【正文】 溫度 t 出塔熱水 帶出熱量 Q4=27350=1136080t 熱損失按 5%計，則 Q5=(107+107)=106kJ/h 熱平衡方程 Q 1+ Q 3= Q 2+ Q4+Q5 代入數(shù)據(jù)： ? + ? = ? + t1136080 +106 解得 t=79℃ 因 此，出塔熱水溫度為 79℃ 。 ，溫度 105℃ ，組成如 表 35所示： 表 35 塔頂噴淋液各組成 O2 H2O N2 (2) 物料衡算 進(jìn)塔干空氣量 =(+)= 查得 30℃ ，相對濕度 80%時空氣濕含量為 水氣 /kg 干空氣， 因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸汽量為 90420=1990kg/h 氣液比為 ，故進(jìn)塔噴淋液量為 (+)(273+170)/2731/= 塔頂噴淋液（ 105℃ ） 的密度為 958kg/m3,因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為 958=285000 kg/h 出塔氣體中的 O N H2O 的量與 反應(yīng)器入口氣體相同，因而 O2 H2O N2 ,2kg/h 組分 AN ACN 氰醇 ACL H2O 合計 %(wt) 100 17 塔內(nèi)水蒸發(fā)量 == ∴ 出塔液流量 ==271530kg/h 36 表 36 飽和塔物料平衡表 成分 入塔氣 出塔氣 入塔噴淋液 塔釜排出液 kmol/h Kg /h % (mol) % (wt) kmol /h Kg /h % (mol) % (wt) Kg /h % (wt) Kg /h % (wt) 2O 65 21 072 8 658.5 21072 0 0 0 0 0 2N 2477.2 69362 2 2477.2 69362 0 0 0 0 0 OH2 921.1 16580 858.9 154 0 285960 6 271489 5 AN 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 25 ACN 0 0 0 0 0 0 0 0 4 氰醇 0 0 0 0 0 0 0 0 3 5 3 53 ACL 0 0 0 0 0 0 0 0 7 2 7 21 合計 100 100 100 100 285000 100 271530 100 (3) 熱衡算 從物料平衡表得知，空氣飽和塔出口氣體中，蒸汽的摩爾分?jǐn)?shù)為 ，根據(jù)分壓定律，蒸汽的實際分壓為 PH2O=yH2OP== 因飽和度為 ，所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為 查飽和蒸汽表得到對應(yīng)的飽和溫度為 90℃ ，因此須控制出塔氣體溫度為 90℃ ，才能保證工藝要求的蒸汽量 18 入塔水來自精制工段乙腈解吸塔塔釜， 105℃ t 熱衡算基準(zhǔn)： 0℃ 氣態(tài)空氣， 0℃ 液態(tài)水 (a)170℃ 進(jìn)塔空氣帶入熱量 Q1 170℃ 蒸汽焓值為 ，干空氣在 0～ 170℃ 的平均比熱容為 (kg 進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為 Q1=(1659+2223+7295+5066+69362+ 29720++1233+1507++4530) (4700)=107kJ/h 離開稀相段的氣體帶出熱為 Q2=(1659+2223+7295+5066+69362+ 29720++1233+1507++4530)(3600)=107kJ/h 熱損失取 4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為 Q3=() (Q1Q2)=( )(107)=107kJ/h 稀相段換熱裝置產(chǎn)生 的飽和蒸汽量為 G=107/()=10550kg/h 廢熱鍋爐的 物料衡算和 熱量衡算 (1) 計算依據(jù) 360℃ ，壓力 180℃ ，壓力 MPa MPa 的飽和蒸汽 (2) 熱衡算 以 0℃ 氣體為衡算基準(zhǔn) ，各物質(zhì)的平均比熱容為表 34 所示。 C，反應(yīng)器入口混合氣 470176。 物料流程圖如下： 11 圖 物料流程圖 12 3 工藝設(shè)計計算 物料衡算與熱量衡算 按年工作日 300 天，丙烯腈損失率 %，設(shè)計裕量 6%計算，丙烯腈小時產(chǎn)量為： 600001000(30024)= 。 （ 4）原料組成 液態(tài)丙烯原料含丙烯 85%（ mol） ,丙烷 15%（ mol）；液態(tài)氨原料含氨 100%。