年产20万吨丙烯腈精制工段工艺设计
丙烯腈，英文缩写为AN，是许多合成材料的重要中间单体，在合成材料中占有十分的显著地位，并且具有很广的应用前景。丙烯腈可用于制造杀菌剂、杀虫剂。丙烯腈还可用于制造防水剂、抗氧化剂、黏合剂、表面活性剂。本设计是以丙烯为原料，采用丙烯氨氧化法的工艺来生产丙烯腈。设计进行了物料衡算、能量衡算，以及重要设备尺寸的计算，并绘制了带控制点的工艺流程图，设备布置图，及主要设备图。关键词 丙烯腈，丙烯氨氧化法，精制
目录
1 引言 1
1.1 丙烯腈的性质 1
1.2 丙烯腈的发展 2
1.3 丙烯腈的应用 2
1.4 丙烯腈的国内外现状 2
1.5 丙烯腈生产消费情况 3
2 工艺流程介绍 3
2.1 环氧乙烷法 3
2.2 乙炔法 3
2.3 丙烯氨氧化法 4
2.4 工艺选择 4
2.5 工艺流程 5
2.6 催化剂 5
3 本次设计的选题及目的 5
3.1 工艺设计计算 6
4 物料衡算 6
4.1 成品塔物料衡算 6
4.2 脱氢氰酸塔物料衡算 7
5 能量衡算 8
5.1 脱氢氰酸塔能量衡算 9
5.2 成品塔能量衡算 10
6 主要设备的工艺计算 10
6.1 设计条件 11
6.2 塔板数及回流比计算 11
6.3 塔高 14
6.4 塔板工艺设计 14
6.5 塔径 15
6.6 塔内件设计 16
7 车间布置设计 17
7.1 厂房建筑 18
7.2 生产车间 18
7.3 设备安装与检修 19
7.4 安全要求 19
8 经济分析 19
8.1 经济估算 20
8.2 利润估算 21
9 环境保护和安全措施 21
9.1 安全及防护措施 22
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9.2 废水和废气处理 22
10 厂址选择 23
10.1 地理位置优势 23
10.2 资源环境优势 24
10.3 经济政策优势 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 引言
丙烯腈，英文缩写为AN，是许多合成材料的重要中间单体。在合成纤维方面主要用于腈纶制造，也会用于合成己二腈，因为己二腈可以用于制造尼龙；在合成橡胶方面主要用于制造丁脂橡胶；在合成树脂方面主要用于制造AS树脂、ABS树脂，或者用于能够合成树脂的中间单体丙烯酸。丙烯腈可用于制造杀菌剂如溴菌腈、霜霉威，制造杀虫剂如毒死蜱、杀虫双以及虫满腈。丙烯腈还可用于制造防水剂、抗氧化剂、黏合剂、表面活性剂[1]。
丙烯腈生产方法主要有四种，丙烯腈工艺发展早期的环氧乙烷法和乙炔法，丙烯腈发展比较完善的丙烯氨氧化法以及近几年新开发的丙烷氨氧化法。早期的方法不仅生产成本比较高，而且生产原料毒性大，副产物种类多，不易分离。丙烯氨氧化法的原料为丙烯，氧气这些都比较普通容易获得，工艺处理过程也十分简单，这使得生产产品的成本比其他方法低，相比其它方法优点多，所以国内外生产丙烯腈多采用丙烯氨氧化法。
本次设计课题为年产20万吨丙烯腈精制工段工艺设计，在本次设计中采用以丙烯、氨、空气为原料生产丙烯腈法。在本次设计中介绍了丙烯腈的四种生产方法，丙烯腈的国内外生产现状以及丙烯腈的性质、用途。
1.1 丙烯腈的性质
1.1.1 化学性质
丙烯腈是一种无色液体有刺激性气味，性质比较活泼，能发生许多化学反应。因为分子中含有双键所以能发生加成反应，也能与一些含有活泼氢的化合物反应。能发生聚合反应，遇到光照或加热更易聚合。容易燃烧和发生爆炸，丙烯腈形成的蒸气与空气混合遇到明火、高温容易发生爆炸，并且燃烧过程中放出有毒气体对人体危害较大。能与酸类、碱类以及氧化剂发生剧烈反应，处理过程中应严格分离。
1.1.2 物理性质
丙烯腈正常状态下为无色液体，pH值为6~7.5（5%溶液），表现为中性；熔沸点分别83.6℃和77.3℃；以水为标准即水取1，丙烯腈相对密度为0.81；以空气为标准即空气取1，丙烯腈相对蒸气密度为1.83；在20℃的状态下丙烯腈饱和蒸气压为11.07kPa；丙烯腈燃烧热为1761.5kJ/mol；丙烯腈临界温度、临界压力分别为246℃和3.54MPa；丙烯腈的闪点温度为1℃；丙烯腈的引燃温度为481℃；丙烯腈的爆炸极限为3.0%~17.0%；丙烯腈微溶于水易溶于多数有机溶剂；丙烯腈的黏度为0.34mPas（25℃）[1]。
