【正文】 出物料中尚有少量未反應(yīng)的氨，這些氨必須除去。氨氧化反應(yīng)放出大量的熱，為了保持床層溫度穩(wěn)定，反應(yīng)器中設(shè)置了一定數(shù)量的U型冷卻管，通入高壓熱水，借水的汽化潛熱移走反應(yīng)熱。圖11 丙烯氨氧化法合成丙烯腈工藝流程圖1－反應(yīng)器；2－旋風(fēng)分離器；11225－塔頂氣體冷凝器；4－急冷塔；5－水吸收塔；6－急冷塔釜液泵；7－急冷塔上部循環(huán)泵；8－回收塔；20－塔釜液泵；117－分層器；119－油層抽出泵；14－乙腈塔；15－脫氰塔；1230－塔底再沸器；21－成品塔；23－成品塔側(cè)線抽出冷卻器；26－吸收塔側(cè)線采出泵；27－吸收塔側(cè)線冷卻器；28－氨蒸發(fā)器；29－丙烯蒸發(fā)器原料丙烯經(jīng)蒸發(fā)器（29）蒸發(fā)，氨經(jīng)蒸發(fā)器（28）蒸發(fā)后，進(jìn)行過熱、混合，從流化床底部經(jīng)氣體分布板進(jìn)入反應(yīng)器（1），原料空氣經(jīng)過濾由空壓機(jī)送入反應(yīng)器（1）錐底，原料在催化劑作用下，在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行氨氧化反應(yīng)。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。但實(shí)驗(yàn)表明，加壓反應(yīng)的效果不如常壓理想。(5)反應(yīng)壓力 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈是體積縮小的反應(yīng)，提高壓力可增大反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。但是，增加接觸時(shí)間是有限度的，過長(zhǎng)的接觸時(shí)間會(huì)使丙烯腈深度氧化的機(jī)會(huì)增大，反而使丙烯腈收率下降。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。再者，過高的溫度也會(huì)使催化劑的穩(wěn)定性降低。生產(chǎn)中通常采用在460℃左右進(jìn)行操作。當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，丙烯轉(zhuǎn)化率、丙烯腈收率都明顯地增加，而副產(chǎn)物乙腈和氫氰酸收率則有所增加。要獲得丙烯腈的高收率，必須控制較高的反應(yīng)溫度。(3)反應(yīng)溫度 溫度是影響丙烯氨氧化的一個(gè)重要因素。因此，發(fā)展趨勢(shì)是改進(jìn)催化劑性能，以便少加或不加水蒸汽。另一方面，水蒸氣的加入，勢(shì)必降低設(shè)備的生產(chǎn)能力，增加動(dòng)力消耗。（水比） 丙烯氨氧化的主反應(yīng)并不需要水蒸氣參加。但空氣過多也會(huì)帶來一些問題，如使丙烯濃度下降，影響反應(yīng)速度，從而降低了反應(yīng)器的生產(chǎn)能力；促使反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑床層后，繼續(xù)發(fā)生深度氧化反應(yīng)，使選擇性下降；使動(dòng)力消耗增加；使反應(yīng)器流出物中產(chǎn)物濃度下降，影響產(chǎn)物的回收。但若催化劑長(zhǎng)期在缺氧條件下操作，雖經(jīng)再生，活性也不可能全部恢復(fù)。目前，工業(yè)上實(shí)際采用的丙烯與氧的摩爾比約為l:2～3（大于理論值1:），采用大于理論值的氧比，主要是為了保護(hù)催化劑，不致因催化劑缺氧而引起失活。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～。（氨比） 在實(shí)際投料中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氨比小于理論值1:1時(shí)，有較多的副產(chǎn)物丙烯醛生成，氨的用量至少等于理論比。(2)原料的配比合理的原料配比，是保證丙烯腈合成反應(yīng)穩(wěn)定、副反應(yīng)少、消耗定額低，以及操作安全的重要因素。因此，丙烯中丁烯或更高級(jí)烯烴含量必須控制。乙烯在氨氧化反應(yīng)中不如丙烯活潑，因其沒有活潑的αH，一般情況下，少量乙烯存在對(duì)反應(yīng)無不利影響。 操作條件(1)原料純度 原料丙烯是從烴類裂解氣或催化裂化氣分離得到，其中可能含有的雜質(zhì)是碳二、丙烷和碳四，也可能有硫化物存在。載體的選擇也很重要，由于反應(yīng)是強(qiáng)放熱，所以工業(yè)生產(chǎn)中采用流化床反應(yīng)器。單獨(dú)使用P—Ce時(shí)，對(duì)反應(yīng)不能加速或極少加速，但當(dāng)它們和Mo—Bi配合使用時(shí)，能改進(jìn)MO—Bi催化劑的性能。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(zhǎng)催化劑壽命的作用。