a丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺设计

生产方法及工艺
化学 AN
19世纪40年代，丙烯腈首次开始工业化 生产，以后其主要生产方法有以下几种：
Na2CO3 + H C CH HCN 2 （1） 2 50-60℃ O
NaOH 10-20℃
H 2C CH 2 Mg2CO3 OH CN 200-220℃
H
H H 2C C CN + H 2O
（2） （3）Biblioteka Baidu
物料衡算
化学 AN
丙烯腈合成工段原料消耗综合表
每吨产品的消耗量 序号 物料名称 成分 单位 100% 工业纯度 每小时 的消耗 量工业 纯度 每昼夜 的消耗 量工业 纯度
每年的消 耗量工业 纯度 9
14536.8 5958.72 4717.44 94456.8
备注
1
1 2 3 4
2
丙烯 氨 硫酸 原料水(软水)
8500t/a丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺设计
指导老师：XXX
化学 AN
姓名：XXX 班级：XXXX班 学号：XXXXXXX
主要设计内容
化学 AN
课题背景 生产方法及工艺过程
物料衡算
热量衡算 设备选型
课题背景
化学 AN
丙烯腈是丙烯系列的重要产品。就世界范围而言，在丙烯系列 产品中，它的产量仅次于聚丙烯，居第二位，是合成纤维、合 成橡胶和合成树脂的重要单体。主要用途如下：
热量衡算
化学 AN
丙烯腈合成工段能量消耗综合表
丙烯腈合成工段排出物消耗综合表
序号 1 名称 中和塔废液 特性和成分 其中含（质量分数） AN 0.03% ACN 0.02% HCN 0.02% H2SO4 0.5% (NH4)2SO4 30.9% H2O 68.53% 温度 82℃ 其中含（摩尔分数） C3H6 1.53% C3H8 1.95% O2 3.91% N2 87.42% CO2 1.21% 水蒸气 3.98% 温度 10℃ 其中含（质量分数） AN 0.00529% ACN 0.00846% 氰醇 0.00063% ACL 0.00042% H2O 99.9852% 温度 75℃ 单位 t 每吨产品排出量 2.016 每小时排出量 2.5994 每年排出量 18715.7 备注
3
85% 100% 93% 100%
4
t t t t
5
1.331 0.4978 0.4726 9.515
6
1.5658 0.6418 0.5081 9.515
7
2.0190 0.8276 0.6552 13.119
8
48.4560 19.8624 15.7248 314.856
10
物料衡算
化学 AN
物料衡算
化学 AN
基本原理： 依据丙烯氨氧化反应方程，参照丙烯氨氧化工艺流程，对各组分 物质做物料衡算 涉及设备： 反应器、空气饱和塔、氨中和塔、换热器、水吸收塔、饱和塔 釜液槽 计算结果： 依次得到各设备进、出口各物料的质量流量、摩尔流量及其含 量，并相应列出了物料平衡表。最后得到原料消耗总表和工段 排出物消耗总表。
去萃取 解吸塔 冷冻盐水 深井水 循环水
废液排放
循环冷 却器
物料衡算
化学 AN
计算依据： (1)产品名称：丙烯腈 (2)年产量：8500t/a (3)转化率：94% (4)原料配比：丙烯:氨:空气:水=1:1.2:10:3 (5)温度：428℃ (6)压强：0.065MPa (7)操作方式：年工作日300天 (8)损失率3.1% (9)设计裕量6%
生产方法及工艺
化学 AN
丙烯腈生产工艺流程主要包括：原料配制、合成 反应、吸收分离、丙烯腈精制、氢氰酸精制、乙腈精制以及反应 系统废水处理和吸收分离系统废水处理等工序。 目前国内外以碳三烃为原料制备丙烯腈的主要生产工艺包括： （1）流化床丙烯直接氨氧化工艺； （2）丙烷直接氨氧化工艺； （3）丙烷脱氢后再进行丙烯氨氧化工艺。 前人在丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺中，已在生产工艺各方面 做了大量细致的研究与探索，现已经提出了比较完善和科学的操 作条件。目前，有不少专家和研究人员及机构在催化剂的研究、 工艺过程的改进、反应器的改进、节能降耗、环境污染治理等方 面也取得了相应的成果和进展。
2
水吸收塔尾气
m3 (STP)
6416.2
8273
59565600
3
空气饱和塔塔底 排污
t
11.2
14.446
104011.2
热量衡算
化学 AN
计算依据： 物料衡算所得数据、平均比热容、摩尔热容、冷凝热、汽化热 以及饱和水的蒸汽焓（来自化学化工物性手册）
基本原理： 能量守恒定律，对各设备分别作能量衡算 涉及设备： 流化床反应器、废热锅炉、空气饱和塔、氨中和塔、换热器、 水吸收塔、饱和塔釜液槽、蒸发器、过热器、混合器、吸收 水冷却器等设备 计算结果： 依次得到各设备换热装置的热负荷，以及深井水、循环水、 加热蒸汽、冷冻盐水等消耗量，并列出能量消耗总表。
CH 3CHO + HCN
H 3C
C CN
OH
H 3PO4 600-700℃
H 2C
CHCN + H 2O
HC
CH + HCN
CuCl2-N H 4Cl-HCl 80-90℃
H H 2C C CN
P-Mo-Bi-O H 2C CHCN + 3H 2O （4） CH 3CH CH 2 + NH 3 + 3/2O2 470℃
工艺过程
化学 AN
加热剂
空气加热器
混合器
蒸汽
空气
空 气 饱 和 塔 加热剂 加热剂
流 化 床 反 应 器
冷却剂 废 热 锅 炉 冷却剂 软水
液氨贮罐
氨蒸发器
氨气过热器
液态丙烯贮罐
丙烯蒸发器
丙烯过热器
排污 硫酸 氨 中 和 塔
、
AN溶液去精制 尾气 饱和塔釜液槽 换热器 冷却剂 水 吸 收 塔
软水 来自乙腈解吸塔釜液
化学反应： （主）CH3CH=CH2+NH3+O2→CH2=CHCN+3H2O+519kJ/mol （副）CH3CH=CH2+NH3+O2→CH3CN+3H2O+522kJ/mol （副）CH3CH=CH2+3NH3+3O2→3HCN+6H2O+941kJ/mol （副）CH3CH=CH2+O2→CH2=CHCHO+H2O+351kJ/mol （副）CH3CH=CH2+O2→CH3CHO+268kJ/mol （副）CH3CH=CH2+O2→3CO2+3H2O+1925kJ/mol （副）CH3CH=CH2+3O2→3CO+3H2O+1067kJ/mol