【正文】 山東科技大學學士學位論文 摘要 摘要 本設(shè)計綜述了國內(nèi)外丙烯酸生產(chǎn)的工藝及其發(fā)展前景。在對各種丙烯酸的生產(chǎn)工藝進行詳細比較的基礎(chǔ)上，選擇了丙烯兩步氧化生產(chǎn)工藝生產(chǎn)丙烯酸。 首先，對丙烯兩步氧化法生產(chǎn)丙烯酸工藝流程進行了設(shè)計，主要分為三個工段，分別是反應(yīng)工段、吸收工段和精制工段。其次，運用 Aspen Plus對工藝流程及各個設(shè)備進行模擬計算與優(yōu)化，得到了各工段的工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)，同時進行了物料衡算和熱量衡算，在此基礎(chǔ)上進行了反應(yīng)器、精餾塔、吸收塔和換熱器的設(shè)計及泵的選型，并設(shè)計了各個設(shè)備的自動控制方案，并繪制了反應(yīng)器、塔的設(shè)備裝配圖、工藝 流程圖及帶控制點的工藝流程圖等。最后對丙烯兩步氧化法生產(chǎn)丙烯酸工藝進行了經(jīng)濟、環(huán)保和安全評價。 關(guān)鍵詞： 丙烯酸；反應(yīng)；精制；工藝設(shè)計 山東科技大學學士學位論文 摘要 Abstract The acrylic acid production processes and its developments at home and abroad were reviewed and summarized in this thesis. Based on the detailed parison among various acrylic acid processes, the technology of twostep oxidation of propylene was selected. The technology of twostep oxidation of propylene consists of three sections, which are the reaction section, the absorb section and the refined section. The process parameters were determined and optimized using the Aspen Plus software, and the material balance and heat balance were also calculated. According to the results of the material balance and heat balance, the reactors, towers and heat exchangers were designed and the pumps were chosen properly. Meanwhile, the automatic control schemes of all equipments were also presented. Besides, the main equipment assembly drawings, the process flow diagrams and the workshop layout were given. Finally, the evaluations of economy, environment and safety of the technology program were carried out, which show that the technology is feasible and economically reasonable. Keywords acrylic acid； reaction； refining； technology design 山東科技大學學士學位論文 目錄 目錄 第一章 緒論 ................................. 1 概述 ............................................................................................... 1 國內(nèi)外丙烯酸產(chǎn)能及市場分析 ................................................... 2 第二章 丙烯酸生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計 ............... 3 工藝方案的選擇 .......................................................................... 3 工藝流程的模擬與優(yōu)化 ............................................................... 8 第三章 物料衡算與能量衡算 ..................... 18 物料衡算 ..................................................................................... 18 能量衡算 ..................................................................................... 25 第四章 丙烯酸生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)計與選型 ............ 34 反應(yīng)器設(shè)計 ................................................................................. 34 塔設(shè)備的設(shè)計 ............................................................................. 41 換熱器的設(shè)計和選型 ................................................................. 50 泵的選型 ..................................................................................... 