化工专业丙烯腈工艺车间设计课程设计

燕山大学里仁学院化工专业毕业设计1目录1.设计任务书……………………………………………………22.丙烯腈车间工艺设计…………………………………………43.前言……………………………………………………………44.丙烯腈工艺设计计算…………………………………………55.附表……………………………………………………………376.毕业设计心得…………………………………………………39参考文献……………………………………………………39燕山大学里仁学院化工专业毕业设计2燕山大学毕业设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：学号071610011055学生姓名蔡银辉专业（班级）化学工程与工艺2班设计题目丙烯腈车间工艺设计设计技术参数1.生产能力：4700吨/年2.原料：丙烯85%，丙烷15%（摩尔分率）；液氨100%3.产品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液4.生产方法：丙烯氨氧化法5.丙烯腈损失率：3.1%6.设计裕量：6%7.年操作日300天设计要求1.确定设计方案，画出工艺流程草图；2.物料衡算，热量衡算3.主要设备的工艺设计计算4.用CAD绘制工艺流程图一张（用3#图纸打印）；5.编写设计说明书工作量1.设计计算：1周2.工艺流程图与设计说明书：0.5周3.答辩：0.5周工作计划第一周：物料衡算、热量衡算及主要设备的工艺设计计算第二周：画图，撰写设计说明书，答辩参考资料《化工设计》，黄璐主编，化学工业出版社，2000年《化工工艺设计手册》，上海医药管理局编，化学工业出版社，2002年《化学化工物性参数手册》，青岛化工学院等编，化学工业出版社，2002年指导教师签字基层教学单位主任签字燕山大学里仁学院化工专业毕业设计3燕山大学毕业设计评审意见表指导教师评语：该生在毕业设计工作期间态度（认真、较好、一般、较差）；工作（积极主动、较主动、不积极主动）。（能正确、基本能）提出设计方案；相关基础理论（扎实、较扎实、一般、较差）；（基本上、一般地、较好地、出色地）完成了毕业设计任务书所规定的任务。同意参加答辩。设计成绩为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。指导教师：年月日评阅人评语：说明书书写质量（一般、较好、良好、优秀），逻辑性（一般、较强、强），概念（较清楚、清楚、准确），图表质量（一般、较好、很好），是一篇水平（一般、较好、好、优秀）的毕业设计说明书。评阅成绩为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。评阅人：年月日答辩小组评语：在答辩过程中，该同学表述（清晰，较清晰，一般，较差），（基本地、一般地，较好地、圆满地）回答了教师所提出的问题。经答辩委员会评议，答辩成绩为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。答辩小组成员签字：年月日毕业设计总成绩：（优秀、良好、中等、及格、不及格）燕山大学里仁学院化工专业毕业设计4丙烯腈车间工艺设计摘要：设计丙烯腈的生产工艺流程，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对丙烯腈的工艺设计任务。前言丙烯腈，别名，氰基乙烯；为无色易燃液体，剧毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有机溶剂；遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物，爆炸极限为3.1%-17%（体积百分比）；沸点为77.3℃，闪点-5℃，自燃点为481℃。丙烯腈是石油化学工业的重要产品，用来生产聚丙烯纤维(即合成纤维腈纶)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、苯乙烯塑料和丙烯酰胺(丙烯腈水解产物)。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引发剂(过氧甲酰)作用下可聚合成一线型高分子化合物——聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈纶质地柔软，类似羊毛，俗称“人造羊毛”，它强度高，比重轻，保温性好，耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。丙烯腈与丁二烯共聚生产的丁腈橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能，是现代工业最重要的橡胶，应用十分广泛。丙烯氨氧化法的优点如下(1)丙烯是目前大量生产的石油化学工业的产品，氨是合成氨工业的产品，这两种原料均来源丰富且价格低廉。(2)工艺流程比较简单．经一步反应便可得到丙烯腈产物。(3)反应的副产物较少，副产物主要是氢氰酸和乙腈，都可以回收利用．而且丙烯腈成品纯度较高。(4)丙烯氨氧化过程系放热反应，在热平衡上很有利。(5)反应在常压或低压下进行，对设备无加压要求。(6)与其他生产方法如乙炔与氢氰酸合成法，环氧乙烷与氢氰酸合成法等比较，可以减少原料的配套设备(如乙炔发生装置和氰化氢合成装茸)的建设投资燕山大学里仁学院化工专业毕业设计5丙烯腈工艺设计计算1.生产能力：4700吨/年2.原料：丙烯85%，丙烷15%（摩尔分率）；液氨100%3.产品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液4.生产方法：丙烯氨氧化法5.丙烯腈损失率：3.1%6.设计裕量：6%7.年操作日300天丙烯腈工艺流程的确定液态丙烯和液态氨分别经丙烯蒸发器和氨蒸发器蒸发，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。温合器出口气体混合物进入反应器，在反应器内进行丙烯的氨氧化反应。反应器出口的高温气体先经废热锅炉回收热量，气体冷却到230℃左右进人氨中和塔，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。