化工工艺课程设计

年产3.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计

《课程设计》成绩评定栏

化工工艺设计课程设计任务书

目录

年产3.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计 (1)

第一部分概述 (1)

1.1 丙烯腈的性质 (1)

1.1.1 丙烯腈的物理性质 (1)

1.1.2 丙烯腈的化学性质及应用 (2)

1.2丙烯腈的生产技术的发展 (3)

1.2.1国外的发展情况 (3)

1.2.2国内发展概况 (4)

1.3丙烯腈生产工艺研究进展 (5)

1.4丙烯氨氧化的原理 (6)

1.4.1化学反应 (6)

1.4.2 催化剂 (7)

第二部分生产方案选择 (8)

第三部分工艺流程设计 (8)

3.1 丙烯腈工艺流程示意图 (8)

3.2小时生产能力 (9)

第四部分物料衡算和热量衡算 (10)

4.1反应器的物料衡算和热量衡算 (10)

4.1.1计算依据 (10)

4.1.2 物料衡算 (10)

4.1.3 热量衡算 (12)

4.2空气饱和塔的物料衡算和热量衡算 (14)

4.2.1计算依据 (14)

4.2.2物料衡算 (14)

4.2.3热量衡算 (15)

4.3氨中和塔物料衡算和热量衡算 (16)

4.3.1计算依据 (16)

4.3.2物料衡算 (17)

4.3.3热量衡算 (18)

4.4换热器物料衡算和热量衡算 (21)

4.4.1计算依据 (21)

4.4.2物料衡算 (21)

4.4.3热量衡算 (22)

4.5水吸收塔物料衡算和热量衡算 (23)

4.5.1计算依据 (23)

4.5.2物料衡算 (23)

4.5.3 热量衡算 (26)

4.6空气水饱和塔釜液槽 (27)

4.6.1计算依据 (27)

4.6.2物料衡算 (28)

4.6.3热量衡算 (28)

4.7丙烯蒸发器热量衡算 (29)

4.7.1计算依据 (29)

4.7.2有关数据 (29)

4.7.3热衡算求丙烯蒸发器的热负荷和冷冻盐水用量 (29)

4.8丙烯过热器热量衡算 (30)

4.8.1计算依据 (30)

4.8.2热量衡算求丙烯过热器热负荷和加热蒸汽量 (30)

4.9氨蒸发器热量衡算 (30)

4.9.1计算依据 (30)

4.9.2有关数据 (30)

4.9.3热衡算求氨蒸发器的热负荷和加热蒸汽用量 (31)

4.10氨气过热器 (31)

4.10.1计算依据 (31)

4.10.2热衡算求气氨过热器的热负荷和加热蒸汽用量 (31)

4.11混合器 (31)

4.11.1计算依据 (31)

4.11.2热衡算求进口温空气的温度t (32)

4.12空气加热器的热量衡算 (32)

4.12.1计算依据 (32)

4.12.2热衡算求空气加热器的热负荷和加热蒸汽量 (33)

第五部分主要设备的工艺计算 (33)

5.1合成反应器 (33)

5.1.1计算依据 (33)

5.1.2浓相段直径 (33)

5.1.3浓相段高度 (34)

5.1.4扩大段（此处即稀相段）直径 (34)

5.1.5扩大段高度 (35)

5.1.6浓相段冷却装置的换热面积 (35)

5.1.7稀相段冷却装置的换热面积 (36)

5.2空气饱和塔 (36)

5.2.1计算依据 (36)

5.2.2塔径的确定 (37)

5.2.3填料高度 (39)

5.3水吸收塔 (39)

5.3.1计算依据 (39)

5.3.2塔径的确定 (40)

5.3.3填料高度 (41)

5.4丙烯蒸发器 (43)

5.4.1计算依据 (43)

5.4.2丙烯蒸发器换热面积 (43)

5.5循环冷却器 (45)

5.5.1计算依据 (45)

5.5.2计算换热面积 (45)

5.6氨蒸发器 (48)

5.6.1计算依据 (48)

5.6.2计算换热面积 (48)

5.7氨气过热器 (49)

5.7.1计算依据 (49)

5.7.2计算换热面积 (49)

5.8丙烯过热器 (50)

5.8.1计算依据 (50)

5.8.2计算换热面积 (50)

5.9空气加热器 (51)

5.9.1计算依据 (51)

5.9.2计算换热面积 (51)

5.10循环液泵 (53)

5.11空气压缩机 (53)

5.12中和液贮槽 (53)

第五部分课程设计心得 (55)

第六部分附录 (56)

6.1参考文献 (56)

6.3 附图 (57)

年产3.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计

摘要：本设计为年产3.5万吨丙烯腈的合成段工艺设计，在设计中采用了丙烯氨氧化制丙烯腈法，此法能有效降低生产成本。该设计对丙烯腈的性质、应用、国内外发展、生产方法等进行了简单介绍。本设计的重点在于计算丙烯氨氧化生产丙烯腈过程中的物料衡算、热量衡算和主要设备的工艺计算。通过设计计算得出流化床浓相段总高是16米，直径为6.9米，催化剂堆体积是294.9立方米，稀相段高度为10米，直径是9米，达到了预期目标。

第一部分概述

1.1 丙烯腈的性质

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Acrylonitrile（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。

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/℃水在丙烯腈中的溶解度（质量）/%丙烯腈在水中的溶解度（质量）/%

0 2.107.15

10 2.557.17

20 3.087.30

30 3.827.51

40 4.857.90