【正文】 ???? ??????????物質(zhì) C3H6 C3H8 NH3 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 ? ?)中和塔出口氣體經(jīng)換熱器冷卻后進(jìn)入水吸收塔，用 5～ 10℃的水吸收丙烯腈和其他副產(chǎn)物，水吸收塔塔底得到含丙烯腈約 %的丙烯腈水溶液，經(jīng)換熱器與氨中和塔出口氣體換熱，溫度升高后去精制工 段。 4) 充分利用地方建材 物料衡算和熱量衡算 、生產(chǎn)工藝及物料流程 生產(chǎn)工藝流程示意圖如下： 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 47 頁(yè) 流程簡(jiǎn)介如下： 液態(tài)丙烯和液態(tài)氨分別經(jīng)丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器氣化，然后分別在丙烯過熱器和氨氣過熱器過熱到需要的溫度后進(jìn)入混合器；經(jīng)壓 縮后的空氣先通過空氣飽和塔增濕，再經(jīng)空氣加熱器預(yù)熱至一定溫度進(jìn)入混合器。 土建工程方案選擇及原則確定 1) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用 2) 在滿足工藝生產(chǎn)的前提下，廠房布置盡量一體化，設(shè)備盡可能露天設(shè)置或采用敞開 式，半敞開式。 本系統(tǒng)也考慮了能聯(lián)結(jié)全廠生產(chǎn)調(diào)度，操作管理站即生產(chǎn)總調(diào)度站，以及電氣控制站及其馬達(dá)控制中心和馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)裝置，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程綜合自動(dòng)化。 DCS 及PLC系統(tǒng)考慮進(jìn)口。 全廠選用一套中心 DCS 系統(tǒng)，分別對(duì)儀表進(jìn)行控制。（包括爐、機(jī)、除氧給水系統(tǒng)）。 其余的車間工段裝置，在相應(yīng)的車間工段設(shè)立控制室，進(jìn)行監(jiān)視控制操作。這些催化劑的應(yīng)用都可為丙烯腈的生產(chǎn)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 本工程采用丙烯氨氧化的原理， 丙烯氨氧化法制丙烯腈（ AN）生產(chǎn)過程的主反應(yīng)為 C3H6+NH3+3/2O2 CH2=CHCN+3H2O 該反應(yīng)的反應(yīng)熱為 （ △ Hr） 298= 主要的副反應(yīng)和相應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)如下： (1) 生成氫化氰（ HCN） C3H6 + 3NH3 +3O2 3HCN + 6H20 （ △ Hr） 298= 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 47 頁(yè) (2)生成丙烯醛（ ACL） C3H6 + O2 CH2=CHCHO + H2O （ △ Hr） 298=(3)生成乙腈（ ACN） C3H6 + 3/2NH3 + 3/2O2 3/2CH3CN + 3H2O （ △ Hr） 298= (4)生成 CO2和 H2O C3H6 + 9/2O2 3CO2 + 3H2O （ △ Hr） 298=641kJ/mol CO2 催化設(shè)備 眾所周知，在丙烯腈生產(chǎn)中，催化劑起著十分重要的作用。相比較而言， Sohio法有一定的先進(jìn)性， Snam法和 DistillersUgine法丙烯的消耗定額比較高，而固定床反應(yīng)器的單臺(tái)生產(chǎn)能力遠(yuǎn)小于流化床反應(yīng)器，不利于擴(kuò)大生產(chǎn)能力，而且固定床反應(yīng) 溫度 難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化操作，因此，目前 Sohio法 應(yīng)用 比較普遍，約占全球總生產(chǎn)能力的 90％。迄今為止，丙烯腈的工業(yè)生產(chǎn)都以此方法進(jìn)行。 1960 年美國(guó) Standard 石油 公司 (Sohio)(現(xiàn) BP 公司 )開發(fā)成功丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新 工藝 ，又稱 Sohio 法。 ⑤ 工段產(chǎn)品為丙烯腈水溶液，含丙烯腈約 %（ wt）。 ③ 生產(chǎn)能力 年生產(chǎn)天數(shù) 300天，產(chǎn)量 10000t/a丙烯腈。 丙烯腈是重要的有機(jī)原料，主要用于橡膠合成（如丁腈橡膠）、塑料合成（如 ABS， AS樹脂、聚丙烯酰胺等）、有機(jī)合成、制造腈綸、尼龍 66等膈成纖維、殺蟲劑、抗水劑、 粘合劑等。