发布时间 : 星期四 文章年产10万吨丙烯腈合成段工艺设计毕业论文更新完毕开始阅读
产、美国Solutia公司8月25万t/a装置建成，还会增加45万t生产能力。2000年是日本旭化成、三菱化学和韩国东西石油化学、泰光产业等公司的定期检修年，这会缓和对新增能力投产的冲击。
美国现有丙烯腈生产装置6套，总计生产能力为164.2万t。世界绝大多数丙烯腈装置采用的技术是BP公司的。1997年，BP公司丙烯腈生产能力占世界总丙烯腈生产能力的11.7％，占有份额最大。目前，日本旭化成国内丙烯腈产量已达40万t，供应能力达57万t，跃居为世界第二大丙烯腈生产厂家。美国丙烯腈的开工率到1999年几乎达到满负荷，随着新增能力的开工，其开工率会逐渐降低。美国腈纶纤维的80％左右出口，主要出口到远东。1997年美国丙烯腈出口量几乎占本年产量的50％，预计如此高的出口比例可一直延续到2015年。
西欧的丙烯腈生产装置共有9套， 其中最大的为德国Erdoelchemie公司和英国 BASF公司，各为28万t／g。西欧丙烯腈用于腈纶纤维占的比例较大，其次为ABS/ SAN树脂。中国是一个大的腈纶纤维和ABS树脂进口国，因此，中国这类产品的进口和出口的增加和减少会对欧洲和美国的丙烯腈工业产生很大的影响。
据预测，在今后十年，西欧丙烯腈在腈纶纤维方面的需求将继续保持不景气的状态。由于聚丙烯酰胺需求的快速增长，所以丙烯酰胺对丙烯腈需求的增长最快。2015年西欧丙烯腊总需求量为400万t，1996～2005年丙烯腈需求的年增长率为0.9％。 1.3.2 国外丙烯腈消费情况
近年，西欧丙烯腈供求平衡，这种状况将持续下去。自1996年以来开工率一直很高，直到2015年也将继续保持较高的水平。
日本现有6个丙烯腈生产厂家，最大的厂家是旭化成公司，生产能力达37.7万t /a。日本1997年丙烯腈的需求量为70.6万t，2005年总需求量为77.5万t.1996～2005年平均年增长率为1.1％。
日本丙烯腈最主要的应用是腈纶纤维。1997年腈纶消耗丙烯腈的比例为52.4％，树脂与橡胶占29.7％，其它为17.9。日本在1997年之前进口丙烯腈数量较大，是世界上最大的丙烯腈进口国之一。1997年之后，日本期望其供需能够平衡。
韩国以前只有东西石油化学公司一家生产丙烯腈，1996年其生产能力由9万t／ a扩大到11万t/a。 泰光产业公司于1998年建成25万t/a丙烯腈生产装置。1997年韩国丙烯腈的需求量为35.5万t，其中66％用于晴纶纤维，但ABS对丙烯腈的需求增长最快。2000
韩国是一个丙烯腈进口国，随着泰光产业公司25万t／a丙烯腈装置的投产，其进口量将会明显地减少。
目前，印度只有IPCL一家公司生产丙烯腈，其生产能力为3万t/a。计划于2000年在古吉拉特新建一套10万t／a丙烯腈装置，另外，IOC公司也打算建一能力为7.5 万t／a的丙烯腈装置。
印度丙烯腈主要用于脂纶纤维的生产。1996年丙烯腈的需求为9.5万t。1996～2000年间年平均增长速度为10％，2000年需求量达13.9万t。在新装置建成之前,印度丙烯腈的需求缺口较大[2]。
另据报道,旭化成公司与沙特阿拉伯合建一25万t/a的丙烯腈生产装置。沙特因原料 亚洲目前丙烯腈生产能力为310万t，2015年将达到400万t，而2015年亚洲丙烯腈总需求为457万t，按所有装置都以100％的开工率计，还需从域外进口57万t。
亚洲几套大型装置，如韩国泰光产业25万t／a装置、台塑20万t／a及旭化成20万t／a装置建成后，将大大改善亚洲地区丙烯腈的供给状况。因亚洲丙烯腈需求较大的增长，上述装置的投产也不会引起丙烯腈的过剩[3]。
1.4 丙烯腈的性质
1.4.1 化学性质
易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热易引起燃烧，并放出有毒气体。与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。在火场高温下，能发生聚合放热，使容器破裂[4]
