DOC《《化工工艺学》课程设计任务书》

《化工工艺学》课程设计任务书

一、设计时间 2010年06月06日-2010年06月18日

二、设计题目 年产6000吨丙烯腈合成工段工艺设计

三、设计条件 (1)年生产天数300天(2)原料 用丙烯,氨,空气为原料.

原料组成: 液态丙烯原料含丙烯85%(mol),丙烷15%(mol);

液态氨含氨100%. (3)生产方法和工艺参数 采用丙烷氨氧化法: 丙烷在催化剂的作用下与氨和氧气(或空气)反应合成丙烯腈,反应方程式: 主反应:C3H8 + NH3 +2O2 →CH2=CHCN(AN) + 4H2O(60%) C3H8 + 0.5O2 →C3H6(PEN) + H2O C3H6 + NH3 +1.5 O2 → CH2=CHCN(AcN) + 3H2O 副反应:①生成乙腈:C3H6 + 1.5NH3 + 1.5O2 → 1.5CH3CN + 3H2O (10.5%) ②生成氢氰酸:C3H6 + 3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O (8%) ③生成COx:C3H8+ 4O2 → 2CO+CO2 +4 H2O 13% ④生成氮气:2 NH3 + 1.5 O2 →N2 +

3 H2O 典型的反应条件为:温度: 850华氏度;

压力: 约1atm;

接触时间: 2-6s;

C3H8:NH3 :O2 :N2=1.0:1.5:3.15:11.85 (摩尔比) 实验室中已经得到的转化率为20-80%.当丙烷转化率达91%时,该催化剂对丙烯腈选择性可达最大65.5%.

四、设计任务 课程设计主要任务包括: 一.1.生产能力 6000吨/年2.产品要求 C3H3N≥99.5wt%

二、工艺计算.(1)物料衡算并绘制物料流程图;

(2)对工段各设备的热量衡算;

(3)主要设备选型说明;

(4)填写设备一览表. 三,消耗与排出一览表 (1),工段原料消耗表.(2),工段能量消耗表.(3),工段排出除物综合表. 四,带控制点的工艺流程图,绘制物料流程图和主要设备图. 五,厂址的选择方法,车间的布置. 六,主要管道流速表.

五、研究方案 (1)结合文献资料对丙烷氨氧化法制丙烯腈的工艺流程和设备进行了解;

(2)对丙烷氨氧化工艺流程的反应器系统、急冷系统、吸收系统、回收塔系统、脱氰 塔系统等丙烯腈生产过程进行概念设计,使用化工软件对工艺流程进行模拟优化;

(3)对各个工艺过程进行优化设计与分析,找到最佳的工艺路线. 六,主要性质指标: 一,性状:无色或淡黄色液体,有特殊气味. 二,毒性:属于高毒性 三,挥发性:易挥发 四,主要用作生产合成纤维、合成树脂、合成橡胶、染料、医药等行业的重要原料.丙烯腈是合成纤维,合成橡胶和合成树脂的重要单体.

七、课程设计进度安排 序号 设计内容 所用时间

1 查阅资料 2天2工艺计算(物料衡算,热量衡算,设备选型) 4天3带控制点流程图 3天4填写一览表 2天5整理打印装订课程设计说明书有关资料 1天合计12天

八、课程设计教材及主要参考资料 1.《化工设计概论》,侯文顺主编,北京:化学工业出版社,2005年2.《化工工艺设计》,丁浩主编,上海:上海科学技术出版社,1989年3.《化工工艺设计手册》,上海医药设计院主编,北京:化学工业出版社,1981年4.《化工设计概论》,胡庆福主编,北京:科学技术出版社,1989年5.《化工工艺设计概论》,李崇岳主编,天津:天津大学出版社,1994年 丙烯腈项目建议书

1 总论 1.

1 项目名称、承办单位 项目名称:6000t/a丙烯腈生产 项目承办单位:**有限公司 1.1.2 法人代表:** 1.1.3 项目负责人:** 1.1.4 联系方式:** 1.2 承办企业基本情况 1.2.1 企业概况 **企业是我镇最大丙烯腈生产厂家 1.2.2 职工人员情况 **有限公司现有职工

1018 人.其中,技术人员

94 人,中 级技术职称以上人员6 人,技术开发研究人员

16 人.职工人均收 入7200 元/年. 1.2.3 固定资产现状

2 投资生产场地总面积5000方米,其中厂房3000方米,土建投资300万元. 1.3 拟建地点经选择,定于在镇镇工业小区内 1.4 建设内容与规模 规模较大 1.4.1 建设内容与规模 根据公司拟建的硝酸钾的生产规模,结合国内市场情况和企 业资金筹集能力,确定本项目的生产规模为年产6000t丙烯腈 1.5 建设起止年度 建设起止年度:2010 年5月至2011 年11 月1.6 概算投资 概算投资:765

2 项目建设的必要性和条件 2.