但就目 前的技術(shù)水平來看，固定資產(chǎn)投資大，轉(zhuǎn)化率低， 選擇 性不高，目前報(bào)道的丙烷的轉(zhuǎn)化率 67％，選擇性 60％，還難以和丙烯氨氧化法相競(jìng)爭(zhēng)，但其前景看好，根據(jù)美國(guó)斯坦福研究所 18萬 t／ a丙烯腈概念 設(shè)計(jì) ，丙烷為原料生產(chǎn)丙烯腈的成本只是丙烯的 64％。 近年來，丙烷氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的 研究 也取得長(zhǎng)足進(jìn)展，現(xiàn)已處于中試階段。丙烯腈有毒，室內(nèi)允許濃度為 ／ L，在空氣中爆炸極限 (體積分?jǐn)?shù) )為 ％～ ％，與水、苯、四氯化碳、 甲醇 、異丙醇等可形成二元共沸物。 年 產(chǎn) 一 萬 噸 丙 烯 腈 合 成 工 段 工 藝 設(shè) 計(jì) 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 47 頁(yè) 目 錄 一、概論及設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………… 2 二、生產(chǎn)方案…………………………………………………………………………… 2 工藝技術(shù)方案及原理 ………………………………………………………… 2 設(shè)備方案 ……………………………………………………………………… 3 工程方案 ……………………………………………………………………… 3 三、物料衡算 和熱量衡算 ……………………………………………………………… 3 生產(chǎn)工藝及物料流程 ………………………………………………………… 3 小時(shí)生產(chǎn)能力………………………………………………………………… 5 物料衡算和熱量衡算………………………………………………………… 5 反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算……………………………………… 5 廢熱鍋爐的熱量衡算………………………………………………… 7 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算…………………………… ……… 8 氨中和塔物料衡算和熱量衡算…………………………………… 10 換熱器物料衡算和熱量衡算……………………………………… 13 水吸收塔物料衡算和熱量衡算…………………………………… 15 空氣水飽和塔釜液槽……………………………………………… 18 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算……………………………………………… 19 丙烯過熱器熱量衡算……………………………………………… 19 氨蒸發(fā)器熱量衡算…………………… …………………………… 20 氣氨過熱器………………………………………………………… 20 混合器……………………………………………………………… 20 空氣加熱器的熱量衡算…………………………………………… 21 吸收水第一冷卻器………………………………………………… 21 吸收水第二冷卻器………………………………………………… 22 吸收水第三冷卻器………………………………………………… 22 四、主要設(shè)備的工藝計(jì)算…… ………………………………………………………… 22 空氣飽和塔………………………………………………………………… 22 水吸收塔…………………………………………………………………… 24 合成反應(yīng)器………………………………………………………………… 26 廢熱鍋爐…………………………………………………………………… 27 丙烯蒸發(fā)器………………………………………………………………… 29 循環(huán)冷卻器………………………………………………………………… 30 吸收水第一冷卻器………………………………………………………… 31 吸收水第二冷卻器………………………………………………………… 32 吸收水第三冷卻器………………………………………………………… 33 氨蒸發(fā)器…………………………………………………………………… 34 氣氨過熱器………………………………………………………………… 35 丙烯過熱器………………………………………………………………… 35 空氣加熱器……………………… ………………………………………… 35 循環(huán)液泵…………………………………………………………………… 36 空氣壓縮機(jī)………………………………………………………………… 36 中和液貯槽………………………………………………………………… 37 五、工藝設(shè)備一覽表………………………………………………………………… 37 六、原料消耗綜合表………………………………………………………………… 