年产5000吨丙烯腈设计说明书
, J -荆楚理工学院化G工过过程ERS!发实训报告L oGY化工设计模拟实训报告学院:学生姓名: 学号:实训内容: 年产5000吨丙烯腈合成段设计报告完成日期：2014 年12 月10 日指导教师评语:成绩（五级记分制）: 教师签名:第一章设计条件及任务1.1设计任务目录1.2 丙烯腈的物理性质 3. 1.3 丙烯腈的化学性质 3.1.4 丙烯腈的发展简史及展望 1.5 市场分析第二章 物料衡算和热量衡算5. 2.1主要反应 5. 2.2生产工艺流程 6. 2.3物料衡算 6.第三章 ASPEN 模拟 3.1物质输入 3.2物性方法 3.3物料输入 8. 3.4主副反应 9. 3.5其他各单元操作条件 10 第四章计算结果 13 模拟流程图143. 3.第一章设计条件及任务年产5000t/a丙烯腈合成段设计（as pen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C3H 685%、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:操作压力0.203MPa，出口压力0.162MPa,反应器进口温度110C，反应温度450C，气体出口温度350C。
其他设计参数查相关手册。
1.2丙烯腈的物理性质丙烯腈在常温常压下是无色液体，熔点—82C、密度0.80 g /m3、沸点773C。
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。
1.3丙烯腈的化学性质丙烯腈：化学式CH2=CH-CN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。
是三大合成材料一合成纤维、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一聚丙烯腈。
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。
1.4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I960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1983 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。
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M o、Bi、C O等数十种金属混合氧化物，反应温度为35E，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。
1.5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%。
第二章物料衡算和热量衡算2.1主要反应丙烯氨化氧化法: 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 430〜450C 、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：生产丙烯腈（AN ） 3C 3H 6+NH 3+—O 2——> CH 2=CHCN+3H 2 2 反应热：（-A H r 298 =512.5kJ/mol 主要的副反应 (1)生成氰化氢(HCN) C 3H 6+NH 3+3O 2 T 3HCN=6H 2O(-A H r ；298 =315.1kJ/mol(2)生成丙烯醛(ACL ) C 3H 6+O2T CH=CH-CHO+H 20(-A H r；298=353.1kJmol(3)3 3 3生成乙腈 (ACN ) C 3H 6+—NH 3+ —O 2 T -CH 3CN+3H 2O2 2 2(-A H r)298=362.3kJ/mol9生成 CO 2和 H 2O C 3H 6+-O2T 3CO 2+3H 2O 2(-A Hd 98 =641kJ/mol7954 90 X ——=206.53kmol / h21F=314.57kmol/h2.2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 r 左右进入氨中和塔，在70— 80C 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— 10C 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。
见工艺流程图（附 图模拟流程图）。
