（2015届）本科毕业设计（论文）资料课题名称：年产15万吨丙烯腈生产工艺设计学院（部）：包装与材料工程学院专业名称：化学工程与工艺学生姓名：胡奥林班级名称：化工111学号：11404700130指导教师：罗婕职称：讲师最终成绩：湖南工业大学 教务处2015届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业论文（2015届）本科毕业论文课题名称：年产15万吨丙烯腈生产工艺设计学院（部）：包装与材料工程学院专业名称：化学工程与工艺学生姓名：胡奥林班级名称：化工111学号：11404700130指导教师：罗婕职称：讲师湖南工业大学 教务处湖南工业大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目年产15万吨丙烯腈生产工艺设计是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文章以明确方式注明。除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。作者签名：（签名和日期都用手写）日 期： 年 月 日湖南工业大学本科毕业设计（论文）摘要丙烯腈是石油化学工业的重要产品，是有机化工常用的基本原料，广泛应用于三大合成工业。本文采用的生产丙烯腈的方法为丙烯氨氧化法，此方法使用的原料价格比较低廉、来源广泛，且反应简单易于操作。依照世界各国生产厂家积累的经验，选取具有较高效能的催化剂，以此建一15万吨/年的丙烯腈生产车间，使车间的综合性能在原有的基础上明显提高，生产效率进一步提升，工艺控制更加优化，明显的降低了生产成本。通过对丙烯氨氧化法制丙烯腈进行技术分析，确定合适的工艺流程并绘制出工艺流程图，对从原料的处理到丙烯腈的合成工段的一系列设备进行设计，对氨蒸发器、丙烯过热器、废热锅炉和流化床反应器等设备的进行衡算，在衡算的基础上进一步核算对流化床反应器、换热器以及废热锅炉等设备做出了选型，对合成丙烯腈工艺设备进行了初步的设计。关键词：丙烯腈；丙烯氨氧化法；生产；工艺设计ABSTRACTAcrylonitrile is an important product of petrochemical industry, is an important basic organic chemical raw materials, widely used three major industrial synthesis.This article USES is the abundant raw material sources, simple operation of propylene ammonia oxidation production of acrylonitrile.Draw lessons from the domestic and foreign advanced experience, choose efficient catalyst, in order to build a 150000 tons/year acrylonitrile production workshop, the workshop of the comprehensive performance on the basis of the original, to further improve the production efficiency, process control more optimization, significantly reduced the production cost.By propylene ammoxidation to acrylonitrile technology analysis of legal system, determine the right process and draw out the process flow diagram, from the processing of raw materials to the synthesis of acrylonitrile section to design a series of equipment, the ammonia evaporator, propylene, waste heat boiler superheater and the fluidized bed reactor and other equipment for the material and heat balance, through the calculation of the fluidized bed reactor, heat exchanger, and made a selection, waste heat boiler equipment completed the preliminary design of the synthetic process of acrylonitrile.Keywords: acrylonitrile; propylene ammonia oxidation; production; process design目录第1章 产品概述11.1 丙烯腈的概述11.2 丙烯系产品的生产11.3 丙烯氨氧化生产丙烯腈11.3.1 丙烯腈的生产方法11.3.2 