1 项目实施的必要性和经济意义 **有限公司是由**集团与**集团共同投资兴建的涉及 大型企业,主要产 品丙烯腈畅销国内、远销海外,深受国内外 用户好评.根据国家相关政策,结合**县的实际情况以及** 有限公司的现状,为了进一步扩大生产规模,满足市场需求,提 高经济效益,发挥企业现有技术及**地方原料充足优势, 增强企业发展后劲,决定镇镇工业小区内新上年产6000t丙烯腈工程项目.

3 建设规模与产品方案 3.1 产品方案 本项目方案确定为公称规模年产6000t丙烯腈 3.1 生产规模及产品方案 工厂操作天数:300 天/年计

4 工艺技术方案、设备方案和工程方案 4.1.1 工艺技术方案 20世纪60年代以前,丙烯腈的生产采用环氧乙烷、乙醛、乙炔等为原料和HCN反应制得,但HCN有剧毒,生产成本高.1960年美国Standard石油公司(Sohio)(现BP公司)开发成功丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新工艺,又称Sohio法.由于丙烯价廉易得,又不需剧毒的HCN,从此丙烯腈的生产发生了根本的变化.迄今为止,丙烯腈的工业生产都以此方法进行. 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. 4.2 主要设备方案 4.2.1 催化设备? 众所周知,在丙烯腈生产中,催化剂起着十分重要的作用.催化剂正在不断地?更新换代,实践证明,居世界领先水平的催化剂有美国BP的C-49MC、日本化学公司?的NS-733D以及我国的MB-

93、?MB-96等.这些催化剂的应用都可为丙烯腈的生产带来显著的经济效益.从催化剂的国产化方面考虑,结合扩能改造,应逐步采用效能?更为优异的MB-93和MB-96催化剂,当然,也应继续开发应用其他性能优良的催化剂. 其余的车间工段装置,在相应的车间工段设立控制室,进行监 视控制操作. 锅炉房电站生产装置的运行控制方式,采用炉机集中控制.(包 括炉、机、除氧给水系统).将炉机控制室设在装置建筑物内,以 利于对机组进行监视控制. 4.2.2 仪表类型的确定 全厂选用一套中心DCS 系统,分别对仪表进行控制.对连 锁较多的装置还采用PLC 系统.DCS 及PLC 系统考虑进口. 现场用的检测各类参数的变送器,采用技术性能先进可靠的全 电子式变送器(智能的与非智能的).调节阀采用技术先进,牢固可靠耐用的气动执行机构的调节阀. 在线自动分析仪表,基本上采用国内引进技术生产的红外线自 动分析器和紫外线自动分析器,在线质谱仪考虑进口,在线色谱 仪选用国内引进技术生产的或者进口. 4.2.3 主要关键仪表选择 基于概述中的理由确定全厂采用一套中心 DCS 控制系统.这 一套DCS 系统的操作站及控制站分布在净化合成控制室. 在本系统也考虑了能联结全厂生产调度,操作管理站即生产总 调度站,以及电气控制站及其马达控制中心和马达的驱动装置, 从而实现生产过程综合自动化. 合成丙烯腈生产过程中,为了达到最佳的合成效果,H2/H2 必须进行 严格控制,由于工艺过程对 H2/H2 配比干扰因素较多,应迅速检 测出氢氮比,为此选用采集周期短的质谱仪测出氢氮比,从而能 实现多变量预估控制,并使合成塔入口的氢氮比,波动最小,得 到最佳氢氮比,产生最好的经济效益. 4.4 工程方案 4.4.1 土建工程方案选择及原则确定 建筑结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用

2、在满足工艺生产的前提下,厂房布置尽量一体化,设备 尽可能露天设置或采用敞开式,半敞开式.

3、尽量采用普及或放式通难度不大的建筑物配件.

4、充分利用地方建材 6000t/a丙烯腈生产线的可行性研究报告 办厂概况: 项目名称:丙烯腈生产 项目主管单位:某镇镇政府 项目主办单位:某镇焦宝矿 项目负责人:** 企业负责人:** 可行性研究工作负责人:** 办厂条件:

1、原材料条件:我镇生产丙烯、氨工厂较多,符合丙烯腈生产要求,就地取材,其经济价值十分可观.