1.4.2 物理性质
无色液体，有苦杏仁味。
表1.4丙烯腈主要物理性质
分子量 53.06 闪点 -5℃ 熔点 -83.6℃ 沸点 77.3℃ 相对密度 0.81 临界压力 3.5MPa 饱和蒸汽压 13.33KPa 临界温度 263℃ 燃烧热 1757.7KJ/mol 引燃温度 480℃
第二章 工艺流程介绍
2.1 生产方法简述
丙烯氨氧化制丙烯腈主要有五种工艺路线，即Sohio法、Snam法、Distiners-Ugine法、Montedison UOP和O.S.W法，上述五种工艺路线的化学反应完全相同，丙烯、氨和空气通过催化剂生成丙烯腈，其中Sohio法和Montedison-UOP法采用流化床反应器，其他方法采用固定床反应器。相比较而言，Sohio法有一定的先进性，Snam法和Distillers-Ugine法丙烯的消耗定额比较高，而固定床反应器的单台生产能力远小于流化床反应器，不利于扩大生产能力，而且固定床反应温度难以实现最优化操作，因此，目前Sohio法应用比较普遍，约占全球总生产能力的90％。中国引进的也是Sohio技术[5]。
本设计采用丙烯氨氧化的原理，丙烯氨氧化法制丙烯腈（AN）生产过程的主反应为
C3H6+NH3+3/2O2 CH2=CHCN+3H2O 该反应的反应热为 （-△Hr）298=586.5kJ/mol AN
主要的副反应和相应的反应热数据如下： (1)生成氢化氰（HCN）
C3H6 + 3NH3 +3O2 3HCN + 6H20
（-△Hr）298=315.1kJ/mol HCN
(2)生成丙烯醛（ACL）
C3H6 + O2 CH2=CH-CHO + H2O
（-△Hr）298=353.1kJ/mol ACN
(3)生成乙腈（ACN）
C3H6 + 3/2NH3 + 3/2O2 3/2CH3CN + 3H2O
（-△Hr）298=362.3kJ/mol ACN
(4)生成CO2和H2O
C3H6 + 9/2O2 3CO2 + 3H2O
（-△Hr）298=641kJ/mol CO2
2.2 工艺流程说明
在10万吨丙烯腈生产装置的工艺设计过程中，综合考虑现有一些丙烯腈生产装置在热量平衡上的不足之处，立足于全系统热能的充分利用，以最大限度地达到节能降耗的效果，同时本着节约投资、方便操作与维护的原则对工艺流程进行合理优化，在此基础上设计10万吨丙烯腈生产装置的工艺流程。参见10万吨丙烯腈生产装置带物料点工艺流程简图。
空气
液氨 液态丙烯
图2.1丙烯腈生产简图
流程简介如下：
液态丙烯和液态氨分别经丙烯蒸发器和氨蒸发器气化，然后分别在丙烯过热器和氨气过热器过热到需要的温度后进入混合器；经压缩后的空气先通过空气饱和塔增湿，再经空气加热器预热至一定温度进入混合器。混合气出口的高温气体先经废热锅炉回收热量，气体冷却到230℃左右进入氨中和塔，在70～80℃下用硫酸吸收反应器出口气体中未反应的氨，中和塔塔底的含硫酸铵的酸液经循环冷却器除去吸收热后，返回塔顶循环使用，同时补充部分新鲜酸液，并从塔釜排放一部分含硫酸铵的废液。中和塔出口气体经换热器冷却后进入水吸收塔，用5～10℃的水吸收丙烯腈和其他副产物，水吸收塔塔底得到含丙烯腈约1.8%的丙烯腈水溶液，经换热器与氨中和塔出口气体换热，温度升高后去精制工段[6]。
2.3 工艺条件
2.3.1 反应温度
应温度是丙烯氨氧化合成丙烯腈的重要参数，它不仅影响反应速率，也影响反应选择性。一般，在623K以下，几乎没有氨氧化反应发生，要获得高收率的丙烯腈，必须控制较高的反应温度。查资料得丙烯在P-Mo-Bi-O/SiO2催化剂上氨氧化反应温度对主、
副反应产物收率的影响，随着反应温度的升高，丙烯腈收率增加，在733K左右出现最大值，而副产物在690K左右出现最大值，超过最适宜温度，丙烯腈收率和副产物乙腈及氢氰酸的收率都下降，表明在过高温度时连串副反应（主要是深度氧化反应）加剧。适宜的反应温度与催化剂的活性有关。当反应温度高于743K时，丙烯腈收率明显下降，高温也会使催化剂的稳定性下降。