我國(guó)目前采用的主要是第一類催化劑。為了減少副反應(yīng)，提高目的產(chǎn)物收率，除考慮工藝流程合理和設(shè)備強(qiáng)化外，關(guān)鍵在于選擇適宜的催化劑，所采用的催化劑必須使主反應(yīng)具有較低活化能，這樣可以使反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行，使熱力學(xué)上更有利的深度氧化等副反應(yīng)，在動(dòng)力學(xué)上受到抑制。在反應(yīng)過程中，副產(chǎn)物的生成，必然降低目的產(chǎn)物的收率。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。副反應(yīng)：CH2=CHCH3 + 3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O 氫氰酸的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的1/6。1959年開發(fā)成功了丙烯氨氧化—步合成丙烯睛的新方法，該法具有原料價(jià)廉易得、工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等許多優(yōu)點(diǎn)，使其1960年就在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用，很快取代了乙炔法，迅速推動(dòng)了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展，成為世界各國(guó)生產(chǎn)丙烯腈的主要方法。由于以上生產(chǎn)方法原料貴，需用劇毒的HCN為原料引進(jìn)—CN基，生產(chǎn)成本高。本方法比上兩法技術(shù)先進(jìn)、工藝過程簡(jiǎn)單，但丙烯腈分離提純較為困難，需大量電能生產(chǎn)電石。(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。丙烯腈電解加氫，偶聯(lián)制得的己二腈，是生產(chǎn)尼龍—66的原料。其次用于生產(chǎn)ABS樹脂(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯的共聚物)，和合成橡膠(丙烯腈—丁二烯共聚物)。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。丙烯腈分子中有雙鍵()和氰基()兩種不飽和鍵，化學(xué)性質(zhì)很活潑， 能發(fā)生聚合、加成、水解、醇解等反應(yīng)。丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、異丙醇等會(huì)形成二元共沸混合物，和水的共沸點(diǎn)為71℃，共沸物中丙烯腈的含量為88％(w)，在有苯乙烯存在下，還能形成丙烯腈苯乙烯水三元共沸混合物?？扇苡谟袡C(jī)溶劑如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇中，與水部分互溶，20℃％(w)，％(w)。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(guó)市場(chǎng)，因此未來國(guó)內(nèi)市場(chǎng)面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)。然而，這些發(fā)展空間并非國(guó)內(nèi)公司所能獨(dú)享，而將給國(guó)內(nèi)外石化公司帶來共同的發(fā)展機(jī)遇。2003年，%，；，%；丙烯腈是我國(guó)丙烯的第二大衍生物，2003年，%；，%；環(huán)氧丙烷是我國(guó)丙烯的第三大消費(fèi)衍生物，2003年，%；，%；丁醇和辛醇也是丙烯的主要衍生物之一，,%；，%；2003年用于生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品如苯酚、%；。丙烯是重要的有機(jī)化工原料，用于生產(chǎn)聚丙烯、異丙苯、羰基醇、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、異丙醇等。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。和世界市場(chǎng)一樣，近年來我國(guó)丙烯的發(fā)展速度也逐漸超過了乙烯。 丙烯系產(chǎn)品的生產(chǎn)丙烯的主要來源有兩個(gè)，一是由煉油廠裂化裝置的煉廠氣回收；二是在石油烴裂解制乙烯時(shí)聯(lián)產(chǎn)所得。而丙烯氨氧化法具有原料價(jià)廉易得，可一步合成、投資少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。 