《年产10万吨丙烯腈生产流程概念设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产10万吨丙烯腈生产流程概念设计.ppt（32页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、年产10万吨丙烯腈生产流程概念设计,姓 名: 余华明 吉世明 任课老师：钱宇 教授 李秀喜 副研究员,主要内容（Contents）,第1部分 设计任务书,第2部分 丙烯腈的性质和国内外生产状况,第3部分 丙烷氨氧化生产丙烯腈的原理和工艺流程设计,第4部分 系统节能优化措施,第5部分 成本核算与经济性分析,第6部分 总结,2019/3/19,2,生产任务：,生产能力： 10万吨/年 产品要求： C3H3N99.5wt%,第1部分 设计任务书,第2部分 丙烯腈的性质和国内外生产状况,2019/3/19,4,物理性质,丙烯腈为无色液体，沸点77.3，熔点-82，密度0.806gcm3，闪点-1. 1
2、(开杯)，自燃点48l，折射率1.388，属基本有机化工产品，是三大合成材料-合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料.,1.物理和化学性质,2019/3/19,5,化学性质,丙烯腈为辛辣气味的无色液体，溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化碳，与水形成共沸物，易挥发，有腐蚀性，有氧存在下遇光和热能自行聚合，易燃，遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸气与空气形成爆炸性混合物。极毒！不仅蒸气有毒，而且经皮肤吸入也能中毒，生产中的容许浓度为20ppm。,2019/3/19,6,丙烯腈的应用,丙烯腈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
3、(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，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。,2019/3/19,7,2、国内外的生产和市场状况,国内规模小，多为10万吨/年 以下产能；国外规模较大。,2019/3/19,8,市场状况,2008年受经济危机的影响，产量下降，到了2009年4月开始，化工产业逐步恢复，需求量大增，价格上涨很快。 世界产量向亚洲转移； 200
4、9年12月份7100元/吨 10月份14000元/吨,2019/3/19,9,3、生产方法（技术）,环氧乙烷法：原料昂贵,乙炔法 ：副产物多，不易分离,丙烯氨氧化法：生产成本高,丙烷氨氧化法：流行趋势 C3H8 + NH3 +2 O2 CH2 =CHCN(AN) + 4H2O,2019/3/19,10,丙烷氨氧化法工艺路线,丙烷直接氨氧化法：以BP、三菱化学公司为代表； 丙烷氧化脱氢后生成丙烯，然后再以常规丙烯氨氧化法生产丙烯腈 ：BOC与三菱化学公司为代表开发的新工艺； 将丙烷、氨和氧气在装填专用催化剂的管式反应器中反应生产丙烯腈：日本旭化成公司为代表。,第3部分 丙烷氨氧化生产丙烯腈的 原
5、理和工艺流程初步设计,2019/3/19,12,1、总的工艺流程,反应段,进料段,分离段,萃取解吸,脱乙腈,脱HCN,成品塔,2019/3/19,13,2、分段设计1-反应段,压缩机,加热,反应器,丙烷和液氨分别用水加热蒸发，再经过预热器预热到66。 空气经过滤器除尘后压缩至0.325MPa左右，经计量进入反应器。 反应器温度为750-900 反应器压力4MPa，出口温度200左右,过程参数,2019/3/19,14,分段设计2-分离段,急冷塔,氨中和,固体分离,解吸塔,急冷塔 ：冷却反应生成气体 用硫酸中和吸收反应生成气体中未反应的氨。 解吸塔 ：吸收反应生成气体中的丙烯腈、乙腈、氢氰酸等
6、有机成分，放空未反应气体。,过程参数,2019/3/19,15,分段设计3-精制段(1),萃取解吸塔：上部进料温度66，塔上部用 48的水萃取精馏，从塔顶（70）出料为丙烯腈和水的共沸物。,萃取剂,进料,不凝气体,丙烯腈与水共沸气体,乙腈水溶液,水和重组分,2019/3/19,16,分段设计3-精制段(2),油水分离器 萃取塔塔顶70的共沸蒸气，经冷却到40左右，AN等在水中溶解度减小，自然分为水层和油层。用挡板式分层器，将油相溢流进入小贮罐，然后泵入脱氰塔，水相返回萃取塔。本设计油相成分(wt%)：AN：78%; HCN：14.5%; H2O：7.5%,2019/3/19,17,分段设计3-
7、精制段(3),脱氢氰酸塔,进料,HCN,C3H3N：97wt%,精馏塔参数： 最小回流比：0.29 回流比: 0.57 最小塔板数:9 实际塔板数:17 进料板: 9,2019/3/19,18,分段设计3-精制段(4),精制塔,返回解吸塔,C3H3N:99.5wt%,精馏塔参数： 最小回流比：0.3 回流比: 0.48 最小塔板数:3 实际塔板数:7 进料板: 5,第4部分 系统优化设计,2019/3/19,20,4.1 优化设计1-反应器设计及参数控制,反应注意点： 1、温度控制； 2、进料中合理控制丙烷浓度； 3、适时补充催化剂。,2019/3/19,21,系统优化2-反应出料压力和热能的
8、回收,计算得到急冷器热量回收23.0MW，而假定透平的发电效率为0.4，则压能回收9.2MW。,2019/3/19,22,系统优化3- 从解吸塔排气中回收丙烯腈和丙烷,精馏塔参数： 最小回流比：0.14 回流比: 0.28 最小塔板数:3 实际塔板数:7 进料板: 4,丙烷和丙烯腈回收,2019/3/19,23,优化设计4-完善丙烯腈精制部分,2019/3/19,24,物流模拟计算,2019/3/19,25,物流模拟计算结果,第5部分 成本核算与经济性分析,2019/3/19,27,5.1 原料成本和产品收入,2019/3/19,28,5.2主要设备成本,2019/3/19,29,5.3 综合
9、投资计算,1、厂房建筑投资 厂房、地皮计划投资$1500万，70年回收此项投资，合$21.4万/年； 2、设备投资 设备投资$287.5万, 10年收回此项投资，年均$28.8万； 3、操作费用 雇佣 60 人，合$60万/年 4、缴税（按销售额的 8%算），合$1345万 5、维修费：$16.5万 6、水、电、气和汽：$520万/年 7、其他原料成本: $125万/年 结余： 2522 21.4 28.8 60 1345 16.5 520-125=405万美元/年,也就是说，一年可以赚钱$405万。,2019/3/19,30,总结,利润率并不是很高，这一方面是符合国际化工企业利润状况的，约为投资额的5%10%，但也不是没有办法提升利润空间，可行的方法如下： （1）本设计中对于主产品的选择性设定相对不高，导致设计利润不高，如果通过催化剂的优化选择，提高主要产品和高值副产品的选择性，降低乙腈产品的产率，则可以较大幅度的提高销售额和降低成本； （2）系统暂时没有进行换热网络的优化设计，因此，每年的水电气汽费用很高，所以强化能源的综合高效利用将可以节省一定成本。,2019/3/19,31,Thank You!,