4-创新性说明书

1、年产14万吨丙烯腈项目创新性说明书年产14万吨丙烯腈项目创新性说明书小组名称：浙江大学 champion团队刘甲锋 卢尚青 徐林杰 彭昕悦 周超 1.工艺流程1.1磷铵急冷技术反应气体离开反应器后，首先需要进入急冷塔脱除未反应的氨，减少氨与丙烯腈反应生成各种聚合物所造成的损失。传统工艺以硫酸作为吸收剂，脱除未反应的氨，生成硫铵作为副产物。但是，经氨中和回收的硫酸铵结晶中的氰化物含量一般难以降到使用标准，用作肥料时，肥效低，还会造成土地板结，不受农民欢迎。本项目选择一种新工艺吸收氨，即以磷酸二氢铵吸收氨气生成磷酸氢二铵，磷酸氢二铵加热后分解放出氨气，氨经干燥后可以循环使用，也可以不进行干燥，以氨

2、水作为产品。1.2侧线精馏技术传统工艺中，回收塔仅做丙烯腈与乙腈的分离，乙腈从塔釜排出。乙腈精制时需要首先从塔釜液中解吸提浓，而塔底乙腈浓度仅为0.1%。本项目在分离乙腈与丙烯腈的萃取精馏塔采用侧线精馏技术，萃取精馏塔侧线抽出乙腈含量10%w左右的气相，。此复合塔可以有效减小回收乙腈的能耗。2.节能方案设计利用回收塔塔釜排出的循环水的热量，此流股水流量大（445000kg/hr），温度高（115），本工艺中，此热水引到脱氢氰酸塔、成品塔塔釜作为再沸器热源、丙烯蒸发器、氨蒸发器等处作为热源，可以减少公用工程的使用量。详见附录第三章“热集成与节能技术”。本工艺为一阈值问题，反应放热量、循环水冷却的

3、放热量大。其中，由于水集成而带来的循环水的废热量大，而工艺中又有适合使用低温冷却水（7左右）的地方。3.反应器设计通过六个步骤，实现了丙烯氨氧化法反应器从无到有的完整设计。整个丙烯氨氧化法的反应器设计思路如下图所示使用COMSOL软件验证模型反应器设计步骤图1、使用含晶格氧的反应网络动力学模型反应器模拟采用最新的含晶格氧的反应动力学模型，能更为准确地模拟动力学历程。丙烯氨氧化反应网络图2、使用齐鲁石化SANC08的工业数据标定整定MB86动力学参数使用aspen plus根据实际工业情况对反应器和进料进行设定，对活化能、指前因子与晶格养分率进行校正，最终模拟结果中的各物质单纯收率均与实际工业数

4、据高度一致，可见整定出的SANC-08动力学参数较为合理。3、使用平推流反应器模拟流化床的上流区与回流区根据逆流两相模型，反应器内的物流分为上流区与回流区，均以平推流的形式进行。真实的流化床反应器被分为了RECTOR和BACK两个平推流反应器。考虑环流的影响，能够帮助我们在ASPEN中构建一个更符合工业实际情况的模型，从而模拟出更为精确的结果。图3-1 反应器ASPEN模型示意图4、使用COMSOL软件利用轴向反混模型模拟验证将建立的轴线扩散模型编译入comsol模块中，使用MB-86的动力学参数及工业运行出口收率求出此时工业流化床反应器最合适的反混系数。得到Pe=1.4，丙烯氨氧化法实际工艺

5、中使用的湍动流化床更接近于平推流，ASPEN选用RPLUG模块模拟两区流具有合理性。图3-3 Pe=1.4，各产物分压随床层高度变化关系图5、使用校正后的动力学数据优化年产14Wt丙烯腈反应器经过工艺条件的合理选择以及空比和催化剂藏量的二维寻优，丙烯的转化率提高，各产物的氧化程度减小，丙烯腈单程收率为83.01%，较工业实际参数80.27%提高了三个百分点，优化结果合理。表3-6优化后反应器条件一览表装置温度顶压kPa压降kPa氨比空比丙烯腈产量t/h催化剂藏量t空速齐鲁石化50kt装置435.1141.721.91.259.627.15980.073优化后140kt装置435.1141.74

6、9.801.258.3524.021470.163优化后130kt装置的产物单程收率及丙烯转化率情况见表3-7表3-7 优化后各产物单程收率一览物质动力学校正后值13Wt寻优后值工业文献值优化效果单程收率CO2.84%2.63%2.84%-7.39%CO25.47%5.06%5.40%-6.30%C3H3N81.38%83.01%80.27%3.41%HCN6.06%5.62%6.07%-7.41%C2H3N2.25%2.12%2.26%-6.19%C3H4O0.44%0.47%0.44%6.82%转化率C3H698.45%98.92%98.25%0.68%6、流化床反应器设计从床层、分布板、旋风分离器、和撤热管对丙烯氨氧化法制丙烯腈流化床反应器进行了详细的设计，得到了反应器的基本参数。反应器选型结果如下表所示。表3-10丙烯腈氨氧化法流化床反应器设计一览表反应器尺寸分布板旋风分离器撤热管催化剂装填量反应器直径密相段高度总高度分布孔数量两分布板间距型号安装高度气化段过热段147t9.5m5.25m25m597个0.53mPV-PVE串联11.4m50根70根4、安全仪表系统SIS设计根据国家安监局颁布的危险化工工艺流程规定，丙烯腈合成反应属