【正文】 工藝計算按年工作日300天，%、設(shè)計裕量6%計算，丙烯腈小時產(chǎn)量為= kg/h(1)計算依據(jù)a. 丙烯腈產(chǎn)量 ,（摩爾分?jǐn)?shù)）含（摩爾分?jǐn)?shù)）為物質(zhì)丙烯腈（AN）氰化氫（HCN）乙腈（ACN）丙烯醛（ACL）摩爾收率e. 操作壓力 , ℃，反應(yīng)溫度470℃，出口氣體溫度360℃（2）物料衡算a. 反應(yīng)器進(jìn)口原料氣中各組分的流量 b. 反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量丙烯腈 乙腈 丙烯醛 HCN 　流量和組成組分反應(yīng)器進(jìn)口反應(yīng)器出口kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)C3H6C3H8NH3511O2N2H2O2972AN0000ACN0000HCN0000ACL0000CO20000453合計1252510010012524100100（3）熱量衡算各物質(zhì)0~t℃的平均定壓比熱容如下物質(zhì)H2OANHCNACNACL0~110℃0~360℃0~470℃a. 濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量假設(shè)如下熱力學(xué)途徑： 各物質(zhì)25~t℃平均比熱容用0~t℃的平均比熱容代替，誤差不大，因此，若熱損失取ΔH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=()107=107kJ/h（飽和溫度143℃），143℃飽和蒸汽焓i=2736kJ/kg143℃飽和水焓iH2O=∴ 產(chǎn)生的蒸汽量=以0℃氣體為衡算基準(zhǔn)進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為離開稀相段的氣體帶出的熱為若熱損失為4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為Q=（）（Q1Q2） ==106kJ/h，產(chǎn)生的蒸汽量為 （1）計算依據(jù)℃，℃，（2）熱衡算以0℃氣體為衡算基準(zhǔn)各物質(zhì)在0~180℃的平均比熱容為物質(zhì)H2OANHCNACNACLa. 入口氣體帶入熱（等于反應(yīng)器稀相段氣體帶出熱）Q1=106kJ/hb. 出口氣體帶出熱熱衡算求需要取出的熱量Q按熱損失10%計，需取出的熱量為G（1）計算依據(jù), Mpa℃，相對濕度80%，空壓機(jī)出口氣體溫度170℃、（體積比），溫度105℃，組成如下：物質(zhì)ANACN氰醇ACLH2O合計%（wt）100 (2)物料衡算進(jìn)塔干空氣量等于（+）=查得30℃，相對濕度80%、kg干空氣，因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為 9042=，故進(jìn)塔噴淋液量為塔頂噴淋液（105℃）的密度為958kg/m3,因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為958=28500kg/hc出塔濕空氣量出塔氣體中的、的量與反應(yīng)器入口氣體相同，因此 塔內(nèi)水蒸發(fā)量=—=∴ 塔液流量=28500—=27153kg/he. 飽和塔物料衡算表成分入塔氣出塔氣入塔噴淋液塔釜排出液kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kg/h%(wt)kg/h%(wt)00000000AN00000000ACN00000000氰醇00000000ACL00000000合計1001001001002850010027153100(3)熱衡算 從物料平衡表得知，空氣飽和塔出口氣體中，根據(jù)分壓定律，蒸汽的實際分壓為，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，必須控制出塔氣體溫度在90℃，才能保證工藝要求的蒸汽量b．入塔熱水溫度 入塔水來自精制段乙腈解吸塔塔釜，105℃ 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Q1170℃,干空氣在0~170℃的平均比熱容（b）出塔濕空氣量帶出熱量Q290℃蒸汽焓2660kJ/kg,(kg反應(yīng)溫度高時,適宜的接觸時間應(yīng)短一些,反之則應(yīng)長一點。