2019年丙烯腈生产的概念设计方案.ppt
年产10万吨丙烯腈生产流程概念设计
《化工过程分析和合成设计》课程设计报告 《Analysis, synthesis, and Design of Chemical Processes》Design Report年产10万吨丙烯腈生产流程概念设计林英光 喻冬秀指导教师：钱 宇 教授陆恩锡 教授专业名称：化学工程年 级：2004 博士单位名称：化工学院完成日期: 2005年3月目 录一、丙烯腈概述.......... ..................................... ........................................ (2)1.1 丙烯腈性质 (2)1.2 国内外生产现状 (3)1.3 丙烯腈生产方法 (4)1.4 项目设计背景 (4)1.5 设计目标 (4)1.6 设计任务 (4)二、合成丙烯腈技术分析 (4)2.1 反应过程分析 (4)2.2 分离过程分析....................... ....................... .. (7)三、流程叙述 (8)3.1 原料规格 (8)3.2 工艺流程 (8)四、流程模拟与优化........ . (8)4.1 工艺流程模拟 (9)4.2 冷凝塔F-101操作条件确定 (9)4.3 冷凝塔F-102操作条件确定 (10)4.4 精馏塔T-101操作条件确定 (11)4.5 精馏塔T-102操作条件确定........... .. (13)4.6 全流程模拟结果与物料衡算 (15)4.7 全流程模拟计算输出报告 (16)五、丙烷与丙烯氨氧化法对比经济分析 (16)5.1 反应过程对比经济分析 (16)5.2 投资成本对比经济分析 (17)六、总结 (18)七、建议 (18)八、参考文献 (18)九、附录:流程模拟计算输出报告 (19)一、 丙烯腈概述1.1丙烯腈的性质1.1.1 丙烯腈的物理性质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。
丙烯腈生产概念设计方案
三、技 术 分 析---分离系统结构设计
反应气
反应产物 冷 凝 塔
CO2、CO、原料气 HCN
冷
精
凝
馏
塔
塔
氨、水
丙烯腈
精 馏 塔
乙腈
四、流程模拟与优化---工艺流程图
Aspen plus 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
五、 经济分析--反应过程对比经济分析
收率为60% 时丙烷法与丙烯法反应器参数对比
项目
丙烷氨氧化法 (A)
反应器热负荷 MMkcal/hr
-53.664016
反应出料物流体积流量 106027.352 Cum/hr
丙烯氨氧化法 A/B (B)
-45.26637
1.19
98368.434
1.08
产物丙烯腈流量 (纯度99.5%)
2 25 1 1 440 0 0 0 0 0 0 0 0 440 7493.5 0.6927 17.031
5 70 1 1 440 0 0 0 0 0 0 0 0 440 7493.5 0.6002 31.999
7 410 1.2
1 55.5808 98.0035
325.6 8.5536 50.2656 1597.38 90.3936 25.7664 53.2224 2304.8 58895 0.5407 25.553
三、技 术 分 析---反应过程分析
丙烷 氧气 氨
C3H8 + NH3 +1.5 O2 → CH2 =CHCN + 3 H2O C3H8 + 1.5NH3 + 2O2 → 1.5CH3CN + 4H2O C3H8 + 3NH3 + 3.5O2 → 3HCN + 7H2O C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O C3H8 + 3.5O2 → 3CO + 4H2O
年产10万吨丙烯腈概念设计-PPT课件
