年产15万吨丙烯腈项目-反应器设计说明书
10万吨年丙烯腈项目建议书
10万吨/年丙烯腈项目建议书一、项目主要内容（一）项目名称：10万吨/年丙烯腈项目。
（二）项目内容：该项目采用国内先进技术建设10万吨/年丙烯腈生产装臵。
本项目主产品为丙烯腈，副产品有精乙腈、硫铵、丙酮氰醇等，产品以丙烯和液氨为主要原料。
二、项目提出的依据及必要性丙烯腈是三大合成材料(纤维、橡胶、塑料)的重要化工原料，主要用来生产聚丙烯腈纤维(腈纶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料、苯乙烯(AS)塑料、丙烯酰胺等。
丙烯腈在合成纤维、合成树脂等高分子材料中占有显著地位，应用前景广阔。
除此之外，丙烯腈聚合物与丙烯腈衍生物也广泛应用于建材及日用品中。
鉴于丙烯腈的广泛用途，今后几年将会呈现高速发展之势；又加之，石油化工业是河口区的主导产业，境内石化企业较多，为加工生产丙烯腈提供了充足的原材料。
因此，建设丙烯腈项目是可行的。
三、市场前景分析（一）国外市场需求情况。
根据PCI丙烯腈咨询公司分析，2005-2006年全球丙烯腈需求量比2004年有所增加，其中亚洲特别是中国增长最快。
据总部位于英国伦敦的Tecnon OrbiChem公司统计，截至2006年世界丙烯腈主要生产能力分布为：美国315.1万吨/年，墨西哥11.0万吨/年，巴西8.8万吨/年，德国33.6万吨/年，英国28.0万吨/年，荷兰23.5万吨/年，西班牙13.0万吨/年，东欧及俄罗斯38.2万吨/年，中东9.0万吨/年，中国103.8万吨/年，印度3.0万吨/年，日本75.3万吨/年，韩国52.0万吨/年，台湾省43.0万吨/年。
另外，最近几年由于装臵停产超过了新产能增加速度，导致丙烯腈供应紧张，全球装臵开工率较高，维持在89%-90%水平，但盈利能力仍然很低。
据预测，世界范围内未来几年丙烯腈装臵开工率还将继续处于目前的高位，直到2008-2009年新产能投用。
未来几年世界丙烯腈需求年平均增速为2%-2.5%，其中丙烯腈纤维需求持平，但来自ABS 的需求将年均增长5%，而丙烯酰胺方面需求年均增速将达到6%-7%。
化工设计说明书
2
主反应
丙烯腈(AN)：CH2=CH-CH3＋NH3＋3/2O2→CH2=CH-CN＋3H2O＋512.5kJ/mol
副反应：
乙腈(ACN)：CH2=CH-CH3＋3/2NH3＋3/2O2→3/2CH3-CN＋3H2O＋362.3kJ/mol
丙烯醛(ACL)：CH2=CH-CH3＋O2→CH2=CH-CHO＋H2O＋353.1kJ/mol
3)催化剂XYA-5
表2.1催化剂规格表
项目
质量指标
粒度：通过20目筛孔，%（质量分数）
100
大于90微米，%（质量分数）
＜
20
20~45微米，%（质量分数）
35.0~55.0
小于等于20微米，%（质量分数）
＜
7.0
松密度，g/mL
0.88~1.12
紧密度，g/mL
1.04~1.28
孔容，mL/g
0.2~0.3
1.1.3
1.生产情况：近年来，发达国家丙烯腈市场萎缩，全球丙烯腈生产能力在向亚洲转移。2009年，世界丙烯腈产能增加到约620万t／a，产量约为590万t。截止到2009年年底，国内共有9套丙烯腈生产装置，总产能达到100万t／a，2009年总产量为96.7万t，开工率接近100％。2010年国内有四家新建。扩建丙烯腈的项目投产，至年底国内丙烯腈的总生产能力达到154万t／a。2009年世界丙烯腈生产能力前10位的生产厂家见图1.1
第二
2.1设计任务
2.1.1
2.1.
2.1.
年生产能力：10000吨丙烯腈
操作时：330小时
设计裕量：10%
2.1.
