产3000吨丙烯腈工艺设计专业课程设计说明书

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1、题目：年产3000吨丙烯腈工艺设计设计题目：年产3000吨丙烯腈工艺设计一、主要内容及基本要求1、设计条件利用丙烯85%，丙烷15%（摩尔分率），液氨100%为原料，CAT-6为催化剂，使用氨氧化法生产聚合级丙烯腈（质量分数≥99.5%）。年操作320天，设计裕量5%。2、设计内容（1）工艺流程简介；（2）整个工艺过程设备的物料衡算及能量衡算；（3）脱氢氰酸精馏塔设计计算；（4）经济分析；（5）安全生产及“三废”处理。3、基本要求（1）完成整个工艺设计计算，编写说明书；（2）完成脱氢氰酸精馏塔的设计计算，

2、编写说明书；（3）绘制工艺流程流程图；（4）绘制脱氢氰酸塔设备装配图。二、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1工艺设计计算2周2塔氢氰酸塔设计计算1周3绘制图纸1周三、应收集的资料及主要参考文献1.《化学工艺学》，化学工业出版社，刘晓勤编，20102.《化工过程及设备设计》，中南工业大学出版社，涂伟萍，陈佩珍编3.《化工工程制图》，化学工业出版社，19944.《化工设备选择与工艺设计》，中南工业大学出版社，刘道德编，19925.《化工原理》，天津大学出版社，姚玉英6.《化工单元过程及设备课程设计》，化学

3、工业出版社，匡国柱，史君才编7.《化工单元过程课程设计》，王明辉，北京：化学工业出版社，20028.《化学工程手册》，时钧，汪家鼎等，.北京：化学工业出版社，19869.《化工单元操作及设备课程设计：板式精馏塔的设计》，王雅琼，科学出版社目录1概述11.1环氧乙烷法11.2乙炔法11.3乙醛法22丙烯氨氧化法生产丙烯腈22.1主副反应极其热力学22.2催化剂32.3工艺参数42.3.1原料纯度与配比42.3.2反应温度42.3.3反应压力42.3.4接触时间53工艺设计53.1设计条件53.2工艺流程53

4、.2.1反应部分53.2.2回收部分73.2.3精制部分74物料衡算与能量衡算94.1物料衡算94.1.1小时生产能力94.1.2反应器物料衡算94.1.3氨中和塔物料衡算104.1.4水吸收塔物料衡算124.1.5萃取精馏塔物料衡算134.1.6脱氢氰酸塔物料衡算144.1.7丙烯腈精制塔物料衡算154.2能量衡算154.2.1反应器能量衡算164.2.2氨中和塔能量衡算174.2.3水吸收塔能量衡算184.2.4萃取精馏塔能量衡算184.2.5脱氢氰酸塔能量衡算194.2.6丙烯腈精制塔能量衡算195

5、主要设备工艺计算—脱氢氰酸精馏塔设计205.1设计条件205.2塔板数及回流比计算205.3塔高235.4塔板工艺设计245.4.1塔径245.4.2塔内件设计256经济分析276.1生产与消费276.1.1国外概况276.1.2国内概况286.2市场分析287安全生产与“三废”处理29参考文献31设计评述311概述丙烯腈，别名腈基乙烯，结构式：；无色易燃液体，剧毒，有刺激味，微溶于水，易溶于有机溶剂；遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为3.1%~17%（体

6、积分数）；沸点为77.3℃，熔点-82.0℃，自燃点481℃，相对密度0.8006。丙烯腈分子中含有双键和腈基，是一个化学性质极为活泼的化合物，易发生聚合或共聚反应，是三大合成材料的重要单体。丙烯腈聚合生成聚丙烯腈；丙烯腈可与丙烯酸甲酯、衣康酸或丙烯磺酸钠等共聚制得腈纶纤维；与丁二烯和苯乙烯共聚可制得重要的ABS塑料；与苯乙烯共聚得AS塑料；与丁二烯共聚得丁腈橡胶；丙烯腈也可与丙烯酸、丙烯酰胺、丁二腈和己二胺等的合成。20世纪60年代前，丙烯腈主要用如下三种方法制得。1.1环氧乙烷法该法得到的丙烯腈产品纯

7、度较高，但是HCN毒性很大，生产成本也高。1.2乙炔法该法工艺过程简单，收率高，但副反应多、产物精制困难、毒性大，而且乙炔价格高于丙烯，难以与丙烯氨氧化法竞争。此工艺在1960年以前是生产丙烯腈的主要工艺。311.3乙醛法乙醛可以由大量廉价乙烯得到，该法比乙炔法有优势，但在20世纪60年代初期出现了丙烯氨氧化法，其生产成本更低，产品质量更优良，所以乙醛法在发展初期就夭折了。由于这些方法生产成本高，毒性大，目前已被丙烯氨氧化法（即sohio法）所取代，此方法已是当今世界上生产丙烯腈的主要方法。2丙烯氨氧化法

8、生产丙烯腈2.1主副反应极其热力学丙烯氨氧化时，除生成丙烯腈外，还生成少量氢氰酸、乙腈、丙烯醛、丙烯酸、丙酮等副产物及CO、CO2、H2O等深度氧化物。表2-1列出了丙烯氨氧化的主副反应极其热力学数据。表2-1丙烯氨氧化主副反应极其热力学数据反应反应式主反应-569.67-514.8副反应-1144.78-942.0-595.71-543.8-338.73-353.331-550.12-613.4-216.66（298K）-2