创新实验-丙烯腈

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1、学院：化学与材料工程学院专业：化学工程与工艺设计题目：年产一千吨丙烯腈项目姓名：指［导'教师：耳只称：2013年12摘要丙烯腈是重要的有机原料，主要用于橡胶合成（如丁腈橡胶）、塑料合成（如ABS,AS树脂、聚丙烯酰胺等）、有机合成、制造腈纶、尼龙66等合成纤维、杀虫剂、抗水剂、粘合剂等。本工艺经综合论证最终采用丙烯氨氧化法生产丙烯腈，年产一千吨。关键词：丙烯；丙烯腈；丙烯氨氧化法1»12生产工艺12.1现有工艺22.1.1环氧乙烷法22.1.2乙炔法22.1.3丙烯氨氧化法22.1.4丙烷氨氧化法22.2生产工艺确定33丙烯氨氧化法工艺流程33.1反应副产物33.2

2、流程叙述34物料衡算44.1小时生产能力44.2物料衡算44.2.1反应器44.2.2氨中和塔64.2.3水吸收塔84.2.4共沸精馏塔104.2.5精馏塔115设备选型设计115.1循环水冷却器（氨中和塔）115.2循环液泵135.3精馏塔135.4管道的确定15参考文献16賴171概论根据衢州学院DCS实训基地的生产装置，经过查阅大量资料综合考虑后，我们小组选择生产的产品为丙烯腈。丙烯腈易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热易引起燃烧，并放出有毒气体。与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。在火场高温下，能发生聚合放热，使容器破裂。丙烯腈是合成纤维，

3、合成橡胶和合成树脂的重要单体。由丙烯腈制得聚丙烯腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈与丁二烯共聚可制得丁腈橡胶，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和电绝缘性能，并且在大多数化学溶剂，阳光和热作用下，性能比较稳定。丙烯腈与丁二烯、苯乙烯共聚制得ABS树脂，具有质轻、耐寒、抗冲击性能较好等优点。丙烯腈水解可制得丙烯酰胺和丙烯酸及其酯类。它们是重要的有机化工原料，丙烯腈还可电解加氢偶联制得己二腈，由己二腈加氢又可制得己二胺，己二胺是尼龙66原料。可制造抗水剂和胶粘剂等，也用于其他有机合成和医药工业中，并用作谷类熏蒸剂等。此外，该品也是一种非质子型极性溶剂

4、、作为油田泥浆助剂PAC142原料［1］。2生产工艺丙烯腈生产始于第二次世界大战期间，当时主要用于耐油性合成橡胶，满足航空工业的需耍。1950年美国DuPont公司将丙烯腈用于合成纤维，但由于丙烯腈来源于乙炔法，原料价格昂贵，产品分离提纯困难，发展受到限制［2］。1960年美国Sohio公司（现已被BP公司兼并）发展了以丙烯、氨和空气为原料生产丙烯腈的方法，受到世界的重视。几十年来新的生产装置不断建成，丙烯腈工业迅速发展。历经几十年的发展，先后出现了环氧乙烷法，乙炔法、丙烯氨氧化法、丙烷氨氧化法［3］。2.1现有工艺2.1.1环氧乙烷法由环氧乙烷和氢氰酸制得氰乙醇，

5、然后以碳酸镁为催化剂，于200〜280°C脱水制得丙烯腈。ch2ch2o+hcn—hoch2ch2cnhoch2ch2cn->ch=chcn+h2o此法生产的丙烯腈原料昂贵，且氢铽酸毒性大，已被淘汰。2.1.2乙炔法由乙炔与氢氰酸作用而得，反应为常压，温度80〜90°C,用氯化亚铜和氯化铵为催化剂。C2II24-IICN-CII2=CIICN该法特点是：生产过程简单，但副产物种类较多，不易分离。1960年以前，该法是世界各国生产丙烯腈的主要方法，现基木淘汰。2.1.3丙烯氨氧化法目前全球95%以上的装置采用BP公司幵创并发展的丙烯氨氧化法技术（又称sohio法），以

6、丙烯和氨气为原料，生产丙烯腈，副产乙腈，氢氰酸，丙烯醛、«）2和C0。CH2=CHCH3+NH3+3/202—CH2=CHCN+3H202.1.4丙烷氨氧化法丙烷氨氧化生产丙烯腈的研究也取得长足进展，现己处于中试阶段。这一方面是由于价格的因素，丙烷的价格比丙烯低得多，另一方面也为惰性的丙烷开拓了新的应用领域。但就FI前的技术水平来看，固定资产投资大，转化率低，选择性不高，目前报道的丙烷的转化率67%,选择性60%,还难以和丙烯氨氧化法相竞争。2.2生产工艺确定上述前两种方法不仅生产原料毒性大，而且生产成木也高于后者。丙烯氨氧化法具有原料便宜易得，生产成本低，生产工艺

7、简单等优点，所以成为国内外丙烯腈生产的主耍方法。因此本小组采用丙烯氨氧化法生产丙烯腈。以丙烯(含丙烷15%)、氨、空气为原料。年生产天数300天，产量1000t/a丙烯腈。3丙烯氨氧化法工艺流程3.1反应副产物(1)生成氢化氰(ncN)C3H6+3NH3+3O2->3HCN+6H20(-△Hr)298=315.lkj/molHCN(2)生成丙烯醛(ACL)C3H6+02-CH2=CH-CHO+H20(-AIIr)298=353.lkj/molACN(3)生成乙腈(ACN)C3H6+3/2NH3+3/20,->3/2CH3CN+3H20(-△Hr)298=362.