【正文】 ）新型催化劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用一些原設(shè)計(jì)能力為7萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)裝置通過(guò)消除“瓶頸”制約，擴(kuò)大了生產(chǎn)能力，有的達(dá)到9萬(wàn)噸/年，有的甚至超過(guò)13萬(wàn)噸/年。BP公司(已收購(gòu)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(guó)石油化工集團(tuán)(簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)。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。氰乙基化反應(yīng)是丙烯腈與醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反應(yīng)；丙烯腈和醇反應(yīng)可制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液體染料的分散劑、抗靜電劑、纖維處理劑、表面活性劑、醫(yī)藥等的原料。聚合反應(yīng)和加成反應(yīng)都發(fā)生在丙烯腈的C=C 雙鍵上，純丙烯腈在光的作用下能自行聚合，所以在丙烯腈成品及丙烯腈生產(chǎn)過(guò)程中，通常要加少量阻聚劑，如對(duì)苯酚甲基醚（阻聚劑MEHQ）、對(duì)苯二酚、氯化亞銅和胺類化合物等。表 11 丙烯腈與水的相互溶解度溫度/℃水在丙烯腈中的溶解度（質(zhì)量）/%丙烯腈在水中的溶解度（質(zhì)量）/%01020304050607080表12丙烯腈的主要物理性質(zhì)性質(zhì)指標(biāo)性質(zhì)指標(biāo)性質(zhì)指標(biāo)沸點(diǎn)()℃燃點(diǎn)/℃481蒸汽壓/KPa熔點(diǎn)/℃—比熱容J~%（體積）。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得出流化床濃相段總高是16米，稀相段高度為10米，直徑是9米，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。化工工藝設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì)年 級(jí) 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)成績(jī)完成日期 年 月 日《課程設(shè)計(jì)》成績(jī)?cè)u(píng)定欄評(píng)定基元評(píng)審要素評(píng)審內(nèi)涵分值評(píng)分簽名欄設(shè)計(jì)說(shuō)明，40%格式規(guī)范內(nèi)容完整格式是否規(guī)范8評(píng)閱教師簽名內(nèi)容是否完整8工藝計(jì)算正確、完整和規(guī)范物料恒算8熱量衡算8設(shè)備設(shè)計(jì)和選型8設(shè)計(jì)圖紙，30%圖紙規(guī)范標(biāo)注清晰方案流程圖7評(píng)閱教師簽名工藝物料流程圖8帶控制點(diǎn)的工藝流程圖15 答辯成績(jī)20%儀態(tài)自然語(yǔ)言流暢語(yǔ)言流暢10答辯老師簽名答題正確10平時(shí)成績(jī)，10%上課出勤上課出勤考核5指導(dǎo)教師簽名制圖出勤制圖出勤考核5合計(jì)100答辯記錄 化工工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目年產(chǎn) 萬(wàn)噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)： 35000 噸/年：丙烯85%，丙烷15%（摩爾分率）；液氨100%：%（wt）丙烯腈水溶液：丙烯氨氧化法：3%：6%：300天設(shè)計(jì)要求，并畫(huà)出流程框圖（要求見(jiàn)4（1））；，熱量衡算：（1）流程框圖（CAD或者PPT繪，截圖在方案設(shè)計(jì)中）；（2）方案流程圖（CAD或手繪，A3圖紙）；（3）工藝物料流程圖（帶物料表，CAD或手繪，A3圖紙）；（4）制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（CAD或手繪，A3圖紙）；工作量：：1周：工作計(jì)劃第一周：物料衡算、熱量衡算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第二周：畫(huà)圖，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，第三周：答辯參考資料《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版(上下冊(cè))，中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年《化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)》，青島化工學(xué)院等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年目錄 1第一部分 概述 1 丙烯腈的性質(zhì) 1 丙烯腈的物理性質(zhì) 1 丙烯腈的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 2 3 3 4 5 6 6 催化劑 7第二部分 生產(chǎn)方案選擇 8第三部分 工藝流程設(shè)計(jì) 8 丙烯腈工藝流程示意圖 8 9第四部分 物料衡算和熱量衡算 10 10 10 物料衡算 10 熱量衡算 12 14 14 14 15 16 16 17 18 21 21 21 22 23 23 23 熱量衡算 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 29 29 30 30 30 30 30 30 30 31 31 31 32 32 32第五部分 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 32 32 32 33 33（此處即稀相段）直徑 34 34 34 35 35 35 36 38 38 38 39 40 42 42 42 44 44 44 47 47 47 48 48 48 49 49 49 50 50 50 52 52 53第五部分 課程設(shè)計(jì)心得 53第六部分 附錄 54 54 附圖 55摘要：，在設(shè)計(jì)中采用了丙烯氨氧化制丙烯腈法，此法能有效降低生產(chǎn)成本。 