在擴(kuò)大段中催化劑的聚集密度較小，故也稱為稀相段。 反應(yīng)段是反應(yīng)器中間的圓筒部分，其作用是為化學(xué)反應(yīng)提供足夠的反應(yīng)空間，使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完全。 典型設(shè)備－流化床反應(yīng)器 丙烯氨氧化的反應(yīng)裝置多采用流化床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖 1— 2 所示?；厥账猩倭恐亟M分的水送至廢水處理系統(tǒng)。 利用回收塔（ 8）對吸收液中的丙烯腈和乙腈進(jìn)行分離，由回收塔側(cè)線氣相抽出的含乙腈和水蒸氣的混合物送至乙腈塔（ 14）釜，以回收副產(chǎn)品乙腈；乙腈塔頂蒸出的乙腈水混合蒸汽經(jīng)冷凝、冷卻后 送至乙腈回收系統(tǒng)回收或者燒掉。在眾多雜質(zhì)中，乙腈和丙烯腈的分離最困難。通常合成氣體由塔釜進(jìn)入，水由塔頂加入，使它們進(jìn)行逆流接觸，以提高吸收效率。生成的聚合物會堵塞管道，而各種加成反應(yīng)會導(dǎo)致產(chǎn)物丙烯腈和副產(chǎn)物氫氰酸的損失。氨氧化反應(yīng)放出大量的熱，為了保 持床層溫度穩(wěn)定，反應(yīng)器中設(shè)置了一定數(shù)量的 U 型冷卻管，通入高壓熱水，借水的汽化潛熱移走反應(yīng)熱。因此，一船采用常壓操作，適當(dāng)加壓只是為了克服后部設(shè)備及管線的阻力。 (5)反應(yīng)壓力 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈是體積縮小的反應(yīng)，提高壓力可增大反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。因此，原料氣和催化劑必須有一定的接觸時間，使原料氣能盡量轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物 。生產(chǎn)中通常采用在 460℃左右進(jìn)行操作。要獲得丙烯腈的高收率，必須控制較高的反應(yīng)溫度。因此，發(fā)展趨勢是改進(jìn)催化劑性能，以便少加或不加水蒸汽。 （水比） 丙烯氨氧化的主反應(yīng)并不需要水蒸氣參加。但若催化劑長期在缺氧條件下操作，雖經(jīng)再生，活性也不可能全部恢復(fù)。因此，丙烯與氨的摩爾比，應(yīng)控制在理論值或略大于理論值，即丙烯 :氨＝ 1:1～ 左右。 (2)原料的配比 合理的原料配比，是保證丙烯腈合成反應(yīng)穩(wěn)定、副反應(yīng)少、 消耗定額低，以及操作安全的重要因素。乙烯在 氨氧化反應(yīng)中不如丙烯活潑，因其沒有活潑的α H，一般情況下，少量乙烯存在對反應(yīng)無不利影響。載體的選擇也很重要，由于反應(yīng)是強放熱，所以工業(yè)生產(chǎn)中采用流化床反應(yīng)器。一般認(rèn)為，其中 Mo— Bi 是主催化劑，P— Ce 是助催化劑，具有提高催化劑活性和延長催化劑壽命的作用。為了減少副反應(yīng)，提高目的產(chǎn)物收率，除考慮工藝流程合理和設(shè)備強化外，關(guān)鍵在于選擇適宜的催化劑，所采用的催化劑必須使主反應(yīng)具有較低活化能，這樣可以使反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行，使熱力學(xué)上更有利的深度氧化等副反應(yīng)，在動力學(xué)上受到抑制。 CH2=CHCH3 + O2 → CH2=CHCHO + H2O 丙烯醛的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的 1/100 CH2=CHCH3 + 9/2O2 → 3CO2 + 3H2O 二氧化碳的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的 1/4，它是產(chǎn)量最大的副產(chǎn)物。 1959 年開發(fā)成功了丙烯氨氧化 — 步合成丙烯睛的新方法，該法具有原料價廉易得、工藝流程簡單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等許多優(yōu)點，使其 1960 年就在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用，很快取代了乙炔法，迅速推動了丙烯腈生產(chǎn)的 發(fā)展，成為世界各國生產(chǎn)丙烯腈的主要方法。