【正文】 （ 4） 擴(kuò) 大段（此 處 即稀相段）直 徑 取 擴(kuò) 大段氣速 為 操作氣速的一半即 u=氣體流量 為 ?????V=155300 hm/3 = sm/3 擴(kuò) 大段直 徑為 d= ? = 取 12m 擴(kuò) 大段高度 根據(jù)流化床直 徑 12m，空塔氣速 ，查 圖 得 2H /D= 稀相段高度 ?2H 2D= 12= 取 濃 相段冷 去 裝 置的 換熱 面 積 換熱裝 置用套管式， 總 差 傳熱 系 數(shù) 取 233 )./( 2 KmW 換熱裝 置的 熱負(fù) 荷已 由熱衡 算求出 Q= hkj/108 = skj/107 換熱 面 積為 F= 27 369)143470(233 m??? 取 30%的 設(shè)計(jì) 裕量， 則換熱 面 積為 480 2m （ 7）稀相段冷 卻裝 置的 換熱 面 積 用套管式 換熱裝 置，水 為 冷 卻劑 ， 產(chǎn) 生 （ 143℃）蒸 汽。氣氨過熱器的熱負(fù)荷為 Q=5110 {65（ 7） } = 105 KJ/h 加熱蒸汽用量為 W= 5? =420kg/h 混合器 （ 1）計(jì)算依據(jù)氣氨進(jìn)口溫度 65℃，流量 511 kg/h 丙烯氣進(jìn)口溫度 65℃，流量 ，丙烷氣進(jìn)口溫度 65℃，流量 出口混合氣溫度 110℃。 對新鮮吸收劑與循環(huán)液匯合處列熱平衡方程得： m+105=(m+2312) 70 (31) 對循環(huán)冷卻器列熱平衡方程得： m81m= Q9= 106 (32) 解析（ 31）和（ 32）得 m=1080000kg/h t=℃ 22 換熱器物料衡算和熱量衡算 (1)計(jì)算依據(jù) 進(jìn)口氣體 76℃，組成和流量與氨中和塔出口氣相同 出口氣體溫度 40℃，操作壓力 (2)物料衡算 出口氣體溫度 40℃， 40℃飽和蒸汽壓力為 OHP2?== 設(shè)出口氣體中含有 xkmol/h 的蒸汽，根據(jù)分壓定律有： )( ???? xx 解得 x=蒸汽的冷凝量為 =1963kg/h (3)熱量衡算 Q1= 105kJ/h b. 蒸汽冷凝放熱 Q2 Q2=19630 = 106kJ/h 凝液帶出熱 Q3=19630 （ 400） = 105kJ/h Q4 表 310 出口氣體各組分在 0～ 40℃的平均摩爾熱容 出口氣體各組分在 0~40℃的平均比熱容如下： Q4= 105kJ/h 熱平衡方程： Q1+Q2=Q3+Q4+Q5 解得 Q5= 106kJ/h 水吸收塔物料衡算和熱量衡算 (1)計(jì)算依據(jù) 物質(zhì) C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 CP 換熱器 AN 溶液去精制 AN 溶液來自水吸收塔 氣體來自氨中和塔 氣液混合物去水吸收塔 76176。K） Q7= 105kJ/h (h)新鮮吸收劑帶入熱 Q8 30℃ 、 93% H2SO4 的比熱容為 kJ/（ kg 93%（ wt）。 、液比為 （體積比），飽和度 。k)] 假設(shè)如下熱力學(xué)途徑： 各物質(zhì) 25～ t℃ 的平均比熱容用 0～ t℃ 的平均比熱容代替，誤差不大，因此， △H1=(12026+2223+5110+21072+69362+ 154602)(25110)=107kJ/h △H2=(103+103+103+2103 +103641)= 108kJ/h △H3=(+2223++5066+693621 .109+ 29720++1233+1507++4530) (47025)=107kJ/h △H =△H1+△H2+△H3 = 108+107= 108kJ/h 若熱損失取 △H 的 5%，則需由濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負(fù)荷）為： Q=()108= 108kJ/h 濃相段換熱裝置產(chǎn)生 的飽和蒸汽（飽和溫度 143℃ ）， 143℃ 飽和蒸汽焓 i=2736kJ/kg 物質(zhì) C3H6 C3H8 NH3 O2 N2 H2O AN CN ACN CL CO2 CP 0～110℃ 1 1 1 6 3 0～360℃ 8 3 6 4 8 8 4 0 3 0 0～470℃ 9 7 9 6 9 9 9 4 3 110176。 （ 3）生產(chǎn)能力 年產(chǎn) 60000 噸丙烯腈。床底段主要起原料氣預(yù)分配的作用，氣體分布板除使氣體均勻分布外，還承載催化劑的堆積。依靠密度差將上述混合物分為油相和水相，水相中含有一部分丙烯腈、氫氰酸等物質(zhì)，由泵送至脫氰塔（ 14）以脫除氫氰酸。 丙烯腈的水溶液含有多種副產(chǎn)物，其中包括少量的乙腈、氫氰酸和微量丙烯醛、丙腈等。因?yàn)樵诎贝嬖谙拢瑝A性介質(zhì)中會發(fā)生一些不希望發(fā)生的反應(yīng)，如氫氰酸的聚合、丙烯醛的聚合、氫氰酸與丙烯醛加成為氰醇、氫氰酸與丙烯腈加成為丁二腈，以及氨與丙烯腈反應(yīng)生成氨基丙腈等。這可能是由于加壓對副反應(yīng)更有利，反而降低了丙烯腈的收率。 (4)接觸時(shí)間 丙烯氨氧化反應(yīng)是氣 — 固相催化反應(yīng)，反應(yīng)是在催化劑表面進(jìn)行的。當(dāng)溫度低于 350℃時(shí)，幾乎不生成 6 丙烯腈。因此，空氣用量應(yīng)有一適宜值。但用量過多也不經(jīng)濟(jì)，既增加了氨的消耗量，又增加了硫酸的消耗量，因?yàn)檫^量的氨要用硫酸去中和，所以又加重了氨中和塔的負(fù)擔(dān)。丙烷和其它烷烴對反應(yīng)沒有影響，它們的存在只是稀釋了濃度，實(shí)際上含丙烯 50％的丙烯 — 丙烷餾分也可作原料使用。鉬系代表性的催化劑有美國 Sohio 公司的 C4 C49 及我國的 MB8 MB86。 CH2=CHCH3 +3/2NH3 +3/2O2 → 3/2CH3CN + 3H2O 4 乙腈的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的 1/7。 H 2 C O C H 2 + H C N N a 2 C O 35 0 6 0 ℃ O H C NC H 2 C H 2 M g 2 C O 32 0 0 2 2 0 ℃ C H 2 = C H C N + H 2 O (2)乙醛法 + H C N N a 2 O H1 0 2 0 ℃ C H 3 C H C NO H C H 2 = C H C NH 3 P O 46 0 0 7 0 0 ℃ + H 2 OC H 3 C H O (3)乙炔法 C H C H + H C N C u C l 2 N H 4 C l H C l8 0 9 0 ℃ C H 2 = C H C N 1952 年以后世界各國相繼建立了乙炔與氫氰酸合成丙烯腈的工廠。 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。實(shí)際上，目前我國周邊主要的丙烯生產(chǎn)國和地區(qū)都處于丙烯及其衍生物的凈出口地位，大量向我國出口。 20xx 年 ， 我國乙烯需求量 萬噸 ， 而丙烯的需求量卻達(dá)到 萬噸 ， 首次超過乙烯 ， 之后丙烯的需求量一種保持在乙烯之上。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、聚丙烯腈碳纖維等。 關(guān)鍵詞 丙烯腈；丙烯氨氧化法；生產(chǎn)；設(shè)計(jì) 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。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。 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。 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。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。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。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。 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。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。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。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。 （水比） 丙烯氨氧化的主反應(yīng)并不需要水蒸氣參加。要獲得丙烯腈的高收率，必須控制較高的反應(yīng)溫度。因此，原料氣和催化劑必須有一定的接觸時(shí)間，使原料氣能盡量轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物 。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。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。在眾多雜質(zhì)中，乙腈和丙烯腈的分離最困難?；厥账猩倭恐亟M分的水送至廢水處理系統(tǒng)。 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。 （ 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%。 C，反應(yīng)器入口混合氣 470176。 ，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(shí)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(jì) %(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