39 七、能量消耗綜合表………………………………………………………………… 40 八、 排出物綜合表…………………………………………………………………… 41 九、主要管道流速表………………………………………………………………… 41 十、 環(huán)境保護(hù)和安全措施 …………………………………………………………… 44 ……………………………… 44 ……………………………………………………… 45 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè) 概論及設(shè)計(jì)任務(wù) 概論 丙烯腈是重要的有機(jī) 化工 產(chǎn)品，在丙烯系列產(chǎn)品中居第二位，僅次于聚丙烯。在常 溫常壓下丙烯腈是無色液體，味甜，微臭，沸點(diǎn) ℃ 。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。這一方面是由于價(jià)格的因素，丙烷的價(jià)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。研究開發(fā)的 催化 劑主要有 VSbAlO、VSbWAlO、 GaSbA1O、 VBiMoO等。 設(shè)計(jì)任務(wù) ① 設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱 丙烯腈合成工段 ② 生 產(chǎn)方法 以丙烯、氨、空氣為原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈。 ④ 原料組成 液態(tài)丙烯原料含丙烯 85%（ mol）；液態(tài)氨原料含氨 100%。 生產(chǎn)方案 工藝技術(shù)方案及原理 20 世紀(jì) 60 年代以前，丙烯腈的 生產(chǎn) 采用環(huán)氧乙烷、乙醛、乙炔等為原料和 HCN 反應(yīng)制得，但 HCN 有劇毒，生產(chǎn)成本高。由于丙烯價(jià)廉易得，又不需劇毒的 HCN，從此 丙 烯腈的生產(chǎn)發(fā)生了根本的變化。 丙烯氨氧化制丙烯腈主要有五種工藝路線，即 Sohio 法、 Snam 法、 DistinersUgine 法、Montedison UOP和 ，上述五種工藝路線的化學(xué)反應(yīng)完全相同，丙烯、氨和空氣通過 催化劑生成丙烯腈，其中 Sohio法和 MontedisonUOP法采用流化床反應(yīng)器，其他方法 采用固定床反應(yīng)器。 中國(guó) 引進(jìn)的也是 Sohio技術(shù) 。催化劑正在不斷地更新?lián)Q代，實(shí)踐證明，居世界領(lǐng)先水平的催化劑有美國(guó) BP的 C49MC、日本化學(xué)公司的 NS733D以及我國(guó)的 MB9 MB96等。從催化劑的國(guó)產(chǎn) 化方面考慮，結(jié)合擴(kuò)能改造，應(yīng)逐步采用效能更為優(yōu)異的 MB93和 MB96催化劑。 鍋爐房電站生產(chǎn)裝置的運(yùn)行控制方式，采用爐機(jī)集中控制。將爐機(jī)控制室設(shè)在裝置建筑物內(nèi)，以利于對(duì)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)視控制。對(duì)連鎖較多的裝置還采用 PLC系統(tǒng)。 在線自動(dòng)分析儀表，基本上采用國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的紅外線 自動(dòng)分析器和紫外線自動(dòng)分析器，在線質(zhì)譜儀考慮進(jìn)口，在線色譜儀選用國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的或者進(jìn)口。 合成丙烯腈生產(chǎn)過程中，為了達(dá)到最佳的合成效果， H2/N2必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，由于工藝過程對(duì)H2/N2 配比干擾因素較多，應(yīng)迅速檢測(cè)出氫氮比，為此選用采集周期短的質(zhì)譜儀測(cè)出氫氮比，從而能實(shí)現(xiàn)多變量預(yù)估控制，并使合成塔入口的氫氮比，波動(dòng)最小，得到最佳氫氮比，產(chǎn)生最 好的經(jīng)濟(jì)效益。 3) 盡量采用普及或放式通難度不大的建筑物配件?；旌蠚獬隹诘母邷貧怏w先經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量，氣體冷卻到 230℃左右進(jìn)入氨中和塔，在 70～ 80℃下用硫酸吸收反應(yīng)器出口氣體中未反應(yīng)的氨，中和塔塔底的含硫酸銨的酸液經(jīng)循環(huán)冷卻器除去吸收熱后，返回塔頂循環(huán)使用，同時(shí)補(bǔ)充部分新鮮酸液，并從塔釜排放一部分含硫酸銨的廢液。 物料流程圖示意如下：