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1、示例：5000t/a丙烯腈 合成工段的工艺设计,第八章 设计示例,示例：5000t/a丙烯腈合成工段的工艺设计,一、设计任务 二、生产方法及反应原理 三、本设计的生产工艺流程示意图 四、物料衡算和热量衡算（反应器） 五、主要设备的工艺计算（反应器） 六、设计结果汇总,一、设计任务,(1)设计项目名称：丙烯腈合成工段 (2)生产方法： 以丙烯、氨、空气为原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈 (3)生产能力： 年产5000t丙烯腈 (4)原科组成 ： 液态丙烯原料含丙烯85（mol)，丙烷15(mol)；液态氨原料含氨100。 (5)工段产品为丙烯腈水溶液，含丙烯腈约1.8(wt) 由于本例为假定的设计
2、，所以有关设计任务书中的其他项目如设计依据，厂址选择，主要技术经济指标，原料的供应，燃料的种类水、电、汽的主要来源，与其他工业企业的关系，建厂期限，设计单位，设计进度及设计阶段的规定等内容均从略。,二、生产方法及反应原理,丙烯腈是石油化学工业的重要产品，是合成聚丙烯腈纤维、丁腈橡胶和合成塑料(例如ABS树脂)的重要单体。 丙烯氨氧化法制丙烯腈是1960年由美国索亥俄(Sohio)公司首创并工业化的，现已成为合成丙烯腈的主要方法，丙烯腈的其他生产方法则已相继被淘汰。,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。 (
3、2)工艺流程比较简单，经一步反应便可得到丙烯腈产物 (3)反应的副产物较少，副产物主要是氢氰酸和乙腈，都可以回收利用，而且丙烯腈成品纯度较高。 (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置)的建设投资,二、生产方法及反应原理,丙烯氨氧化法制丙烯腈(AN)生产过程的主反应为,二、生产方法及反应原理,该反应的反应热为 H298=512.5KJ/mol 其副反应有生成氢化氰(HCN)、丙烯醛(ACL)、乙腈(CAN)以
4、及丙烯的氧化产物(CO2和H2O),丙烯氨氧化法制丙烯腈(AN)生产过 程的副反应有：,二、生产方法及反应原理,三、本设计的生产工艺流程示意图,230,7080,510,四、物料衡算和热量衡算,1、小时生产能力,按年工作日300天 丙烯腈损失率3.1 设计裕量6计算 丙烯腈小时产量为,2、反应器的物料衡算,(1)计算依据 丙烯腈产量 758.9k8h即14.32kmolh 原料组成(摩尔分数) :C3H685，C3H815 进反应器的原料配比(摩尔比)为 C3H6:NH3:02:H201:1.05:2.3:3 反应后各产物的单程收率为,四、物料衡算和热量衡算,物 质 丙烯腈 氰化氢 乙腈 丙烯
5、醛 CO2,摩尔收率 0.6 0.065 0.07 0.007 0.12,四、物料衡算和热量衡算,2、反应器的物料衡算,(1)计算依据 操作压力：进口0.203M Pa, 出口0.162M Pa 反应器进口气体温度110 反应温度470 出口气体温度360,四、物料衡算和热量衡算,物料衡算,物料衡算,反应器物料平衡表,四、物料衡算和热量衡算,3、反应器热量衡算,四、物料衡算和热量衡算,H1为进料的 温变热量 H2为反应热 H3为出口物 的温变热量,3、反应器热量衡算,3、反应器热量衡算,五、主要设备的工艺计算（反应器）,（查阅有关手册）,五、主要设备的工艺计算（反应器）,五、主要设备的工艺计算
6、（反应器）,（查阅有关手册）,查有关图得,五、主要设备的工艺计算（反应器）,六、设计结果汇总,1、工艺设备一览表,六、设计结果汇总,1、工艺设备一览表,1、工艺设备一览表,六、设计结果汇总,1、工艺设备一览表,六、设计结果汇总,1、工艺设备一览表,六、设计结果汇总,1、工艺设备一览表,六、设计结果汇总,2、原料消耗综合表,六、设计结果汇总,3、能量消耗综合表,六、设计结果汇总,3、能量消耗综合表,（见下表）,六、设计结果汇总,3、能量消耗综合表,4、排出物综合表,5、管道流速表,6、工艺流程图,1:空气饱和塔;2:氨蒸发器;3:氨过热器;4:丙烯蒸发器;5:丙烯过热器;6:空气加热器 7:混合器;8:合成反应器;9:废热锅炉;10:锅炉给水器;11:氨中和塔;12:循环泠却器; 13:中和液贮槽;14:中和液循环泵;15:换热器;16:水吸收塔;17:吸收水第一泠却器; 18:吸收水第二泠却器;19:吸收水第三泠却器;20:空气饱和塔釜液槽;21:吸收水泵,