【正文】 ................................................................................... 27 第六章 丙烯腈生產(chǎn)中的廢水和廢氣處理 ..................................................................... 29 結 論 ........................................................................................................................................... 30 致 謝 ................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 .................................................................................................................................... 31 附錄 A 工藝流程圖 附錄 B 設備圖 I 年產(chǎn) 10 萬噸丙烯腈合成工段的工藝設計 摘要 ： 本設計為年產(chǎn) 10 萬噸丙烯腈的合成段工藝設計， 在 設計中采用了丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈法，此法能有效的降低生產(chǎn)成本。 在該設計中對丙烯腈的國內外生產(chǎn)現(xiàn)狀、性質、用途、生產(chǎn)方法進行了簡單的介紹。 本設計重點 設計計算 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的反應部分。 工藝條件包括反應溫度、反應壓力、接觸時間、原料純度，反應原理有主、副反應、催化劑。通過物料衡算對丙烯腈的年生產(chǎn)能力、原料液流量進行了計算 。 通過設計計算得流化床的濃相段總高是 13 米，濃相段直徑為 4 米，催化劑的堆體積為 立方米，稀相段高度為 8 米。稀相段直徑為 6 米，經(jīng)過合成丙烯腈含量最終達到了 3%， 經(jīng)精餾后 丙烯腈 單程 收率 為 78%， 達到了預期的目標。 關鍵詞： 丙烯腈 ； 丙烯氨氧化法 ； 工藝流程 ； 溫度 II The Process Design of 100kt/a Acrylonitrile by Synthetsis Abstract: This is designed to 100kt/a acrylonitrile synthesis section process design, the design used in the production of acrylonitrile, propylene ammoxidation method, this method can effectively reduce production costs. In this design, the status of domestic and foreign production of acrylonitrile, nature, purpose, method of producing a simple introduction. The design focus design calculations propylene ammoxidation reaction part of the production of acrylonitrile. Process conditions include a reaction temperature, reaction pressure, contact time, purity of raw materials, a main reaction mechanism, side reactions, catalyst. Count of annual production capacity, raw material liquid flow acrylonitrile were calculated by mass balance. Dense p hase fluidized bed section through the design calculated the total height is 13 meters thick with a diameter of 4 m section of the heap volume of m3 of catalyst, dilute phase section height of 8 meters. Dilute phase section diameter of 6 meters, through the synthesis of acrylonitrile content eventually reach 3%, after oneway distillation of acrylonitrile yield of 78% ,to achieve the desired goal. Keywords: acrylonitrile。 