2.3物料衡算3主反应：C 3H 6+NH 3+3O 2 — CH 2=CHCN+3H 2 2已知：进料摩尔比：C 3H 6：C 3H 8：O 2 =1:1.05:2.3,工作日：300天 丙烯腈损失率3.1%，裕量6% 原料组成：C3H6: C3H8=0.85:0.15 5000咒 1000kg … ------------ = 694.44kg / h 300X24h 丙烯腈的实际摩尔流量： 丙烯腈的质量流量:694.44 X 1.031 X 1.06 = 758.9kg / h = 14.32kmol / h 丙烯腈的选择性 0.6,所需丙烯量：14.32-0.6 =23.87kmol/h 所需丙烷的量: 23.87 子0.85x0.15 =4.21kmol /h 所需氨气的量: 23.87 >M.05=25.06kmol /h 所需氧气的量: 23.87X2.3 =54.90kmol/h所需氮气的量: 所以总进料量:第三章ASPEN模拟3.1物质输入根据主副反应，将流程出现的所有物质输入electianj Pelroleum ] Nor conventional | Enterprise Dat 訪吕妊|Component ID Type Camponent name FormulaC3HG Corvenlicnal PROFVLENE C3HE-2C3H8Conventional PROPANE C3H8NH3 Conventional AMMONIA H3N02Convenlional 0>C/GEN02N2 Conventional NITROGEN N2C3H3N Conventional ACRYLONITRILE C3H3NH20Convenlionai WATER H20H匚忖Coriventional HYDROGE N-CYAh CHNC2H3N Convenlional ACETONITRILE C2H3NC3H40 Conventional /ACROLEIN 匚3H4t]C02Conventional CARBONDIOXIDE C02H2S04 Corvenliotial SULFURIC-ACID H2SO4N2HeSO4 Corvenlicnal AMMONIUM 与ULF [NH4)2S04 r Define components3.2物性方法^Global Flowsheet Sections | Referenced |Pfopertv methods & models Propertv method:Process type:method：RK-ASPEN I'R K-ASPEN2—厂M edify propert^J modelsPetroleum calculationoptionsFree-water method：[计.u 户，3 Water solubility：jElecUoIvte calculationoptionsChemistry ID: 厂Hsa； fl nrriffiryl l~ P。
屮1 山也CJXfeCtiOn r~ U?.e lie.丽Uce hue-components3.3物料输入根据物料衡算结果，输入各物质的摩尔流量①空气pecificationa Flash Options | "j | CcTjponcnh Atk. | EO Oprions② 氨气-CompositionI MO I S -FI OAI F] I kmal/Mdq pec*ficatian£ Flash Options LcT,-;?on5nL AWi EO OptionsSubstream name:7 MIXED1 Temperature▼国匚 B |P ressure肛MPa创State variables ③原料气內 pecifications亡 onip orientVaheC3H8NH325 06dSutjstream name: /MIXED IlKlpi I. Ill\厂 State variables CompositionMole-Flow 31 kmol/brComponentValueC3H6 23.87 —C3He4.21NH3Substream name: [y MIXED牯"eriifT.-'i I厂 Stale variables—Compositiion T emperalure 25P r assure0.1MPaJCoimponenl VaheNH3□2 54.9N2206.53Flash OptionsI 匚 JijuiI EO Options I[Mole-Flow二I kmol/hr④硫酸CompositionI Mole-Frac 〒 | |Comporent ValueN2匚 3H3NH200.07HCNC2H3NC3H4O匚02H23O40.93N2HeS04Fei 3!npe!