摘 要

本文介绍了丙烯腈生产基本情况及年产15000吨合成工艺系统流程，介绍了丙烯腈的生产情况，合成基本原理，发展前景及工艺流程的概述和工艺合成的基本方法，并且对设备进行物料，热量衡算和工艺计算。在工业生产条件下，对于丙烯氨氧化法，主反应生成丙烯腈，是一个非均相反应；与此同时，在催化剂表面还发生一系列副反应。丙烯腈生产技术的发展主要是朝2个方向：1装置规模向大型化发展。2新型催化剂的开发及应用。通过物料衡算，得到所需原料丙烯、氨、硫酸和原料水的消耗量。通过热量衡算确定所需冷却水的用量和设备出口温度。经计算，均满足需要。初步设计阶段经过设备的工艺计算初定的工艺设备型号，其中：标准设备已选定了型号或标准号。对非标准设备，因未进行设备的施工设计，只能给出大致格，可作为向设备专业提出设计条件的依据。

关键词：丙烯腈； 丙烯氨氧法； 生产； 工艺

ABSTRACT

This article describes the basic situation of acrylonitrile production and synthesis of 15,000 tons annual output of system flow, introduced acrylonitrile production, synthesis of basic principles, development prospects and process overview and synthesis of the basic method of process and equipment for material, and process heat balance calculation. Acrylonitrile production technology mainly towards two directions: 1 a device to large-scale development. 2 The development and application of new catalysts. By material balance, obtain the required raw material propylene, ammonia, sulfuric acid and water consumption of raw materials. Heat balance determined by the required amount of cooling water outlet temperature and the equipment. Is calculated, are to meet the need. The preliminary design stage through the equipment, process equipment, process calculation an initial list, including: standard equipment has been selected the model or standard number. On non-standard equipment, the construction of equipment for the design not only gives the general format, the device ACN be used as the basis for professional design conditions proposed.

Key words: Acrylonitrile, Ammonia oxidation of propylene, Production, Design

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 丙烯腈简述 1

1.2 市场调研 3

1.2.1 国际现状 3

1.2.2 国内现状 4

1.3 丙烯腈的合成方法和工艺条件 6

1.3.1 丙烷氨氧化法 6

1.3.2 丙烯氨氧法 6

1.3.3 方案的选择 7

1.3.4 反应过程分析 7

第二章 工艺流程 10

2.1 设计任务 10

2.2 生产工艺流程示意图 11

第三章 物料衡算和热量衡算 12

3.1 小时生产能力 12

3.2 反应器的物料衡算和热量衡算 12

3.3 废热锅炉的热量衡算 17

3.4 空气饱和塔物料衡算和热量衡算 18

3.5 氨中和塔物料衡算和热量衡算 22

3.6 换热器物料衡算和热量衡算 27

3.8 空气水饱和塔釜液槽 38

3.9 丙烯蒸发器热量衡算 39

3.10 丙烯过热器热量衡算 40

3.11 氨蒸发器热量衡算 40

3.12 气氨过热器 41

3.13 混合器 42

3.14 空气加热器的热量衡算 43

3.15 吸收水第一冷却器 44

3.16 吸收水第二冷却器 44

3.17 吸收水第三冷却器 45

第四章 主要设备的工艺计算 46

4.2 空气饱和塔 46

4.2 水吸收塔 49

4.3 合成反应器 52

4.4 废热锅炉 54

4.5 丙烯蒸发器 56

4.6 循环冷却器 58

4.7 吸收水第一冷却器 60

4.8 吸收水第二冷却器 62

4.9 吸收水第三冷却器 64

4.10 氨蒸发器 67

4.11 氨气过热器 68

4.12 丙烯过热器 68

4.13 空气加热器 69

4.14 循环液泵 71

4.15 空气压缩机 71

4.16 中和液贮槽 72

第五章 附表 73

5.1 工艺设备一览表 73

5.2 原料消耗综合表 77

5.3 能量消耗综合表 77

5.4 主要管道流速表 79

5.5 符号一览表 82

结论与展望 83

参考文献 84

致谢 85

文献综述

1.1 丙烯腈简述

丙烯腈，CH2=CH－CN，英文名Acrylonitrile（简称AN），1893 年已经在实验室合成成功。丙烯腈是重要的有机化工产品，在丙烯系列产品中居第二位，仅次于聚丙烯。在常温常压下丙烯腈是无色液体，味甜，微臭，沸点77.3℃。丙烯腈有毒，室内允许浓度为0.002mg/L，在空气中爆炸极限(体积分数)为3.05％-17.5％，与水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等可形成二元共沸物。丙烯腈分子中含有C—C双键和氰基，化学性质活泼，能发生聚合、加成、氰基和氰乙基等反应。丙烯腈是重要的有机原料，主要用于橡胶合成（如丁腈橡胶）、塑料合成（如ABS，AS树脂、聚丙烯酰胺等）、有机合成、制造腈纶、尼龙66等膈成纤维、杀虫剂、抗水剂、粘合剂等。

表 1.1 丙稀腈的产品标准（中国国标GB7717.1-94）

1.2 市场调研

1.2.1 国际现状

世界丙烯腈生产能力由2001年5.95xt减少到2003年的5.80xt· a^-1，2004年达到5.97xt·a^-1。近年来，全球丙烯腈生产向亚洲转移，发达国家丙烯腈市场呈萎缩现象，一些公司纷纷关闭最差的生产线。2005年世界丙烯腈产能为614万t·a^-1，产量达到5.24xt，略高于2004年的5.22 xt，装置开工率超过85%，低于2004年的90%。世界丙烯腈生产能力主要分布情况：美国3.15 xt·a^-1，中国1.1 xt·a^-1，日本7.53 xt·a^-1，韩国5.2 xt·a^-1，中国台湾4.3 xt·a^-1，东欧及俄罗斯3.8 xt·a^-1，德国3.36 xt·a^-1，英国2.8 xt·a^-1，荷兰2.35 xt·a^-1。全球丙烯腈生产量由2001年4.85 xt增加到2002年4.95 xt，2004年5.22 xt，2005年达5.24 x。