第3部分 系统设计优化
27
• 对于整个丙烷氨氧化法制丙烯腈系统而言，由于 生产工艺已经较为成熟，且各个设备都是在必需 够用的基础上进行选择的，并且在分步模拟中已 经自觉地采取了优化措施，使用的操作参数对整 个系统的节能、降低生产成本都有很大裨益，因 此，很难在设计好的流程中再进行优化设计 • 在设计模拟过程中，丙烯腈精制塔是控制产品质 量的关键单元操作，由于采用的操作参数与最初 通过Winn-Underwood-Gilliland方法（间接计 算法）计算的操作参数有较大出入，现简单介绍 在设计过程中的优化思路
3
• 溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化 碳，与水形成共沸物，易挥发，有腐蚀性 • 易燃，遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸 的危险，其蒸气与空气形成爆炸性混合物， 毒性极强 • 丙烯腈是一种重要的有机化工原料，在合 成树脂、合成纤维、合成橡胶等高分子材 料中占有显著的地位并有着广阔的前景 • 丙烯腈也是重要的有机合成原料，丙烯腈 聚合物与丙烯腈衍生物也广泛应用于国民 经济的多个领域。产品主要用于制作家用 电器和家用电子设备的零部件
11
中国丙烯腈消费结构及预测（万吨/年）
12
中国大陆丙烯腈消费结构(2019年)
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中国丙烯腈拟建或改造情况—2019年（万吨/年）
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第2部分 丙烷氨氧化生产丙烯 腈的原理和工艺流程设计
15
2.1 丙烯腈生产装置、工艺特点
• 丙烯腈装置具有高温、高压、剧毒、易燃易爆、 强腐蚀等特点，属于典型的石油化工装置。装置 工艺复杂、自动化程度高，属于典型的现代化生 产装置。生产的产品具有较高的质量，指标高于 国家优级品，其中产品中过氧化物、醛类指标明 显低于其他丙烯腈产品。设备种类齐全，拥有： 流化床反应器；新型急冷塔、填料式吸收塔、精 馏塔等塔器；离心式透平空气压缩机、离心式透 平制冷机；离心泵、屏蔽泵、真空泵、计量泵等 各种机泵；以及各类储罐、过、收益核算
年产20万吨丙烯腈概念设计
丙烷直接氨氧化法研究进展
生产工艺改进：日本三菱化学公司引入了BOG公 司的Petrox烃类循环工艺;BP-Amoco公司提出了 未反应氨回收工艺。近年来，随着各国对环保和 可持续发展理念的不断提高，丙烯腈生产技术的 改进也主要集中在节能降耗、环保等方面。
催化剂的改进：日本三菱化学和旭化成两公司只 要开发钼酸钒催化剂，目前该催化剂能够获得高 达60%以上的丙烯腈收率；BP-Amoco主要开发锑 酸钒催化剂；第三种新型催化剂是钒铝氧氮化物， 对丙烯腈时空收率(单位催化剂每小时丙烯腈生 成量)远远高于其它催化剂。
Aji＝1601.3070 Aji＝1313.6823 Aji＝216.3372
Bij＝-5.9440
Bij＝0
Bij＝0
Bji＝702030 Cij＝0.3000
Bji＝0 Cij＝0.4347
Bji＝0 Cij＝0.3100
热力学方法选 择时，Aspen 不自带水、丙 烯腈和乙腈的 相互作用参数， 需根据卓越公 司提供的数据 自己输入，如 左图。
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国际现状
地区 欧洲
2001年 130
2002年 130
2003年 130
2004年 125
2005年 100
2010年 100
中东/非洲
30
30
30
30
35
35
亚洲
230
250
270
280
315
340
拉丁美洲
20
20
25
25
30
25
北美
70
60
45
45
40
40
全世界
约480 约490 约500 约510 约520 约550
年产20万吨丙烯腈工艺的设计
