衡算 (15)3.7 水吸收塔物料衡算和热量衡算 (17)3.8 空气水饱和塔釜液槽 (21)3.9 丙烯蒸发器热量衡算 (23)3.10 丙烯过热器热量衡算 (23)3.11 氨蒸发器热量衡算 (24)3.12 氨气过热器 (24)3.13 混合器 (24)3.14 空气加热器的热量衡算 (25)燕山大学里仁学院化工专业课程设计第四部分主要设备的工艺计算 (26)4.1 空气饱和塔 (26)4.2 水吸收塔 (28)4.3 丙烯蒸发器 (30)4.4 循环冷却器 (32)4.5 氨蒸发器 (34)4.6 氨气过热器 (35)4.7 丙烯过热器 (35)4.8 空气加热器 (36)4.9 循环液泵 (37)4.10空气压缩机 (38)4.11中和液贮槽 (38)第五部分附录 (39)5.1附表 (39)5.2 参考文献 (41)第六部分课程设计心得 (42)燕山大学里仁学院化工专业课程设计丙烯腈车间工艺设计摘要：设计丙烯腈的生产工艺流程，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对丙烯腈的工艺设计任务。
第一部分生产方法丙烯腈，别名，氰基乙烯；为无色易燃液体，剧毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有机溶剂；遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物，爆炸极限为 3.1%-17% (体积百分比)；沸点为77.3 C，闪点-5 C ,自燃点为481 C。
丙烯腈是石油化学工业的重要产品，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(丙烯腈水解产物)。
产30万吨丙烯腈工厂初步设计
产30万吨丙烯腈工厂初步设计一、背景丙烯腈是一种重要的有机合成原料，广泛应用于合成合成纤维、橡胶、塑料、涂料等行业。
在满足市场需求的背景下，设计一座年产30万吨丙烯腈工厂。
二、工艺流程1.原料准备：优质丙烯、氰化氢和反应溶剂。
通过分离和净化技术分别获得纯度高的丙烯、氰化氢和反应溶剂。
2.合成：将丙烯和氰化氢加入反应器中，在催化剂和适宜温度下进行聚合反应，生成丙烯腈。
同时，通过控制反应时间和温度，可以调整丙烯腈的产率和纯度。
3.分离和净化：将反应产物进行分离、萃取和净化，获得高纯度的丙烯腈产品。
其中，萃取技术可以用于去除杂质和除水。
4.氢氰酸重整：将反应废气中的剩余氢氰酸进行回收和重整，以提高原料利用率和减少环境污染。
5.产品收集和包装：对获得的高纯度丙烯腈进行包装和贮存，以便于运输和销售。
三、工厂布局1.原料区：包括丙烯、氰化氢和反应溶剂的储存和供应系统。
2.反应区：包括反应器、加热和冷却设备，以及催化剂的储存和供应系统。
3.分离和净化区：包括分离装置、热力设备和萃取装置。
4.氢氰酸重整区：包括回收和重整设备。
5.产品收集和包装区：包括包装设备和贮存罐。
四、工厂参数1.年产量：30万吨/年。
2.原料用量：丙烯35万吨/年，氰化氢30万吨/年。
3.设备和设施：包括反应器、分离装置、热力设备、萃取装置和包装设备等。
4.能耗：通过对各个环节的优化设计，减少能耗和排放，提高能源利用率和生产效率。
五、环保措施1.废气处理：采用高效的废气处理设备，将反应废气中的有害物质进行净化和排放控制，以避免对环境的污染。
2.废水处理：采用先进的废水处理技术，对产生的废水进行处理和回收，减少对水资源的浪费和对环境的污染。
3.回收利用：对废气中的有价值物质进行回收利用，提高资源利用率和环境效益。
六、经济效益通过年产30万吨丙烯腈的工厂初步设计，可以满足市场需求，提高产品竞争力。
同时，通过优化设计和节能环保措施，降低能耗和排放，提高工厂的经济效益和社会效益。
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1.2.1 世界丙烯腈生产与消费概况
全世界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 1-3) 。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 2000 年，世界丙烯腈总生产能力将达到 585 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 1-4)。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石油化学、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。
丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会成二元共沸混合物，和水的共沸点为 71℃，共沸点中丙烯腈的含量为 88%（质量），在有苯乙烯存在下，还能形成丙烯腈—苯乙 烯—水三元共沸混合物。丙烯腈的主要物理性质见表 1-2。
表 1-1 丙烯腈与水的相互溶解度
温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80
水在丙烯腈中的溶解度（质量）/% 2.10 2.55
3.08 3.82 4.85 6.15 7.65 9.21 10.95
丙烯腈在水中的溶解度（质量）/% 7.15 7.17