第一部分 概述 丙烯腈的性質(zhì) 丙烯腈的物理性質(zhì)丙烯腈是一種非常重要的有機(jī)化工原料，在合成纖維、樹(shù)脂、橡膠急膠粘劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此，在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸中，必須有嚴(yán)格的安全防護(hù)措施。kg1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)，由此可制得合成纖維、塑料、涂料和粘合劑等。丙烯腈與氨反應(yīng)可制得1，3 丙二胺，該產(chǎn)物可用作紡織溶劑、聚氨酯溶劑和催化劑。西歐有2個(gè)工廠曾采用由Distillers對(duì)于目前正在開(kāi)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。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(wàn)噸/年，甚至達(dá)25～35萬(wàn)噸/年。不斷研究開(kāi)發(fā)新一代催化劑是丙烯腈技術(shù)發(fā)展的又一趨勢(shì)。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。目前，中國(guó)石化已開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)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)。因此，目前我國(guó)的丙烯腈主要用于生產(chǎn)腈綸。引進(jìn)一套5萬(wàn)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(wàn)美元。尤其是1983年中國(guó)石油化工總公司成立以來(lái)，總公司十分重視丙烯腈技術(shù)的開(kāi)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(guó)內(nèi)大型丙烯腈裝置上應(yīng)用成功，使我國(guó)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(guó)的丙烯腈總體技術(shù)達(dá)到了國(guó)際水平。目前，正在運(yùn)行的9套丙烯腈裝置已有7套采用了國(guó)產(chǎn)MB82和MB86催化劑，其余裝置也將陸續(xù)更換國(guó)產(chǎn)催化劑。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(guó)產(chǎn)化技術(shù)開(kāi)發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”項(xiàng)目攻關(guān)。幾年來(lái)，齊魯石化丙烯腈裝置平均每年新增利潤(rùn)4000萬(wàn)元，大慶石化、安慶石化等4家裝置每年新增利潤(rùn)4100萬(wàn)元。此外，由于丙烷比丙烯價(jià)格低廉，人們便研究丙烷氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。在完成燃燒催化劑篩選、評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的流向變換技術(shù)，處理丙烯腈尾氣，尾氣中的揮發(fā)性有機(jī)物去除率達(dá)98%以上，處理后的尾氣可直接排放。該技術(shù)通過(guò)了千噸級(jí)、萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)，丙烯腈精制回收率已從原來(lái)的90%提高到94%，可為丙烯腈生產(chǎn)企業(yè)增加可觀的經(jīng)濟(jì)效益，3個(gè)月就可收回全部投資，已在我國(guó)丙烯腈生產(chǎn)裝置上得到了全面推廣應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)條件下,丙烯氨氧化反應(yīng)是一個(gè)非均相催化氧化反應(yīng): 與此同時(shí),在催化劑表面還發(fā)生如下一系列主要的副反應(yīng)。上述副反應(yīng)中,生成乙腈和氫氰酸的反應(yīng)是主要的。（1）Mo系催化劑工業(yè)上最早使用的是PMoBiO(CA)催化劑,其代表組成為PBi9Mo12O52。這種催化劑要求的反應(yīng)溫度較高(460～490℃),丙烯腈收率60%左右。SbFeO催化劑由日本化學(xué)公司開(kāi)發(fā)成功,即牌號(hào)為NB733A和NB733B催化劑。(2)工藝流程比較簡(jiǎn)單．經(jīng)一步反應(yīng)便可得到丙烯腈產(chǎn)物。(6)與其他生產(chǎn)方法如乙炔與氫氰酸合成法，環(huán)氧乙烷與氫氰酸合成法等比較，可以減少原料的配套設(shè)備(如乙炔發(fā)生裝置和氰化氫合成裝置)的建設(shè)投資。同時(shí)補(bǔ)充部分新鮮酸液，并從塔釜排放一部分含硫酸銨的廢液。K)0~110℃0~360℃0~470℃（1）濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：各物質(zhì)25~t℃平均比熱容用0~t℃的平均比熱容代替，誤差不大因此:若熱損失取 的5%，則需有濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負(fù)荷）為： 的飽和蒸汽（飽和溫度143℃）143℃飽和蒸汽焓：143℃飽和水焓：所以：（2）稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量以0℃氣體為衡算基準(zhǔn)進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為：離開(kāi)稀相段的氣體帶出熱為：熱損失取4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為： 的飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽量為：(1) ，(2) 空壓機(jī)入口空氣溫度30℃，相對(duì)溫度80％，空壓機(jī)出口氣體溫度170℃(3) 飽和塔氣、(體積比)，(4) 塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液，溫度105℃，組成如下：表44塔頂噴淋液的組成組分ANACN氰醇ACL水合計(jì)%（Wt）100(5) 塔頂出口濕空氣的成分和量按反應(yīng)器入口氣體的要求為:O2：，N2： kmol/h， kg/hH2O：， kg/h（1）進(jìn)塔空氣量查得30℃，相對(duì)濕度80%．因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為：（2）進(jìn)塔熱水量氣、故進(jìn)塔噴淋液量為：塔頂噴淋液105℃的密度為 ，