【正文】 根據(jù)熱量守恒回收塔符合熱量守恒定律。k) 108℃ 時(shí) , ? J/(molk) ℃ 時(shí) , 100120 ? ???? X ， 得 X=(molk) 根據(jù)線性公式 : 112112 YY YYXX XX ????? 分別求得以下結(jié)果 : ℃ 時(shí) , 6080 ? ???? X ， 得 X=(molk) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 ℃ 時(shí) , 110120 ? ???? X ， 得 X=(kgk) ℃ 時(shí) , 110120 ? ???? X ， 得 X=(kg在這工程中各類化學(xué)單元的操作，或者有動(dòng)量的傳遞（如流量傳送）；或者有齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 熱量的傳遞（如換熱設(shè)備）；或者伴有隨熱量的傳遞（如精餾、吸收等）。 W 為乙腈塔塔釜丙烯腈的含量。 W2 為上一工段去回收塔的溶劑水的含量。乙腈塔進(jìn)行分離所需的熱量是由塔釜?dú)庀噙M(jìn) 料直接提供給的， 這股進(jìn)料的熱量是有回收塔的再沸器提供的。乙腈塔在 12板作為氣相抽出，送至乙腈塔。回收塔是為設(shè)計(jì)的主要塔設(shè)備。 原料與產(chǎn)品規(guī)格 丙烯腈是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，用來生產(chǎn)聚丙烯纖維等，是化工中的重要原料一下是丙烯腈的產(chǎn)品的指標(biāo) [13]，也是生物化工和人們?nèi)粘Ｉ钪邢⑾⑾嚓P(guān)的重要的化學(xué)原料，而且丙烯腈還是應(yīng)用于現(xiàn)代石油化工的工藝路線中，可以當(dāng)化肥的原料與農(nóng)副產(chǎn)品也是有很大的聯(lián)系。擁有千噸級(jí)泊位兩個(gè)，年物資吞吐能力近 26 萬噸，年水動(dòng)量 萬噸。鐵路貨場(chǎng)吞 吐能力：一次堆貨量最高為 噸，年辦理量最高為 萬噸。 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB5018793。側(cè)線出料為乙腈和水的共沸物，進(jìn)入乙腈塔，塔頂分出粗乙腈。乙腈能發(fā)生典型的腈類反應(yīng)，并被用于制備許多典型含氮化合物，是一個(gè)重要的有機(jī)中間體。 產(chǎn)品的性質(zhì)特點(diǎn)： 丙烯腈，別名，氰基乙烯；為無色易燃液體，劇毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有機(jī)溶劑；遇火種、高溫、氧化劑有燃燒爆炸的危險(xiǎn)，其蒸汽與空氣混合物能成為爆炸性混合物，爆炸極限為 %17% （體積百分比）；沸點(diǎn)為 ℃ ，閃點(diǎn) 5℃ ，自燃點(diǎn)為 481℃ 。 和發(fā)展前景 國外情況 近年來隨著丙烯腈下游產(chǎn)品腈綸、丙烯腈 丁二烯 苯乙烯 /苯乙烯（ ABS/AS）、丙烯酰胺、丁腈橡膠和丁腈膠乳、己二腈和己二胺等方面的發(fā)展，特別是下游精細(xì)化工新品的不斷開發(fā)與應(yīng)用，世界的丙烯腈需求量也不斷增加 [4]。 乙腈最主要的用途是作溶劑。 丙烯腈與丁二烯共聚可制得丁腈橡膠，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和電絕緣性能，并且在大多數(shù)化學(xué)溶劑，陽光和熱作用下，性能比較穩(wěn)定。 關(guān)鍵詞 ： 丙烯腈；乙腈； 溶劑 水 ；回收 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract This article is mainly an annual output of 80,000 tons of acrylonitrile recovery section the preliminary design. Firstly, this paper discusses the purpose of the recovery section, development in the world, the market prospects and production methods. To find the information of the production installations in the extractive distillation column with water as solvent process, the main purpose is the separation of acrylonitrile and acetonitrile. This article focuses on the acrylonitrile recovery section including process principles and processes discussing. Process parameters of material balance, heat balance and puting equipment, and equipment selection are based on the calculated data. Process controling, three wastes are described. Finally, according to the process conditions the use of Auto CAD drawing with a process flow diagram of the control points, pleted the design specification of 20 000 words. Key words: Acrylonitrile。 齊 齊 哈 爾 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 題 目 年 8 萬噸丙烯腈回收 工段的初步設(shè)計(jì) 學(xué) 院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成 績 2021 年 6 月 10 日 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘 要 本文是主要研究年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈回收工段的 初步設(shè)計(jì)。最后根據(jù)工藝條件利用 Auto CAD 繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，并且完成了 20 000 字的設(shè)計(jì)說明書。 聚丙烯腈制成的腈綸質(zhì)地柔軟，類似羊毛，俗稱 “人造羊毛 ”，它強(qiáng)度高，比重輕，保溫性好，耐日光、耐酸和耐大多數(shù)溶劑。 