ammonia oxidation of propylene。 process。 temperature 1 引 言 丙烯腈是重要的有機 化 工 產(chǎn)品，在丙烯系列產(chǎn)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 ℃ 。丙烯腈有毒，室內允許濃度為 ／ L，在空氣中爆炸極限 (體積分數(shù) )為 ％～ ％ ，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(chǎn)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。但就目前的技術水平來看，固定資產(chǎn)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(jù)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(chǎn)丙烯腈的成本只是丙烯的 64％ 。研究開發(fā)的 催化 劑主要有 VSbAlO、 VSbWAlO、 GaSbA1O、 VBiMoO等。 本設計包括設計說明和圖紙兩部分。說明書主要包括工藝流程的確定，物料衡算，熱量衡算，工藝設備的設計及選型等。圖紙包括工藝流程 圖，主設備圖等。 2 第一章 文獻綜述 丙烯腈的概況 丙烯腈的發(fā)展 20 世紀 60 年代以前，丙烯腈的 生產(chǎn) 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(chǎn)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(chǎn)發(fā)生了根本的變化。迄今為止，丙烯腈的工業(yè)生產(chǎn)都以此方法進行。 丙烯腈的應用方向 丙烯腈是合成纖維，合成橡膠和合 成樹脂的重要單體。由丙烯腈制得聚丙烯腈纖維即腈綸，其性能極似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈與丁二烯共聚可制得丁腈橡膠，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和電絕緣性能，并且在大多數(shù)化學溶劑，陽光和熱作用下，性能比較穩(wěn)定。丙烯腈與丁二烯、苯乙烯共聚制得 ABS 樹脂，具有質輕、耐寒、抗沖擊性能較好等優(yōu)點。丙烯腈水解可制得丙烯酰胺和丙烯酸及其酯類。它們是重要的有機化工原料，丙烯腈還可電解加氫偶聯(lián)制得己二腈，由己二腈加氫又可制得己二胺，己二胺是尼龍 66 原料?？芍圃炜顾畡┖湍z粘劑等，也用于其他有機合成和醫(yī)藥工業(yè)中，并用作 谷類熏蒸劑等。此外，該品也是一種非質子型極性溶劑、作為油田泥漿助劑 PAC142 原料。 丙烯腈是一種重要的有機化工原料，其用途十分廣泛。世界上大多數(shù)國家 50％ 以上的丙烯腈用于生產(chǎn)腈綸纖維。我國用于生產(chǎn)腈綸的丙烯腈占 80％ 以上。此外，丙烯腈還用于生產(chǎn) 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯塑料 (ABS)、 丙苯樹脂 (AS)、 丙烯酰胺、丁腈橡膠及丁腈膠乳、己二腈 /己二胺、丙烯腈阻隔性樹脂、聚丙烯腈碳纖維等 [1]。 國內丙烯腈市場簡況 現(xiàn)狀 我國內烯腈生產(chǎn)起步于 1968 年。八十年代開始，我國丙烯腈工業(yè)發(fā)展很快，從國 外引進技術目前正在運行的生產(chǎn)裝置有 9 套 (包括中國臺灣省 ) ，總生產(chǎn)能力為 萬 t，加上采用國內技術的生產(chǎn)裝置，總生產(chǎn)能力為 萬 t。 正在計劃建設的生產(chǎn)裝置有上海石化公司 25 萬 t／ a，金陵石化公司 萬 t／ a。另外，有不少裝置也準備將其生產(chǎn)能力擴大。