54 第五章 電氣儀表及自動控制 .....................59 概述 .............................................................................................. 59 常用控制系統(tǒng) .............................................................................. 59 自動控制系統(tǒng)的選擇 .................................................................. 60 單元設(shè)備自動控制 ...................................................................... 61 第六章 安全、儲運設(shè)計與三廢處理 ................67 山東科技大學學士學位論文 目錄 安全設(shè)計 ..................................................................................... 67 包裝與儲存 ................................................................................. 69 三廢處理 ..................................................................................... 70 第七章 5 萬噸 /年丙烯酸生產(chǎn)的經(jīng)濟評估 ............72 項目總投資估算 ......................................................................... 72 財務(wù)評價 ..................................................................................... 72 評價結(jié)果 ...................................................................................... 77 第八章 結(jié)論 ..................................79 參考文獻 .....................................80 致謝 .........................................82 附錄 .........................................83 山東科技大學學士學位論文 緒論 1 第一章 緒論 概述 丙烯酸（英文名： Acrylic acid），分子式為 C3H4O2，相對分子量為 ，結(jié)構(gòu)式為 CH2=CHCOOH。比重（ 20℃）為 ，沸點 ℃，熔點 ℃（近似），閃點 ℃， 其為無色透明、味苦辣、帶有刺激性氣味的腐蝕性液體 。溶于水、乙醇、乙醚等溶劑中。其危險性類別排第 ，為高閃點可燃液體及酸性腐蝕品，屬于丙烯?；衔?[1]。 丙烯酸是一種重要的不飽和有機酸，其化學結(jié)構(gòu)中含有不飽和碳碳雙鍵和羧基，能與多種化合物通過均聚或縮聚反應(yīng)，合成一系列丙烯酸共聚物，如丙烯酸酯及聚丙烯酸。 丙烯酸的傳統(tǒng)用途是作為合成丙烯酸酯的原料。目前丙烯酸正丁酯產(chǎn)量和用量最大，其次是 丙烯酸乙酯、丙烯酸 2乙基己酯和丙烯酸甲酯用量相對較小。丙烯酸酯最大的用途是涂料，其次為膠黏劑、密封劑，還用于對紡織和纖維的改性，也是塑料重要的改性助劑。此外紙品、皮革等也需要丙烯酸酯做基料。其次，聚丙烯酸（鹽）可以作為助洗劑，分散劑、增稠劑、絮凝劑、阻垢劑和上漿劑等。未來，丙烯酸最有發(fā)展的下游產(chǎn)品為高吸水性樹脂（ SAP） [2]，主要原料是高純丙烯酸， 1tSAP約需要高純丙烯酸 [3]。其酸度能為人體皮膚所承受。 SAP已大量應(yīng)用于嬰兒紙尿片、婦女衛(wèi)生巾和成人衛(wèi)生用品中，其他領(lǐng)域如農(nóng)業(yè)、園林和食品等方 面。 山東科技大學學士學位論文 緒論 2 國內(nèi)外丙烯酸產(chǎn)能及市場分析 國外產(chǎn)能及市場 目前世界上共有 15個國家或地區(qū)的近 30家企業(yè)生產(chǎn)丙烯酸，主要分布在美國、西歐、亞洲、南非。其中，以巴斯夫、陶氏化學、阿科瑪、日本觸媒為全球四大丙烯酸單體生產(chǎn)商，其生產(chǎn)能力分別占世界總產(chǎn)能的 22%、21%、 12%、 11%。 2021年全球丙烯酸生產(chǎn)能力為 503萬 t， 2021年達 513萬 t，截止 2021年 8月年全球丙烯酸的產(chǎn)能約為 521萬 t[4]。 2021年，世界丙烯酸的總消費量為 t，丙烯酸酯的總消費量為 t。主要消費地 區(qū)是美國、西歐、日本和中國，這四個地區(qū)丙烯酸的消費量約占世界丙烯酸總消費量的 80%。 2021～ 2021 年世界丙烯酸的總需求量以年均 20萬 t 以上的速度增長 ， 2021年達到 t[5]。世界發(fā)達國家的丙烯酸生產(chǎn)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)基本滿足了當?shù)氐氖袌鲂枨?，今后發(fā)展中國家將成為丙烯酸產(chǎn)品的主要需求市場。 國內(nèi)產(chǎn)能及市場 中國丙烯酸產(chǎn)業(yè)是近 10年來全球發(fā)展最快的國家，已經(jīng)形成較為穩(wěn)定的以國有企業(yè)為主體，外資和民營企業(yè)參與的市場競爭格局，生產(chǎn)企業(yè)由 3 家發(fā)展到了 11家，其中江蘇裕廊、上海華誼 、浙江衛(wèi)星位列全球前 10 大生產(chǎn)商。丙烯酸產(chǎn)能發(fā)展極其迅速， 2021年產(chǎn)量為 t/a， 2021年增長到 萬 t /a(占世界總產(chǎn)能的 %)， 10年間平均復合增長率高達 %，進口量迅速減少，并少量出口 [6]。 經(jīng)過十多年的發(fā)展，中國大陸的丙烯酸單體的生產(chǎn)已經(jīng)具備了相當?shù)囊?guī)模。擴產(chǎn)后的中國將會成為全球最大丙烯酸體生產(chǎn)及消費國， 2021年前后中國丙烯酸產(chǎn)能預計突破 250萬噸／年，很快成為丙烯酸單體凈出口國。 國內(nèi)丙烯酸需求增長主要是由