5000噸丙烯腈設(shè)計說明書

1、安徽理工大學(xué)化工設(shè)計PAGE PAGE 30 1化工設(shè)計說明書5000t/a丙烯腈合成工段的課程設(shè)計5000 T/A ACRYLONITRILE SYNTHESIS SECTION OF THE COURSE DESIDN 學(xué)院（部）： 化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級： 化工13-3 學(xué)生姓名： 王慶松 指導(dǎo)教師： 豐蕓 2016 年 5 月 16 日5000t/a丙烯腈合成工段的課程設(shè)計摘要丙烯在引發(fā)劑(過氧甲酰)作用下可聚合成一線型高分子化合物聚丙烯腈。聚丙烯制成的腈綸質(zhì)地柔軟，類似羊毛俗稱人造羊毛，它強(qiáng)度高，比重輕、保溫性好、耐日光、耐酸和耐大多數(shù)溶劑。丙烯腈與丁二烯共聚生產(chǎn)的丁腈橡膠具有良好的

2、耐油、耐寒、耐溶劑等性能是現(xiàn)代工業(yè)最重要的橡膠、應(yīng)用廣泛。關(guān)鍵詞：丙烯腈，強(qiáng)度，廣泛，重要目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc27974 5000t/a丙烯腈合成工段的課程設(shè)計 PAGEREF _Toc27974 1 HYPERLINK l _Toc3973 摘要 PAGEREF _Toc3973 2 HYPERLINK l _Toc2872 1.緒論 PAGEREF _Toc2872 5 HYPERLINK l _Toc22526 1.1 引言 PAGEREF _Toc22526 5 HYPERLINK l _Toc15485 1.2設(shè)計任務(wù) PAGEREF _T

3、oc15485 5 HYPERLINK l _Toc20286 1.3丙烯腈的物理性質(zhì) PAGEREF _Toc20286 6 HYPERLINK l _Toc13358 1.4丙烯腈的化學(xué)性質(zhì) PAGEREF _Toc13358 6 HYPERLINK l _Toc21491 1.5丙烯腈的制取方法 PAGEREF _Toc21491 6 HYPERLINK l _Toc22103 1.6丙烯腈的發(fā)展簡史及展望 PAGEREF _Toc22103 7 HYPERLINK l _Toc451 1.7市場分析 PAGEREF _Toc451 7 HYPERLINK l _Toc8355 2.物料

4、衡算與熱量衡算 PAGEREF _Toc8355 8 HYPERLINK l _Toc30153 2.1發(fā)生的主反應(yīng)和副反應(yīng) PAGEREF _Toc30153 8 HYPERLINK l _Toc24950 2.2生產(chǎn)工藝流程 PAGEREF _Toc24950 8 HYPERLINK l _Toc7105 2.3物料衡算 PAGEREF _Toc7105 9 HYPERLINK l _Toc30942 3.丙烯腈合成工段生產(chǎn)工藝流程圖和物料流程圖 PAGEREF _Toc30942 12 HYPERLINK l _Toc29114 4.主要設(shè)備的工藝計算 PAGEREF _Toc29114

5、 13 HYPERLINK l _Toc31232 4.1 濃相段直徑計算 PAGEREF _Toc31232 13 HYPERLINK l _Toc24143 4.2 濃相段高度 PAGEREF _Toc24143 13 HYPERLINK l _Toc30953 4.3 擴(kuò)大段直徑 PAGEREF _Toc30953 14 HYPERLINK l _Toc21944 4.4 擴(kuò)大段高度 PAGEREF _Toc21944 14 HYPERLINK l _Toc28650 4.5 濃相段冷卻裝置的換熱面積 PAGEREF _Toc28650 14 HYPERLINK l _Toc10312

6、4.6 稀相段冷卻裝置的換熱面積 PAGEREF _Toc10312 14 HYPERLINK l _Toc14967 5.設(shè)計結(jié)果匯總 PAGEREF _Toc14967 16 HYPERLINK l _Toc16135 5.1 工藝設(shè)備一覽表 PAGEREF _Toc16135 16 HYPERLINK l _Toc1265 5.2 原料消耗綜合表 PAGEREF _Toc1265 21 HYPERLINK l _Toc27027 5.3 能量消耗綜合表 PAGEREF _Toc27027 21 HYPERLINK l _Toc17659 5.4 排出物綜合表 PAGEREF _Toc17

7、659 23 HYPERLINK l _Toc20870 6.環(huán)境保護(hù)和安全措施要求 PAGEREF _Toc20870 24 HYPERLINK l _Toc24459 6.1安全防護(hù)措施 PAGEREF _Toc24459 24 HYPERLINK l _Toc30949 參考文獻(xiàn)28 HYPERLINK l _Toc10938 致謝 291.緒論1.1 引言 丙烯腈是一種無色的有辛辣氣味液體，易燃，其蒸氣與空氣可形成HYPERLINK /view/3847193.htm爆炸性混合物。遇明火、高熱易引起燃燒，并放出有毒氣體。與氧化劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、HYPERLINK /view/42270.