2.1.4.1原/材料规格
1)工业用丙烯(GB/T7716-2002 一级品)
15万吨丙烯酸精制工艺设计
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5
中 北 大 学 2011 届 毕 业 设 计 说 明 书 4 设备选型.................................................................................................................... 17 4.1 汽提塔设计 .........................................................................................................17 塔径计算 ......................................................................................................17 填料层高度计算 ..........................................................................................18 填料层压力降 ..............................................................................................21 塔内件的选型 ..............................................................................................21 筒体与封头厚度计算 ..................................................................................22 接管尺寸与人孔选择 ..................................................................................24 其它塔附件选取 ..........................................................................................24 汽提塔载荷分析 ..........................................................................................25
丙烯腈装置说明书
一、工艺流程1.1丙烯腈的生产方法早在1893年就发现了丙烯酰胺脱水制造丙烯腈的方法，但此生产方法原料来源非常困难。
1930年发现了由环氧乙烷和氢氰酸合成丙烯腈的方法，随后又发现了由乙炔和氢氰酸合成丙烯腈的生产反法，这些方法因受各种条件的限制，生产规模均较小。
1959年发明了丙烯、氨氧化法生产丙烯腈，使丙烯腈生产技术的发展取得了重大突破。
由于这一方法的原料价廉易得，工艺流程较为简单，产品质量较好，所以此法很快就实现了工业化生产。
到了七十年代，世界各国丙烯腈的生产几乎都采用这种方法。
1.2装置流程简述来自丙烯、氨罐区的液态丙烯和液态氨进入丙烯、氨蒸发器，经过气化和过热后混合在一起，经丙烯、氨分布器进入反应器，来自空压机的工艺空气进入反应器底部，并经过空气分布板进入流化床。
当这些气体通过流化床式反应器时，发生放热反应，放出的热量用来维持反应并通过垂直安装在反应器内的蒸汽盘管移去热量，产生4MPa蒸汽。
反应气体通过旋风分离器从反应器顶部流出，热的反应气体通过反应气体冷却器，一方面加热反应器蒸汽盘管中所用的锅炉水，一方面反应气体本身被冷却。
从反应气体冷却器出来的气体，在急冷塔的下端被绝热冷却。
未反应的氨与加到急冷塔上段循环水中的硫酸反应，从出料气中除去。
四效蒸发器底部物料被引入急冷塔的下段，这些物料部分气化，其余部分出装置，这股物料中含有水、氰化物、少量催化剂。
从急冷塔上段出来的的硫铵溶液送往硫铵装置。
从急冷塔出来的气体在急冷塔后冷器中进一步冷却，然后进入吸收塔。
在吸收塔中，下降的水吸收逆流向上的反应气体中可溶解的产物。
未被吸收的气体含有未反应的烃、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、水及少量的丙烯腈，经吸收塔排放烟囱放入大气。
从急冷塔后冷器出来的冷凝液被送到回收塔以回收丙烯腈和其它有机物。
来自吸收塔的液体在加热之后进入回收塔，利用水作为溶剂进行萃取精馏。
由于丙烯腈和水形成共沸物从塔顶蒸出，这就把丙烯腈和乙腈分开。
(完整版)年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计毕业设计
年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计The Process Design of 100kta Acrylonitrile bySynthesis目录摘要 ....................................................................................................................... Abstract ................................................................................................................引言 ...................................................................................................................第一章文献综述.................................................................................................1.1 丙烯腈的概况 .............................................................................................................1.1.1 丙烯腈的发展 ..........................................................................................................1.1.2 丙烯腈的应用方向 ..................................................................................................1.2 国内丙烯腈市场简况 .................................................................................................1.2.1 现状 ..........................................................................................................................1.2.2国内丙烯腈消费情况 ..............................................................................................1.3 国外丙烯腈市场简况 .................................................................................................1.3.1 现状 ..........................................................................................................................1.3.2 国外丙烯腈消费情况 ..............................................................................................1.4 丙烯腈的性质 .............................................................................................................1.4.1化学性质 ..................................................................................................................