2、厂址条件:经选择,定于在镇镇工业小区内,本厂厂前有小河,离镇火车站不到一公里,公路厂门通过,是一个背山面水,避风向阳,水源充足,交通便利的地方.

二、产品用途及市场行情:

(一)主要用途:丙烯腈是重要的有机原料,主要用于橡胶合成(如 丁腈橡胶)、塑料合成(如ABS,AS树脂、聚丙烯酰胺等)、有机合成、制造腈纶、尼龙66等膈成纤维、杀虫剂、抗水剂、粘合剂等.

(二)行情:根据有关部门统计,市场行情看好,前景广阔.

二、综合生产计划:

(一)生产技术:聘请专业技术人员,培训本厂技术骨干15人

(二)生产计划:

1、质量标准:执行中华人民共和国石油化学工业部1975年5月1日颁布的《HGT-32-77》标准.

2、物料供应: 丙烯 10000-10100元/吨氨2000元/吨

3、产品产量:年产丙烯腈6000吨

三、资金概况和资金来源: 资金概算

1、设备投资: 流化床反应器2台2万元 冷凝器2台5万元 吸收塔2台50万元 反应釜1台50万元 废热锅炉2台37万元 贮 排管16排15万元 废水计量桶1个1万元 抽水泵2个3万元 化验设备1套22万元 水塔1座8万元 供电设备1套30万元 合计:223万元

2、投资生产场地总面积5000方米,其中厂房3000方米,土建投资300万元.税100万

3、流动资金投资142万元. 全部投资合计765万元 资金来源: 自筹资金300万元(包括房屋、土地、地磅等)银行贷款解决365万元.合计365万元

四、经济效益分析: 产品销售价格1.5万/吨 产品单位成本 丙烯 10000-10100元/吨氨3000元/吨 烟煤500元/吨 电费300元/吨,管理费用100元/吨 其他600元/吨计10300元/吨 经济效益 收入15000元/T―支出14500元/T=利500元/T 年利润300万元

(四)投资回收年限:税、利、旧合计765万元/年 三年可以收回全部投资.

五、环境污染的防治: 在丙烯腈生产中,有大量的工业污水产生,这些污水中含有氢氰 酸、乙腈、丙烯腈和丙烯醛等有毒物质,如不经处理直接排放, 会污染水源,对人体和动、植物造成危害.因此,国家对含氰废水 的排放有严格的规定,一定要将它们治理达到标准后,才准予排放.

六、实施工期: 在不受资金影响情况下,土建和设备采购可同步进行约半年,机械安装调试30天,实施工期7个月正常生产. 物料流程图 带控制点的工艺流程图 主要设备装配图 流化床反应器 1.空气分布板;

2.丙烯和氨分配管;

3.U形冷却管;

4.旋风分离器 国内外丙烯腈生产现状与发展趋势 丙烯腈是一种重要的有机化工原料,其用途十分广泛.世界上大多数国家50%以上的丙烯腈用于生产腈纶纤维.我国用于生产腈纶的丙烯腈占80%以上.此外,丙烯腈还用于生产ABS、AS、丙烯酰胺、丁腈橡胶及丁腈胶乳、己二腈/己二胺、丙烯腈阻隔性树脂、聚丙烯腈碳纤维等. ????????

1、世界丙烯腈生产与消费概况 ?????全世界丙烯腈的生产主要集中在美国、西欧和日本等国家和地区.全世界1999年丙烯腈总生产能力为,523.3万t(见表1)?.美国、日、西欧丙烯腈生产能力合计为357万t,?占世界总能力的66.9%.1999年世界丙烯腈需求量为480万t,产量470万t.?预计到2000年,世界丙烯腈总生产能力将达到585万t,产量及消费量将达到507万t.其中用于腈纶的消费量为275万t,用于ABS、AS为126万t,其它106万t(见表2).今年台塑公司4月和年末各有10万t/a装置投产、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 右油化学、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. 表1??1999年世界丙烯腈生产能力(万t/a) ???? ??????国家和地区????生产能力??国家和地区??生产能力 ???? ??????美国????????????164.2???土耳其????????9.0??? ???? ??????德国????????????44??????巴西??????????9.0??? ???? ??????意大利??????????19??????南非??????????7.5??? ???? ??????荷兰????????????18.5????印度??????????3.0??? ???? ??????西班牙??????????11.5????罗马尼亚??????8.0??? ???? ??????英国????????????28.0????保加利亚??????4.5??? ???? ??????墨西哥??????????16.5????日本??????????71.8?? ???? ??????韩国????????????37??????俄罗斯????????24???? ???? ??????中国(总计)??????38.8????中国台湾省????18.0?? ???? ????????合计??????????53........