因此,確定一個適宜的停留時間是很重要的。對固定床反應(yīng)器,為了克服管道和催化劑阻力,～(表壓),對于流化床反應(yīng)器,～(表壓)。但在加快反應(yīng)速度的同時,反應(yīng)熱也在激增,過高的丙烯分壓使反應(yīng)溫度難以控制。此時,反應(yīng)壓力的變化對反應(yīng)的影響僅表現(xiàn)在動力學(xué)上。其用量為水蒸氣∶丙烯=3～5∶1(mol)。對C41,空氣用量較低,C3H6∶空氣=1∶～(mol)。此外,過量的氧不僅增加空氣凈化的負(fù)荷,而且稀釋了產(chǎn)物,給產(chǎn)物的回收增加難度。但氧的加入量也不宜太多,過量的氧(這意味著帶入大量的N2)使丙烯濃度下降,影響反應(yīng)速度,并使反應(yīng)器生產(chǎn)能力下降。②保證催化劑活性組分處于氧化態(tài)。乙烯沒有丙烯活潑,一般情況下少量乙烯的存在對氨氧化反應(yīng)無不利影響。3. 工藝條件的選擇(1)原料純度和配比原料丙烯由石油烴熱裂解氣或石油催化裂化所得裂化氣經(jīng)分離得到,一般純度都很高,但仍有CCC4等雜質(zhì)存在,有時還可能存在微量硫化物。根據(jù)該機(jī)理,丙烯氧化成醛是合成腈的控制步驟。然后醛進(jìn)一步與氨作用生成腈?？珊唵蔚赜孟率奖硎尽９I(yè)運轉(zhuǎn)結(jié)果表明,丙烯腈收率達(dá)75%左右,副產(chǎn)乙腈生成量甚少,價格也比較便宜,添加V、Mo、W等可改善該催化劑的耐還原性。SbFeO催化劑由日本化學(xué)公司開發(fā)成功,即牌號為NB733A和NB733B催化劑。BSb系催化劑Sb系催化劑在60年代中期用于工業(yè)生產(chǎn),有SbUO、SbSnO和SbFeO等。這種催化劑要求的反應(yīng)溫度較高(460～490℃),丙烯腈收率60%左右。因而是一個雙功能催化劑。AMo系催化劑工業(yè)上最早使用的是PMoBiO(CA)催化劑,其代表組成為PBi9Mo12O52。Sb系催化劑由英國釀酒公司首先開發(fā),在此基礎(chǔ)上,日本化學(xué)公司又相繼開發(fā)成功第三代的NS733A和第四代的NS733B。(2)催化劑 丙烯氨氧化所采用的催化劑主要有兩類,即Mo系和Sb系催化劑。COCO和H2O可以由丙烯直接氧化得到,也可以由丙烯腈、乙腈等再次氧化得到。ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋９/２Ｏ２→３ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ＋1925 kJ/mol(Ｃ3=)⑥生成一氧化碳。ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋Ｏ２→ＣＨ２=ＣＨＣＨＯ＋Ｈ２Ｏ＋351kJ/mol(Ｃ3=)④生成乙醛。ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋３/２ＮＨ３＋３/２Ｏ２→３/２ＣＨ３ＣＮ＋３Ｈ２Ｏ＋522kJ/mol(Ｃ3=)②生成氫氰酸(HCN)。（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%（5）工段產(chǎn)品為丙烯腈水溶液，%(wt) 丙烯氨氧化的原理(1)化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)條件下,丙烯氨氧化反應(yīng)是一個非均相催化氧化反應(yīng):ＣＨ３ＣＨ=ＣＨ２＋ＮＨ３＋３/２Ｏ２→ＣＨ２=ＣＨＣN＋３Ｈ２Ｏ＋519 kJ/mol(Ｃ3=)與此同時,在催化劑表面還發(fā)生如下一系列副反應(yīng)。設(shè)計任務(wù)（1）設(shè)計項目名稱 丙烯腈合成工段。研究開發(fā)的催化劑主要有VSbAlO、VSbWAlO、GaSbA1O、VBiMoO等。這一方面是由于價格的因素，丙烷的價格比丙烯低得多，另一方面也為惰性的丙烷開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域。丙烯腈分子中含有C—C雙鍵和氰基，化學(xué)性質(zhì)活潑，能發(fā)生聚合、加成、氰基和氰乙基等反應(yīng)，制備出各種合成纖維、合成橡膠、塑料、涂料等。