本方法比上兩法技術(shù)先進(jìn)、工藝過程簡單，但丙烯腈分離提純較為困難，需大量電能生產(chǎn)電石。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。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。中東地區(qū)新增丙烯生產(chǎn)能力的很大一部分也瞄準(zhǔn)我國市場，因此未來 國內(nèi)市場面臨激烈的競爭。 20xx 年 ，我國聚丙烯的產(chǎn)量為 萬噸 ， 消耗丙烯約 萬噸 ， 約占全國丙烯總消費量的 %，； 20xx 年我國聚丙烯產(chǎn)量為 萬噸 ， 消耗丙烯約 萬噸 ， 比 20xx年增長約 %； 丙烯腈是我國丙烯的第二大衍生物 ， 20xx 年 ， 我國丙烯腈的產(chǎn)量約為 萬噸 ， 消費丙烯約 萬噸 ， 約占全國丙烯總消費量的 %； 20xx年產(chǎn)量約為 萬噸 ， 消費丙烯約為 萬噸 ， 比 20xx 年增長約 %； 環(huán)氧丙烷是我國丙烯的第三大消費衍生物 ， 20xx 年 ， 全國環(huán)氧丙烷的產(chǎn)量約為 萬噸 ， 2 消耗丙烯約 萬噸 ， 約占全國丙烯總消費量的 %； 20xx 年產(chǎn)量約為 萬噸 ， 消耗丙烯約 萬噸 ， 比 20xx 年增長約 %； 丁醇和辛醇也是丙烯的主要衍生物之一 ， 20xx 年我國丁辛醇的產(chǎn)量合計約為 萬噸 ,共消耗丙烯約 萬噸 ,約占全國丙烯總消費量的 %； 20xx 年產(chǎn)量合計為 萬噸 ， 共消耗丙烯約 萬噸 ， 比 20xx 年 減少約 %； 20xx 年用于生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品如苯酚、丙酮和丙烯酸等方面的丙烯消費量約為 萬噸 ， 約占全國丙烯總消費量的%； 20xx 年消費量約為 萬噸 。 與乙烯相似，由于丙烯分子中含有雙鍵和α 活潑氫，所以具有很高的化學(xué)反應(yīng)活性。 丙烯系產(chǎn)品的生產(chǎn) 丙 烯的主要來源有兩個，一是由煉油廠裂化裝置的煉廠氣回收；二是在石油烴裂解制乙烯時聯(lián)產(chǎn)所得。 生產(chǎn)丙烯腈的方法主要有環(huán)氧乙烷法、乙炔法及丙烯氨氧化法。 丙烯腈其用途十分廣泛。s main unit for material and energy balance, air heaters, propylene evaporator, ammonia evaporator process calculation, worked out some of the equipment of the heat transfer area, pleted the preliminary design of the raw material process. Key words acrylonitrile。 畢業(yè) 設(shè)計 論文 年產(chǎn) 6萬噸丙烯腈合成工段的初步設(shè)計 系 、 部： 材料與化學(xué)工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級： 完成時間： 摘 要 丙烯腈是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，是合成聚丙烯腈纖維，丁腈橡膠和合成塑料的 重要單體。 關(guān)鍵詞 丙烯腈；丙烯氨氧化法；生產(chǎn)；設(shè)計 ABSTRACT Acrylonitrile is an important product for the petrochemical industry, synthetic acrylic fiber, acrylonitrilebutadiene rubber and synthetic plastics important monomers. This article is a rich source of raw materials, production of ammonia oxidation of propylene nitride. From raw materials handling to the synthesis of acrylonitrile unit39。 它是重要的基本有機(jī)原料之一，它與丁二烯共聚生成丁腈橡膠，是三大合成材料的重要單體。此外，丙烯腈還用于生產(chǎn) ABS、 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