概述丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成合成纤维、聚合物、橡胶和塑料等。
在丙烯腈工艺设计中，主要考虑到原料选取、反应条件、工艺流程和设备选择等因素。
原料选取丙烯腈的主要原料是丙烯和氰化氢。
丙烯是一种常见的烯烃，可从石油炼制过程中分离得到。
氰化氢则可通过甲酰氯与氨气进行反应得到，或者通过甲醛与氨水进行加热反应制备。
在原料选取方面，应考虑原料的纯度、可获得性、成本以及环境和安全因素。
反应条件丙烯与氰化氢进行反应生成丙烯腈的反应是一个氰化加成反应。
该反应通常需要在高温和高压下进行，以促进反应的进行。
反应温度通常在100-150℃之间，反应压力通常在2-5MPa之间。
此外，还需添加催化剂以提高反应速率和选择性。
工艺流程丙烯腈的工艺流程通常包括原料处理、反应、分离和后续处理等步骤。
在原料处理步骤中，丙烯和氰化氢需要通过净化系统进行预处理，以去除其中的杂质和不纯物质。
在反应步骤中，预处理后的丙烯和氰化氢进入反应釜中。
反应釜通常是带有搅拌装置的加热压力容器，以确保反应的进行。
在反应过程中，维持适当的温度和压力可以提高反应速率和选择性。
在分离步骤中，反应后的混合物需要通过蒸馏、萃取和凝固等分离技术进行处理，以分离出纯净的丙烯腈产品。
蒸馏是最常用的分离技术，通过利用不同物质的沸点差异进行分离。
此外，还可以采用萃取和凝固等技术作为辅助分离手段。
在后续处理步骤中，分离得到的丙烯腈产品需要经过进一步的处理和精炼，以达到工业标准的产品质量要求。
后续处理包括去除杂质、降低不纯物质含量和提高产品纯度等。
设备选择丙烯腈工艺中的关键设备包括反应釜、蒸馏塔、萃取器和凝固器等。
反应釜应具备高温高压抗性和良好的搅拌性能，以确保反应的进行。
蒸馏塔应具备高效的分离性能和较大的分离能力，以提高产品纯度和产量。
萃取器和凝固器则需要具备良好的物质传递和分离性能，以实现辅助分离和精炼的目的。
结论年产20万吨丙烯腈工艺设计需要综合考虑原料选取、反应条件、工艺流程和设备选择等因素。
产万吨丙烯腈生产概念设计
国内表观需求量120万吨/年，生产能力只有76万吨/年。
通过市场调研我们发现随着石油价格的节节攀升，丙烯腈 的价格随之上涨，而且丙烯腈的制备工艺在我国还有待发
展，做好这个项目模拟有很广阔的市场前景。
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来源：
3.目标与任务
该项目来源于卓越化学公司(Excellent Chemicals)。
目标：
设计规模：年产20万吨（4亿磅）的生产设计模拟
与优化
产品要求：丙烯腈的最小质量纯度达到99.0%
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设计任务
根据生产要求和工艺条件设计出年产20万吨丙烯腈的生产流 程 用Aspen plus 对流程进行模拟，确定设备的操作参数（温度， 压力，采出量，回流比等），输出设计报告 根据各单元操作的工艺特点优化操作参数，降低操作的难度， 从而节约成本 对模拟流程进行经济核算
CN基：水解反应，水合反应，醇解反应等 CH2=CHCN+H2O CH2=CHCNH2
∥
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O
4
产品规格
序号 1 2 外观 色度（Pt－CO），号 指标名称
产品标准（GB7717.1－94）
指标 优等品 < 5 一等品 透明液体、无悬浮物 5 10 合格品
3
4 5 6 7 8
酸度
密度（20℃）/（g/cm3） PH值（5％水溶液） 滴定值（5％的水溶液）/ml 水分/%(质) 总醛（以乙醛计）/%(质)
<
0.0020
0.0035
0.800～0.807 6.0～9.0
－
< < <
2.0 0.45 0.05
年产20万吨丙烯腈概念设计
≥99.3
0.800～0.807
6.0～9