='i-ne-CompositionComponenlValueN2匚 3H3NH201 1 1—-b I400003.4主副反应①反应条件^Specifications! ^Redctions | 匚ombusthn | Heat of Reaction Pressure上0.1MPaI emperature400C▼Valid phases f Vapor-Only②反应方程式y Specificalioos yReactionf Combusbon | Heat of Reaction | Selectivity | P£D |Rxn N Q . Specification type Stoichiometry1Frau 一 conversion C3He+ NH3 + 1.5 02-> C3H3N + 3H2O2Frac, conversion C3HG+ 3NH3+ 3 02 -> 3 HCN + G H203 Frac, canversian C3H6 + 02 -> C3H4O + H204 Frac, conversion C3HG+ 1.5NH3+ 1.5 021 5C2H3N+ 3 H205Fiac. conversionC3H6+ 4.5O2-> 3H20 + 3 C02-State variables|| T emperalure9国1 Pressure|o.iMPaTotal How:Mole奇|| kkmol加 3=- 11□/占 pecificaliDns||y MIXED SubSt ream rij<ne: ^Specif icationsj Flash Options Comporrsni' Ahr. I EO Options1 T emperature|25 [CJd1 Pressure“MIXEDE ubEheam name: n State variables IMPa3FEh Option* EO Ophons3.5其他各单元操作条件①空气压缩机操作条件② 压力变换器(控制阀)操作条件 ^0perationj - .^ePs ■ f' | I ili Hoi" 1 ifil | FrCalculation type总 Adiabatic Flash iFoi specified outlet pressure {pressure changer) C Ldculate valve flcvj coefficient for specified outlet pies^ure [de$fgnj C Calculate ouKet pressure for ^pec^ied valve (rating)'■■'du 匚卜「也 hl 柠 sofMic 副"一-C Flow Flash options Valid phases:LiquidError ^oler^nte ：③ 反应出口高温气体冷却器操作条件pecihcatians Flash Options ] Utility | r Fbsh specificationsr Valid phases V apor-I. i^ui JMaximum its 阳tions: PressureJ 匚on— FeeFigurdtiort ystreairid stneamsName胡*4呦Stageuire| Cond&msf |Conventior [卜 0Abo'/e-Scage H2S041Above-StageP ICiduct slfHmsName StagePbdse101Vapof f315Liquid//CortigLfatcT |/Streams ^Pressure 詁p ：.二 |ITeinq ：:；护in ： View:jTop/Uathjn〒Top $tage / Condenser pressueSt^ge 1 /Conden5?f puKSne ：'1|bar二JStage 2 pressure (optcraQff Stage 2 presstre:p ；ia jJ 厂 Cordenser pres5ue drop ：jj,_jlessure drop for rest column (optional]• Stage pre 测redmp;p$iJf ColLiifri pressuie drop ：⑤ 泵操作条件JSp ec*fjcatian£Calculalion Options | Power Loss ] Cotiverc-Model and type Model: Type:Outlet