8、htm胺類、HYPERLINK /view/26905.htm溴反應(yīng)劇烈。在火場高溫下，能發(fā)生聚合放熱，使容器破裂。丙烯腈是合成纖維，合成橡膠和合成樹脂的重要單體。由丙烯腈制得聚丙烯腈纖維即HYPERLINK /view/106622.htm腈綸，其性能極似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈與丁二烯共聚可制得HYPERLINK /view/1171653.htm丁腈橡膠，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性和電絕緣性能，并且在大多數(shù)化學(xué)溶劑中，陽光和熱作用下，性能比較穩(wěn)定。丙烯腈與丁二烯、HYPERLINK /view/127689.htm苯乙烯共聚制得ABS樹脂，具有質(zhì)輕、耐寒、抗沖擊性能較好等優(yōu)點(diǎn)

9、。丙烯腈水解可制得HYPERLINK /view/168841.htm丙烯酰胺和HYPERLINK /view/135391.htm丙烯酸及其酯類。它們是重要的有機(jī)化工原料，丙烯腈還可電解加氫偶聯(lián)制得HYPERLINK /view/123585.htm己二腈，由己二腈加氫又可制得己二胺，己二胺是HYPERLINK /view/106555.htm尼龍66原料。可制造抗水劑和膠粘劑等，也用于其他有機(jī)合成和醫(yī)藥工業(yè)中，并用作谷類熏蒸劑等。此外，該品也是一種非質(zhì)子型極性溶劑、作為油田泥漿助劑PAC142原料。丙烯腈是合成纖維，合成橡膠和合成樹脂的重要單體，也是殺蟲劑蟲滿腈的中間體。1.2設(shè)計任務(wù) 年

10、產(chǎn)5000t/a丙烯腈合成段設(shè)計（aspen模擬）按工作日300天，丙烯腈損失率3.1%，設(shè)計裕量6%計算丙烯腈小時生產(chǎn)量 原料組成：（摩爾分?jǐn)?shù)）含C3H685% 、C3H815%。進(jìn)反應(yīng)器的原料配比（摩爾比）為C3H6C3H8O2 =1:1.05:2.3反應(yīng)后各產(chǎn)物單程收率見下表：物質(zhì)丙烯腈（AN）氰化氫（HCN）乙腈（ACN）丙烯醛（ACL）CO2摩爾收率0.60.0650.70.0070.12操作壓力0.203MPa ，出口壓力0.162MPa，反應(yīng)器進(jìn)口溫度110 ，反應(yīng)溫度450 ，氣體出口溫度350。其他設(shè)計參數(shù)查相關(guān)手冊。1.3丙烯腈的物理性質(zhì) 丙烯腈在常溫常壓下是無色液體，熔點(diǎn)

11、82、密度0.80/m3、 沸點(diǎn)77.3。味甜具有刺激性的微臭味、有毒。室內(nèi)允許濃度為0.002mg/L，爆炸極限為3.05%17.5%。能溶于許多有機(jī)溶劑中，與水部分互溶。丙烯腈可與苯、四氯化碳、甲醇形成二元共沸物能與水形成最低共沸物。1.4丙烯腈的化學(xué)性質(zhì) 丙烯腈：化學(xué)式 CH2=CHCN含有雙鍵和氰基其化學(xué)性質(zhì)活潑，易聚合.也易與其他發(fā)生加成反應(yīng)。是三大合成材料合成纖維、合成橡膠、塑料的基本且重要的原料。是用來生產(chǎn)聚丙烯纖維(即合成纖維腈綸)、丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料(ABS)、苯乙烯塑料和丙烯酰胺。其用途分配：合成纖維約占40%60%.樹脂和橡膠約占15%28%。此外還有丙烯酰胺等有機(jī)產(chǎn)

