a丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺设计课件

1、8500t/a丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺设计AN指导老师：XXX姓名：XXX班级：XXXX班学号：XXXXXXX第1页，共18页。课题背景生产方法及工艺过程物料衡算热量衡算设备选型AN主要设计内容第2页，共18页。课题背景AN丙烯腈是丙烯系列的重要产品。就世界范围而言，在丙烯系列产品中，它的产量仅次于聚丙烯，居第二位，是合成纤维、合成橡胶和合成树脂的重要单体。主要用途如下：第3页，共18页。生产方法及工艺 19世纪40年代，丙烯腈首次开始工业化生产，以后其主要生产方法有以下几种：AN（1）（2）（3）（4）第4页，共18页。生产方法及工艺AN 丙烯腈生产工艺流程主要包括：原料配制、合成 目前国内

2、外以碳三烃为原料制备丙烯腈的主要生产工艺包括：（1）流化床丙烯直接氨氧化工艺；（2）丙烷直接氨氧化工艺；（3）丙烷脱氢后再进行丙烯氨氧化工艺。 前人在丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺中，已在生产工艺各方面做了大量细致的研究与探索，现已经提出了比较完善和科学的操作条件。目前，有不少专家和研究人员及机构在催化剂的研究、工艺过程的改进、反应器的改进、节能降耗、环境污染治理等方面也取得了相应的成果和进展。反应、吸收分离、丙烯腈精制、氢氰酸精制、乙腈精制以及反应系统废水处理和吸收分离系统废水处理等工序。第5页，共18页。工艺过程AN第6页，共18页。物料衡算AN计算依据：(1)产品名称：丙烯腈 (2)年产量：8

3、500t/a (3)转化率：94%(4)原料配比：丙烯:氨:空气:水=1:1.2:10:3 (5)温度：428 (6)压强：0.065MPa (7)操作方式：年工作日300天(8)损失率3.1% (9)设计裕量6%化学反应：（主）CH3CH=CH2+NH3+O2CH2=CHCN+3H2O+519kJ/mol（副）CH3CH=CH2+NH3+O2CH3CN+3H2O+522kJ/mol（副）CH3CH=CH2+3NH3+3O23HCN+6H2O+941kJ/mol（副）CH3CH=CH2+O2CH2=CHCHO+H2O+351kJ/mol（副）CH3CH=CH2+O2CH3CHO+268kJ/m

4、ol（副）CH3CH=CH2+O23CO2+3H2O+1925kJ/mol（副）CH3CH=CH2+3O23CO+3H2O+1067kJ/mol第7页，共18页。物料衡算AN涉及设备：反应器、空气饱和塔、氨中和塔、换热器、水吸收塔、饱和塔釜液槽基本原理：依据丙烯氨氧化反应方程，参照丙烯氨氧化工艺流程，对各组分物质做物料衡算计算结果：依次得到各设备进、出口各物料的质量流量、摩尔流量及其含量，并相应列出了物料平衡表。最后得到原料消耗总表和工段排出物消耗总表。第8页，共18页。物料衡算AN丙烯腈合成工段原料消耗综合表序号物料名称成分单位每吨产品的消耗量每小时的消耗量工业纯度每昼夜的消耗量工业纯度每年

5、的消耗量工业纯度备注100%工业纯度123456789101丙烯85%t1.331 1.5658 2.0190 48.456014536.8 2氨100%t0.4978 0.6418 0.8276 19.8624 5958.723硫酸93%t0.4726 0.5081 0.6552 15.7248 4717.44 4原料水(软水)100%t9.5159.51513.119314.85694456.8第9页，共18页。AN物料衡算丙烯腈合成工段排出物消耗综合表序号名称特性和成分单位每吨产品排出量每小时排出量每年排出量备注1中和塔废液其中含（质量分数）AN 0.03%ACN 0.02%HCN 0.