6.0～10.0
≤2.0
≤3.0
≤5
≤16
≤0.45
≤0.50
≤0.005
≤0.010
≤0.0005
≤0.0010
≤0.00002
≤0.00003
≤0.00001
≤0.00002
≤0.020
≤0.030
≤0.010
≤0.020
≤0.0015
≤0.0040
合格品
7
物化性质：
丙烯腈是无色或淡黄色液体，有特殊气味， 分子量 53.06，沸 点 77.3℃， 冰 点 -83.5 ℃，闪 点 0℃，自燃点 481℃，聚合热 72.4 kJ/mol，剧毒 ，溶 于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有 机溶剂，微溶于水 。
丙烯腈由于分子结构带有C=C 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。
△H = -1925KJ/mol
14
丙烷氨氧化法
主反应： C3H8 + NH3 +2 O2 → CH2 =CHCN(AN) + 4 H2O C3H8 + 0.5O2 →C3H6 (PEN) + H2O C3H6 + NH3 +1.5 O2 → CH2 =CHCN(AcN) + 3 H2O
副反应： ①C3H6 + 1.5NH3 + 1.5O2 → 1.5CH3CN + 3H2O ②C3H6 + 3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O ③C3H8+ 4O2 → 2CO+CO2 +4 H2O ④2NH3 + 1.5 O2 →N2 + 3 H2O
年产45万吨丙烯腈合成工段工艺设计
丙烯腈是一种重要的化工原料，广泛应用于合成纤维、橡胶、塑料等行业。
下面将对年产4.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计进行详细说明。
丙烯腈的合成主要有两种方法，一种是直接氧化合成法，另一种是丙烯氰化合成法。
在本工艺设计中我们采用丙烯氰化合成法进行丙烯腈的合成。
丙烯氰化合成法主要包括以下几个步骤：丙烯氰化、丙烯腈提取、脱水、脱氢、精馏等。
1.丙烯氰化丙烯通过氰化剂和催化剂反应生成丙烯腈。
反应条件为高温高压，反应温度为200-300℃，反应压力为1.5-2.5MPa。
催化剂主要采用金属氧化物催化剂，如钒、钼、钴等。
2.丙烯腈提取丙烯腈通过吸收剂进行提取，常用的吸收剂为甲醇和丁二醇。
在提取过程中，通过洗涤和分离等操作将丙烯腈和吸收剂进行分离，从而得到纯度较高的丙烯腈。
3.脱水提取得到的丙烯腈中含有少量的水分，需要进行脱水处理。
常用的脱水方法有蒸馏和分子筛脱水，脱水温度一般为50-70℃，脱水后得到较干净的丙烯腈。
4.脱氢脱水后的丙烯腈通过加热进行脱氢反应，将丙烯腈转化为丙烯。
脱氢反应的条件为高温高压，一般反应温度为400-500℃，反应压力为0.1-0.3MPa。
脱氢反应需要使用催化剂，常用的催化剂有镍和钼催化剂。
5.精馏脱氢反应后得到的丙烯通过精馏得到纯度较高的丙烯产品。
精馏操作主要包括原初分馏和精馏塔设计。
原初分馏主要是将气态丙烯从液态副产物中分离出来，精馏塔设计主要是通过多级分馏将丙烯的纯度提高到达要求。
以上是年产4.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计的基本步骤，具体实施时还需要考虑一些细节问题，如反应温度、压力的选择、催化剂的选择和催化剂的再生等。
在实施过程中还需要进行工艺试验和工艺优化，以确保工艺的稳定性和高效性。
(6)第4章(丙烯腈)
聚丙烯腈
腈纶：俗称“人造羊毛”，强 度高，比重轻，保温性好，耐 日光、耐酸和耐大多数有机溶 剂 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之一
丙烯腈
~丁二烯共聚
丁腈橡胶
~丁二烯~苯乙烯共聚
ABS工程塑料
