【正文】 年產(chǎn)3000噸丙烯氰合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì)目 錄一、設(shè)計(jì)說明…………………………………………………………………………… 3 概述……………………………………………………………………………3 丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展概況………………………………………………… 3 國外的發(fā)展情況……………………………………………………… 3……………………………………………………… 4 世界范圍內(nèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家、產(chǎn)量………………………………………… 6 世界范圍內(nèi)生產(chǎn)該產(chǎn)品的所有工藝及其分析……………………………… 7 環(huán)氧乙烷法……………………………………………………………7 乙炔法…………………………………………………………………7 丙烯氨氧化法…………………………………………………………7……………………………………………………………………… 8二、生產(chǎn)方案……………………………………………………………………………8 工藝技術(shù)方案及原理……………………………………………………… 8 主要設(shè)備方案……………………………………………………………… 9 催化設(shè)備………………………………………………………………9………………………………………………………………10三、物料衡算和熱量衡算 …………………………………………………………… 10 生產(chǎn)工藝及物料流程……………………………………………………… 10 小時(shí)生產(chǎn)能力……………………………………………………………… 14 物料衡算和熱量衡算……………………………………………………… 14 反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算…………………………………… 14 廢熱鍋爐的熱量衡算……………………………………………… 17 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算………………………………… 18 氨中和塔物料衡算和熱量衡算…………………………………… 21 換熱器物料衡算和熱量衡算……………………………………… 27 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算……………………………………………… 32 丙烯過熱器熱量衡算……………………………………………… 33 氨蒸發(fā)器熱量衡算………………………………………………… 33………………………………………………………… 34 混合器……………………………………………………………… 34 空氣加熱器的熱量衡算…………………………………………… 35………………………………………………… 36 吸收水第二冷卻器………………………………………………… 36四、主要設(shè)備的工藝計(jì)算………………………………………………………………37 空氣飽和塔………………………………………………………………… 37 水吸收塔…………………………………………………………………… 40 合成反應(yīng)器………………………………………………………………… 43 廢熱鍋爐…………………………………………………………………… 45五、環(huán)境保護(hù)要求………………………………………………………………………46……………………………………46六、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………501設(shè) 計(jì) 說 明丙烯腈【化學(xué)式】：CH2═CHCN，在常溫下是無色透明液體，味甜，微臭，℃，℃，閃點(diǎn)0℃，自燃點(diǎn)481℃?？扇苡谟袡C(jī)溶劑如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇中，與水部分互溶，20℃％(w)，％(w)。其蒸氣與空氣形成爆炸混合物，～％(v)。丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、異丙醇等會形成二元共沸混合物，和水的共沸點(diǎn)為71℃，共沸物中丙烯腈的含量為88％(w)，在有苯乙烯存在下，還能形成丙烯腈苯乙烯水三元共沸混合物。丙烯腈劇毒，其毒性大約為氫氰酸毒性的十分之一，能灼傷皮膚，低濃度時(shí)刺激粘膜，長時(shí)間吸入其蒸氣能引起惡心，嘔吐、頭暈、疲倦等，因此在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸中，應(yīng)采取嚴(yán)格的安全防護(hù)措施。 丙烯腈分子中有雙鍵()和氰基()兩種不飽和鍵，化學(xué)性質(zhì)很活潑， 能發(fā)生聚合、加成、水解、醇解等反應(yīng)。 