萬噸丙烯腈生產概念設計課件

1、10萬噸/年丙烯腈生產概念設計 項目設計人：侯春燕 藍榮肇 指導老師： 李秀喜報告內容第一部分：丙烯腈概況第二部分：設計背景第三部分：設計任務第四部分：設計內容第五部分：經(jīng)濟衡算第六部分：展望第一部分 丙烯腈概況1.丙烯腈的物理化學性質1）物理性質無色或淡黃色液體，有特殊氣味 分子量： 53.06沸點： 77.3冰點： 83.5生成熱： 184.2kJ/mol(25)燃燒熱： 1761.5 kJ/mol聚合熱： 72.4 kJ/mo閃點： 0自燃點： 481爆炸極限（在空氣中） 3.0%17%（體積）毒性： 劇毒 2）化學性質 丙烯腈由于分子結構帶有C=C 雙鍵及-CN 鍵，所以化學性質非常活

2、潑，可以發(fā)生加成、聚合、腈基及氫乙基化等反應。 （1）聚合反應:丙烯腈在光作用下能發(fā)生自聚，還 能與苯乙烯、丁二烯、乙酸 、乙烯、丙烯酰胺等發(fā)生共聚反應 （2）加成反應 （3）檢定特征反應 CH2CHCNNa2SO3H2ONaO3SCH2CHCNNaOH2、丙烯腈的市場需求（萬噸）地區(qū)20042005200620072010歐洲125100125130130中東/非洲3035354045亞洲280315320325350拉丁美洲2530283030北美4540454545全世界510520553570600產品規(guī)格序號指標名稱指標優(yōu)等品一等品合格品1外觀 透明液體、無懸浮物2色度（PtCO），

3、號 55103酸度 0.00200.00354密度（20）/（g/cm3）0.8000.8075PH值（5水溶液）6.09.06滴定值（5的水溶液）/ml 2.02.03.07水分/%(質) 0.450.450.608總醛（以乙醛計）/%(質) 0.050.050.0109總氰（以氫氰酸計）/%(質) 0.00050.00100.002010過氧化物（以過氧化氫計）/%(質) 0.000020.000020.0000411鐵/%(質) 0.000010.00000.0000212丙烯醛/%(質) 0.00100.00200.004013丙酮/%(質) 0.0100.0200.03014乙腈/%

4、(質) 0.0150.0200.03015銅/%(質) 0.000010.0000116沸點（在0.10133Mpa下）/ 74.579.017阻聚劑對一羥基苯甲醛/%(質)0.00350.0045氨/%(質)0.0080.012產品規(guī)格第四部分 設計內容1、反應過程2、分離過程3、精制過程丙烯腈的生產原理 丙烯氨 氧化法丙烯腈生產方法 丙烷氨 氧化法C3H6+NH3+1.5O2 C3H3N+3H2OC3H8+NH3+2O2 3C3H3N+4H2O原料價格 丙烷：0.083美元/磅 丙烯 ：0.2756美元/磅 氨：0.085美元/磅氧氣：工業(yè)級（99.99%）0.072美元/磅氦：工業(yè)級（9

5、9.95%）219.00美元/磅氮氣：（99.95%）0.248美元/磅丙烯的價格是丙烷的3-6倍。該項目要求根據(jù)甲方給定條件，對丙烷氨氧化法進行概念設計，分析丙烷氨氧化法的經(jīng)濟可行性。工藝模塊流程圖反應預處理反應器分離器循環(huán)物流環(huán)保處理分離預處理產品精制副產品產品原料工藝過程的改進 (1)省去氫氰酸精制塔,由脫氰塔頂直接分離出高純度氫氰酸,提高脫氰塔的效率；(2)萃取塔側線出料,由萃取塔下部側線抽出乙腈,將抽出液送到乙腈回收塔,增大乙腈濃度,減少蒸汽消耗；(3)利用萃取塔或乙腈解析塔塔釜排除的循環(huán)水熱量；(4）降低反應器出口的氨含量，避免較難處理的硫銨廢水問題；(5)未反應氨回收再循環(huán)使用工

6、藝，用磷酸氫二氨代替了稀硫酸，資源利用率高；反應器的改進反應：C3H8+NH3+2O2 C3H3N+4H2OC3H8+0.5O2 C3H6+H2OC3H6+2O2+2NH3 C2H3N+HCN+4H2OC3H3N+2O2 HCN+CO+CO2+H2OC3H8+4O2 2CO+CO2+4H2O溫度/ 420壓力(atm)1采出C3H3N濃度(mol % ) 2.2297產出流量(kmol/hr) 11679.8參數(shù)： 與合成部分相關的工藝流程如下圖所示： 流化床反應器 反應氣體冷卻器 開工空氣加熱爐 催化劑貯槽 催化劑補充料斗 冷劑槽 垂直換熱器 來自丙烯過熱器的丙烯進料 來自氨過熱器的氨進料