具有优良的力学性能，抗冲击性，耐低温，可以在极低的温度下使用 还具有优良的耐磨性、耐油性及电气性 广泛应用于机械、汽车、电子电气、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域
CH3－CH2－ CH3
+ O2
CH2
CH CH3 + H2O －
+ NH3 + O2
Pt/Al2O3
Bi-Mo-AlOx
CH2
CH－CN + H2O
反应转化率低，产物复杂，装置投资费用高
丙烷原料价格不到丙烯的一半，具有发展前景
（1）反应原理
烯丙基型氧化———具有α-H的烯烃的氧化 在保留双键下氧化得到不饱和的含氧化合物 只有丙烯以上的烯烃才具有α-H
④ 丙烯醛发生自聚
⑤ HCN发生自聚 ⑥ HCN与丙烯醛加成为氰醇
除去氨采用稀硫酸中和的方法
② 回收部分 反应产物和副产物组成
丙烯腈 乙腈 HCN 丙烯醛 CO2 CO 收率% 组成% 73.1 5.85 1.8 0.22 7.2 1.73 1.9 0.15 8.4 5.2 2.01 1.25 H2O 24.90
丙烯腈的生产方法氰乙醇法乙炔法乙醛法50年代末开发了丙烯氨氧化合成丙烯腈ch2chch3nh332o2ch2chcn3h2oh519kjmol丙烯氨氧化法氰化物ch3cnhcn有机含氧化合物丙烯醛丙酮乙醛深度氧化产物coco2h2o副产物丙烷氨氧化法o一步法新工艺在管式反应器中进行用惰性气体稀释温度415压力01mpa丙烷转化率为90时丙烯腈选择性为70两步法是将丙烷脱氢生成丙烯再经丙烯氨氧化生成丙烯腈ch3ch2ch3ch2chch3h2onh3o2o2ch2chcnh2optal2o3bimoalox反应转化率低产物复杂装置投资费用高丙烷原料价格不到丙烯的一半具有发展前景?700g??298h?主反应kjmolkjmolch2chch3nh332o2ch2chcn3h2o569675148烯丙基型氧化具有h的烯烃的氧化在保留双键下氧化得到不饱和的含氧化合物只有丙烯以上的烯烃才具有h1反应原理主要副反应ch2chch332nh332o232ch3cn3h2o595715438ch2chch33nh33o23hcn6h2o1144789420ch2chch3o2ch2chchoh2o3387335353ch2chch332o2ch2chcoohh2o550126134ch2chch392o23co23h2o14917119209ch2chch33o23co3h2o12765210773pmobio系催化剂工业上最早使用的是氧化钼和氧化铋的混合氧化物催化剂并加入磷作助催化剂
万吨年丙烯腈生产概念设计
2.0 3.1 101.3
备注 2004年5月扩建到8万t.a-1.
2006年8月扩能至9.2万t.a-1 2005年扩能完成 2005年2月底投产
丙烯腈生产工艺的选择
丙烯腈的合成路线主要有丙烯氨氧化法和丙 烷氨氧化法两种，其中丙烯氨氧化法相对 比较成熟，而采用丙烷为替代原料，可降 低原材料的费用，而且丙烷价格便宜易得， 由丙烷氨氧化法直接生产丙烯腈的关键在 于开发使丙烷活化的催化剂
反应工段模拟结果
6
7
8
372.27
558.62
1175.26 4418.93
66
66
165
1
1
1
9
33.54 428.68 4418.93 305.76 38.60 221.87 20.83 10.16 121.96 60.98 1249.26
410 1
氨中和塔模拟结果
String ID 9
11
14
86.8 101.5 188.4
生产成本（美分.kg-1）
原材料 副产收益 公用工程 可变成本 装置现金成本 生产成本① 产品成本②
66.2 -27.7 6.6 45.1 53.9 66.0 101.5
63.0 -13.4 6.3 55.9 65.3 84.3 117.0
56.6 -11.7 5.9 50.8 60.2 78.9 111.5
16
17 String 9
11
14
16
17
ID
Mole flow
(kmol/h)
Mole flow
(kmol/h)