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。我國(guó)用于生產(chǎn)腈綸的丙烯腈占80％以上。丙烯腈其用途十分廣泛。由于含有－CN，因此其有劇毒，空氣中最高允許濃度為45ppm。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。通過對(duì)從原料的處理到丙烯腈的合成工段的主要單元進(jìn)行物料和熱量衡算，對(duì)空氣加熱器、丙烯蒸發(fā)器、氨蒸發(fā)器的工藝計(jì)算，算出了部分設(shè)備的換熱面積，完成了對(duì)丙烯腈合成工段的初步設(shè)計(jì)。 屆畢業(yè)論文 年產(chǎn)6萬噸丙烯腈合成工段的初步設(shè)計(jì) 系 、 部： 材料與化學(xué)工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí)： 完成時(shí)間： 摘 要 丙烯腈是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，是合成聚丙烯腈纖維，丁腈橡膠和合成塑料的重要單體。本文采用的是原料來源豐富、操作簡(jiǎn)單的丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。關(guān)鍵詞 丙烯腈；丙烯氨氧化法；生產(chǎn)；設(shè)計(jì)ABSTRACTAcrylonitrile 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。 propylene ammonia oxidation；production；design目 錄1 丙烯腈的概論 1 丙烯系產(chǎn)品的生產(chǎn) 1 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈 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 82 總體方案工藝設(shè)計(jì) 10 設(shè)計(jì)任務(wù) 10 流程確定 103 工藝設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算 28 流化床合成反應(yīng)器 28 空氣飽和塔 29 丙烯蒸發(fā)器 324 車間布置設(shè)計(jì) 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 355 環(huán)境保護(hù)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(hù)措施 366 結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 39致 謝 40附 錄 411 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。它是重要的基本有機(jī)原料之一，它與丁二烯共聚生成丁腈橡膠，是三大合成材料的重要單體。世界上大多數(shù)國(guó)家50％以上的丙烯腈用于生產(chǎn)腈綸纖維。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。前兩種方法因?yàn)樵习嘿F，需要?jiǎng)《镜腍CN為原料，生產(chǎn)成本高，從而限制了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展。此次設(shè)計(jì)采用的是丙烷氨氧化法：即丙烷在催化劑的作用下與氨和氧氣（或空氣）反應(yīng)合成丙烯腈。丙烯大部分一直來自煉油廠，近年來，由于裂解裝置建設(shè)較快，丙烯產(chǎn)量相應(yīng)提高較快。2000年，首次超過乙烯，之后丙烯的需求量一種保持在乙烯之上。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用丙烯的加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、羧基化、烷基化及其聚合反應(yīng)等，可得一系列有價(jià)值的衍生物。聚丙烯是我國(guó)丙烯最大的消費(fèi)衍生物。目前我國(guó)丙烯主要衍生物的自給率還很低，需大量進(jìn)口來維持國(guó)內(nèi)的供需平衡，這給我國(guó)的丙烯生產(chǎn)提供了廣闊的發(fā)展空間。實(shí)際上，目前我國(guó)周邊主要的丙烯生產(chǎn)國(guó)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(guó)出口。 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈 丙烯腈的性質(zhì)和用途丙烯腈在常溫下是無色透明液體，味甜，微臭，℃，℃，閃點(diǎn)0℃，自燃點(diǎn)481℃。其蒸氣與空氣形成爆炸混合物，～％(v)。丙烯腈劇毒，其毒性大約為氫氰酸毒性的