化工工艺学课程设计任务书.DOC

1、 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

2、) + H2O C3H6 + NH3 +1.5 O2 CH2=CHCN(AcN) + 3H2O 副反应：生成乙腈： C3H6 + 1.5NH3 + 1.5O2 1.5CH3CN + 3H2O （ 10.5%） 生成氢氰酸： C3H6 + 3NH3 + 3O2 3HCN + 6H2O （ 8%） 生成 COx： C3H8+ 4O2 2CO+CO2 +4 H2O 13% 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

3、(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

4、、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

5、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

6、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

7、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，

8、 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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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 1、 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 一、 办厂概况： (一 ) 项目名称：丙烯腈生产 (二 ) 项目主管单位：某镇镇政府 (三 ) 项目主办单位：某镇焦宝矿 (四 ) 项目负责人： * (五 ) 企业负责人： * (六 ) 可行性研

14、究工作负责人： * (七 ) 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。 、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，培训本厂技术骨干人 （二）生产计划： 、质量标准：执行中华人民共和国石油化学工业部年月