C3H8 33.54 0.0 0.13 3.11 30.30 NH4+ 0.0 400.0 701.0 0.0 0.0
丙烯腈工艺设计
丙烯腈工艺设计介绍丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、橡胶、塑料等领域。
丙烯腈工艺设计是指在生产丙烯腈的过程中，通过合理的工艺设计和优化，提高生产效率、降低成本、改善产品质量。
本文将从丙烯腈的制备原理、工艺流程设计、关键技术和优化方向等方面进行探讨。
制备原理丙烯腈的制备主要通过丙烯气相氰化反应（ACN）进行。
该反应的化学方程式如下：CH2=CHCN + HCl → CH2=CHCNHClCH2=CHCNHCl + NaCN → CH2=CHCN + NaCl丙烯腈制备的关键是氰化反应的催化剂选择、反应温度和压力的控制以及反应物的纯度。
工艺流程设计丙烯腈的工艺流程设计主要包括原料准备、氰化反应、分离纯化和产品收集等步骤。
原料准备原料准备包括丙烯、氯化氢、氰化钠等物质的准备工作。
其中，丙烯的纯度对反应的选择性和产率有重要影响，因此需要通过蒸馏等方法提高丙烯的纯度。
氰化反应氰化反应是丙烯腈制备的关键步骤。
反应器中加入丙烯、氯化氢和氰化钠，控制反应温度和压力，选择合适的催化剂，进行氰化反应。
反应后产生的丙烯腈通过冷凝和分离纯化步骤得到纯度较高的丙烯腈产品。
分离纯化分离纯化是将反应后的混合物中的杂质分离，提高丙烯腈的纯度。
常用的分离纯化方法包括蒸馏、结晶、萃取等。
产品收集经过分离纯化后，得到纯度较高的丙烯腈产品。
产品通过冷凝和收集装置进行收集和储存。
关键技术丙烯腈工艺设计中的关键技术包括催化剂选择、反应温度和压力控制、反应物纯度提高、分离纯化和产品收集等方面。
催化剂选择催化剂的选择对丙烯腈的选择性和产率有重要影响。
常用的催化剂有金属氰化物、碱金属氧化物等。
选择合适的催化剂可以提高丙烯腈的产率和纯度。
反应温度和压力控制反应温度和压力对反应速率和选择性有重要影响。
合理的反应温度和压力控制可以提高丙烯腈的产率和纯度。
反应物纯度提高丙烯和氯化氢的纯度对反应的选择性和产率有重要影响。
通过蒸馏等方法提高反应物的纯度可以提高丙烯腈的产率和纯度。
年产35万吨丙烯腈合成工段工艺设计
丙烯腈是一种重要的有机化工原料，在合成纤维、橡胶及塑料等领域有广泛的应用。
本文将对年产3.5万吨丙烯腈合成工段的工艺设计进行详细介绍。
1.原料及工艺流程：主要原料为丙烯、氰化氢和氨水。
工艺流程包括预聚合、纳米银催化预处理、氰化反应、分离及净化等步骤。
2.预聚合：在预聚合反应釜内，将丙烯加入反应器中，加入适量的过硫酸铵作为引发剂，反应温度控制在40-60摄氏度，反应时间控制在2-4小时。
预聚合反应生成的产物经过后续分离，得到丙烯腈的预聚物。
3.纳米银催化预处理：将预聚物经过过滤、浓缩等处理步骤，得到的丙烯腈预处理物。
将预处理物与纳米银催化剂进行混合，反应温度控制在50-70摄氏度，反应时间控制在2-4小时。
纳米银催化预处理能够提高丙烯腈的氰化反应速率，减少副反应产物的生成。
4.氰化反应：将纳米银催化处理后的预处理物，加入氰化氢和氨水，反应温度控制在50-70摄氏度，反应时间控制在4-6小时。
氰化反应得到的产物经过后续分离，得到丙烯腈产品。
5.分离及净化：将氰化反应得到的产物进行提纯，去除杂质和副产物。
首先将反应混合物通过加热器进行升温至适宜的温度，然后进入精馏器进行精馏分离。
通过不同馏分的收集，得到纯度较高的丙烯腈产品。
6.环境保护：为了减少工艺过程中的环境污染，可以在各个环节设置相应的废气、废液处理设备，对废气进行洗涤、吸收和焚烧处理，对废液进行中和、沉降和过滤处理，以实现废物的资源化和无害化处理。
7.安全措施：在工艺设计中，需要考虑火灾、爆炸、中毒等安全问题，设置自动控制装置和安全监测系统，确保工艺操作的安全可靠。
8.节能措施：在工艺设计中，应充分考虑节能措施，如加热系统的优化设计、余热回收利用等，以提高能源利用效率，减少工艺过程的能源消耗。