spec ：ificationr Discharge pressure:t 1J 俗 Pressure increase: 3 4barC Pressure ratio:C Poweir required:J⑥ 换热器操作条件^Specifications Flash Options | Utility |I emperatureT|15 CPressurebarI '；'apor-1 IP 」3^ConfiguratFan ^Slreamsj y Pressure j 二，厂i 匸 肯CofTipiescorlllsentropicC TurbineVievf；Top GcittomT op clajje)Condenser prewwe----------Stage 1 / Condense! pressure： 1 [bar Stage 2 pressure (optional)<* Stage 2 pressure:C Condenser pressure drop: p^ia [;:疵-Pressure drop for rest cf column[optional](* Stage pressure drop:pwi y Configuration | ^SUeams Pressure Ccnc&rssr | Th: View: J I MilT op sbge ? Condenser pc亡mireStage 1 / Condensef pressure:Stage 2 pressure (optional)(* Stage 2 pressure:C 匸on denser p ressurePressure drop For rest of column (optional](* Stage pressure drop:C I bar psipecification? Flssh Options | Eritrainnnerit | Utility |Temperatuie 二|15|c Pressure bar 厂Valid phases|Vapor-Liiquid⑧水吸收塔操作条件^Configuration | ^Streams ^Pressure Condenser j TH^Configuration yStieams| yPressure| or e - ：er |第四章计算结果各主要流程物料性质与组成如下:MdteridE:川I Lod i 'v/ciik I % Curves | 卩船.Q P.吃j 帥'〉隔|jJ, Formal：二J Siream Table其中，7为反应器出口物料；9为氨中和塔塔底出料；10为氨中和塔塔顶出料;13为分离器塔底出料；14为分离器塔顶出料；15为水吸收塔塔顶出料;16为水吸收塔塔底出料;模拟流程图。
10万吨年丙烯腈项目建议书
10万吨/年丙烯腈项目建议书一、项目主要内容（一）项目名称：10万吨/年丙烯腈项目。
（二）项目内容：该项目采用国内先进技术建设10万吨/年丙烯腈生产装臵。
本项目主产品为丙烯腈，副产品有精乙腈、硫铵、丙酮氰醇等，产品以丙烯和液氨为主要原料。
二、项目提出的依据及必要性丙烯腈是三大合成材料(纤维、橡胶、塑料)的重要化工原料，主要用来生产聚丙烯腈纤维(腈纶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料、苯乙烯(AS)塑料、丙烯酰胺等。
丙烯腈在合成纤维、合成树脂等高分子材料中占有显著地位，应用前景广阔。
除此之外，丙烯腈聚合物与丙烯腈衍生物也广泛应用于建材及日用品中。
鉴于丙烯腈的广泛用途，今后几年将会呈现高速发展之势；又加之，石油化工业是河口区的主导产业，境内石化企业较多，为加工生产丙烯腈提供了充足的原材料。
因此，建设丙烯腈项目是可行的。
三、市场前景分析（一）国外市场需求情况。
根据PCI丙烯腈咨询公司分析，2005-2006年全球丙烯腈需求量比2004年有所增加，其中亚洲特别是中国增长最快。
据总部位于英国伦敦的Tecnon OrbiChem公司统计，截至2006年世界丙烯腈主要生产能力分布为：美国315.1万吨/年，墨西哥11.0万吨/年，巴西8.8万吨/年，德国33.6万吨/年，英国28.0万吨/年，荷兰23.5万吨/年，西班牙13.0万吨/年，东欧及俄罗斯38.2万吨/年，中东9.0万吨/年，中国103.8万吨/年，印度3.0万吨/年，日本75.3万吨/年，韩国52.0万吨/年，台湾省43.0万吨/年。
另外，最近几年由于装臵停产超过了新产能增加速度，导致丙烯腈供应紧张，全球装臵开工率较高，维持在89%-90%水平，但盈利能力仍然很低。