聚合反應(yīng)發(fā)生在丙烯腈的C=C雙鍵上，純丙烯腈在光的作用下就能自行聚合，所以在成品丙烯腈中，通常要加入少量阻聚劑，如對苯二酚甲基醚(阻聚劑MEHQ)、對苯二酚、氯化亞銅和胺類化合物等。除自聚外，丙烯腈還能與苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一種或幾種發(fā)生共聚反應(yīng)，由此可制得各種合成纖維、合成橡膠、塑料、涂料和粘合劑等。丙烯腈是三大合成的重要單體，目前主要用它生產(chǎn)聚丙烯腈纖維(商品名叫“腈綸”)。其次用于生產(chǎn)ABS樹脂(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯的共聚物)，和合成橡膠(丙烯腈—丁二烯共聚物)。丙烯腈水解所得的丙烯酸是合成丙烯酸樹脂的單體。丙烯腈電解加氫，偶聯(lián)制得的己二腈，是生產(chǎn)尼龍—66的原料。 丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展概況自1960年Sohio公司成功地開發(fā)了丙烯氨氧化制丙烯腈工藝以來，其他合成方法均遭淘汰，丙烯氨氧化工藝成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)丙烯腈的唯一技術(shù)。Sohio丙烯腈工藝日趨完善，催化劑的改進(jìn)已成為提高丙烯腈收率的主要因素。西歐有2個(gè)工廠曾采用由Distillers Ugine開發(fā)的固定床丙烯氨氧化制丙烯腈的工藝，于1990年關(guān)閉，墨西哥的1個(gè)工廠于1993年關(guān)閉，在東歐的少數(shù)工廠也陸續(xù)停工。至今，全世界的丙烯腈生產(chǎn)幾乎都采用流化床丙烯氨氧化工藝，即在多組分固體粉末催化劑作用下，丙烯和氨氣、空氣在流化床中發(fā)生氨氧化反應(yīng)，生成丙烯腈，并副產(chǎn)乙腈和氫氰酸等。BP公司(已收購Sohio公司)擁有丙烯腈生產(chǎn)裝置所采用的Sohio工藝，其他專利許可公司還包括日本旭化成公司、日東公司、Solutia公司和中國石油化工集團(tuán)(簡稱中國石化)。對于目前正在開發(fā)的丙烯腈工藝，值得密切關(guān)注的是直接以丙烷為原料的合成丙烯腈工藝。（1）裝置規(guī)模向大型化發(fā)展近年來國外丙烯腈裝置總的發(fā)展趨勢是向大型化發(fā)展。一些原設(shè)計(jì)能力為7萬噸/年的生產(chǎn)裝置通過消除“瓶頸”制約，擴(kuò)大了生產(chǎn)能力，有的達(dá)到9萬噸/年，有的甚至超過13萬噸/年。另外一些新建或準(zhǔn)備建設(shè)的丙烯腈裝置的規(guī)模多數(shù)為13萬噸/年，甚至達(dá)25～35萬噸/年。由于裝置規(guī)模的大型化，每萬噸丙烯腈的建設(shè)投資大幅度下降，裝置運(yùn)行中的能耗和物耗降低，使丙烯腈生產(chǎn)成本降低，給企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。（2)新型催化劑的開發(fā)及應(yīng)用不斷研究開發(fā)新一代催化劑是丙烯腈技術(shù)發(fā)展的又一趨勢。催化劑是丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵所在，也是丙烯腈專利的核心。新型催化劑的開發(fā)及應(yīng)用對丙烯腈工藝技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)起著決定性的作用。幾十年來世界上從事丙烯腈研究與開發(fā)的各公司都投入了大量的人力、物力和財(cái)力，致力于新型催化劑的研究開發(fā)工作，BP、旭化成、Monsanto、中國石油化工總公司等都推出了自己的一代又一代的新催化劑。這些新型催化劑不僅提高了丙烯腈的單程收率，而且提高了選擇性，減少了副產(chǎn)物的生成。從催化劑的單程收率看，70年代為70%～75%；80年代達(dá)到80%；90年代超過了80%。高效新型催化劑的開發(fā)和應(yīng)用為丙烯腈工藝的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，也是丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)提高和發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。20世紀(jì)60年代以來，我國不斷開發(fā)了丙烯氨氧化制丙烯腈技術(shù)，并建成多套千噸級規(guī)模裝置。目前，中國石化已開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的丙烯腈成套技術(shù)，其中包括MB系列丙烯腈催化劑、空氣分布板和丙烯氨分布器、旋風(fēng)分離器、復(fù)合萃取分離技術(shù)、負(fù)壓脫氰塔、導(dǎo)向浮閥和氣液分離器等專利或?qū)Ｓ屑夹g(shù)。；將中國石化上海石油化工股份有限公司(簡稱上海石化)，打破了國外的技術(shù)壟斷，為國內(nèi)現(xiàn)有裝置改擴(kuò)建提供了技術(shù)依據(jù)。