第二章工艺流程介绍.........................................................................................2.1 生产方法简述 .............................................................................................................2.2 工艺流程说明 .............................................................................................................2.3 工艺条件 .....................................................................................................................2.3.1 反应温度 ..................................................................................................................2.3.2 反应压力 ..................................................................................................................2.3.3 接触时间 ..................................................................................................................2.3.4原料纯度 ..................................................................................................................第三章物料衡算和热量衡算.............................................................................3.1 小时生产能力 .............................................................................................................3.2物料衡算和热量衡算 .................................................................................................3.2.1 反应器的物料衡算和热量衡算 ..............................................................................3.2.2 废热锅炉的热量衡算 ..............................................................................................3.2.3 空气饱和塔物料衡算和热量衡算 ..........................................................................3.2.4 换热器物料衡算和热量衡算 ........................................................ 错误!未定义书3.2.5 丙烯蒸发器热量衡算 .................................................................... 错误!未定义书3.2.6 丙烯过热器热量衡算 .................................................................... 错误!未定义书3.2.7 氨蒸发器热量衡算 ........................................................................ 错误!未定义书3.2.8 气氨过热器 .................................................................................... 错误!未定义书3.2.9 混合器 ............................................................................................ 错误!未定义书3.2.10 空气加热器的热量衡算 .............................................................. 错误!未定义书第四章流化床反应器的工艺计算................................................. 错误!未定义书4.1 计算依据 ........................................................................................... 错误!未定义书4.2 浓相段直径 ....................................................................................... 错误!未定义书4.4 扩大段直径 .................................................................................................................4.5 扩大段高度 .................................................................................................................4.6 浓相段冷却装置的换热面积 .....................................................................................4.7 稀相段冷却装置的换热面积 .....................................................................................第五章原料消耗综合表................................................................. 错误!未定义书5.1原料消耗 ........................................................................................... 错误!未定义书5.2 能量消耗综合表 ............................................................................... 错误!未定义书第六章丙烯腈生产中的废水和废气处理..................................... 错误!未定义书结论 .....................................................................................................................致谢 ................................................................................................. 错误!未定义书参考文献 ...............................................................................................................附录A 工艺流程图附录B 设备图年产10万吨丙烯腈合成工段的工艺设计摘要：本设计为年产10万吨丙烯腈的合成段工艺设计，在设计中采用了丙烯氨氧化生产丙烯腈法，此法能有效的降低生产成本。