12、品。另外丙烯腈可制得丙烯酸酯等。丙烯在引發(fā)劑(過氧甲酰)作用下可聚合成一線型高分子化合物聚丙烯腈。聚丙烯制成的腈綸質(zhì)地柔軟，類似羊毛俗稱人造羊毛，它強(qiáng)度高，比重輕、保溫性好、耐日光、耐酸和耐大多數(shù)溶劑。丙烯腈與丁二烯共聚生產(chǎn)的丁腈橡膠具有良好的耐油、耐寒、耐溶劑等性能是現(xiàn)代工業(yè)最重要的橡膠、應(yīng)用廣泛。1.5丙烯腈的制取方法 “丙烯腈的生產(chǎn)方法有氰乙醇法、乙炔法和乙醛-氫氰酸法、丙烯氨化氧化法。其中氰乙醇法已淘汰，乙炔法僅少數(shù)國家沿用。 氰乙醇法 環(huán)氧乙烷和氫氰酸在水和三甲胺的存在下反應(yīng)得氰乙醇。然后以碳酸鎂為催化劑，于200280脫水制得丙烯腈，收率約75。此法雖能制得高純度丙烯腈，但氫氰酸毒

13、性大，成本也較高。 乙炔法 乙炔和氫氰酸在氯化亞酮-氯化鉀-氯化鈉稀鹽酸溶液的催化作用下，在8090反應(yīng)得丙烯腈：C2H2+HCNCH2CHCN。此法生產(chǎn)簡單，收率良好，以氫氰酸計可達(dá)97，但副反應(yīng)多，產(chǎn)物精制較難，毒性也大，且原料乙炔價格高于丙烯，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上落后于丙烯氨化氧化法。 乙醛-氫氰酸法 乙醛已能由乙烯大量廉價制得 CH3CHO + HCN = CH3CH2OH CH2=CHCN 丙烯氨化氧化法 丙烯氨化氧化的反應(yīng)為：2C3H6 + 2NH3+ 3O2 2CH2=CHCN + 6H2O 丙烯是目前大量生產(chǎn)的石油化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)品，氨是合成氨工業(yè)的產(chǎn)品，這兩種原料均來源豐富且價格低廉。工

14、藝流程比較簡單,反應(yīng)的副產(chǎn)物較少品純度較高。經(jīng)一步反應(yīng)便可得到丙梯脯產(chǎn)物。副產(chǎn)物主要是氫氰酸，都可以回收利用。1.6丙烯腈的發(fā)展簡史及展望第二次世界大戰(zhàn)前夕，發(fā)現(xiàn)丙烯腈的共聚物可極大改善合成橡膠的耐油和耐溶劑性，丙腈烯因而開始受到重視。戰(zhàn)爭期間，德國開發(fā)了環(huán)氧乙烷和氫氰酸合成丙烯腈的氰乙醇法工藝。后來，德國法本公司又開發(fā)了乙炔和氫氰酸直接合成丙烯腈的乙炔法。在1960年以前，此法是丙烯腈的主要生產(chǎn)方法。其后，丙烯腈在合成纖維、樹脂等方面的新應(yīng)用，又促進(jìn)了丙烯腈新生產(chǎn)方法的研究及其產(chǎn)量激增。1960年，美國俄亥俄標(biāo)準(zhǔn)油公司采用流化床反應(yīng)器開發(fā)丙烯氨化氧化一步合成丙烯腈工藝并投入工業(yè)生產(chǎn)，引起丙烯

15、腈生產(chǎn)工藝的巨大變革。1983年，世界丙烯腈年產(chǎn)量已達(dá)3Mt，幾乎全部采用丙烯氨化氧化法生產(chǎn)。目前全球95%以上的裝置采用BP公司開發(fā)的丙烯氨氧化法技術(shù)，催化劑是丙烯腈合成的關(guān)鍵，用MO、Bi、CO等數(shù)十種金屬混合氧化物，反應(yīng)溫度為35，丙烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.4%，丙烯腈轉(zhuǎn)化率為80.2%。近年來丙烷氨化氧化法生產(chǎn)丙烯腈的研究已經(jīng)取得了長足性的進(jìn)展，現(xiàn)處于中試階段，就一方面由于價格的因素，丙烷的價格比丙烯低的多，但另一方面也為惰性的丙烷開拓新的領(lǐng)域，就目前的技術(shù)水平看，投資大、轉(zhuǎn)化率低、選擇性不高等多方面弱點(diǎn)，所以在目前還不能和丙烯氨化氧化法相媲美，所以丙烯氨化氧化法至今經(jīng)久不衰。1.7市場分析

