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1、年产年产10万吨丙烯腈概念设计万吨丙烯腈概念设计 学 生：李恒冲 夏 岩 指导教师：李秀喜 副教授2011年3月19日1第第1部分部分 丙烯腈的物理化学性丙烯腈的物理化学性质和国内外生产状况质和国内外生产状况21.1 丙烯腈的物理化学性质和应用丙烯腈，分子式C=CHCN，英文名Acrylonitrile（简称AN）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。丙烯腈为辛辣气味的无色液体，熔点-82，密度0.806g/，闪点-1.1(开杯)，自燃点48l，折射率1.3883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
2、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41.2 国内丙烯腈生产现状和市场情况全球丙烯腈的产量及分布（2008年）5全球丙烯腈供需现状及预测全球丙烯腈供需现状及预测 2002-2015年（万吨年（万吨/年）年）6全球丙烯腈消费结构（2007年）7全球丙烯腈消费结构图8我国丙烯腈产能分布（2009年）9我国各丙烯腈
3、装置消耗情况（2009年）10中国丙烯腈供需状况（02-08年）万吨/年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(2007年)13中国丙烯腈拟建或改造情况2015年（万吨/年）14第第2部分部分 丙烷氨氧化生产丙烯丙烷氨氧化生产丙烯腈的原理和工艺流程设计腈的原理和工艺流程设计152.1 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
4、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、过滤器；开工炉、焚烧炉等工业炉。16丙烷氨氧化法制丙烯腈生产工艺流程图172.2 系统计算初步18进料表192.3 反应工段模拟流程图20反应器出口物流信息21流化床反应器222.4 丙烯腈分离工段反应器出口气体的成分大致如下：AN（丙烯腈）、ACN（乙腈）、HCN、H2O、丙烷、NH3、O2、CO2等由于AN、HCN等产物很容易在高温下聚合，尤其是在碱介质的引发下，很易聚合，因此，产物必须除去产物中的NH3。同时少量的AN和HCN等已发生聚合形成聚合物粉
5、尘，必须首先除去23产物中有CO2、O2等不凝气体，也必须分离，否则会增加处理物的流量，而且气体的夹带，往往使产物的收率下降。最简单的方法就是用水溶解AN、ACN等产物和副产物，使之与不凝气分离未反应的氨一般通过在急冷塔中用硫酸处理反应器流出物将其从该工艺过程中除去24分离工段模拟流程图25分离工段相关设备解吸塔的主要作用：一是吸收反应生成气体中的丙烯腈、乙腈、氢氰酸等有机成分；二是放空氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气等气体。但此处难免有部分未被吸收的丙烯腈被夹带放空而损失部分丙烯腈工业上称为回收塔，作用是将AN从水里回收。采用萃取精馏，塔上部在66左右进料，塔上部用48的水萃取精馏，塔顶（70
6、）的出料为丙烯腈和水的共沸物，侧线出料为乙腈和水的共沸物由分层器出来的油相组分进入脱氰塔，精馏，塔底出来的纯度接近成品要求的丙烯腈产品，塔顶为粗的HCN副产品从脱氰塔塔底出来的丙烯腈纯度还没达到产品要求，因此，进一步对丙烯腈溶液进行精馏，直至达到产品要求26第第3部分部分 系统设计优化系统设计优化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
7、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28简捷计算法计算结果29丙烯腈精制塔优化设计输出结果图（1）30丙烯腈精制塔优化设计输出结果图（2）31丙烯腈精制塔优化设计输出结果图（3）32丙烯腈精制塔优化设计灵敏度分析图33第第4部分部分 系统经济评价系统经济评价344.1 收益核算原料成本表原料成本表产品销售收益表产品销售收益表354.2 设备投资核算主主要要设设备备投投资资表表364.3 综合投资、收益核算厂房、地皮计划投资9000万，70年回收此项投资，合128.57万元/年设备投资2453万,10年收回此项投资，年均245.3万元运营费用（含管理者和工人工资）：1400万元/年缴税（按销售额的8%算），合1.745亿元维修费：160万元/年水、电、气和汽：3380万元/年其他原料成本：750万元/年37结论结余：91196.13万元/年每年净收益可达9.12亿元，效益非常可观，值得投资。38Thank you！39