丙烯氨氧化法的反应原理21.3.3 操作条件41.3.4 工艺流程简图61.3.5 典型设备流化床反应器7第2章 总体方案工艺设计82.1 设计任务82.2 流程确定8第3章 工艺设计计算93.1 物料衡算及热量衡算93.1.1 反应器的物料衡算93.1.2 反应器的热量衡算113.1.3 换热器的物料衡算123.1.4 换热器的热量衡算143.1.5 水吸收塔的物料衡算153.1.6 废热锅炉的能量衡算193.1.7 丙烯过滤器热量衡算203.1.8 气氨过热器213.1.9 氨蒸发器热量衡算21第4章 设备的工艺设计224.1 流化床反应器224.2 废热锅炉的校核234.3 氨蒸发器264.4 氨气过热器274.5 水吸收塔的选型与校核27第5章 车间布置315.1 厂房建设注意事项315.2 设备布置注意事项315.3 生产操作315.4 安全要求32第6章 环保与安全336.1 丙烯腈生产中三废的处理336.2 生产安全及防护措施336.2.1 安全防护设施336.2.2 提高安全管理水平34结论35参考文献36致谢37附录38IV 湖南工业大学本科毕业设计（论文）第1章 产品概述1.1 丙烯腈的概述丙烯腈是重要的基本有机化工原料1。分子式（CH2=CH-CN），分子量53.06。在合成纤维、合成橡胶以及合成树脂三大合成工业方面得到广泛应用，因此丙烯腈的需求量非常大，2008年，中国国内的丙烯腈总生产能力达到了1205kt/a2。在丙烯系列产品中仅次于位居第一位的聚丙烯。1.2 丙烯系产品的生产丙烯来自石油，石油提炼厂提炼石油时蒸出的烯烃，经过再次提炼后得到丙烯，大部分丙烯由此而来；还有少部分丙烯来自于石油提炼出重油催化裂化。在裂解装置的进一步发展的带动下，丙烯产量也越来越大。近年来世界市场丙烯产量的增长速度慢慢的赶超了乙烯，国内行情与之基本相同。自21世纪以来，丙烯消耗量首次超过乙烯之后，从此居高不下。因为丙烯含有碳碳双键和极易反应的-氢，因此丙烯的化学反应活性很强。在实际生产中，丙烯通过氧化、加成等一系列反应，可制得众多极具价值的衍生产物。作为有机化工中非常重要的原料，丙烯常用于生产聚丙烯、丙烯腈以及丙烯酸等。作为我国消耗丙烯量最多的化合物，聚丙烯具有许多优良特性，如相对密度小、良好的力学性能、具有较高的耐热性、化学性能好、电绝缘性好、质地纯净、无毒性等，因此广泛应用于家用电器、管材、薄膜以及高透材料等领域。在国内，丙烯腈在丙烯的衍生物中排第二，在合成纤维、合成橡胶以及合成树脂三大合成工业方面得到广泛应用。用丙烯腈可以制得效果很像羊毛的腈纶，也可以称作合成羊毛。丁腈橡胶可以通过由丙烯腈同丁二烯的聚合来生产，丁腈橡胶具有很好的防油、耐磨、耐寒以及良好的电绝缘的效果。ABS树脂是由AN与联乙烯和C8H8共聚生产出来的，具有材质轻、耐寒、有良好的抗冲击力等优点。环氧丙烷常用于聚醚、丙二醇等的生产，对丙烯需求量排第三位，它在有机合成中很重要的不可或缺的作用。它的衍生物已经被人们广泛用到我们日常生活中的各行各业。由它参与生产的产品种类繁多，由此不难想象它在有机合成乃至我们的日常生活中占有多么重要的地位。1.3 丙烯氨氧化生产丙烯腈1.3.1 丙烯腈的生产方法目前，我国主要采用磷钼酸铋作为催化剂的丙烯氨氧化法生产丙烯腈。丙烯腈合成工艺主要有环氧乙烷法、乙醛法、乙炔法、丙烯氨氧化法和丙烷氨氧化法3。1) 环氧乙烷法2) 乙醛法3) 乙炔法4) 丙烯氨氧化法近年来在裂解装置的进一步发展的带动下，丙烯产量随之增加，该反应简洁，大大降低了丙烯腈的生产成本，并且不使用具有危险性的氢氰酸，增加了生产过程中的安全性因此，由于效果远优于前面三种方法，此法受到各国生产厂家的广泛欢迎，成为丙烯腈生产厂家选用最多的方法。5) 丙烷氨氧化法丙烷氨氧化法已经开始受到重视，比丙烯更加低廉的价格成为了它极具竞争力的条件，但是由于生产技术尚不成熟，还在继续研发摸索当中，就当下而言此项技术还不具备作为丙烯腈主要生产技术的能力。1.3.2 丙烯氨氧化法的反应原理工业生产中，在催化剂作用下，丙烯、NH3以及O2进行氧化反应，在生成AN的同时还生成ACN、HCN、CO2以及深度氧化产物噁唑等副产物。1) 主、副反应生成AN的主反应：生成HCN的副反应：生成ACN的副反应：生成ACL的副反应：生成丙烯酸的副反应：丙烯不完全燃烧反应：丙烯完全燃烧反应：自1960年美国Sohio化学公司（Standard Oil Co. Ohio）用丙烯氨氧化法制丙烯腈投入生产以来,发展很快4。由于该方法很大幅度的节约了生产成本，所以被其他厂家迅速引进技术。目前，世界上先进的生产工艺以美国BP公司的Sohio法为代表,用此法生产的丙烯腈占总产量的90%5。美国BP公司将此生产技术申请了专利。由于我国的丙烯腈生产厂家技术基本引进于美国BP公司，所以国内丙烯腈大型丙烯腈生产公司基本使用丙烯氨氧化法生产丙烯腈。2) 催化剂作为决定着整个丙烯氨氧化工艺的经济性的重要因素，选取合理的催化剂非常重要。就目前而言，Mo-Bi、Sb-Fe这两种催化剂占据着主导地位。目前居于世界先进水平的催化剂有美国INEOS/BP公司C-49MC、旭化成工业公司的S-催化剂、Solutia公司的MAC-3 及上海石油化工研究院（SRIPT）的MB-98、SAC-2000等6。复合酸的盐类（钼系）以及重金属的氧化物或是几种金属氧化物的混合物（锑系）是工业上常用的两大类丙烯氨氧化法的催化剂。目前我国主要用的是Mo-Bi催化剂。美国Sohio公司的C-4