我國人口眾多，解決14億人口的穿衣問題十分突出。因此，目前我國的丙烯腈主要用于生產(chǎn)腈綸。從目前發(fā)展水平看，我國腈綸產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求。近3年來我國腈綸的年消耗量約在125～135萬噸，盡管我國的腈綸生產(chǎn)能力已達(dá)到140萬噸/年，而2005年丙烯腈的生產(chǎn)總量只有120萬噸，只能滿足腈綸生產(chǎn)能力需求的一半，其余需通過進(jìn)口來解決。預(yù)計(jì)到2012年我國的腈綸消耗量為180萬噸/年左右，國內(nèi)生產(chǎn)能力將達(dá)到185萬噸/年。另外，再加上ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物)、SAN(苯乙烯、丙烯腈共聚物)等合成樹脂、丁腈橡膠、己二腈、丙烯酰胺及其衍生物等對丙烯腈的需求，有關(guān)部門預(yù)計(jì)到2012年我國丙烯腈的需求量將超過180萬噸/年。我國從60年代初著手丙烯腈技術(shù)的研究開發(fā)工作，70年代初在全國各地興建了12套中小型丙烯腈生產(chǎn)裝置，其中生產(chǎn)能力最大為1萬噸/年，多數(shù)是千噸級的工廠。80年代開始我國丙烯腈工業(yè)發(fā)展很快，2008年底已形成的生產(chǎn)能力達(dá)126萬噸/年的規(guī)模。到2012年我國丙烯腈生產(chǎn)總能力可達(dá)到185萬噸/年，僅次于美國和日本，居世界第三位。如按到2010年我國丙烯腈需要量為160萬噸/年計(jì)，還需增加20萬噸/年的生產(chǎn)能力。從技術(shù)發(fā)展看，用國內(nèi)丙烯腈技術(shù)建設(shè)的工廠最大規(guī)模才達(dá)到1萬噸/年，而迄今我國大型丙烯腈裝置的技術(shù)都是從國外引進(jìn)。引進(jìn)一套5萬噸/年的丙烯腈裝置，僅專利許可和催化劑費(fèi)用就高達(dá)1500萬美元。因此，努力開發(fā)我國自己的丙烯腈成套技術(shù)，特別是采用國內(nèi)技術(shù)興建大型的丙烯腈裝置是擺在我們面前的一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。我國丙烯腈技術(shù)的開發(fā)工作已有40多年的歷史，丙烯腈生產(chǎn)也有30多年的經(jīng)驗(yàn)。這些都為發(fā)展我國自己的丙烯腈技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。尤其是1983年中國石油化工總公司成立以來，總公司十分重視丙烯腈技術(shù)的開發(fā)，組織了一系列丙烯腈的重大技術(shù)攻關(guān)，取得了許多重大的工業(yè)化技術(shù)成果，特別是MB8MB86催化劑、UL型流化床反應(yīng)器、復(fù)合萃取精餾新工藝、負(fù)壓脫氰技術(shù)等，均已在國內(nèi)大型丙烯腈裝置上應(yīng)用成功，使我國的丙烯腈生產(chǎn)工藝在原有基礎(chǔ)上，在關(guān)鍵性的工藝技術(shù)上有了重大改進(jìn)，使我國的丙烯腈總體技術(shù)達(dá)到了國際水平。國產(chǎn)催化劑所以能夠比較普遍地被采用，并逐步取代進(jìn)口催化劑主要原因有兩條:一是國產(chǎn)催化劑的性能質(zhì)量與進(jìn)口催化劑相當(dāng)，甚至優(yōu)于某些牌號的進(jìn)口催化劑；二是國產(chǎn)催化劑在價(jià)格上比進(jìn)口催化劑有較強(qiáng)的競爭力。當(dāng)然在推廣應(yīng)用國產(chǎn)催化劑上還有許多工作要做，我們不僅要做好國產(chǎn)催化劑在國內(nèi)市場的推廣應(yīng)用，而且要努力開拓國際市場，參與國際競爭。值得一提的是淄博石油化工廠在引進(jìn)裝置開車時(shí)，首裝就采用了國產(chǎn)MB86催化劑，而且開車結(jié)果很好。齊魯石化公司、上海石化研究院以及清華大學(xué)、石油大學(xué)合作完成了“丙烯腈主裝置成套國產(chǎn)化技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”項(xiàng)目攻關(guān)。以MB98丙烯腈催化劑、新型空氣分布板和丙烯氨分布器、PV型旋風(fēng)分離器、復(fù)合萃取分離技術(shù)、負(fù)壓脫氰塔、導(dǎo)向浮閥和新型氣液分離器等國內(nèi)自行開發(fā)的專利或?qū)Ｓ屑夹g(shù)為基礎(chǔ)，／a的齊魯丙烯腈裝置改造成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的4萬t／a丙烯腈國產(chǎn)化示范裝置，打破了國外的技術(shù)壟斷。該裝置投產(chǎn)以來，不僅生產(chǎn)能力擴(kuò)大了60%以上，%，%，也為開發(fā)10萬t／a以上丙烯腈成套技術(shù)和國內(nèi)現(xiàn)有同類裝置的改擴(kuò)建提供了技術(shù)依據(jù)。目前，丙烯腈成套工業(yè)技術(shù)已在大慶石化、安慶石化、吉化公司、上海石化等4套丙烯腈裝置上推廣應(yīng)用，取得