丙烯腈生产概念设计方案

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1、丙烯腈生产概念设计设计作者：林英光喻冬秀指导教师：钱宇教授陆恩锡教授项目背景2.设计目标和任务3.技术分析4.流程模拟与优化5.经济分析6.总结(改进之处）7.建议主要内容一、项目背景1、丙烯腈应用广泛---丙烯腈是一种非常重要的有机化工原料，在合成纤维、树脂、橡胶急胶粘剂等领域有着广泛的应用。2、丙烯腈的产量和市场需求大全球产量：5050kt/a，年均需求增长4.0%；中国产量：410kt/a,年均需求增长14.3%。3、合成方法----提出了对传统的丙烯氨氧化法具有挑战性的丙烷氨氧化法设计目标——设计规模：100000吨丙烯腈/年，按照300天开工计算，即7200小时，丙

2、烯腈产品流量13888.89Kg/hr,即261.56Kmol/h；——设计要求：丙烯腈产品纯度（质量）≥99.5%。二、设计目标和任务二、设计目标和任务设计任务——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ASPEN-PLUS软件对流程进行全程模拟和优化主要操作单元工艺参数；——与丙烯氨氧化法进行比较，分析丙烷氨氧化法的经济可行性。三、技术分析---反应过程分析C3H8+NH3+1.5O2→CH2=CHCN+3H2OC3H8+1.5NH3+2

3、O2→1.5CH3CN+4H2OC3H8+3NH3+3.5O2→3HCN+7H2OC3H8+5O2→3CO2+4H2OC3H8+3.5O2→3CO+4H2O丙烷丙烯腈氨乙腈、氢氰酸氧气废气：CO2、CO；废水三、技术分析---生产流程系统结构图原料预热汽化反应系统分离系统氨-再生-循环丙烷-处理-循环乙腈、氢氰酸丙烷、氨、氧废气：CO2、CO等;丙烯腈废水三、技术分析---工艺条件原料丙烷、氨、氧气配比：1:1~1.1:1.8~2.3催化剂三菱化学的最新催化剂具有最高的转化率和选择性MoV0.3Te0.23Nb0.15Ox丙烷转化率91%目前最高的转化率丙烯腈收率59.7%目

4、前最高收率反应器流化床反应器反应温度410℃反应压力0.1216MPa(1.2bar)项目内容备注丙烯腈生产过程中各组分性状及流向组分常压沸点/℃常温常压性状水溶性流向丙烷-42.0无色气体不溶反应器-处理-循环氨-33.4无色气体溶反应器-再生-循环氧气-182.8无色气体不溶反应器二氧化碳-78无色气体不溶尾气处理排放一氧化碳-191.5无色气体不溶尾气处理排放丙烯腈78无色液体溶主产物回收乙腈81.6无色液体溶副产物回收氢氰酸26无色液体溶副产物回收水100无色液体溶排放处理三、技术分析---分离过程分析三、技术分析---分离系统结构设计反应产物冷凝塔冷凝塔精馏塔精馏塔

5、反应气CO2、CO、原料气氨、水丙烯腈乙腈HCN四、流程模拟与优化---工艺流程图Aspenplus模拟流程图四、流程模拟与优化--冷凝塔F-101操作条件确定冷凝塔F-101温度对分离效果的影响四、流程模拟与优化--冷凝塔F-101操作条件确定BlockResultsSummaryT（Outlet）P（Out）VaporfractionHeatdutyNetduty10℃2bar0.5459312.0859Mmkcal/hr12.0859Mmkcal/hrMassandEnergyBalanceTotalInOutRel.diffMole-Flow/Kmol/hr3622.

6、036513622.036510Mass-Flow/Kg/hr106101.888106101.888-4.732e-13Enthalpy/MMkcal/hr-52.411935-64.4978470.18738473冷凝塔F-101模拟与优化结果四、流程模拟与优化--冷凝塔F-102操作条件确定冷凝塔F-102温度对分离效果的影响四、流程模拟与优化--冷凝塔F-102操作条件确定BlockResultsSummaryT（Outlet）P（Out）/barVaporfractionHeatdutyNetduty0℃10.167313.0274Mmkcal/hr13.0274M

7、mkcal/hrMassandEnergyBalanceTotalInOutRel.diffMole-Flow/Kmol/hr1977.38591977.3859-1.15e-16Mass-Flow/Kg/hr76518.650976518.6509-9.509e-16Enthalpy/MMkcal/hr46.635979633.60855670.27934275冷凝塔F-102模拟与优化结果四、流程模拟与优化---精馏塔T-101优化结果精馏塔T-101理论塔板数、进料板位置与回流比的关系四、流程模拟