【正文】 ......................................... 2 丙烯腈的性質(zhì)和用途 .................................................................. 2 丙烯腈的生產(chǎn)方法 ...................................................................... 3 反應(yīng)原理 ...................................................................................... 3 操作條件 ...................................................................................... 4 工藝流程 ...................................................................................... 6 典型設(shè)備－流化床反應(yīng)器 .......................................................... 8 2 總 體方案 工藝設(shè)計 .......................................................................................... 9 設(shè)計任務(wù) ................................................................................................. 9 流程確定 ............................................................................................... 10 3 工藝設(shè)計計算 ................................................................................................ 12 物料衡算與熱量衡算 ........................................................................... 12 反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算 ................................................. 12 廢熱鍋爐的物料衡算和熱量衡算 ............................................. 15 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算 ............................................. 16 氨中和塔物料衡算和熱量衡算 ................................................. 18 換熱器物料衡算和熱量衡算 ..................................................... 22 水吸收塔物料衡算和熱量衡算 ................................................. 22 空氣水飽和塔釜液槽 ................................................................ 24 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算 ................................................................ 25 丙烯過濾器熱量衡算 ................................................................ 25 氨蒸發(fā)器熱量衡算 .................................................................. 26 氣氨過熱器 .............................................................................. 26 混合器 ...................................................................................... 26 空氣加熱器的熱量衡算 .......................................................... 27 主要設(shè)備的工藝計算 ........................................................................... 28 流化床合成反應(yīng)器 .................................................................... 28 空氣飽和塔 ................................................................................ 29 丙烯蒸發(fā)器 ................................................................................ 32 4 車間布置設(shè)計 ................................................................................................ 34 廠房建筑 ............................................................................................... 34 生產(chǎn)操作 ............................................................................................... 34 設(shè)備裝修 ............................................................................................... 34 安全要求 ............................................................................................... 35 車間布置說明 ....................................................................................... 35 5 環(huán)境保護和安全措施要求 ............................................................................ 36 丙烯腈生產(chǎn)中的三廢處理 ................................................................... 36 生產(chǎn)安全及防護措施 ........................................................................... 36 6 結(jié)論 ................................................................................................................ 38 參考文獻 .............................................................................................................. 39 致 謝 .................................................................................................................. 40 附 錄 .................................................................................................................. 41 1 1 丙烯腈的概論 丙烯腈是一種無色、易燃易爆有刺激性臭味的液體，能自聚，在常溫、常壓下呈黃色。我國用 于生產(chǎn)腈綸的丙烯腈占 80％以上。然而，這些發(fā)展空間并非國內(nèi)公司所能獨享，而將給國內(nèi)外石化公司帶來共同的發(fā)展機遇。 (1)環(huán)氧乙烷法 以環(huán)氧乙烷與氫氰酸為原料，經(jīng)兩步反應(yīng)合成丙烯腈。 我國目前采用的主要是第一類催化劑。 （氨比） 在實際投料中發(fā)現(xiàn)，當氨比小于理論值 1:1時，有較多的副產(chǎn)物丙烯醛生成，氨的用量至少等于理論比。 (3)反應(yīng)溫度 溫度是影響丙烯氨氧化的一個重要因素。但實驗表明，加壓 反應(yīng)的效果不如常壓理想。其它氣體自塔頂排出，所排出的氣體中要求丙烯腈和氫氰酸含量均小于 2 l05。 床底段為反應(yīng)器的下部，許多流化床的底部呈 錐形，故又稱錐形體，此部分有氣體進料管、防爆孔、催化劑放出管和氣體分布板等部件。 (2) 物料衡算 C3H6 C3H8 = NH3 = O2 = H2O 3= N2 = 丙烯腈 乙腈 3/2 = 丙烯醛 =2kmol/h= CO2 30 .12= HCN 3= 13 C3H8 N2 O2 2 9/(32) = C3H6 2/3 = NH3 ,83 = H2O +3+2+2++2 =1651kmol/h=29720kg/h 32 表 32 反應(yīng)器物料平衡表 （ 3） 熱量衡算 各物質(zhì) 0～ t℃的平均定壓比熱容如表 33 所示 組分 流量和組成 反應(yīng)器進口 反應(yīng)器出口 Kmol /h Kg /h % (mol) % (wt) Kmol /h Kg /h % (mol) % (wt) C3H6 12026 1659 C3H8 2223 2223 NH3 5110 O2 21072 5066 H2O 1651 29720 N2 69362 69362 AN 0 0 0 0 ACN 0 0 0 0 1233 HCN 0 0 0 0 1507 ACL 0 0 0 0 2 CO2 0 0 0 0 4530 合計 15440 417500 100 100 4782 125240 100 100 14 表 33 各物質(zhì) 0～ t℃ 的平均定壓比熱容 CP/[kJ/(kg ，生成硫酸銨。 設(shè)循環(huán)液流量為 m kg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度 t℃ 。 時間 10s （ 2） 濃 相段直 徑 因反 應(yīng)過 程 總 物 質(zhì) 的量增加，故按出口 處計 算塔 徑 比 較 安全 出口 處 氣體體 積 流量 為 V=4780 40273 ?? =145480 hm/3 = sm/3 取 空床線 速 濃 相段直 徑為 ??d= 取流化床 濃 相段直 徑為 7m （ 3） 濃 相段高度 按接觸 時間 10s 算，推化 劑 的堆體 積為 ??rV = 3m 靜 床高 20 8 ??H = 取膨 脹 比 為 2， 則濃 相段高度 為 ??? RHH = 取 濃 相段高 51m 校核 推化 劑 的堆密度 為 640 3/mkg 推化 劑 的品 質(zhì) W= 640=258620kg= 推化 劑負 荷 為 ? = )./(63 kgcathHC 29 實驗裝 置的推化 劑負 荷可 達 到 )./(63 kgcathHC ，本 設(shè)計 的值小于 實驗值，是可靠的。濕空氣來自空氣加熱器 （ 2）熱衡算求進口濕空氣的溫度 t 以 0℃為熱衡算基準。K）。 ，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 進塔干空氣量