【文章內(nèi)容簡介】 化氧化法。其中氰乙醇法已淘汰，乙炔 法僅少數(shù)國家沿用 [8]。世界丙烯腈生產(chǎn)能力，幾乎所有的流程都采用索亥俄 (Sohio)技術(shù)，丙烯氨氧化工藝占絕對(duì)優(yōu)勢，但丙烷與丙烯之間存在著巨大的價(jià)格差，而且丙烷資源豐富，從而使包括 BP、 Sohio 公司在內(nèi)的一些公司紛紛研究用丙烷作原料生產(chǎn)丙烯腈的工藝。由于丙烯市場短缺、價(jià)格走高 ,而丙烷來源豐富 ,相對(duì)便宜 ,若丙烷氨氧化新工藝工業(yè)化成功 ,對(duì)丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)和市場格局影響很大。因此建議側(cè)重點(diǎn)在不斷提高丙烷氨氧化催化劑的反應(yīng)性能不斷改進(jìn)工藝技術(shù)；在兼顧丙烯腈收率的前提下 ,著重環(huán)保方面的考慮 ,向清潔工藝和、環(huán)境友好催化 劑方向努力；盡可能采用經(jīng)濟(jì)規(guī)模 ,實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營；與腈綸、下游產(chǎn)品實(shí)施裝置一體化建設(shè)或者建立供需合作伙伴，以避免原料漲價(jià)的擠壓，有效抵御市場風(fēng)險(xiǎn)，并強(qiáng)有力地參與國際丙烯腈市場和生產(chǎn)技術(shù)的激烈競爭。 回收工段的生產(chǎn)方法：共沸精餾塔，工業(yè)上成為回收塔，水洗液 66℃ 左右 進(jìn)料，塔上部用 48℃ 的水萃取精餾，塔頂（ 70℃ ）的出料為丙烯腈和水的共沸物，經(jīng)冷卻到 40℃ 左右后進(jìn)入油水分層器。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。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。 脫氰塔（采用真空操作）底部的釜液用泵打入丙烯腈精制塔。為減少聚合，齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 降低精餾塔操作溫度，精餾塔采用真空操作，塔側(cè)線得純度為 %以上的成品丙烯腈。塔釜液用作回收塔的萃取劑 [9]。 設(shè)計(jì)依據(jù) 專業(yè)下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書 《年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈 回收 工段 的 初步設(shè)計(jì)》。 《化工建設(shè)項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 HG 20235。 《化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》 HGJ 686。 《化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》 HG/T 206882021。 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB5018793。 廠址選擇 齊齊哈爾市黑龍江省西部地區(qū)的最大城市，坐落于松嫩平原中部。距離全國最大的路上油田和重要的化工基地 ——大慶市 139 公里。全市總面積 42， 469 平方公里，人口561 萬是全國 13 個(gè)較大的城市之一，緊鄰嫩江，鐵路，公路、水路運(yùn)輸發(fā)達(dá)，地廣人稀，科研力量雄厚，原料運(yùn)輸便利 [10]。 富拉爾基交通電訊便利。號(hào)稱 “亞歐大陸橋 ”的濱洲鐵路橫貫東西城區(qū)，嫩江富拉爾基江段建有濱洲鐵路嫩江橋（濱洲鐵路于嫩江上曾建三橋，原為單線橋，現(xiàn)為復(fù)線橋）。富拉爾基站建于 1902 年，為中國鐵路一等站。鐵路支線覆蓋區(qū)內(nèi)各大中型企業(yè)。鐵路貨場吞 吐能力：一次堆貨量最高為 噸，年辦理量最高為 萬噸。區(qū)域內(nèi)公路四通八達(dá)，有縣級(jí)以上公路七條，通車?yán)锍? 公里（ 2021 年）。碾北公路（ 301 國道省內(nèi)段）穿城而過，西可達(dá)龍江縣、碾子山區(qū)、內(nèi)蒙古等地，北可達(dá)梅里斯區(qū)、齊齊哈爾。齊富躍進(jìn)公路（ 28 公里）直通齊齊哈爾、富拉爾基兩地。躍進(jìn)公路改造 ——齊富高速公路工程已于 2021 年 5 月啟動(dòng)，浮橋已于 8 月竣工。向東有汽車輪渡至嫩江東岸，由富昂公路通向昂昂溪區(qū)，遠(yuǎn)期將建設(shè)嫩江公路橋，并與碾北公路、 111 國道構(gòu)成齊齊哈爾外環(huán)線。投資 1800 余萬元建 設(shè)的富拉爾基公路客運(yùn)站業(yè)已完工，將于 10 月投入使用。