創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)-丙烯腈

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1、學(xué)院：化學(xué)與材料工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)一千噸丙烯腈項(xiàng)目姓名：指［導(dǎo)'教師：耳只稱：2013年12摘要丙烯腈是重要的有機(jī)原料，主要用于橡膠合成（如丁腈橡膠）、塑料合成（如ABS,AS樹脂、聚丙烯酰胺等）、有機(jī)合成、制造腈綸、尼龍66等合成纖維、殺蟲劑、抗水劑、粘合劑等。本工藝經(jīng)綜合論證最終采用丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈，年產(chǎn)一千噸。關(guān)鍵詞：丙烯；丙烯腈；丙烯氨氧化法1?12生產(chǎn)工藝12.1現(xiàn)有工藝22.1.1環(huán)氧乙烷法22.1.2乙炔法22.1.3丙烯氨氧化法22.1.4丙烷氨氧化法22.2生產(chǎn)工藝確定33丙烯氨氧化法工藝流程33.1反應(yīng)副產(chǎn)物33.2

2、流程敘述34物料衡算44.1小時(shí)生產(chǎn)能力44.2物料衡算44.2.1反應(yīng)器44.2.2氨中和塔64.2.3水吸收塔84.2.4共沸精餾塔104.2.5精餾塔115設(shè)備選型設(shè)計(jì)115.1循環(huán)水冷卻器（氨中和塔）115.2循環(huán)液泵135.3精餾塔135.4管道的確定15參考文獻(xiàn)16賴171概論根據(jù)衢州學(xué)院DCS實(shí)訓(xùn)基地的生產(chǎn)裝置，經(jīng)過查閱大量資料綜合考慮后，我們小組選擇生產(chǎn)的產(chǎn)品為丙烯腈。丙烯腈易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱易引起燃燒，并放出有毒氣體。與氧化劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、胺類、溴反應(yīng)劇烈。在火場高溫下，能發(fā)生聚合放熱，使容器破裂。丙烯腈是合成纖維，

3、合成橡膠和合成樹脂的重要單體。由丙烯腈制得聚丙烯腈纖維即腈綸，其性能極似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈與丁二烯共聚可制得丁腈橡膠，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和電絕緣性能，并且在大多數(shù)化學(xué)溶劑，陽光和熱作用下，性能比較穩(wěn)定。丙烯腈與丁二烯、苯乙烯共聚制得ABS樹脂，具有質(zhì)輕、耐寒、抗沖擊性能較好等優(yōu)點(diǎn)。丙烯腈水解可制得丙烯酰胺和丙烯酸及其酯類。它們是重要的有機(jī)化工原料，丙烯腈還可電解加氫偶聯(lián)制得己二腈，由己二腈加氫又可制得己二胺，己二胺是尼龍66原料。可制造抗水劑和膠粘劑等，也用于其他有機(jī)合成和醫(yī)藥工業(yè)中，并用作谷類熏蒸劑等。此外，該品也是一種非質(zhì)子型極性溶劑

4、、作為油田泥漿助劑PAC142原料［1］。2生產(chǎn)工藝丙烯腈生產(chǎn)始于第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)主要用于耐油性合成橡膠，滿足航空工業(yè)的需耍。1950年美國DuPont公司將丙烯腈用于合成纖維，但由于丙烯腈來源于乙炔法，原料價(jià)格昂貴，產(chǎn)品分離提純困難，發(fā)展受到限制［2］。1960年美國Sohio公司（現(xiàn)已被BP公司兼并）發(fā)展了以丙烯、氨和空氣為原料生產(chǎn)丙烯腈的方法，受到世界的重視。幾十年來新的生產(chǎn)裝置不斷建成，丙烯腈工業(yè)迅速發(fā)展。歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，先后出現(xiàn)了環(huán)氧乙烷法，乙炔法、丙烯氨氧化法、丙烷氨氧化法［3］。2.1現(xiàn)有工藝2.1.1環(huán)氧乙烷法由環(huán)氧乙烷和氫氰酸制得氰乙醇，

5、然后以碳酸鎂為催化劑，于200?280°C脫水制得丙烯腈。ch2ch2o+hcn—hoch2ch2cnhoch2ch2cn->ch=chcn+h2o此法生產(chǎn)的丙烯腈原料昂貴，且氫鋱酸毒性大，已被淘汰。2.1.2乙炔法由乙炔與氫氰酸作用而得，反應(yīng)為常壓，溫度80?90°C,用氯化亞銅和氯化銨為催化劑。C2II24-IICN-CII2=CIICN該法特點(diǎn)是：生產(chǎn)過程簡單，但副產(chǎn)物種類較多，不易分離。1960年以前，該法是世界各國生產(chǎn)丙烯腈的主要方法，現(xiàn)基木淘汰。2.1.3丙烯氨氧化法目前全球95%以上的裝置采用BP公司幵創(chuàng)并發(fā)展的丙烯氨氧化法技術(shù)（又稱sohio法），以

6、丙烯和氨氣為原料，生產(chǎn)丙烯腈，副產(chǎn)乙腈，氫氰酸，丙烯醛、?）2和C0。CH2=CHCH3+NH3+3/202—CH2=CHCN+3H202.1.4丙烷氨氧化法丙烷氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的研究也取得長足進(jìn)展，現(xiàn)己處于中試階段。這一方面是由于價(jià)格的因素，丙烷的價(jià)格比丙烯低得多，另一方面也為惰性的丙烷開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域。但就FI前的技術(shù)水平來看，固定資產(chǎn)投資大，轉(zhuǎn)化率低，選擇性不高，目前報(bào)道的丙烷的轉(zhuǎn)化率67%,選擇性60%,還難以和丙烯氨氧化法相競爭。2.2生產(chǎn)工藝確定上述前兩種方法不僅生產(chǎn)原料毒性大，而且生產(chǎn)成木也高于后者。丙烯氨氧化法具有原料便宜易得，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝

7、簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以成為國內(nèi)外丙烯腈生產(chǎn)的主耍方法。因此本小組采用丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。以丙烯(含丙烷15%)、氨、空氣為原料。年生產(chǎn)天數(shù)300天，產(chǎn)量1000t/a丙烯腈。3丙烯氨氧化法工藝流程3.1反應(yīng)副產(chǎn)物(1)生成氫化氰(ncN)C3H6+3NH3+3O2->3HCN+6H20(-△Hr)298=315.lkj/molHCN(2)生成丙烯醛(ACL)C3H6+02-CH2=CH-CHO+H20(-AIIr)298=353.lkj/molACN(3)生成乙腈(ACN)C3H6+3/2NH3+3/20,->3/2CH3CN+3H20(-△Hr)298=362.