据预测，世界范围内未来几年丙烯腈装臵开工率还将继续处于目前的高位，直到2008-2009年新产能投用。
未来几年世界丙烯腈需求年平均增速为2%-2.5%，其中丙烯腈纤维需求持平，但来自ABS 的需求将年均增长5%，而丙烯酰胺方面需求年均增速将达到6%-7%。
丙烯腈合成工段的工艺设计
丙烯腈合成工段的工艺设计前言毕业设计是培养学生运用理论知识进行实际设计能力的重要实践教学环节，是理论与实际结合的重要连接点。
在教师指导下毕业设计可以培养我们独立思考，运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合的分析和解决工程实际问题的能力。
本次毕业设计所设计的内容为年产6万吨丙烯腈合成工段的工艺设计，通过认真细听老师课堂上讲解和任务布置，我们了解到了为完成设计需要查找资料的方向，并进行了细心的查阅，掌握了基本的理论知识。
对于刚进行设计的人来说，学会收集、理解、熟悉和使用各种资料，正是设计课程需要培养的重要方面，化工设计非常强调标准规范。
但是并不是限制设计的创造和发展，因此遇到与设计要求有矛盾时，经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要求。
通过设计应知道如何查取数据知道如何查找资料对丙烯腈合成工段的工艺设计有了一个全新的认识，知道如何选取相关数据参数，建立一个工程概念，知道工程和理论的区别。
对于物料衡算和热量衡算、主要设备的工艺计算（反应器）等都有一个全新的认识和了解，知道如何使用手册和资料，认识工程。
一、产品的性状、用途、国内外市场情况1.1 丙烯腈简介丙烯腈是一种重要的有机合成单体，在丙烯产品系列中居第二，仅次于聚丙烯，是三大合成材料(纤维、橡胶、塑料)的重要化工原料，主要用来生产聚丙烯腈纤维(腈纶)、丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯(ＡＢＳ)塑料、苯乙烯(ＡＳ)塑料、丙烯酰胺等。
丙烯腈在合成纤维、合成树脂等高分子材料中占有显著地位，应用前景广阔。
除此之外，丙烯腈聚合物与丙烯腈衍生物也广泛应用于建材及日用品中1.2 丙烯腈物化性质1.2.1 丙烯腈物理性质无色或淡黄色液体，有特殊气味，分子量：53.06 沸点：77.3℃冰点：－83.5 ℃生成热：184.2 kJ/mol(25℃) 燃烧热：1761.5 kJ/mol 聚合热：72.4 kJ/mol 蒸汽压：11.0KPa(20℃) 闪点：0℃自燃点：481℃爆炸极限：在空气中 3.0%～17%（体积）油水分配系数：辛醇/水分配系数的对数值为-0.92 毒性：剧毒，毒作用似氢氰酸溶解性：溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂，微溶于水1.2.2 丙烯腈化学性质丙烯腈由于分子结构带有C=C双键及-CN键，所以化学性质非常活泼，可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
年产1万吨丙烯腈合成工段的设计
年产1万吨丙烯腈合成工段的设计摘要丙烯腈是石油化学工业的重要产品，是合成聚丙烯腈纤维，丁腈橡胶和合成塑料的重要单体。
本文采用的是原料来源丰富、操作简单的丙烯氨氧化法生产丙烯腈。
通过对从原料的处理到丙烯腈的合成工段的主要单元进行物料和热量衡算，对空气加热器、丙烯蒸发器、氨蒸发器的工艺计算，算出了部分设备的换热面积，完成了对丙烯腈合成工段的初步设计。
关键词丙烯腈；丙烯氨氧化法；生产；设计目录1 丙烯腈的概论 (1)1.1 丙烯系产品的生产 (1)1.2 丙烯氨氧化生产丙烯腈 (2)1.2.1 丙烯腈的性质和用途 (2)1.2.2 丙烯腈的生产方法 (3)1.2.3 反应原理 (3)1.2.4 操作条件 (4)1.2.5 工艺流程 (6)1.2.6 典型设备－流化床反应器 (8)2 总体方案工艺设计 (10)2.1 设计任务 (10)2.2 流程确定 (10)3 工艺设计计算 (12)3.1 物料衡算与热量衡算 (12)3.1.1 反应器的物料衡算和热量衡算 (12)3.1.2 废热锅炉的物料衡算和热量衡算 (15)3.1.3 空气饱和塔物料衡算和热量衡算 (16)3.1.4 氨中和塔物料衡算和热量衡算 (19)3.1.5 换热器物料衡算和热量衡算 (22)3.1.6 水吸收塔物料衡算和热量衡算 (23)3.1.7 空气水饱和塔釜液槽 (25)3.1.8 丙烯蒸发器热量衡算 (26)3.1.9 丙烯过滤器热量衡算 (26)3.1.10 氨蒸发器热量衡算 (27)3.1.11 气氨过热器 (27)3.1.12 混合器 (27)3.1.13 空气加热器的热量衡算 (28)3.2 主要设备的工艺计算 (29)3.2.1 流化床合成反应器 (29)3.2.2 空气饱和塔 (30)3.2.3 丙烯蒸发器 (33)4 车间布置设计 (35)4.1 厂房建筑 (35)4.2 生产操作 (35)4.3 设备装修 (35)4.4 安全要求 (36)4.5 车间布置说明 (36)5 环境保护和安全措施要求 (37)5.1 丙烯腈生产中的三废处理 (37)5.2 生产安全及防护措施 (37)6 结论 (39)参考文献 (41)致谢 (40)附录 (41)1 丙烯腈的概论丙烯腈是一种无色、易燃易爆有刺激性臭味的液体，能自聚，在常温、常压下呈黄色。