1.2 丙烯腈的发展
丙烯酰胺脱水制造丙烯腈的方法是1893年发现的，这是发现比较早的生产丙烯腈的方法。1930年又有了新的发现，用环氧乙烷法生产丙烯腈，这个方法使用的原料是环氧乙烷和氢氰酸，随后又发现了乙炔法生产丙烯腈，原料为乙炔和氢氰酸，这两种方法原料都需要氢氰酸，但氢氰酸具有毒性，生产过程中危险系数大，造成生产中安全保护成本需求高，所以这两种丙烯腈生产工艺现在已被淘汰。1959年发现了丙烯氨氧化氧化法生产丙烯腈，这一方法的原料为丙烯、氨和氧气，丙烯、氨比较普通容易获得，氧气更普通，成本需求更低，空气中含有的丰富氧气就可以满足需要。丙烯氨氧化工艺的生产过程也非常简单，丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺可以说是丙烯腈生产发展史上的一个全新转折点。直到七十年代丙烯氨氧化法都是世界上生产丙烯腈工艺中的第一选择。不过最近几年对于丙烯腈的生产又开发了一种新的工艺，丙烷氨氧化生产丙烯腈法，但是这种工艺方法目前还在试产中[2]。
1.3 丙烯腈的应用
丙烯腈在化工生产中可作为一种化工原料，可用于合成纤维、橡胶和树脂，其用途十分广泛。腈纶就是丙烯腈合成纤维中的一种，腈纶的性能和真的羊毛性能几乎一样，素有合成羊毛的美称，它的强度高比重却很轻而且保温性能好和真的羊毛差不多，腈纶具有很好耐光性，不怕太阳暴晒，抗酸性和抗腐蚀性也比较好。丙烯腈与丁二烯可以发生化学反应，反应产物丁腈橡胶耐油性极好，可用于制各种耐油垫圈、垫片，是许多行业中重要的的弹性材料，丁腈橡胶的耐寒性、耐磨性都较好，可用于制造耐磨零件[3]。ABS树脂，由丙烯腈和其他几种原料聚合制得，其性能较好，质量较轻、具有很好的抗寒性能，在抗冲击性方面表现也很突出。丙烯腈经过水解作用可以得到丙烯酸，而丙烯酸可以用于生产丙烯酸树脂。而且丙烯腈经过一系列反应还能够生成己二腈，己二腈能够用于合成尼龙。
目录
1 引言 1
1.1 丙烯腈的性质 1
1.2 丙烯腈的发展 2
1.3 丙烯腈的应用 2
1.4 丙烯腈的国内外现状 2
1.5 丙烯腈生产消费情况 3
2 工艺流程介绍 3
2.1 环氧乙烷法 3
2.2 乙炔法 3
2.3 丙烯氨氧化法 4
2.4 工艺选择 4
2.5 工艺流程 5
2.6 催化剂 5
3 本次设计的选题及目的 5
3.1 工艺设计计算 6
4 物料衡算 6
4.1 成品塔物料衡算 6
4.2 脱氢氰酸塔物料衡算 7
5 能量衡算 8
5.1 脱氢氰酸塔能量衡算 9
5.2 成品塔能量衡算 10
6 主要设备的工艺计算 10
6.1 设计条件 11
6.2 塔板数及回流比计算 11
6.3 塔高 14
6.4 塔板工艺设计 14
6.5 塔径 15
6.6 塔内件设计 16
7 车间布置设计 17
7.1 厂房建筑 18
7.2 生产车间 18
7.3 设备安装与检修 19
7.4 安全要求 19
8 经济分析 19
8.1 经济估算 20
8.2 利润估算 21
9 环境保护和安全措施 21
9.1 安全及防护措施 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
9.2 废水和废气处理 22
10 厂址选择 23
10.1 地理位置优势 23
10.2 资源环境优势 24
10.3 经济政策优势 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 引言
丙烯腈，英文缩写为AN，是许多合成材料的重要中间单体。在合成纤维方面主要用于腈纶制造，也会用于合成己二腈，因为己二腈可以用于制造尼龙；在合成橡胶方面主要用于制造丁脂橡胶；在合成树脂方面主要用于制造AS树脂、ABS树脂，或者用于能够合成树脂的中间单体丙烯酸。丙烯腈可用于制造杀菌剂如溴菌腈、霜霉威，制造杀虫剂如毒死蜱、杀虫双以及虫满腈。丙烯腈还可用于制造防水剂、抗氧化剂、黏合剂、表面活性剂[1]。