6、02%H2SO4 0.5%(NH4)2SO4 30.9%H2O 68.53%温度 82t2.0162.599418715.72水吸收塔尾气其中含（摩尔分数）C3H6 1.53%C3H8 1.95%O2 3.91%N2 87.42%CO2 1.21%水蒸气 3.98%温度 10m3(STP)6416.28273595656003空气饱和塔塔底排污其中含（质量分数）AN 0.00529%ACN 0.00846%氰醇 0.00063%ACL 0.00042%H2O 99.9852%温度 75t11.214.446104011.2第10页，共18页。热量衡算 计算依据： 物料衡算所得数据、平均比热容、

7、摩尔热容、冷凝热、汽化热以及饱和水的蒸汽焓（来自化学化工物性手册）AN 涉及设备： 流化床反应器、废热锅炉、空气饱和塔、氨中和塔、换热器、水吸收塔、饱和塔釜液槽、蒸发器、过热器、混合器、吸收水冷却器等设备计算结果：依次得到各设备换热装置的热负荷，以及深井水、循环水、加热蒸汽、冷冻盐水等消耗量，并列出能量消耗总表。基本原理：能量守恒定律，对各设备分别作能量衡算第11页，共18页。热量衡算AN丙烯腈合成工段能量消耗综合表序号名称单位规格每吨产品的消耗量每小时的消耗量每昼夜的消耗量每年的消耗量备注1深井水t340.4684391053631608002循环水t883.3571139273368200

8、8003加热蒸汽t0.405MPa0.7390.95322.8726861.64加热蒸汽t0.608MPa0.4180.53912.9363880.85冷冻盐水t0120.521155.43729.611188806冷冻盐水t-5151.466195.34687.214061607产生蒸汽量t0.405MPa7.94210.24245.7673728第12页，共18页。AN设备计算计算依据：进出设备的物料摩尔流量；能量衡算所得热负荷；特定温度下物料的物性数据；特定材料的导热系数及污垢热阻主要公式：拉西环泛点速度塑料孔板波纹填料泛点气速液相传质单元数（对数平均推动力法）第13页，共18页。设备计

9、算AN主要公式：管内气体给热系数总传热系数（薄管壁）管内液体给热系数总传热系数（一般管壁）螺旋板换热器给热系数第14页，共18页。设备计算AN主要公式：逆流和并流时的对数平均温差传热面积 依据计算所得的换热面积及相关条件，从化工工程实用专题设计手册查得相关设备的基本型式，再作相关校验，然后选定型号或标准号。对于非标准设备，因未进行设备的施工设计，只能给出大致规格，可作为向设备专业提出设计条件的依据。第15页，共18页。AN设备计算工艺设备：合成反应器：流化床反应器，浓相段直径3400mm，高12000mm，换热面积为90m2，套管换热装置；稀相段直径4500mm，高7000mm，换热面积为17

10、0m2，套管换热装置空气饱和塔：填料塔，塔径1500mm，50504.5的陶瓷拉西环14m，填料共分两层，设有再分布器水吸收塔：填料塔，塔径1600mm，内装250Y型塑料孔板波纹填料6m氨中和塔：穿流板塔，塔径1800mm，塔板数：20，板间距440mm，塔板筛孔直径8mm，孔数6220废热锅炉：壳管式，内装280根423.5mm，长7m的冷却管，总换热面积200m2，管外为水的蒸发空间，产生0.405MPa的饱和蒸汽蒸发器：圆筒式，内有382.5的U型钢管，管内走冷冻盐水，管外是丙烯蒸发空间，换热面积150m2过热器：浮头式换热器，壳体直径426mm，内有252.5mm，长4.5m的换热管74根，换热面积25.6m2，双管程、单壳程第16页，共18页。工艺设备：循环冷却器：列管式石墨换热器，壳体直径880mm，内有内径22mm、长3m的换热管500根，换热面积150m2吸收水第一、二、三冷却器：螺旋板换热器，外径1600mm，板宽1.2m，板厚4mm，通过间距14mm，换热面积153.2m2，公称压力1.0MPa循环液泵：耐腐蚀离心泵，流量190.8m3/h，扬程55.5m，电机功率55.0kW空气压缩机：活塞式空气压缩机，排气量55m3/min，排气压力0.35MPa，电机功率250kW饱和塔釜液槽：卧式椭圆封头容器，工作压