毕业设计(论文)-年产一万吨丙烯腈合成工段工艺设计[管理资料]
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年产一万吨丙烯腈合成工段工艺设计目录一、概论及设计任务 (2)二、生产方案 (2)工艺技术方案及原理 (2)设备方案 (3)工程方案 (3)三、物料衡算和热量衡算 (3)生产工艺及物料流程 (3)小时生产能力 (5)物料衡算和热量衡算 (5)反应器的物料衡算和热量衡算 (5)废热锅炉的热量衡算 (7)空气饱和塔物料衡算和热量衡算 (8)氨中和塔物料衡算和热量衡算 (10)换热器物料衡算和热量衡算 (13)水吸收塔物料衡算和热量衡算 (15)空气水饱和塔釜液槽 (18)丙烯蒸发器热量衡算 (19)丙烯过热器热量衡算 (19)氨蒸发器热量衡算 (20)气氨过热器 (20)混合器 (20)空气加热器的热量衡算 (21)吸收水第一冷却器 (21)吸收水第二冷却器 (22)吸收水第三冷却器 (22)四、主要设备的工艺计算 (22)空气饱和塔 (22)水吸收塔 (24)合成反应器 (26)废热锅炉 (27)丙烯蒸发器 (29)循环冷却器 (30)吸收水第一冷却器 (31)吸收水第二冷却器 (32)吸收水第三冷却器 (33)氨蒸发器 (34)气氨过热器 (35)丙烯过热器 (35)空气加热器 (35)循环液泵 (36)空气压缩机 (36)中和液贮槽 (37)五、工艺设备一览表 (37)六、原料消耗综合表 (39)七、能量消耗综合表 (40)八、排出物综合表 (41)九、主要管道流速表 (41)十、环境保护和安全措施 (44) (44) (45)1、概论及设计任务概论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，℃。
丙烯腈有毒，／L，在空气中爆炸极限(体积分数)％～％，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。
年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计毕业设计
年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计摘要：本毕业设计以年产量为10万吨的丙烯腈合成段为对象，针对丙烯腈的制备工艺进行了设计。
通过评估各种工艺方案的经济性和可行性，选择了最佳的工艺方案，并对其进行了详细的工艺设计和计算。
最后，通过可行性分析和经济效益评估，证明该工艺方案具备良好的可持续性和经济性。
关键词：丙烯腈；合成段；工艺设计；经济性；可行性1.引言丙烯腈是一种重要的有机合成原料，广泛应用于纺织、染料、制药等领域。
随着产业的发展，对丙烯腈的需求不断增加，因此，设计一套高效、经济的丙烯腈合成段工艺对于提高产能和降低生产成本至关重要。
2.工艺选择在众多的丙烯腈合成工艺中，一般采用丙烯腈蒸汽氢化法。
该方法以丙烯和氰化氢为原料，通过催化剂的作用，在一定的温度和压力下，发生气相反应生成丙烯腈。
该工艺具有反应速度快、选择性高以及产能大的优点，因此被广泛应用于丙烯腈工业化生产。
3.工艺设计本设计中，选用了催化剂为铜铁催化剂，在催化剂的作用下，丙烯和氰化氢发生反应生成丙烯腈。
反应器采用固定床反应器，并且在反应器进出口处设置了合理的温度和压力控制装置，以维持反应器内的温度和压力稳定。
此外，还设计了循环冷却系统，以控制反应器的温度。
4.工艺计算根据选定的工艺方案，进行了工艺计算。
首先，确定了每个反应器的操作条件，包括反应温度和压力。
然后，计算了每个反应器的反应物质的摩尔流量和转化率。
最后，计算了丙烯腈的产量和纯度。
5.可行性分析和经济效益评估通过对工艺方案的可行性分析和经济效益评估，证明了该工艺方案具备良好的可持续性和经济性。
在该工艺方案下，年产10万吨的丙烯腈可以高效、稳定地生产出来，同时满足质量要求和环保要求。
在经济效益方面，该工艺方案可以降低生产成本，提高利润空间。
6.结论本毕业设计以年产10万吨丙烯腈合成段为对象，通过对丙烯腈的制备工艺进行了设计。