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。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。全區(qū)共有機(jī)動(dòng)車近三千臺(tái)，出租車 600 余臺(tái)。從本區(qū)出發(fā)到齊齊哈爾大民機(jī)場僅 23 公里。通訊系統(tǒng)具有國際、國內(nèi)所有通訊業(yè)務(wù)，有中國網(wǎng)通、中國電信、中國鐵通、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通等電信運(yùn)營商 [11]。 富拉爾基有目前的四家國有商業(yè)銀行：中國工商銀行，中國農(nóng)業(yè)銀行，中國建齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 設(shè)銀行，中國銀行的各支行及數(shù)十個(gè)營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)遍布各條主要街道，各大股份 制 商業(yè)銀行也相繼落戶富區(qū)：有龍江銀行，交通銀行，光大銀行等數(shù)家，這樣就可以為廠址選擇提供了有力財(cái)政便捷保證 [12]。 所以，依據(jù)廠址選擇的基本原則和要求，齊齊哈爾市有適合工廠要求的地址、氣候、經(jīng)濟(jì)條件適宜。在該地區(qū)建設(shè)是最好選擇。 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。 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。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 15成品丙烯腈指標(biāo) 序號(hào) 指標(biāo)名稱 其他 優(yōu)級(jí)品 指標(biāo) 一級(jí)品 合格品 1 外觀 — 透明液體 無懸浮物 2 色度 （ ptco）號(hào) 5 5 10 3 密度 (20℃ ) g/m3 ～ — — 4 PH值 =102 (wt) ～ — — 5 酸度（以乙酸記） =102 (wt) — 6 水含量 =102 (wt) 表 16副產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo) 名稱 項(xiàng)目 單位 指標(biāo) 氫氰酸 氫氰酸 102 (wt) ﹥ 丙烯腈 106 (wt) ﹤ 50 乙腈 乙腈 102 (wt) =35 丙烯腈 102 (wt) = 氫氰酸 102 (wt) =5 稀硫銨 硫胺 102 (wt) 20—26 液 重組分 102 (wt) — 總氰 106 (wt) ﹤ 1000 表 17三劑消耗 序號(hào) 名稱 規(guī)格 單位 每噸丙烯腈消耗定額 kg/h 消耗量 t/a 1 硫酸 按 100102 Kg 130 1300 104600 2 對(duì)苯 二酚 按 100102 Kg 5 40 3 醋酸 按 100102 Kg 18 144 4 碳酸鈉 按 100102 Kg 2 16 5 消泡劑 按 100102 Kg 2 16 6 催化劑 按 100102 Kg 4 32 7 磷酸三鈉 按 100102 Kg 化工工程建設(shè)項(xiàng)目在籌備階段就要進(jìn)行費(fèi)用估算，目的是給項(xiàng)目主管部門提供決策齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 依據(jù)。經(jīng)濟(jì)核算必須考慮到一切可能存在的因素：用于原材料、勞動(dòng)力、設(shè)備維修、動(dòng)力和其他公用工程 等方面的直接生產(chǎn)成本，還包括車間的管理費(fèi)、銷售費(fèi)用以及其他費(fèi)用 ,所以我們應(yīng)該對(duì)我們進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算表對(duì)工廠的生產(chǎn)規(guī)模等進(jìn)行大概的估算。 表 18經(jīng)濟(jì)核算表 序號(hào) 指標(biāo)名稱 計(jì)算單位 設(shè)計(jì)指標(biāo) 成本 /萬元 1 生產(chǎn)規(guī)模 t/a 8wt — 2 車間定員 人 20 50 3 原料量：粗丙烯腈 t/a 306021 80 4 乙腈蒸汽好量 t/a 3090 40 5 蒸汽耗量 t/a 3900 4 6 冷凝水耗量 t/a 128389 8 7 設(shè)備耗量及投資 臺(tái) 8 100 8 車間建筑面積 m2 260 100 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 2章 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 工藝原理 原料中各種不同類的有機(jī)化合物的復(fù)雜混合物，其中許多有相近的沸點(diǎn)、比重等物理性質(zhì)。 