氨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．水吸收塔塔底得到古丙烯腈约1.8％的丙烯腈水溶液，经换热器与氨中和塔出口气体换热，湿度升高后去精制工段。二物料衡算和热量衡算1.1小时生产能力接年工作日300天，丙烯腈损失率3.1％、设计裕量6％计算，年产量为4300吨/年，则每天每小时产量为：470010001.061.031713.39/30024kgh1.2反应器的物料衡算和热量街算(1)计算依据A．丙烯腈产量713.39/kgh，即13.46/kmolhB.原料组成(摩尔分数)丙烯85%，丙烷15%C．进反应器的原料配比(摩尔比)为34322:::1:1.05:23:3CHNHOHOD.反应后各产物的单程收率为物质丙烯腈（AN）氰化氢（HCN）乙腈(ACN)丙烯醛(ACL)二氧化碳摩尔收率0.60.0650.070.0070.12E.操作压力进口0．203MPa，出口0162MPaF．反应器进口气体温度ll0℃，反应温度470℃，出口气体温度360℃(2)物料衡算燕山大学里仁学院化工专业毕业设计6A．反应器进口原科气中各组分的流量36CH13.46/0.622.43/942.06/kmolhkgh38CH22.430.153.96/174.16/0.85kmolhkgh3NH22.431.0523.55/400.38/kmolhkgh2O22.432.351.59/1650.85/kmolhkgh2HO22.43367.33/1211.92/kmolhkgh2N51.590.79194.08/5434.15/0.21kmolhkghB．反应器出口混合气中各组分的流量丙烯腈13.46/kmolh=713.19/kgh乙腈322.430.072.36/96.56/2kmolhkgh丙烯醛22.430.0070.16/9.20/kmolhkgh2CO322.430.128.07/355.29/kmolhkghHCN322.430.0654.37/118.09/kmolhkgh38CH3.96/174.16/kmolhkgh2N194.08/5434.15/kmolhkgh2O3951.59-13.46-4.37-0.16-2.36-8.07232=12.41/396.96/kmolhkgh36CH12122.43-4.37-0.16-2.36-13.46-8.07333=3.09/129.78/kmolhkgh3NH23.55-13.46-2.36-4.37=3.36/57.12/kmolhkgh燕山大学里仁学院化工专业毕业设计72OH67.33+313.46+22.36+24.37+8.07+0.16=129.40/2329.40/kmolhkgh(3)热量衡算查阅相关资料获得各物质各物质0～110℃、0～360℃、0～470℃的平均定压比热容A．浓相段热衡算求浓相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量各物质25～t℃的平均比热容用o～t℃的平均比热容代替，误差不大，因此，15H=(942.061.841+174.162.05+400.382.301+1650.850.941+5434.151.046+1211.921.883)(25-110)=-10.6510kJ/h3333237H=-(13.4610512.52.3610362.34.3710315.10.1610353.18.0710641)1.4810kJ/h36H=(129.782.929+174.163.347+57.122.929+396.961.046+5434.151.109+2329.202.092+713.392.029+96.562.10+118.091.724+9.202.172+355.291.213)(470-25)=6.5610kJ/h5766123H=HHH10.65101.48106.56109.3110kJ/h若热损失取H的5%，则需有浓相段换热装置取出的热量（即换热装置的热负荷）为：66(10.05)9.31108.8410kJ/Qh浓相段换热装置产生0.405MPa的饱和蒸汽（饱和温度143℃）143℃饱和蒸汽焓：2736/steamikJkg143℃饱和水焓：2601.2/HOikJkg68.84104140.90/2736601.2kgh产生的蒸汽量=B．稀相段热衡算求稀相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量以0℃气体为衡算基准进入稀相段的气体带入热为：16=(129.782.929+174.163.347+57.122.929+396.961.046+5434.151.109+2329.202.092+96.562.10+118.091.724+9.202.172+355.291.213)(470-0)=6.2510kJ/Qh离开稀相段的气体带出热为：燕山大学里仁学院化工专业毕业设计826=(129.782.678+174.163.013+57.122.636+396.961.004+5434.151.088+2329.202.088+713.391.874+96.561.933+118.091.64+9.201.966+355.291.130)(360-0)=5.1610kJ/Qh热损失取4%，则稀相段换热装置的热负荷为：12666(10.04)()(10.04)(6.25105.1610)1.0510kJ/QQQh稀相段换热装置产生0.405MPa的饱和蒸汽，产生的蒸汽量为：61.0510491.85/2736601.2Gkgh2.3空气饱和塔物料衡算和热量衡算(1)计算依据A．入塔空气压力0.263MPa，出塔空气压力0.243MPaB．空压机入口空气温度30℃，相对温度80％，空压机出口气体温度170℃C．饱和塔气、液比为152.4(体积比)，饱和度0.81D．塔顶喷淋液为乙腈解吸塔釜液，温度105℃，组成如下组分ANACN氰醇ACL水合计%（Wt）0.0050.0080.00050.000299.986100E．塔顶出口湿空气的成分和量按反应器入口气体的要求为222O51.59Kmol/h1650.88kg/hN194.08Kmo