通过对各种工艺方案的评估，选择了最佳的工艺方案，进行了详细的工艺设计和计算。
年产20万吨丙烯腈工艺的设计
概述丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成合成纤维、聚合物、橡胶和塑料等。
在丙烯腈工艺设计中，主要考虑到原料选取、反应条件、工艺流程和设备选择等因素。
原料选取丙烯腈的主要原料是丙烯和氰化氢。
丙烯是一种常见的烯烃，可从石油炼制过程中分离得到。
氰化氢则可通过甲酰氯与氨气进行反应得到，或者通过甲醛与氨水进行加热反应制备。
在原料选取方面，应考虑原料的纯度、可获得性、成本以及环境和安全因素。
反应条件丙烯与氰化氢进行反应生成丙烯腈的反应是一个氰化加成反应。
该反应通常需要在高温和高压下进行，以促进反应的进行。
反应温度通常在100-150℃之间，反应压力通常在2-5MPa之间。
此外，还需添加催化剂以提高反应速率和选择性。
工艺流程丙烯腈的工艺流程通常包括原料处理、反应、分离和后续处理等步骤。
在原料处理步骤中，丙烯和氰化氢需要通过净化系统进行预处理，以去除其中的杂质和不纯物质。
在反应步骤中，预处理后的丙烯和氰化氢进入反应釜中。
反应釜通常是带有搅拌装置的加热压力容器，以确保反应的进行。
在反应过程中，维持适当的温度和压力可以提高反应速率和选择性。
在分离步骤中，反应后的混合物需要通过蒸馏、萃取和凝固等分离技术进行处理，以分离出纯净的丙烯腈产品。
蒸馏是最常用的分离技术，通过利用不同物质的沸点差异进行分离。
此外，还可以采用萃取和凝固等技术作为辅助分离手段。
在后续处理步骤中，分离得到的丙烯腈产品需要经过进一步的处理和精炼，以达到工业标准的产品质量要求。
后续处理包括去除杂质、降低不纯物质含量和提高产品纯度等。
设备选择丙烯腈工艺中的关键设备包括反应釜、蒸馏塔、萃取器和凝固器等。
反应釜应具备高温高压抗性和良好的搅拌性能，以确保反应的进行。
蒸馏塔应具备高效的分离性能和较大的分离能力，以提高产品纯度和产量。
萃取器和凝固器则需要具备良好的物质传递和分离性能，以实现辅助分离和精炼的目的。
结论年产20万吨丙烯腈工艺设计需要综合考虑原料选取、反应条件、工艺流程和设备选择等因素。
年产10万吨丙烯腈概念设计
丙烯腈精制塔优化设计输出结果图（3）
31
丙烯腈精制塔优化设计灵敏度分析图
32
第4部分 系统经济评价
33
4.1 收益核算
原料成本表
产品销售收益表
34
4.2 设备投资核算
主 要 设 备 投 资 表Leabharlann 354.3 综合投资、收益核算
• 厂房、地皮计划投资9000万，70年回收此项投资， 合128.57万元/年
10
中国丙烯腈消费结构及预测（万吨/年）
11
中国大陆丙烯腈消费结构(2007年)
12
中国丙烯腈拟建或改造情况—2015年（万吨/年）
13
第2部分 丙烷氨氧化生产丙烯 腈的原理和工艺流程设计
14
2.1 丙烯腈生产装置、工艺特点
• 丙烯腈装置具有高温、高压、剧毒、易燃易爆、 强腐蚀等特点，属于典型的石油化工装置。装置 工艺复杂、自动化程度高，属于典型的现代化生 产装置。生产的产品具有较高的质量，指标高于 国家优级品，其中产品中过氧化物、醛类指标明 显低于其他丙烯腈产品。设备种类齐全，拥有： 流化床反应器；新型急冷塔、填料式吸收塔、精 馏塔等塔器；离心式透平空气压缩机、离心式透 平制冷机；离心泵、屏蔽泵、真空泵、计量泵等 各种机泵；以及各类储罐、过滤器；开工炉、焚 烧炉等工业炉。
• 由分层器出来的油相组分进入脱氰塔，精馏，塔底出来的 纯度接近成品要求的丙烯腈产品，塔顶为粗的HCN副产品
• 从脱氰塔塔底出来的丙烯腈纯度还没达到产品要求，因此， 进一步对丙烯腈溶液进行精馏，直至达到产品要求
25
第3部分 系统设计优化
26
• 对于整个丙烷氨氧化法制丙烯腈系统而言，由于 生产工艺已经较为成熟，且各个设备都是在必需 够用的基础上进行选择的，并且在分步模拟中已 经自觉地采取了优化措施，使用的操作参数对整 个系统的节能、降低生产成本都有很大裨益，因 此，很难在设计好的流程中再进行优化设计
年产95万吨丙烯腈合成工段工艺设计
丙烯腈是一种有机化工原料，广泛应用于合成纤维、合成橡胶和合成树脂等领域。
下面将针对年产9.5万吨丙烯腈合成工段的工艺设计进行详细阐述。
1.原料准备：丙烯腈的主要原料是丙烯和氨气。
丙烯是通过石化原料气体分离和加氢裂化手段得到的。
氨气则通过空气经过氮气分离和加氢裂化来获取。
在原料准备过程中，需要确保原料的纯度和供应稳定性，以保证后续反应的顺利进行。
2.中间产物分离和纯化：在丙烯腈合成过程中，会产生一些中间产物，如丙烯碱和丙烯酰胺。
这些中间产物需要通过分离和纯化的方式得到目标产品丙烯腈。
