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1、示例：示例：5000t/a丙烯腈丙烯腈 合成工段的工艺设计合成工段的工艺设计第八章第八章 设计示例设计示例示例：示例：5000t/a丙烯腈合成工段的工艺设计丙烯腈合成工段的工艺设计一、设计任务一、设计任务二、生产方法及反应原理二、生产方法及反应原理三、本设计的生产工艺流程示意图三、本设计的生产工艺流程示意图四、物料衡算和热量衡算（反应器）四、物料衡算和热量衡算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）六、设计结果汇总六、设计结果汇总一、设计任务一、设计任务(1)设计项目名称：丙烯腈合成工段设计项目名称：丙烯腈合成工段(2)生产方法：生产方法： 以丙烯、氨、空气为
2、原料，用丙烯氨氧化以丙烯、氨、空气为原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈法合成丙烯腈(3)生产能力：生产能力： 年产年产5000t丙烯腈丙烯腈(4)原科组成原科组成 ： 液态丙烯原料含丙烯液态丙烯原料含丙烯85（mol)，丙烷，丙烷15(mol)；液态氨原料含氨液态氨原料含氨100。(5)工段产品为丙烯腈水溶液，含丙烯腈约工段产品为丙烯腈水溶液，含丙烯腈约1.8(wt) 由于本例为假定的设计，所以有关设计任务书中的其由于本例为假定的设计，所以有关设计任务书中的其他项目如设计依据，厂址选择，主要技术经济指标，他项目如设计依据，厂址选择，主要技术经济指标，原料的供应，燃料的种类水、电、汽的主要来源，原料
3、的供应，燃料的种类水、电、汽的主要来源，与其他工业企业的关系，建厂期限，设计单位，设计与其他工业企业的关系，建厂期限，设计单位，设计进度及设计阶段的规定等内容均从略。进度及设计阶段的规定等内容均从略。二、生产方法及反应原理二、生产方法及反应原理 丙烯腈是石油化学工业的重要产品，是合丙烯腈是石油化学工业的重要产品，是合成聚丙烯腈纤维、丁腈橡胶和合成塑料成聚丙烯腈纤维、丁腈橡胶和合成塑料(例如例如ABS树脂树脂)的重要单体。的重要单体。丙烯氨氧化法制丙烯腈是丙烯氨氧化法制丙烯腈是1960年由美国索亥年由美国索亥俄俄(Sohio)公司首创并工业化的，现已成为合公司首创并工业化的，现已成为合成丙烯腈的
4、主要方法，丙烯腈的其他生产方成丙烯腈的主要方法，丙烯腈的其他生产方法则已相继被淘汰。法则已相继被淘汰。丙烯氨氧化法的优点如下：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。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。可以回收利用，而且丙
5、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。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。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氢氰酸合成法等比较，可以减少原料的配套设备(如乙炔如乙炔发生装置和氰化氢合成装置发生装置和氰化氢合成装置)的建设投资的建设投资二、生产方法及反应原理二、生产方法及反应原理丙烯氨氧化法制丙烯腈丙烯氨氧化法制丙烯腈(AN)生产过程的主反应生产过程的主反应为为二、
6、生产方法及反应原理二、生产方法及反应原理该反应的反应热为该反应的反应热为 H298=512.5KJ/mol 其副反应有生成氢化氰其副反应有生成氢化氰(HCN)、丙烯醛丙烯醛(ACL)、乙乙腈腈(CAN)以及丙烯的氧化产物以及丙烯的氧化产物(CO2和和H2O)丙烯氨氧化法制丙烯腈丙烯氨氧化法制丙烯腈(AN)生产过生产过程的副反应有：程的副反应有：二、生产方法及反应原理二、生产方法及反应原理三、本设计的生产工艺流程示意图三、本设计的生产工艺流程示意图2307080510四、物料衡算和热量衡算四、物料衡算和热量衡算1、小时生产能力、小时生产能力按年工作日按年工作日300天天 丙烯腈损失率丙烯腈损失率