7、經(jīng)冷卻器的反應器出口氣體去急冷塔催化劑體系：MoV0.4Nb0.1Te0.2Oxb溫度：420 壓力：1atm進料：C3H8 :NH3 :O2 :He6:7:17:70(體積比)。丙烷轉化率：87%丙烯腈選擇性：55%丙烷產率：47.85丙烷氨氧化工藝條件丙烯腈精制過程分析1.丙烯腈和水能形成共沸點為71的共沸混合物，共沸物中丙烯腈的含量為88%（WT）,將共沸混合物蒸出并冷凝，油相為含丙烯腈90%以上的粗丙烯腈，水相含水90%以上。2.丙烯腈和氫氰酸因沸點差較大，很容易用普通的分離方法分離。 3.丙烯腈與乙腈相對揮發(fā)度接近于1，當塔頂萃取劑水的含量分數(shù)達0.8（mol分數(shù)）時，相對揮發(fā)度達1

8、.8，則40塊實際塔板就能分離。相關設備1 萃取解吸塔：工業(yè)上稱為回收塔，作用是將AN從水里回收。采用萃取精餾，塔上部在66左右進料，塔上部用48的水萃取精餾，塔頂（70）的出料為丙烯腈和水的共沸物，側線出料為乙腈和水共沸物。 2 油水分層器：萃取塔塔頂70的共沸蒸汽，經(jīng)冷卻到40左右，AN等在水中溶解度減小，自然分為水層和油層。用擋板式分層器，將油相溢流進入小貯罐，然后泵入脫氰塔，水相返回萃取塔。 3 脫氰塔：由分層器出來的油相組分進入脫氰塔，精餾，塔底出來的純度接近成品要求的丙烯腈產品，塔頂為粗的HCN副產品。 4 AN精制塔：從脫氰塔塔底出來的丙烯腈純度還沒達到產品要求，因此，進一步對丙

9、烯腈溶液進行精餾，直至達到產品要求。 工藝操作參數(shù)的確定丙烯腈生產概念設計流程模擬，根據(jù)設計規(guī)模要求計算：C3H8+2O2+NH3C3H3N + 4 H2OC3H8總量為34611Kg/hr；：NH3總量為15601.2 Kg/hr O2總量為71319.6 Kg/hr N2總量為256960.5 Kg/hr C3H3N 產量為13888 Kg/hr流程組分模擬結果 原 料 反應部分精制部分序 號 組 分 流 量kg/h組 分 流 量kg/h組 分 流 量kg/h濃度% 1C3H8 28733C3H8 3812.492NH3 12951C3H3N 13819.5C3H3N 13804.099.

10、53O2 59208HCN 1822.61HCN 1821.8299.74N2 213325C2H3N 95.708C2H3N 95.7080.5719分離和精制設備優(yōu)化參數(shù)板數(shù)15 進料位置3塔頂壓力(atm)1.2全塔壓降(atm)0.2采出量(kmol/hr)925乙腈分離塔板數(shù)22進料位置8塔頂壓力(atm)1.2全塔壓降(atm)0.2采出量(kmol/hr)261.45采出濃度% 99.5板數(shù)25進料位置12塔頂壓力(atm)1.2全塔壓降(atm)0.2采出量(kmol/hr)67.61塔頂HCN濃度/% 99.7HCN分離塔丙烯腈成品塔第五部分 經(jīng)濟性分析年銷售額= Direc

11、t Manufacturing Costs(DMC) + Fixed Manufacture Costs (FMC) + GeneralExpenses(GE) =16950萬美元/年Cost of Manufacture年利潤總額=2256.8美元/噸100000噸/年=年產品銷售收入年產品銷售稅金及附加-年總成本費用 22568萬美元/年 2232.8萬美元/年.丙烷法和丙烯法制丙烯腈技術經(jīng)濟比較生產工藝BP.Amoco帶丙烷循環(huán)工藝旭化成丙烷法工藝三菱化學丙烷法工藝BP.Amoco丙烯法工藝本項目設計丙烷法工藝裝置規(guī)模/萬噸1818181810總固定投資/百萬美元221.2238.2237.3188.4169.5原料/美分/千克66.263.056.662.555.6從年利潤總額與制造成本粗略估