年产十五万吨丙烯酸丁酯合成工段工艺设计
年产十五万吨丙烯酸丁酯合成工段工艺设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!年产十五万吨丙烯酸丁酯合成工段工艺设计摘要本文针对年产十五万吨丙烯酸丁酯合成工段进行了深入研究和设计。
丙烯腈生产合成反应器
4．合成反应器氨氧化法合成丙烯腈是一个气固相催化放热反应，反应热效应较大，丙烯转化率和丙烯腈收率对温度的变化比较敏感，因此，反应器温度的控制就显得十分重要。
要求反应器能及时移走反应生成的热量，使反应器的径向和轴向的温度尽可能保持一致，并保证气态物料和固态催化剂在反应器中充分接触。
生产中常用的反应器是固定床反应器和流化床反应器。
(1)固定床反应器合成丙烯腈所用的固定床反应器属于内循环列管式固定床反应器，结构示意图如图2—3l所示。
反应器内的热载体是硝酸钾、亚硝酸钾和少量硝酸钠组成的熔盐，、采用螺旋桨式搅拌器强制熔盐在器内循环，使反应器的上下部温度均匀，其温差仅为4℃，熔盐充分吸收反应热并及时传递给器内的盘管式换热器，移出热量。
盘管内通入饱和蒸气，吸收反应热后产生的副产高夺蒸气，可作为其它工艺设备的热源反应器内的列管长2.5～5m，内径25mm，一台反应器装有多达l万根列管。
装填在列管内的圆柱体催化剂：直径为3～4mm．长3～6mm。
原料气体由列管上部引入，为缓和进口段的反应速率，防止催化剂与高浓度气体反应过快，造成反应器上部区域温度过高，一般在列管上部填充一段活性差的催化剂或住催化剂中掺入一些惰性物质以稀释催化剂。
物料的流向自上而下，可避免催化剂床层因气速变化而受到冲击，发生催化剂破碎或被气流带走。
在列管式固定床反应器中，催化剂被固定在列管内，物料返混小，反应的转化率较高，且催化剂不易磨损。
但由于不能充分发挥各部分催化剂的作用，反应器的生产能力较低，单台反应器生产能力一般只有5 000吨/年，扩大生产能力使设备显得过于庞大，反应温度难以控制；以熔盐作为热载体．不仅增加了辅助设备，而且熔盐还对设备有一定的腐蚀作用；另外，向列管中装填或更换催化剂都比较困难，这些问题限制了列管式固定床反应器的应用，因此，工业上采用固定床反应器的并不多。
(2)流化床反应器流化床反应器是丙烯腈生产中使用最广泛的反应器，如图2—32所示。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录
目录 (1)
反应器设计说明书 (1)
概论 (1)
1.1 设计目标 (1)
1.2 反应机理 (1)
1.2.1 动力学数据来源 (1)
1.2.2 动力学分析 (17)
1.2.3 热力学分析 (18)
1.3 催化剂的选择 (18)
1.3.1 V-Sb催化剂体系 (19)
1.3.2 Mo-V催化剂体系 (22)
1.3.3 Bi-Mo催化剂体系 (22)
1.3.4 P-V催化剂体系 (22)
1.3.5 Ga-Sb催化剂体系 (23)
1.4 催化剂的比较 (23)
1.4.1 丙烷直接氨氧化制丙烯腈催化剂比较 (23)
1.4.2 总结 (24)
1.5 反应器参数优化选择 (24)
1.5.1 反应温度的选择 (25)
1.5.2 反应压力的选择 (25)
1.5.3 氨比(氨与丙烷摩尔比)对收率的影响 (26)
1.6 反应器设计 (27)
1.6.1 反应器类型选择 (27)
1.6.2 本厂反应器的选择 (30)
1
1.7 反应器尺寸计算 (32)
1.7.1 反应器直径的确定 (33)
1.7.2 反应器床层高度计算 (35)
1.7.3 机械强度的计算与校核 (37)
1.7.4 SW6强度校核 (39)
1.7.5 气体分布器设计 (43)
1.7.6 接管设计 (49)
1.7.7 人孔设计 (50)
1.8 旋风分离器设计 (51)
1.9 催化剂加料系统 (53)
1.10 撤热方式设计 (53)
1.10.1 撤热方式的选择 (54)
1.10.2 撤热管选择 (54)
1.10.3 撤热水系统简述 (55)
1.10.4 撤热水系统的模拟 (56)
1.10.5 撤热管及其排布设计 (58)
1.11 危险分析与安全措施 (61)
1.11.1 反应器危险性评估 (61)
1.11.2 应急措施 (61)
1.12 反应器SIS控制 (62)
1.13 反应器小结 (63)
2
反应器设计说明书
概论
反应器是工程设计中典型的非标设备，是整个项目的核心内容，故准确设计反应器尺寸等在工程设计中起着重要的作用，本次设计主要参考了《化工原理》、《压力容器手册》、《过程设备设计与选型基础》等相关资料，对反应器进行了筒体壁厚、封头壁厚、管板厚度、法兰复核、内构件设计、管口设计以及强度校核等方面的设计，并且列出了反应器的设计压力、设计温度、设备直径及计算长度。
1.1 设计目标
（1）反应器为工艺流程中反应进行的场所，主要需要满足:
（2）反应器有良好的传热能力；
（3）反应器内温度分布均匀；
（4）反应器有足够的壁厚，能承受反应压力；
（5）反应器结构满足反应发生的要求，保证反应充分；
（6）反应器材料满足反应物腐蚀要求；
（7）保证原料有较高的转化率，反应有理想的收率；
（8）降低反应过程中副反应发生的水平。
1.2 反应机理
1.2.1 动力学数据来源
1.2.1.1 动力学数据选用
我国对丙烷制取丙烯腈的催化剂动力学研究，基本上都是丙烷两步法制取丙烯腈，对于丙烷一步法制取丙烯腈不同催化剂的动力学研究基本没有。
通过查阅大量外文文献，我们得知了德国慕尼黑大学的R.K.Grasselli教授是一位从事催化
1
剂方面的专家，并正在十年前从事了丙烷一步法氨氧化丙烯腈钼钒体系催化剂动力学方面的研究，并且数据已应用了五年，没有任何问题。
于是我们向Grrasselli 教授发送了邮件询问并收到了回信。
如图1-1：
图1-1 德国慕尼黑大学Grasselli教授的邮件回复
通过他的介绍，我们得到了完整的丙烷一步法氨氧化制取丙烯腈钼钒体系催化剂的动力学数据。
反应的动力学模型基于Langmuir-Hinshelwood型动力学方程，反应为气相反应，推动力基于催化剂的质量，催化剂为Mo-V-Nb-Te-O催化剂，反应共有十二个化学反应方程式：
2
图1-2 十二个动力学方程
对于反应1、反应3、反应5、反应6，本征动力学方程为：
其中参数P，O，N分别代表丙烷，氧气和氨气的摩尔浓度，参数K P，K O，K N分别表示丙烷，氧气和氮气的吸附力常数。
对于反应2，反应4，本征动力学方程为：
其中参数P，O，N分别代表丙烷，氧气和氨气的摩尔浓度，参数K P，K O，K N分别表示丙烷，氧气和氮气的吸附力常数。
对于反应7~12，本征动力学方程为：
3
对于参数I，对于反应7~9代表丙稀的摩尔浓度，对于反应10代表丙烯腈的摩尔浓度，对于反应11代表乙腈的摩尔浓度，对于反应12代表氢氰酸的摩尔浓度。
对于参数n，在反应12中取n=1，其他反应取n=3.
对于参数K P和K O，分别代表丙烯和氧气的吸附力常数。
对于参数N，在反应7-9中取N=3，反应10、反应11、反应12中分别取N=2，N=10，N=5。
各反应本征动力学方程各参数的指前因子和活化能如下：
对于反应1~6，指前因子和活化能遵循图1-3，
4。