7、3.1 设计裕量设计裕量6计算计算q丙烯腈小时产量为丙烯腈小时产量为2、反应器的物料衡算、反应器的物料衡算(1)计算依据计算依据 丙烯腈产量丙烯腈产量 758.9k8h即即14.32kmolh 原料组成原料组成(摩尔分数摩尔分数) :C3H685，C3H815 进反应器的原料配比进反应器的原料配比(摩尔比摩尔比)为为 C3H6:NH3:02:H201:1.05:2.3:3 反应后各产物的单程收率为反应后各产物的单程收率为四、物料衡算和热量衡算四、物料衡算和热量衡算物物 质质 丙烯腈丙烯腈 氰化氢氰化氢 乙腈乙腈 丙烯醛丙烯醛 CO2摩尔收率摩尔收率 0.6 0.065 0.07 0.007 0
8、.12四、物料衡算和热量衡算四、物料衡算和热量衡算2、反应器的物料衡算、反应器的物料衡算(1)计算依据计算依据 操作压力：进口操作压力：进口0.203M Pa, 出口出口0.162M Pa 反应器进口气体温度反应器进口气体温度110 反应温度反应温度470 出口气体温度出口气体温度360四、物料衡算和热量衡算四、物料衡算和热量衡算物料衡算物料衡算物料衡算物料衡算反应器物料平衡表反应器物料平衡表四、物料衡算和热量衡算四、物料衡算和热量衡算3、反应器热量衡算、反应器热量衡算四、物料衡算和热量衡算四、物料衡算和热量衡算H1为进料的为进料的 温变热量温变热量H2为反应热为反应热H3为出口物为出口物 的
9、温变热量的温变热量3、反应器热量衡算、反应器热量衡算3、反应器热量衡算、反应器热量衡算五、主要设备的工艺计算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）（查阅有关手册）（查阅有关手册）（查阅有关手册）（查阅有关手册）五、主要设备的工艺计算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）（查阅有关手册）（查阅有关手册）（查阅有关手册）（查阅有关手册）查有关图得查有关图得查有关图得查有关图得五、主要设备的工艺计算（反应器）五、主要设备的工艺计算（反应器）六、设计结果汇总六、设计结果汇总1、工艺设备一览表、工艺设备一览表 六、设计结果汇总六、设
10、计结果汇总1、工艺设备一览表、工艺设备一览表 1、工艺设备一览表、工艺设备一览表 六、设计结果汇总六、设计结果汇总1、工艺设备一览表、工艺设备一览表 六、设计结果汇总六、设计结果汇总1、工艺设备一览表、工艺设备一览表 六、设计结果汇总六、设计结果汇总1、工艺设备一览表、工艺设备一览表 六、设计结果汇总六、设计结果汇总2、原料消耗综合表、原料消耗综合表 六、设计结果汇总六、设计结果汇总3、能量消耗、能量消耗综合表综合表 六、设计结果汇总六、设计结果汇总3、能量消耗综合表、能量消耗综合表 （见下表）（见下表）（见下表）（见下表）六、设计结果汇总六、设计结果汇总3、能量消耗综合表、能量消耗综合表 4
11、、排出物综合表、排出物综合表 5、管道流速表、管道流速表6、工艺流程图、工艺流程图1:空气饱和塔空气饱和塔;2:氨蒸发器氨蒸发器;3:氨过热器氨过热器;4:丙烯蒸发器丙烯蒸发器;5:丙烯过热器丙烯过热器;6:空气加热器空气加热器7:混合器混合器;8:合成反应器合成反应器;9:废热锅炉废热锅炉;10:锅炉给水器锅炉给水器;11:氨中和塔氨中和塔;12:循环泠却器循环泠却器;13:中和液贮槽中和液贮槽;14:中和液循环泵中和液循环泵;15:换热器换热器;16:水吸收塔水吸收塔;17:吸收水第一泠却器吸收水第一泠却器;18:吸收水第二泠却器吸收水第二泠却器;19:吸收水第三泠却器吸收水第三泠却器;20:空气饱和塔釜液槽空气饱和塔釜液槽;21:吸收水泵吸收水泵