到 2020 年，我國丙烯腈總生產(chǎn)能力達 80 多萬 t， 3 其中中國大陸丙烯腈生產(chǎn)能力達 42 萬～ 45 萬 t/a，臺灣省丙烯脂生產(chǎn)能力為 38 萬 t/a。 這樣，我國 2020 年丙烯腈總生產(chǎn)能力將居世界第二位，而僅次于美國。 我國丙烯腈產(chǎn)量自進入 90 年代以來有較大的增長。 1998 年我國丙烯腈產(chǎn)量僅為 萬 t， 1992 年產(chǎn)量即達 萬 t。隨著新裝置的投產(chǎn)，產(chǎn)量逐年增長，但還不能滿足國內對丙烯腈需求， 需進口一定數(shù)量的丙烯腈。 我國內烯腈產(chǎn)量自進入 90 年代以來有較大的增長。 1998 年我國丙烯腈產(chǎn)量僅為 萬 t， 1992 年產(chǎn)量即達 萬 t。隨著新裝置的投產(chǎn)，產(chǎn)量逐年增長，但還不能滿足國內對丙烯腈需求， 需進口一定數(shù)量的丙烯腈。 國內丙烯腈消費情況 近年來，我國的丙烯腈主要用于生產(chǎn)脂綸，大約占 85％ 左右。其次為 ABS/S 丙烯腈樹脂。約占丙烯腈用量的 6％～ 8％ 。其他為現(xiàn)烯酰胺：大慶油田石化總廠新建的 5 萬 t／ a丙烯酰胺裝置投產(chǎn)后，用于生產(chǎn)丙烯酰胺的丙烯腈量有較大幅度的增長，約占 3％ 。 1999年底，國內丙烯腈價格開始上漲，至今年 4 月初達 10300～ 10700 元 /t。 國際市場丙烯腈價格堅挺，亞洲市場價格也呈現(xiàn)上漲勢頭。由于日本旭化成為首的亞洲地區(qū)的丙烯腈生產(chǎn)裝置相繼進入檢修期，丙烯臘有可能出現(xiàn)短期供不應求的局面。 我國丙烯腈消費 80％ 以上用于腈綸的生產(chǎn)，腈綸市場的波動將會嚴重影響丙烯腈的 生產(chǎn)。因此，適當減少用于腈綸的比例，拓寬其它產(chǎn)品的應用領域是十分必要的，我國 2020年腈綸的產(chǎn)能分別達到 40 萬 t 和 54 萬 t，腈綸對丙烯腈的需求為 40 萬 ～ 45 萬 t。 2020 年，我國 ABS 樹腈的生產(chǎn)能力達到 31 萬 ～ 32 萬 t，以開工率 80％ 計，其產(chǎn)量 達 24 萬 ～ 26 萬t，需求丙烯腈 10 萬 ～ 12 萬 t。丙烯酰胺對丙烯腈的需求約為 5 萬 t， SAN 樹脂、丁腈橡膠及其它方面的需求共約 10 萬 t，因此， 2020 年我國對丙烯腈的總需求為 65 萬 ～ 72 萬 t，中國大陸的丙烯腈生產(chǎn)能力僅為 42 萬 ～ 50 萬 10 缺口約 20 萬 t。 2020 年我國丙烯 腈的需求達 150 多萬 t，缺口較大。所以，仍需進口一定數(shù)量的丙烯腈才能滿足市場需求。 國外丙烯腈市場簡況 現(xiàn)狀 全世界丙烯腈的生產(chǎn)主要集中在美國、西歐和日本等國家和地區(qū)。全世界 1999 年丙烯腈總生產(chǎn)能力為 萬 t。美國、日、西歐丙烯腈生產(chǎn)能力合計為 357 萬 t，占世界總能力的 ％ 。 1999 年世界丙烯腈需求量為 480 萬 t，產(chǎn)量 470 萬 t。 2020 年，世界丙烯腈總生產(chǎn)能力 達到 585 萬 t，產(chǎn)量及消費量 達到 507 萬 t。其中用于腈綸的消費量為 275 萬 t，用于 ABS、 AS 為 126 萬 t，其它 106 萬 t。今年臺塑公司 4月和年末各有 10 萬 t/a 裝置投 4 產(chǎn)、美國 Solutia 公司 8 月 25 萬 t/a 裝置建成，還會增加 45 萬 t 生產(chǎn)能力。 2020 年是日本旭化成、三菱化學和韓國東西石油化學、泰光產(chǎn)業(yè)等公司的定期檢修年，這會緩和對新增能力投產(chǎn)的沖擊。 美國現(xiàn)有丙烯腈生產(chǎn)裝置 6 套，總計生產(chǎn)能力為 萬 t。世界絕大多數(shù)丙烯腈裝置采用的技術是 BP 公司的。 1997 年， BP 公司丙烯腈生產(chǎn)能力占世界總丙烯腈生產(chǎn)能力的％ ，占有份額最大。目前，日本旭 化成國內丙烯腈產(chǎn)量已達 40 萬 t，供應能力達 57 萬t，躍居為世界第二大丙烯腈生產(chǎn)廠家。美國丙烯腈的開工率到 1999 年幾乎達到滿負荷，隨著新增能力的開工，其開工率會逐漸降低。美國腈綸纖維的 80％ 左右出口，主要出口到遠東。 1997 年美國丙烯腈出口量幾乎占本年產(chǎn)量的 50％ ，預計如此高的出口比例可一直延續(xù)到 2020 年。 西歐的丙烯腈生產(chǎn)裝置共有 9 套， 其中最大的為德國 Erdoelchemie 公司和英國 BASF公司，各為 28 萬 t／ g。西歐