以上是年产3.5万吨丙烯腈合成工段的工艺设计的详细介绍，通过合理的工艺流程设计、环境保护和安全措施的考虑，能够实现高效、安全和可持续的丙烯腈生产。
年产15万吨丙烯腈合成工段工艺设计模版
丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、橡胶、树脂等行业。
以下是年产1.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计模板的主要内容：一、工艺概述：本工段采用丙烯为原料，经过催化剂的催化反应，将丙烯转化为丙烯腈。
主要反应为丙烯和氰化氢的加成反应。
具体工艺流程如下：1.丙烯提纯：将原料丙烯经过物理分离处理，去除杂质，提高纯度。
2.催化反应：将提纯后的丙烯与氰化氢在催化剂的作用下进行加成反应，生成丙烯腈。
3.分离和回收：对反应产物进行分离和回收处理，提取纯度较高的丙烯腈。
二、工艺条件：1.反应温度：反应温度控制在-10℃～10℃之间，以获得较高的收率和选择性。
2.反应压力：反应压力控制在1.0～3.0MPa之间，以保证反应的进行。
3.催化剂：选择高效的加成催化剂，如棕榈酸铜催化剂。
4.反应时间：反应时间根据反应物浓度和反应速率进行控制，一般为1-3小时。
5.原料比例：原料丙烯和氰化氢的摩尔比为1:1，使反应达到化学计量条件。
三、主要设备：1.反应釜：采用不锈钢材质，内置搅拌装置，可以调节反应物的混合程度。
2.分离设备：采用塔式分离设备，可进行气液相分离，提取纯度较高的丙烯腈。
四、安全措施：1.严格控制反应温度和压力，避免反应过程中发生危险事故。
2.催化剂的添加和反应过程需要在无火源和无明火环境下进行。
3.加强现场管理，确保设备正常运行和操作人员的安全。
五、环保措施：1.丙烯腈合成过程中，需要对废气进行处理，如利用活性炭吸附废气中的有机物。
2.对废水进行处理，达到排放标准，如采用生物处理方法对废水进行净化。
六、质量控制：1.对原料进行严格的检测，确保原料的纯度和质量符合要求。
2.在反应过程中监测反应温度和压力，确保反应的稳定进行。
3.对反应产物进行分析，检测丙烯腈的纯度和杂质含量，达到产品质量要求。
丙烯腈生产的概念设计优选PPT
• 由于丙烷转化率低，可考虑从分离出的惰性气体中回 氨/丙烯（摩尔进料比），1.
丙烯腈和水与氢氰酸都很容易分离，丙烯腈和水能形成共沸混合物，共沸点为71℃，共沸物中丙烯腈的含量为88%（WT），而丙烯腈
收丙烷，以减少物料消耗，降低操作费用。 在水中只能部分溶解，因此，将共沸混合物蒸出并冷凝，就可得到油相和水相，油相为含丙烯腈90%以上的粗丙烯腈，水相含水90%
以上。 反映器温度为750-9000F ，压力少高于常压。 反应是个强放热过程，参照丙烯氨氧化法，采用流化床反应器，反应过程中所放出的热量由内取热器取出。 在甲方给定条件下，对丙烷氨氧化法进行概念设计;
ENTHALPY(KW)
• 丙烯腈精制的目的是分离出副产物和水，获得合格的 丙烯腈产品。
• 丙烯腈和水与氢氰酸都很容易分离，丙烯腈和水能形 成共沸混合物，共沸点为71℃，共沸物中丙烯腈的含 量为88%（WT），而丙烯腈在水中只能部分溶解， 因此，将共沸混合物蒸出并冷凝，就可得到油相和水 相，油相为含丙烯腈90%以上的粗丙烯腈，水相含水 90%以上。丙烯腈和氢氰酸因沸点差较大，很容易用 蒸馏的分离方法分离。
3.丙烯腈生产过程分析
• 丙烯腈的生产原理 • 反应过程的分析 • 回收和分离过程的分析 • 丙烯腈的精制过程分析
• 对于丙烯氨氧化法来说，丙烯腈是丙烯在一种混合金属氧化物
催化剂的作用下与氨和氧气（或空气）反应合成的。
C3H6+NH3+1.5O2
C3H3N+3H2O
• 对于丙烷氨氧化法来说，丙烯腈是丙烷在催化剂的作用下与氨 和氧气（或空气）反应合成的
将反应气中剩余的氨除去。
的惰性气体，因此可以用水吸收法将它们分离。 为减少聚合，降低精馏塔操作温度，精馏塔采用真空操作，塔侧线得纯度为99.