丙烯腈生产方法主要有四种，丙烯腈工艺发展早期的环氧乙烷法和乙炔法，丙烯腈发展比较完善的丙烯氨氧化法以及近几年新开发的丙烷氨氧化法。早期的方法不仅生产成本比较高，而且生产原料毒性大，副产物种类多，不易分离。丙烯氨氧化法的原料为丙烯，氧气这些都比较普通容易获得，工艺处理过程也十分简单，这使得生产产品的成本比其他方法低，相比其它方法优点多，所以国内外生产丙烯腈多采用丙烯氨氧化法。
本次设计课题为年产20万吨丙烯腈精制工段工艺设计，在本次设计中采用以丙烯、氨、空气为原料生产丙烯腈法。在本次设计中介绍了丙烯腈的四种生产方法，丙烯腈的国内外生产现状以及丙烯腈的性质、用途。
1.1 丙烯腈的性质
1.1.1 化学性质
丙烯腈是一种无色液体有刺激性气味，性质比较活泼，能发生许多化学反应。因为分子中含有双键所以能发生加成反应，也能与一些含有活泼氢的化合物反应。能发生聚合反应，遇到光照或加热更易聚合。容易燃烧和发生爆炸，丙烯腈形成的蒸气与空气混合遇到明火、高温容易发生爆炸，并且燃烧过程中放出有毒气体对人体危害较大。能与酸类、碱类以及氧化剂发生剧烈反应，处理过程中应严格分离。
1.1.2 物理性质
丙烯腈正常状态下为无色液体，pH值为6~7.5（5%溶液），表现为中性；熔沸点分别83.6℃和77.3℃；以水为标准即水取1，丙烯腈相对密度为0.81；以空气为标准即空气取1，丙烯腈相对蒸气密度为1.83；在20℃的状态下丙烯腈饱和蒸气压为11.07kPa；丙烯腈燃烧热为1761.5kJ/mol；丙烯腈临界温度、临界压力分别为246℃和3.54MPa；丙烯腈的闪点温度为1℃；丙烯腈的引燃温度为481℃；丙烯腈的爆炸极限为3.0%~17.0%；丙烯腈微溶于水易溶于多数有机溶剂；丙烯腈的黏度为0.34mPas（25℃）[1]。
1.2 丙烯腈的发展
丙烯酰胺脱水制造丙烯腈的方法是1893年发现的，这是发现比较早的生产丙烯腈的方法。1930年又有了新的发现，用环氧乙烷法生产丙烯腈，这个方法使用的原料是环氧乙烷和氢氰酸，随后又发现了乙炔法生产丙烯腈，原料为乙炔和氢氰酸，这两种方法原料都需要氢氰酸，但氢氰酸具有毒性，生产过程中危险系数大，造成生产中安全保护成本需求高，所以这两种丙烯腈生产工艺现在已被淘汰。1959年发现了丙烯氨氧化氧化法生产丙烯腈，这一方法的原料为丙烯、氨和氧气，丙烯、氨比较普通容易获得，氧气更普通，成本需求更低，空气中含有的丰富氧气就可以满足需要。丙烯氨氧化工艺的生产过程也非常简单，丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺可以说是丙烯腈生产发展史上的一个全新转折点。直到七十年代丙烯氨氧化法都是世界上生产丙烯腈工艺中的第一选择。不过最近几年对于丙烯腈的生产又开发了一种新的工艺，丙烷氨氧化生产丙烯腈法，但是这种工艺方法目前还在试产中[2]。
1.3 丙烯腈的应用
丙烯腈在化工生产中可作为一种化工原料，可用于合成纤维、橡胶和树脂，其用途十分广泛。腈纶就是丙烯腈合成纤维中的一种，腈纶的性能和真的羊毛性能几乎一样，素有合成羊毛的美称，它的强度高比重却很轻而且保温性能好和真的羊毛差不多，腈纶具有很好耐光性，不怕太阳暴晒，抗酸性和抗腐蚀性也比较好。丙烯腈与丁二烯可以发生化学反应，反应产物丁腈橡胶耐油性极好，可用于制各种耐油垫圈、垫片，是许多行业中重要的的弹性材料，丁腈橡胶的耐寒性、耐磨性都较好，可用于制造耐磨零件[3]。ABS树脂，由丙烯腈和其他几种原料聚合制得，其性能较好，质量较轻、具有很好的抗寒性能，在抗冲击性方面表现也很突出。丙烯腈经过水解作用可以得到丙烯酸，而丙烯酸可以用于生产丙烯酸树脂。而且丙烯腈经过一系列反应还能够生成己二腈，己二腈能够用于合成尼龙。
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