丙烯腈车间工艺设计课程设计

燕山大学里仁学院化工专业课程设计

目录

第一部分分生产方法 (3)

第二部分设计技术参数 (4)

第三部分物料衡算和热量衡算 (4)

3.1丙烯腈工艺流程示意图 (4)

3.2 小时生产能力 (5)

3.3 反应器的物料衡算和热量街算 (5)

3.4 空气饱和塔物料衡算和热量衡算 (8)

3.5 氨中和塔物料衡算和热量衡算 (10)

3.6 换热器物料衡算和热量衡算 (15)

3.7 水吸收塔物料衡算和热量衡算 (17)

3.8 空气水饱和塔釜液槽 (21)

3.9 丙烯蒸发器热量衡算 (23)

3.10 丙烯过热器热量衡算 (23)

3.11 氨蒸发器热量衡算 (24)

3.12 氨气过热器 (24)

3.13 混合器 (24)

3.14 空气加热器的热量衡算 (25)

燕山大学里仁学院化工专业课程设计

第四部分主要设备的工艺计算 (26)

4.1 空气饱和塔 (26)

4.2 水吸收塔 (28)

4.3 丙烯蒸发器 (30)

4.4 循环冷却器 (32)

4.5 氨蒸发器 (34)

4.6 氨气过热器 (35)

4.7 丙烯过热器 (35)

4.8 空气加热器 (36)

4.9 循环液泵 (37)

4.10空气压缩机 (38)

4.11中和液贮槽 (38)

第五部分附录 (39)

5.1附表 (39)

5.2 参考文献 (41)

第六部分课程设计心得 (42)

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丙烯腈车间工艺设计

摘要：设计丙烯腈的生产工艺流程，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主

要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对丙烯腈的工艺设计任务。

第一部分生产方法

丙烯腈，别名，氰基乙烯；为无色易燃液体，剧毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有机溶剂；遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物，爆炸极限为 3.1%-17% (体积百分比)；沸点为77.3 C，闪点-5 C ,

自燃点为481 C。丙烯腈是石油化学工业的重要产品，用来生产聚丙烯纤维(即合成纤维腈纶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、苯乙烯塑料和丙烯酰胺(丙烯腈水解产物)。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引发剂(过氧甲酰)作用下可聚合成一线

型高分子化合物一一聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈纶质地柔软，类似羊毛，俗称“人造羊毛”，它强度高，比重轻，保温性好，耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。丙烯腈与丁二烯共聚生产的丁腈橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能，是现代工业最重要的橡胶，应用十分广泛。丙烯氨氧化法的优点如下

(1) 丙烯是目前大量生产的石油化学工业的产品，氨是合成氨工业的产品，这两种原料均来源丰富且价格低廉。

(2) 工艺流程比较简单•经一步反应便可得到丙烯腈产物。

(3) 反应的副产物较少，副产物主要是氢氰酸和乙腈，都可以回收利用•而且丙烯腈成品纯度较高。

(4) 丙烯氨氧化过程系放热反应，在热平衡上很有利。

(5) 反应在常压或低压下进行，对设备无加压要求。

(6) 与其他生产方法如乙炔与氢氰酸合成法，环氧乙烷与氢氰酸合成法等比较，可以减少原料的配套设备(如乙炔发生装置和氰化氢合成装茸)的建设投资。

丙烯氨氧化法制丙烯腈(AN生产过程的主反应为

3

C3H6 NH3 O2 CH2=CHCN 3H2O

2

该反应的反应热为(VH r)298 512.5 kJ mol AN

主要的副反应和相应的反应热数据如下：

(1) 生成氰化氢(HCN

C3H 6 3NH3 3O23HCN 6H2O

(VH r)298 315.1 kJ mol HCN

(2) 生成丙烯醛(ACL)

C3H6 O2 CH2 CH CHO H2O

(VHr )298 353.1kJ .. mol ACL

(3) 生成乙腈(ACN

3

C3H6 -NH3

2 3 3

—O2 -CH3CN 3H 2O

2 2

(VH r)298362.3kJ mol ACN

(4) 生成CO和H2O

9

C3H6 一。2 3CO2 3H2O

2

(VH r)298641 kJ mol CO

第二部分设计技术参数

1. 生产能力：3900吨/年

2. 原料：丙烯85%丙烷15% （摩尔分率）；液氨100%

3. 产品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液

4. 生产方法：丙烯氨氧化法

5. 丙烯腈损失率：3.1%

6. 设计裕量：6%

7. 年操作日300天

第三部分物料衡算和热量核算

3.1丙烯腈工艺流程示意图

液态丙烯和液态氨分别经丙蒸发器气烯蒸发器和氨化，然后分别在丙烯过热器和氨气

过热器过热到需要的温度后进入混合器；经压缩后的空气先通过空气饱和塔增湿，再经空气加热器预热至一定温度进入混合器。温合器出口气体混合物进入反应器，在反应器内进行丙烯的氨氧化反应。反应器出口的高温气体先经废热锅炉回收热量，气体冷却到230C左右进人氨中和塔，在70〜80C下用硫酸吸收反应器出口气体中未反应的氨，中和

塔塔底的含硫酸铵的酸液经循环冷却器除去吸收热后，返回塔顶循环使用•同时补充部分新鲜酸液，并从塔釜排放一部分含硫酸铵的废液。氨中和塔出口气体经换热器冷却后进入水吸收塔，用5〜10C的水吸收丙烯腈和其他副产物. 水吸收塔塔底得到古丙烯腈约

1.8 %的丙烯腈水溶液，经换热器与氨中和塔出口气体换热，湿度升高后去精制工段。