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1过高的投资费用制约了丙烷法的工业化进程，进一 步开发高性能催化剂则是促进该工艺工业化的重要因 素。
年利润总额：年产品销售收入 – 年产品销售 税金及附加 - 年总成本费用=22.328×106美元
7 结论及创新
1丙烷氨氧化法的工艺与丙烯氨氧化法基本相同，但 吸收部分用磷酸氢二氨代替了稀硫酸。
1由于全球丙烯资源的短缺和丙烷价格的低廉，使丙 烷氨氧化制丙烯腈工艺成为烷烃活化技术中的开发热 点。
2001
需求 产能
2002
2003
时间/年
2004
2005
3 设计内容
对丙烷氨氧化工艺流程的丙烯腈生产过 程进行概念设计。
对丙烷氨氧化法进行经济可行性分析。
反应器系统
① 流化床反应器 ② 反应气体冷却器 ③ 开工空气加热 ④ 催化剂贮槽⑤ 催化剂补充料斗⑥ 冷剂槽 ⑦ 垂直换热器 ⑧ 来自丙烷过热器的丙烷进料 ⑨ 来自氨过热器的氨进料 ⑩ 经冷却器的反应器出口气体去急冷塔
丙烯腈还可用来生产谷氨酸钠、医药、 高分子絮凝剂、纤维改性剂、纸张增强 剂等
需求/万吨
240 220 200 180 160 140 120 100
2000
2 市场调研
腈纶纤维 ABS 其它
2002
2004
2006
年代
2008
2010
丙烯腈/吨
130 120 110 100
90 80 70 60 50 40
丙烯腈生产的概念设计
指导老师：钱 宇 （教授） 李秀喜（副研究员）
学 生：肖乐业 易艳红
主要内容
1 丙烯腈产品概述 2 市场调研 3 设计内容 4 工艺方案 5 PROⅡ流程模拟与结果 6 项目经济技术分析 7 结论及创新
1 丙烯腈产品概述
丙烯腈主要被用来生产ABS树脂，丙烯酰 胺、丙烯酸纤维、己二睛和苯乙烯-己二 睛树脂
急冷系统
回收和分离系统
反应气从氨中和塔顶出来进入水吸收塔下部。 自回收塔（萃取解吸塔）底来的水，经换热
后进入水吸收塔上部用作吸收液。 反应气中的丙烯腈，乙腈和氢氰酸等溶于水
中，N2、CO2、CO以及未反应的丙烷等由塔 顶出来，经压缩冷去后丙烷与其它气体分开， 用作进料。
丙烯腈精制系统
丙烯腈和水形成共沸混合物，将共沸混合物 蒸出并冷凝，可得含丙烯腈90%以上油相和 含水90%以上的水相。
丙烯腈和氢氰酸因沸点差较大，很容易用普 通的分离方法分离。
丙烯腈与乙腈相对挥发度接近于1，采用萃 取蒸馏。选水做萃取剂，当塔顶水的摩尔分 数达0.8时，相对挥发度达1.8，此时仅需40 块实际塔板就能将丙烯腈和乙腈分离。
取代价格较昂贵的丙烯为原料的路线,对 于提高资源的利用率有极其重要的影响。
成本利润分析
生产成本(COM) ：直接生产成本(DMC) + 固 定生产成本(FMC) + 总费用 (GE)=169.5 ×106 美元/年
年销售额：2256.8美元/吨×100000吨/年 =225.68×106美元/年
4 工艺模块流程图
循环物流
原料
反应预处 理
反应器
分离预处 理
副产品
分离器
产品 产品精制
环保处理
5 PROⅡ流程图
模拟结果
原料
反应器
序 号
组分
流量 公斤/小时
组分
流量 公斤/小时
精制部分产品
组分
流量 公斤/小时
浓度 %
1 C3H8 28733
C3H8 3812.4904
2 NH3 3 O2 4 N2
12951 C3H3N 13819.5416 C3H3N 13804.0805 99.5 59208 HCN 1822.6126 HCN 1821.8225 99.7
213325 C2H3N
95.708
C2H3N 95.7083
0.5719
6 项目经济技术分析
本项目根据目前最新的研究进展，采用 收率较高的催化剂，选择丙烷为原料氨 氧化制取丙烯腈的工艺路线。