在石油化學(xué)工業(yè)中用作從烯烴和鏈烷烴中提取丁二烯和異戊二烯的萃取劑外，還被廣泛地用作有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、表面活性劑、染料等精細(xì)化學(xué)品的合成原料，以及薄層色譜、紙色譜、光譜、極譜和高效液相色譜 (的流動(dòng)相溶劑，最近又開始被用作 DNA合成提純?nèi)軇⒂袡C(jī) EL 材料合成用溶劑、電子部件的清洗溶劑等，這些應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)乙腈的純度有著很高的要求。 此外，還可以用于合成乙胺、乙酸等，并在織物染色、照明工業(yè)中也有許多用途。目前，丙烯腈在國內(nèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 狀況，每年需大量進(jìn)口來滿足國內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)，且進(jìn)口量呈逐年上升趨勢(shì)， 1997～ 2021 年我國丙烯腈進(jìn)口量分別為 40， 99， 158， 153kt。有一定毒性，與水和醇無限互溶。用擋板式分層器，將油相溢流進(jìn)入小貯罐，然后泵入脫 HCN 塔精餾，水相返回萃取塔。 《化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》 HG/T 206882021。鐵路支線覆蓋區(qū)內(nèi)各大中型企業(yè)。富拉爾基港距區(qū)中心 8 公里，機(jī)動(dòng)船上溯可達(dá)嫩江縣，下行可至哈爾濱。 設(shè)計(jì)規(guī)模及生產(chǎn)制度 表 13生產(chǎn)規(guī)模 組份 生產(chǎn)時(shí)間 生產(chǎn)能力 丙烯腈 8000h 80000 噸 /年 下表為回收車間 的 車間人員組成情況： 表 14回收車間丙烯腈工段人員組成 人員名稱 人數(shù) 倒班制度 車間主任 2 八小時(shí)工作制 班長 4 四班三倒 回收工段 6 四班三倒 乙腈工段 6 四班三倒 技術(shù)工段 2 八小時(shí)工作制 臨時(shí)工人 若干 八小時(shí)工作制 在職工人共計(jì) 20 人，臨時(shí)工人若干，車間主任白天在車間主持工作，每班由一個(gè)班長帶倒班人員進(jìn)行倒班。 工藝路線的 圖 21 整個(gè)回收工段流程示意圖 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 本設(shè)計(jì)的工藝路線是以丙烯腈的混合物為原料，選擇常壓萃取精餾法進(jìn)行精餾。水層返回回收塔進(jìn)料。 乙腈塔塔釜物料，用乙腈塔釜液泵送至回收塔的第 24塔盤。 D4 為去乙腈塔溶劑水的含量。 表 24乙腈塔出料平衡表 組份 分子量 kg/h kmol/h %(kmol) %(wt) 丙烯腈 乙腈 氫氰酸 水 90 合計(jì) 100 100 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 25出料中的百分比例 （ ﹪ ） 組份 塔頂 塔釜 丙烯腈 3 乙腈 50 氫氰酸 水 圖 23 乙腈 工段物料表 設(shè)丙烯腈的組份分?jǐn)?shù)為 X WDF WDF ??? ?? D 為乙腈塔塔頂丙烯腈的含量。經(jīng)歷各種物理變化和化學(xué)變化，進(jìn)行著物質(zhì)的生產(chǎn)。k)= J/(molk)=(molk) （ 3） 丙烯腈的定壓比熱容： 液態(tài)丙烯腈的定壓比熱容查表 表 210液態(tài)丙烯腈定壓比熱容 液態(tài)丙烯腈溫度 ℃ 60 80 100 110 定壓比熱 容 kJ/(kgk) 根據(jù)線性公式 : 112112 YY YYXX XX ????? 分別求得以下結(jié)果 : ℃ 時(shí) , 6080 ? ???? X ， 得 X=(molk) 39,03 由于無法查到其他溫度下的液態(tài)氫氰酸定壓比熱容，因此采用倍數(shù)法求得以下溫度下的定壓比熱容： ℃ 時(shí) , ?J/(mol 塔頂帶出的熱量 （含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水） ： Q5= Cm t? 5=（ + + + ） （ ） = kJ/h 乙腈塔進(jìn)料帶出的熱量 （含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水） ： Q6= Cm t? 6=（ + + + + ） （ 1080） =裝置本身損失的熱量： Q 損 =15﹪ Q 進(jìn) =15﹪ = kJ/h Q 進(jìn) = Q1+ Q2+ Q3+ Q4=+++ = kJ/h Q 帶 = Q5+ Q6 + Q 損 =++15﹪ = kJ/h ∴Q 進(jìn) ≈Q 帶 所以回收塔熱量守恒。k) (3)液態(tài)丙烯腈定壓比熱容查表的： 表 219液態(tài)丙烯腈定壓比熱容 溫度 ℃ 40 60 比熱容 kJ/(kgk) (7)液態(tài) 氫氰酸的定壓比熱容查表的： 表 223液態(tài)氫氰酸 定壓比熱容 液態(tài)氫氰酸溫度 ℃ 40 定壓比熱容 J/(mol 進(jìn)入物料帶入的熱量 (含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水 )： Q1=Cm t? =（ + + + + ） （ 1080） = kJ/h 塔頂物料帶走的熱量 （含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水） ： Q2=C2m t? 2 =（ + + +18264 ） （ 920） = kJ/h 塔頂冷凝器去除的熱量 (含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水 )： Q3=C3m t? 3 =（ + + +1866 ） （ 9241） = kJ/h 塔底釜液帶走的熱量 (含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水 )： Q4=C4m t? 4 =（ + + +48 ） （ ） = kJ/h 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 塔底再沸器帶進(jìn)的熱量 (含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、溶劑水 )： Q5=C5m t? 5=（ ++ +） （ ） = kJ/h 裝置的熱損失 : Q 損 =10﹪ Q 進(jìn) Q 損 =10﹪ = kJ/h Q 總進(jìn) = Q1+ Q4= kJ/h Q 總出 = Q2+ Q3+ Q5= kJ/h ∴Q 進(jìn) ≈Q 帶 所以乙腈 塔熱量守恒。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 3章 設(shè)備選擇 選擇原則 在化工生產(chǎn)中塔是是重要的化工設(shè)備。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。 孔間距一般要求是孔徑的 ~ 倍，故取孔間距 t = 極限空塔氣速 最大流速 maxu 上maxu =C ??VVL? ?? = m/s 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 下maxu =C ??VVL?