5600t/a丙烯腈中和工段的工艺设计 摘 要
丙烯腈是三大合成材料——聚丙烯腈合成纤维，丁腈合成橡胶，ABS树脂的重要原料，在有机化学合成工业和人民经济生活具有重要作用，本文介绍了丙烯腈的性质、用途、生产工艺，对5600t/a丙烯腈合成的原料配制进行了工艺设计，对氨中和塔、循环冷却器做了物料衡算和热量衡算，绘制了工艺流程图，对主体设备做了工艺设计计算，确定了工艺尺寸，绘制了主体设备工艺条件图，并对其设备的安全生产和废水废渣的处理提出了一系列的措施。
关键词：丙烯；丙烯腈；氨氧化法
目 录
第一章 概论……………………………………………………………………………1
1.1 丙烯腈的性质 ……………………………………………………………1
1.2 丙烯腈的用途 ……………………………………………………………1
1.3 丙烯腈的生产工艺介绍 …………………………………………………1
1.4 丙烯腈的催化剂 …………………………………………………………3
1.5 反应原理 ……………………………………………………………… 4
第二章 化工流程设计 ……………………………………………………………… 6
2.1 中和工段流程叙述 ……………………………………………………6
2.2 中和工段流程示意图 …………………………………………………6
第三章 工艺计算………………………………………………………………………7
3.1 生产工艺及物料流程…………………………………………………… 7
3.2 小时生产能力…………………………………………………………… 8
3.3 物料衡算及热量衡算…………………………………………………… 8
3.3.1 反应器的物料衡算和热量衡算 …………………………………… 8
3.3.2 废热锅炉的热量衡算 ……………………………………………… 11
3.3.3 空气饱和塔的物料衡算和热量衡算 ……………………………… 12
3.3.4 氨中和塔的物料衡算和热量衡算 ………………………………… 15
3.3.5 换热器的物料衡算和热量衡算 …………………………………… 20
3.3.6 水吸收塔的物料衡算和热量衡算… ……………………………… 21
3.3.7 空气水饱和塔塔釜液槽 …………………………………………… 25
3.3.8 丙烯蒸发器热量衡算 ……………………………………………… 27
3.3.9 丙烯过热器热量衡算 ……………………………………………… 28
3.3.10 氨蒸发器的热量衡算 ……………………………………………… 28
3.3.11 气氨过热器 ………………………………………………………… 28
3.3.12 混合器 ……………………………………………………………… 29
3.3.13 空气加热器的热量衡算 …………………………………………… 29
3.3.14 吸收水第一冷却器 ………………………………………………… 30
3.3.15 吸收水第二冷却器 ………………………………………………… 30
3.3.16 吸收水第三冷却器 ………………………………………………… 31
第四章 主要设备的工艺计算 …………………………………………………… 32
4.1 空气饱和塔 …………………………………………………………… 32
4.2 水吸收塔 ……………………………………………………………… 34
4.3 合成反应器 …………………………………………………………… 37
4.4 废热锅炉…………………………………………………………………39
4.5 丙烯蒸发器………………………………………………………………40
4.6 循环冷却器………………………………………………………………42
4.7 吸收水第一冷却器………………………………………………………45
4.8 吸收水第二冷却器………………………………………………………47
4.9 吸收水第三冷却器………………………………………………………49
4.10 氨蒸发器…………………………………………………………………51
4.11 气氨过热器………………………………………………………………51
4.12 丙烯过热器………………………………………………………………52
4.13 空气加热器………………………………………………………………53
4.14 循环液泵…………………………………………………………………54
4.15 空气压缩机………………………………………………………………55
4.16 中和液贮槽………………………………………………………………55
第五章 化工安全措施 ………………………………………………………………56
5.1 安全防护措施 ……………………………………………………………56
5.2 应急措施 …………………………………………………………………56
5.3 泄露应急措施…………………………………………………………… 56
5.4 灭火的方法 ………………………………………………………………57
5.5 丙烯腈生产中的废水、废气及废渣的处理 ……………………………57
工艺设备一览表 ………………………………………………………………………58
原料消耗综合表 ………………………………………………………………………61
能量消耗综合表 ………………………………………………………………………62
丙烯腈合成工段能量消耗综合表 ……………………………………………………63
排出物综合表 …………………………………………………………………………63
主要管道流速表 ………………………………………………………………………64
主要参考资料 …………………………………………………………………………69
致谢 ……………………………………………………………………………………70
第一章 概述
1.1丙烯腈的性质
丙烯腈的分子式CH2=CH-CN,英文缩写AN。
丙烯腈是一种无色的有辛辣气味，属大众基本有机化工产品，是三大合成材料—合成纤维，合成橡胶，塑料的基本重要原料，在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。
物理性质
丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体，剧毒，有特殊气味；可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂；与水互溶。丙烯腈在室内允许浓度为0.002mg/L;在空气中的爆炸极限为3.05-17.5%（体积）。丙烯腈和水苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物，在有苯乙烯存在下，还能形成丙烯腈—苯乙烯—水的三元共沸混合物。
化学性质
丙烯腈易燃，有蒸汽与空气可形成爆炸型混合物，遇明火，高热易引起燃烧，并放出有毒气体。与氧化剂，强酸，强碱，胺类，溴反应剧烈。在火场高温下，能发生聚合放热，是容器破裂，而丙烯腈由于分子结构中带有C=C双键及C-N键，所以化学性质非常 活泼，可以发生加成，聚合，腈基及氨乙基化学反应。
1.2丙烯腈的用途
丙烯腈主要用于生产腈纶纤维，世界上其所占比列约为59%。我国用于生产腈纶的丙烯腈的约占80%以上，腈纶应用十分广泛，是继涤纶尼龙之后的第三个大吨位合成纤维品种。其次用于BBS，AS塑料。由丙烯腈，苯乙烯和丁二烯合成的ABS塑料和有丙烯腈与苯乙烯合成的AS塑料是重要的工程塑料，因该产品具有高强度，耐热，耐光和耐热性能好等特点。被广泛应用，与丁二烯共聚制丁腈橡胶是丙烯腈的用途之一。
丙烯腈也是重要的有机合成材料，而丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺，经电解加氢偶联可制得已二腈，丙烯酰胺主要用于纸张，废水处理，矿石处理，油品回收，三次采油化学品方面，此外，丙烯腈还可以用来生产医药，高分子絮凝剂，纤维改性剂，纸张增强剂等。
1.3丙烯腈生产工艺介绍
丙烯腈是在1894年由MoUReu首先用化学脱水剂以丙烯酰胺和乙醇制取得的，此后在很长一段时间内得到工业应用。第二次世界大战前夕，发现丙烯腈的共聚物可极大改善合成橡胶的耐油性和耐溶剂性，因而开始重视。战争期间，德国开发了环氧乙烷和氢氢酸合成丙烯腈的乙炔法，次工艺在1960年以前是世界全国生产丙烯腈的主要方法，后又开发了乙醛—氢氢酸法，此法工业化就夭折了。1960年美国standard石油公司开发了成功丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新工艺，又称soto法，因其不HCN剧毒原料，而采用低价的的丙烯和氨，空气作为原料，引起丙烯腈生产工艺的巨大变革，2000年世全部采用丙烯氨氧化法生产，其中SohiO工艺约占95%。