7.30 7.51 7.90 8.41 9.10 9.90 11.10
表 1-2 丙烯腈的主要物理性质
性质
指标
性质
指标
性质
指标
化工工艺设计
年产 3.5 万 课 程 设 计
吨丙烯腈 合成工段工艺设计
年级 专业 学号 姓名 指导教师 设计成绩 完成日期
2013 化学工程与工艺
2016 年 月 日
《课程设计》成绩评定栏
评定基元 评审要素 评审内涵 分值 评分
签名栏
格式是否规范
10
格式规范
内容完整
内容是否完整
10
设计说明， 50%
（4）制带控制点的工艺流程图（CAD 或手绘，A3 图纸）；
5.编写设计说明书
工
1.设计计算：1.5 周
作
2.工艺流程图与设计说明书：1 周
量
3.答辩：0.5 周
工 第一周：物料衡算、热量衡算及主要设备的工艺设计计算 作 第二周：画图，撰写设计说明书， 计 第三周：答辩 划
参 《化工工艺设计手册》第四版(上下册)，中国石化集团上海工程有限公司编，化学
聚合反应和加成反应都发生在丙烯腈的 C=C 双键上，纯丙烯腈在光的作用下能自行聚合， 所以在丙烯腈成品及丙烯腈生产过程中，通常要加少量阻聚剂，如对苯酚甲基醚（阻聚剂
MEHQ）、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除自聚外，丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、 乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一种或几种发生共聚反应，由此可制得合成纤维、塑料、 涂料和粘合剂等。丙烯腈经电解加氢偶联反应可以制得已二腈。氰基反应包括水合反应、水 解反应、醇解反应等，丙烯腈和水在铜催化剂存在下，可以水合制取丙烯酰胺。
沸点(101.3KPa)
78.5℃
燃点/℃
481
蒸汽压/KPa
熔点/℃
相对密度(d426 ) 粘度(25℃)
折射率(nD25 ) 闪点/℃
—82.0
0.0806 0.34 1.3888
0
比热容/J.kg-1. K-1
蒸发潜热 (0~77℃) 生成热(25℃)
20.92±0.03 32.6kJ/mol 151kJ/mol
氰乙基化反应是丙烯腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反应；丙烯腈和醇反应可 制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、 医药等的原料。丙烯腈与氨反应可制得 1，3 丙二胺，该产物可用作纺织溶剂、聚氨酯溶剂 和催化剂。
丙烯腈主要用来生产 ABS 树脂，丙烯酰胺、丙烯酸纤维、己二睛和苯乙烯-己二睛树脂 等，目前国内供不应求，每年需大量进口来满足市场需求，2000 年进口量超过 150kt。
燃烧热
1761kJ/mol
聚合热(25℃)
72 kJ/mol
8.7℃时
45.5℃时 77.3℃时 临界温度 临界压力
6.67
33.33 101.32 246℃ 3.42MPa
1.1.2 丙烯腈的化学性质及应用
丙烯腈分子中含有双键及氰基（-CN ），其化学性质非常活泼，可以发生加成、聚合、 水解、醇解、腈基及氢乙基化等反应。
考 工业出版社，2009 年
资 《化学化工物性参数手册》，青岛化工学院等编，化学工业出版社，2002 年
料
1.1 丙烯腈的性质
第一部分 概述
1.1.1 丙烯腈的物理性质
丙烯腈是一种非常重要的有机化工原料，在合成纤维、树脂、橡胶急胶粘剂等领域有着 广泛的应用。丙烯腈，英文名 Acrylonifrile（简称为 ACN），化学分子式：CH2=CH-CN；分子 量：53.1。丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体，剧毒，有特殊气味；可溶于丙酮、苯、四 氯化碳、乙醚和乙醇等有机溶剂；与水互溶，溶解度见表 1-1。丙烯腈在室内允许浓度为 0.002MG/L，在空中的爆炸极限为 3.05~17.5%（体积）。因此，在生产、贮存和运输中，必 须有严格的安全防护措施。
1.确定设计方案，并画出流程框图（要求见 4（1））；
设 2.物料衡算，热量衡算
计 3.主要设备的工艺设计计算
要 4.绘图要求：（1）流程框图（CAD 或者 PPT 绘，截图在方案设计中）；
求
（2）方案流程图（AD 或手绘，A3 图纸）；
（3）工艺物料流程图（带物料表，CAD 或手绘，A3 图纸）；
物料恒算
10
工艺计算
正确、完整和
热量衡算
10
规范
设备设计和选型 10
方案流程图
10
设计图纸， 图纸规范
40%
标注清晰 工艺物料流程图
10
带控制点的工艺 20
流程图
上课出勤
上课出勤考核
5
平时成绩，
10%
制图出勤
制图出勤考核
5
合计
100
评阅教师签名 评阅教师签名 指导教师签名
化工工艺设计
课程设计任务书
学号
学生姓名
专业（班级）
设计题目
年产 3.5 万吨丙烯腈合成工段工艺设计
1.生产能力： 35000 吨/年 设
2.原料：丙烯 85%，丙烷 15%（摩尔分率）；液氨 100% 计
3.产品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液 技
4.生产方法：丙烯氨氧化法 术
5.丙烯腈损失率：3% 参
6.设计裕量：6% 数
7.年操作日：300 天