在常溫常壓下丙烯腈是無色液體，味甜，微臭，℃。環(huán)境監(jiān)測方法：快速檢測管法；便攜式氣相色譜法《突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測與處理處置技術(shù)》萬本太主編；直接進(jìn)水樣氣相色譜法；氣體檢測管法；氣體速測管（德國德爾格公司產(chǎn)品）?！　。?）其它部位　　1本裝置檢修時要特別注意對容器、塔類設(shè)備易積累聚合物的部位進(jìn)行蒸煮解毒?！　?火災(zāi)報警系統(tǒng) 如設(shè)置于裝置各部位的報警按鈕和防爆型電話?！　。?）安全防護(hù)設(shè)備與器材 要定期對下列特殊安全防護(hù)設(shè)備、器材進(jìn)行檢查、校驗、維護(hù)保養(yǎng)和補(bǔ)充：　　1檢測儀器 包括氫氰酸濃度自動分析報警儀，可燃?xì)怏w檢測報警儀，氧氣濃度檢測報警儀，個人用氫氰酸檢測器。氫氰酸、氰化鈉（或丙酮氰醇）裝置突然故障時，要防止大量劇毒物料排空造成的環(huán)境污染、中毒、爆炸著火等事故?！　∫ㄆ趯λ到y(tǒng)的避雷接地、易燃可燃高電阻率物料的設(shè)備管道靜電接地、電氣設(shè)備的外殼地等安全保護(hù)設(shè)施進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)陷患和缺陷要及時消除和整改。其主要內(nèi)容包括：關(guān)閉泵出入口及旁路閥，泵內(nèi)物料排放至廢液回收槽，通入清水沖洗泵內(nèi)物料和用氮氣吹掃，作業(yè)人員佩戴防護(hù)用具，監(jiān)護(hù)人員和救護(hù)器材到位，拆機(jī)泵螺栓時要避開接口?！　∫?jīng)常注意檢查急冷塔的硫酸銨母液濃度，發(fā)現(xiàn)超過正常值22%時，要及時調(diào)整處理，防止?jié)舛冗^高硫酸銨結(jié)晶使系統(tǒng)堵塞?！　。?）精制工藝　　機(jī)泵區(qū)及塔系的靜、動密封點是正常生產(chǎn)中應(yīng)經(jīng)常檢查和嚴(yán)密監(jiān)視的部位，發(fā)現(xiàn)泄漏和有不正?，F(xiàn)象時，必須迅速采取措施處理，不準(zhǔn)在泄漏和不正常的情況下繼續(xù)生產(chǎn)，以防止中毒、污染環(huán)境及形成爆炸性混合物?！　》磻?yīng)器的高壓冷卻水是平衡反應(yīng)熱量的重要手段，其供水壓力是重要的工藝指標(biāo)之一，必須經(jīng)常檢查。其中床層溫度不能超過450℃，發(fā)現(xiàn)異常要及時查找原因和處理?！　⊥读仙郎貢r，要檢查投料程序是否正確，一定按照先投空氣再投氨，待器內(nèi)氧含量降至7%以下逐漸投入丙烯的順序進(jìn)行，防止丙烯過早進(jìn)入反應(yīng)器與過量氧氣發(fā)生激烈燃燒而飛溫，致使催化劑和設(shè)備被燒壞。但是，它們的故障會造成整個裝置的廢料無處排放而被迫停車，還可構(gòu)成爆炸、污染、中毒等嚴(yán)重事故。正確的操作維護(hù)和嚴(yán)格的防護(hù)以及安全監(jiān)督是該區(qū)不容忽視的工作。泵區(qū)的靜、動密封點甚多，是跑、冒、滴、漏等隱患的危險區(qū)域，特別是氫氰酸的沸點僅為26℃，常溫下極易氣化，對作業(yè)人員威脅甚大。如某廠固定床反應(yīng)器，曾兩次發(fā)生反應(yīng)器列管腐蝕泄漏，造成丙烯、氨、空氣進(jìn)入熱載體─熔鹽（硝酸鉀、亞硝酸鈉的混合物）著火，引起熔鹽分解爆炸事故。　　丙烯氨氧化為強(qiáng)放熱反應(yīng)，保持器內(nèi)正常熱量平衡是安全穩(wěn)定操作的關(guān)鍵，當(dāng)遇到自動控制系統(tǒng)故障，如：突然停電、停水 、停氣（儀表空氣）或儀表局部失靈等，有發(fā)生飛溫?zé)龎拇呋瘎┗蛟O(shè)備的危險。當(dāng)工藝控制失調(diào)，參加反應(yīng)氣體比例達(dá)到爆炸范圍，由催化劑床溫即可引爆或引燃（床溫450℃，丙烯自燃點410℃），此類事故在開、停工過程中更易發(fā)生。該裝置屬石油、化工生產(chǎn)中安全衛(wèi)生檢查的重點。反應(yīng)生成熱由高壓冷卻水管產(chǎn)生高壓蒸汽移出；反應(yīng)氣體中的過量氨在中和塔上部與硫酸中和生成硫酸銨被回收；反應(yīng)氣體中的丙烯腈和其它有機(jī)產(chǎn)物在吸收塔被水全部吸收下來；吸收塔液中的