文档介绍：丙烯腈车间工艺设计
摘要:设计丙烯腈的生产工艺流程,通过对原料,产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算,工艺设计和附属设备结果选型设计,完成对丙烯腈的工艺设计任务。
前言
丙烯腈,别名,氰基乙烯;为无色易燃液体,剧毒、有刺激味,微溶于水,易溶于一般有机溶剂;遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险,其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物,爆炸极限为 %-17% (体积百分比);沸点为 ℃,闪点-5℃,自燃点为 481℃。丙烯腈是石油化学工业的重要产品,用来生产聚丙烯纤维(即合成纤维腈纶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、苯乙烯塑料和丙烯酰胺(丙烯腈水解产物)。另外,丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引发剂(过氧甲酰)作用下可聚合成一线型高分子化合物——聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈纶质地柔软,类似羊毛,俗称“人造羊毛”,它强度高,比重轻,保温性好,耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。丙烯腈与丁二烯共聚生产的丁腈橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能,是现代工业最重要的橡胶,应用十分广泛。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,氨是合成氨工业的产品,这两种原料均来源丰富且价格低廉。
(2)。
(3)反应的副产物较少,副产物主要是氢氰酸和乙腈,。
(4)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。
(6)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(如乙炔发生装置和氰化氢合成装茸)的建设投资
丙烯腈工艺设计计算
:4300吨/年
:丙烯85%,丙烷15%(摩尔分率);液氨100%
:%(wt)丙烯腈水溶液
:丙烯氨氧化法
:%
:6%
丙烯腈工艺流程的确定
液态丙烯和液态氨分别经丙蒸发器气烯蒸发器和氨化,然后分别在丙烯过热器和氨气过热器过热到需要的温度后进入混合器;经压缩后的空气先通过空气饱和塔增湿,再经空气加热器预热至一定温度进入混合器。温合器出口气体混合物进入反应器,在反应器内进行丙烯的氨氧化反应。反应器出口的高温气体先经废热锅炉回收热量,气体冷却到230℃左右进人氨中和塔,在70~80℃下用硫酸吸收反应器出口气体中未反应的氨,
中和塔塔底的含硫酸铵的酸液经循环冷却器除去吸收热后,,并从塔釜排放一部分含硫酸铵的废液。氨中和塔出口气体经换热器冷却后进入水吸收塔,用5~10℃%的丙烯腈水溶液,经换热器与氨中和塔出口气体换热,湿度升高后去精制工段
二物料衡算和热量衡算
小时生产能力
接年工作日300天,%、设计裕量6%计算,年产量为4300吨/年,则每天每小时产量为:
反应器的物料衡算和热量街算
(1)计算依据
,即
B. 原料组成(摩尔分数) 丙烯85%,丙烷15%
(摩尔比)为
D. 反应后各产物的单程收率为
物质
丙烯腈(AN)
氰化氢(HCN)
乙腈(ACN)
丙烯醛(ACL)
二氧化碳
摩尔收率
E. ,出口0 162
℃,反应温度470℃,出口气体温度360℃
(2)物料衡算
=
(3)热量衡算
查阅相关资料获得各物质各物质0~110℃、0~360℃、0~470℃的平均定压比热容
浓相段热衡算求浓相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量
各物质25~t℃的平均比热容用o~t℃的平均比热容代替,误差不大,因此,
若热损失取的5%,则需有浓相段换热装置取出的热量(即换热装置的热负荷)为:
(饱和温度143℃)
143℃饱和蒸汽焓:
143℃饱和水焓:
稀相段热衡算求稀相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量
以0℃气体为衡算基准
进入稀相段的气体带入热为:
离开稀相段的气体带出热为:
热损失取4%,则稀相段换热装置的热负荷为:
,产生的蒸汽量为:
空气饱和塔