本設(shè)計(jì)是把丙烯腈與乙腈 完全互溶而沸點(diǎn)相近 的液體混合物 ，加入一種萃取劑使丙烯腈和乙腈的相對(duì)揮發(fā)度增大，既而 分離開的一種物理過程，精餾是利用液態(tài)混合物中各組分揮發(fā)度或沸點(diǎn)的不同來分離這些組分的方法 本課題研 究的內(nèi)容是丙烯腈回收段的設(shè)計(jì)，主要是將丙烯腈、乙腈、氫氰酸的水 液下精制分離丙烯腈。主要方法是采取萃取精餾的方法，在常壓下 分餾，盡管可行但是極為困難，需要較多的塔板。所以采用萃取蒸餾的法，而乙腈的回收可以采用精制精餾的方法。 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。回收塔是為設(shè)計(jì)的主要塔設(shè)備。而在乙腈塔是對(duì) 常壓下 粗乙腈進(jìn)行初步的提純 。 工藝流程簡述 (1)回收塔工序 本工序是把來自吸收塔釜的液體 (包括丙烯腈 、乙腈、氫氰酸及少量的聚合物，微量的各種有機(jī)物，以及惰性組份的稀溶液 )在加熱后進(jìn)人回收塔，利用水作為溶劑進(jìn)行萃取精餾。利用水作為溶劑可以增大丙烯腈和乙腈的相對(duì)揮發(fā)度。由于丙烯腈和水形成共沸物從塔頂蒸出，這就把丙烯腈和乙腈分開。塔頂?shù)漠a(chǎn)品被分層。含有丙烯腈、氫氰酸和水的有機(jī)層用泵送至脫氫氰酸塔。水層返回回收塔進(jìn)料。乙腈塔在 12板作為氣相抽出，送至乙腈塔。在乙腈塔，乙腈、水和少量的氫氰酸及丙烯腈從塔頂出來送到乙腈回收單元，塔釜液返回到回收塔 7板。 (2)乙腈塔工序 乙腈在回收塔的下段被汽提，并從 7塔板抽出，該氣體進(jìn)入乙腈塔的塔釜。在 15層浮閥塔盤中在再沸器的蒸汽 作用。乙腈、水和少量的氫氰酸及丙烯腈從乙腈塔塔頂出來，冷凝并手機(jī)在回流罐中 [14]。 從乙腈塔回流罐出來的 85﹪的物料作為回流返回到乙腈精餾塔頂部的塔盤。它是和乙腈塔的第 10 塊塔盤的溫度記錄器調(diào)節(jié)串級(jí)，其余的粗丙烯腈送到乙腈廠回收 [15]。 乙腈塔塔釜物料，用乙腈塔釜液泵送至回收塔的第 24塔盤。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。 工藝參數(shù) 表 21丙烯腈回收裝置主要工藝參數(shù)控制指標(biāo) 序號(hào) 工藝參數(shù) 指標(biāo) 1 塔頂溫度 70 2 2 塔釜溫度 117 3 進(jìn)料溫度 64～ 72 4 溶劑水溫度 45 5 5 塔 12溫度 90 8 6 塔釜液位 70 10 8 塔 7溫度 97 3 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 物料衡算 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)丙烯腈 80000 噸，其中主要產(chǎn)物丙烯腈 79940 噸，副產(chǎn)物氫氰酸 9670噸，粗陰精 5770 噸，稀硫胺液 46460 噸，以每小時(shí)投料量作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。一年的工作日按 330 天計(jì) ，每天工作 24 小時(shí)計(jì)算。 表 22回收裝置出料平衡表 組份 分子量 kg/h kmol/h %(kmol) %(wt) 丙烯腈 乙腈 氫氰酸 水 合計(jì) 100 100 表 23回收塔 出料中的百分比例 (kg/h) 組份 去脫氰塔 (D1) 去乙腈塔 (D2) 回收塔釜液(W1) 去貧水 (W1) 丙烯腈 78% % — — 乙腈 — 11% — — 氫氰酸 86% % — — 水 % 88% kg/h kg/h 圖 22 回收塔物料圖 對(duì)整個(gè)回收塔進(jìn)行物料衡算 全塔物料衡算根據(jù)公式 : F=D+W WDF WDF ??? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 設(shè)：丙烯腈的的百分比為 χ 已知年產(chǎn) 8 萬噸丙烯腈，按一年三千 小時(shí)計(jì)算。 已知中 丙烯腈的 的進(jìn)料量 F=306021,51 kg/h D1 為 去分層器丙烯腈 含量。 W2 為 去乙腈塔 丙烯腈 的含量。 D3 為去層器溶劑水的含量。 D4 為去乙腈塔溶劑水的含量。 W2 為上一工段去回收塔的溶劑水的含量。 W3 為下一工段從脫氰塔的溶劑水的含量。 各個(gè)物質(zhì)的含量百分比為查化工手冊(cè)得到。 2211 DDF WDF ??? ?? ﹪ =D1 78﹪＋ W1﹪ (21) 322413 WWXDDF F ???? 水水?? =D1 13,4﹪＋ D2 88﹪＋ ＋ (22) 由 (21)和 (22)公式聯(lián)立： 可求得： D1= D2=總和 =D1+D2+W1+W2 =+++ =所以 F=D1+D2+W1+W2