万吨丙烯腈生产概念设计

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1、10万吨/年丙烯腈生产概念设计项目设计人：侯春燕蓝荣肇指导老师：李秀喜报告内容第一部分：丙烯腈概况第二部分：设计背景第三部分：设计任务第四部分：设计内容第五部分：经济衡算第六部分：展望第一部分丙烯腈概况1.丙烯腈的物理化学性质1）物理性质无色或淡黄色液体，有特殊气味分子量：53.06沸点：77.3℃冰点：－83.5生成热：184.2kJ/mol(25℃)燃烧热：1761.5kJ/mol聚合热：72.4kJ/mo闪点：0℃自燃点：481℃爆炸极限（在空气中）3.0%～17%（体积）毒性：剧毒2）化学性质丙烯腈由于分子结构带有C=C

2、双键及-CN键，所以化学性质非常活泼，可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。（1）聚合反应:丙烯腈在光作用下能发生自聚，还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸、乙烯、丙烯酰胺等发生共聚反应（2）加成反应（3）检定特征反应CH2＝CHCN＋Na2SO3＋H2O→NaO3S－CH2—CHCN＋NaOH第二部分项目设计背景1、丙烯腈应用广泛在合成纤维、树脂、胶粘剂等领域有着广泛的应用。主要用于生产腈纶纤维，世界上其所占比例约为55%。我国用于生产腈纶的丙烯腈占80%以上。其次是用于ABS/AS塑料。丙烯腈还可用来生产医药、高分子絮凝剂、纤维改

3、性剂、纸张增强剂等。2、丙烯腈的市场需求（万吨）地区20042005200620072010欧洲125100125130130中东/非洲3035354045亚洲280315320325350拉丁美洲2530283030北美4540454545全世界510520553570600产品规格序号指标名称指标优等品一等品合格品1外观透明液体、无悬浮物2色度（Pt－CO），号<55103酸度<0.00200.0035－4密度（20℃）/（g/cm3）0.800～0.8075PH值（5％水溶液）6.0～9.06滴定值（5％的水溶液）/ml<

4、2.02.03.07水分/%(质)<0.450.450.608总醛（以乙醛计）/%(质)<0.050.050.0109总氰（以氢氰酸计）/%(质)<0.00050.00100.002010过氧化物（以过氧化氢计）/%(质)<0.000020.000020.0000411铁/%(质)<0.000010.00000.0000212丙烯醛/%(质)<0.00100.00200.004013丙酮/%(质)<0.0100.0200.03014乙腈/%(质)<0.0150.0200.03015铜/%(质)<0.000010.00001－16

5、沸点（在0.10133Mpa下）/℃74.5～79.017阻聚剂对一羟基苯甲醛/%(质)0.0035～0.0045氨/%(质)0.008～0.012产品规格第三部分设计任务产品规格：丙烯腈浓度≥99%生产能力：10万吨/年设计内容：——以丙烷、氨为原料，以空气中的氧为氧化剂，采用最新的高效催化剂，设计丙烷直接进行氨氧化制备丙烯腈的工艺流程；——对分离系统结构加以调整和改进，精简结构，优化工艺，提高效率；——用PROII和ASPENPLUS软件对流程进行全程模拟和优化主要操作单元工艺参数；——分析丙烷氨氧化法的经济可行性。第四部分

6、设计内容1、反应过程2、分离过程3、精制过程丙烯腈的生产原理丙烯氨氧化法丙烯腈生产方法丙烷氨氧化法C3H6+NH3+1.5O2→C3H3N+3H2OC3H8+NH3+2O2→3C3H3N+4H2O原料价格丙烷：0.083美元/磅丙烯：0.2756美元/磅氨：0.085美元/磅氧气：工业级（99.99%）0.072美元/磅氦：工业级（99.95%）219.00美元/磅氮气：（99.95%）0.248美元/磅丙烯的价格是丙烷的3-6倍。该项目要求根据甲方给定条件，对丙烷氨氧化法进行概念设计，分析丙烷氨氧化法的经济可行性。工艺模块流程

7、图反应预处理反应器分离器循环物流环保处理分离预处理产品精制副产品产品原料工艺过程的改进(1)省去氢氰酸精制塔,由脱氰塔顶直接分离出高纯度氢氰酸,提高脱氰塔的效率；(2)萃取塔侧线出料,由萃取塔下部侧线抽出乙腈,将抽出液送到乙腈回收塔,增大乙腈浓度,减少蒸汽消耗；(3)利用萃取塔或乙腈解析塔塔釜排除的循环水热量；(4）降低反应器出口的氨含量，避免较难处理的硫铵废水问题；(5)未反应氨回收再循环使用工艺，用磷酸氢二氨代替了稀硫酸，资源利用率高；反应器的改进反应：C3H8+NH3+2O2→C3H3N+4H2OC3H8+0.5O2→C3

8、H6+H2OC3H6+2O2+2NH3→C2H3N+HCN+4H2OC3H3N+2O2→HCN+CO+CO2+H2OC3H8+4O2→2CO+CO2+4H2O温度/℃420压力(atm)1采出C3H3N浓度(mol%)2.2297产出流量(kmol/hr)116