其中，丙烯碱可通过碳酸钠溶液中和法得到高纯度的丙烯酰胺，最终通过脱水反应得到丙烯腈。
这个步骤需要注意反应条件和中间产物的处理方法，以保证目标产品的质量。
3.反应器设计：反应器是合成丙烯腈的关键设备，它需要满足高温高压条件下的稳定运行，并具有良好的传热和传质性能。
合理的反应器设计可以改善反应效率和产品质量，并降低工艺成本。
常用的反应器类型包括管式反应器、搅拌反应器和固定床反应器。
根据年产9.5万吨的规模，通常会选择固定床反应器。
同时，需要注意反应器的保温和冷却措施，并配置适当的搅拌装置，以维持反应体系的均匀性。
4.反应条件优化：反应条件是影响丙烯腈合成效果的重要因素之一、温度、压力和催化剂浓度等参数的选择对于反应速率和产率有着显著影响。
适宜的温度范围通常在200-300℃之间，压力范围在10-30MPa之间。
同时，添加适量的催化剂如铜盐和酸性催化剂可以促进丙烯腈的选择性生产。
5.产物分离和后续处理：在反应结束后，需要对反应混合物进行分离和后续处理。
一般采用析出结晶、蒸馏和萃取等方式对丙烯腈进行纯化，以得到高纯度的目标产品。
此外，需要对废水和废气进行处理，以符合环保要求。
总结：。
毕业论文-年产1.2万吨丙烯腈合成工段的工艺设计
目录第一章文献综述 (1)1.1丙烯腈简述 (1)1.2 市场调研 (1)1.2.1 国际现状 (1)1.2.2 国内现状 (2)1.3 丙烯腈的合成方法和工艺条件 (2)1.3.1 丙烷氨氧化法 (2)1.3.2 丙烯氨氧法 (3)1.3.3 方案的选择 (3)1.3.4 反应过程分析 (3)第二章总体工艺方案设计 (6)2.1 设计任务 (6)2.2 流程确定 (6)第三章工艺设计计算 (8)3.1 物料衡算与热量衡算 (8)3.1.1反应器的物料衡算与热量衡算 (8)3.2废热锅炉的物料衡算与热量衡算 (11)3.3氨中和塔物料衡算和热量横算 (12)3.4氨中和塔换热器物料衡算和热量衡算 (18)3.5水吸收塔物料衡算和热量衡算 (19)3.6丙烯蒸发器热量衡算 (22)3.7丙烯过热器热量衡算 (22)3.8氨蒸发器热量衡算 (23)3.9气氨过热器 (23)3.10混合器 (23)3.11空气加热器的热量衡算 (24)3.12吸收水第一冷却器 (24)3.13吸收水第二冷却器 (25)3.14吸收水第三冷却器 (25)第四章主要设备的工艺计算 (26)4.1水吸收塔 (26)4.2合成反应器 (28)4.3废热锅炉 (29)4.4丙烯蒸发器 (31)4.5 吸收水第一冷却器 (32)4.6吸收水第三冷却器 (34)4.7氨蒸发器 (35)4.8 气氨过热器 (36)4.9 丙烯过热器 (36)4.10空气加热器 (37)4.11循环液泵 (38)4.12空气压缩机 (38)第五章安全与环保 (40)5.2生产安全及防护措施 (40)第六章结论与展望 (44)参考文献 ................................................. 错误!未定义书签。
附录 (45)致谢 (46)摘要摘要本文介绍了丙烯腈生产基本情况及年产12000吨合成工艺系统流程，介绍了丙烯腈的生产情况，合成基本原理，发展前景及工艺流程的概述和工艺合成的基本方法，并且对设备进行物料，热量衡算和工艺计算。
年产20万吨丙烯腈生产过程概念设计
一等品
合格品
透明液体、无悬浮物
5
5
10
0.0020
0.0035
－
0.800～0.807 6.0～9.0
2.0
2.0
3.0
0.45
0.45
0.60
0.05
0.05
0.010
0.0005
0.0010
0.0020
0.00002
0.00002
0.00004
0.00001
0.0000
0.00002
0.0010
Sohio法生产丙稀腈
丙烯
氨 空气
惰性气 体
B3 B2
HCN
B5
B6
6
B4
7
B1
4 B9
B8 14
20
水 成品AN
12 B7
高沸点 杂质
8
16 B10
9
HCN ＋ 低 沸物
18
ACN产 品
15
高沸点 杂质
19
图2-1 Sohio法生产丙稀腈工艺
丙烯腈生产过程概念设计
综合考察丙稀腈的现有生产工艺情况及本课程设置的目的及 意义，本项目选定以Sohio丙稀氨氧化法为概念设计基础，对其生 产过程进行模拟，并对其经济性指标进行评价。
丙稀腈生产的主要合成反应－丙烷氨氧化法
主反应：C3H8 + 2 O2 + NH3 ＝＝ C3H3N (acrylonitrile) + 4 H2O C3H8 + 0.5 O2 ＝＝ C3H6 + H2O C3H6 + 1.5 O2 + NH3 ＝＝ C3H3N (acrylonitrile) + 3 H2O