16、我國丙烯腈主要用作腈綸，2000年我國丙烯腈產(chǎn)量約為400kt,消費(fèi)量約為550kt，消費(fèi)結(jié)構(gòu)與腈綸占85%，ABS/AS約占7%，丙烯酰胺約占3%，其他為5%,由于國內(nèi)供應(yīng)不足，國內(nèi)近期有多家企業(yè)計劃擴(kuò)建丙烯腈裝置。近十年來我國發(fā)展迅速，1988年產(chǎn)量為80.5kt，2000年約為400kt，年增長率約為14.3%，丙烯腈的生產(chǎn)與消費(fèi)主要集中在美國，西歐，日本與工業(yè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，他們生產(chǎn)能力約占全球生產(chǎn)能力的66.2%。2.物料衡算與熱量衡算2.1發(fā)生的主反應(yīng)和副反應(yīng)主要采用丙烯氨化氧化法。丙烯氨化氧化法：反應(yīng)的主要副產(chǎn)物為氫氰酸、乙腈和二氧化碳、水等。 生產(chǎn)上，原料氣中丙烯、氨、空氣之體

17、積比為1:（11.2）:（9.511.5）。原料氣從底部通入流化床反應(yīng)器，反應(yīng)溫度430450、壓力0.160.18MPa（絕對壓力），反應(yīng)熱用軟水循環(huán)回收，發(fā)生高壓蒸汽。反應(yīng)后氣體經(jīng)洗滌、吸收、精餾等可得到高純度丙烯腈。由于氫氰酸為劇毒物質(zhì)，可就近與氫氧化鈉溶液制成氰化鈉，或與丙酮反應(yīng)制成丙酮氰醇，用作合成甲基丙烯酸的原料。乙腈提純后，雖可用作選擇性溶劑及中間體，但用量不大，因此許多工廠常常把它燒掉，此法原料便宜，成本低，目前已是丙烯腈最主要的生產(chǎn)方法。主反應(yīng)：2C3H6+2NH3+3O2 2CH2=CHCN+6H2副反應(yīng): 生成氰化氫(HCN) C3H6+NH3+3O2 3HCN=6H2O

18、 生成丙烯醛（ACL） C3H6+O2CH=CHCHO+H2O 生成乙腈（ACN） 2C3H6+3NH3+3O2 3CH3CN+6H2O 生成CO2和H2O 2C3H6+9O26CO2+6H2O2.2生產(chǎn)工藝流程液態(tài)丙烯和液態(tài)氨分別經(jīng)丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器氣化，然后分別在丙烯過熱器和氨過熱器過熱到需要的溫度后進(jìn)入混合器；經(jīng)壓縮后的空氣先通過空氣飽和塔增濕，再經(jīng)空氣加熱器預(yù)熱至一定溫度后進(jìn)入混合器。混合器出口氣體混合物進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行丙烯的氨氧化反應(yīng)。反應(yīng)出口的高溫氣體先經(jīng)過廢熱鍋爐回收熱量，氣體冷卻到230左右進(jìn)入氨中和塔，在7080下用硫酸吸收反應(yīng)器出口氣體中未反應(yīng)的氨，中和塔塔底的

19、含硫酸氨的酸經(jīng)循環(huán)冷卻器除去吸收熱后，返回塔頂循環(huán)使用，同時補(bǔ)充部分新鮮酸液，并從塔釜排放一部分含硫酸氨的廢液。氨中和塔出口氣體經(jīng)換熱器冷卻后進(jìn)水吸收塔，用510的水吸收丙烯腈和其他副產(chǎn)物。水吸收塔塔底得到含丙烯腈約1.8%的丙烯腈水溶液，經(jīng)換熱器與氨中和塔出口氣體換熱，溫度升高后去精制工段。2.3物料衡算2C3H6+2NH3+3O2 2CH2=CHCN+6H2已知條件：液態(tài)丙烯原料含丙烯85，丙烷15，液態(tài)氨原料含氨100 丙烯腈損失率3.1 設(shè)計裕量6 工段產(chǎn)品為丙烯腈水溶液，含丙烯腈約1.8(wt)丙烯腈的實(shí)際摩爾流量： =14.32kmolh所需丙烯量：所需丙烷的量：所需氨氣的量：所需

20、氧氣的量：所需氮?dú)獾牧浚核钥傔M(jìn)料量：F=314.57kmol/h 各物質(zhì)0t的平均定壓比熱容如下：溫度比熱容物質(zhì)C3H6C3H8NH3O2N2H2OANHCNACNACLCO2CP/KJ/(kgK)0110 0360 04701.8412.052.3010.9411.0461.8832.6783.0132.6361.0041.0882.0081.8741.6401.9331.9661.1302.9293.3472.9391.0461.1092.0922.0291.7242.102.1721.213假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：470，濃相段出口混合氣110，反應(yīng)器入口混合氣 H H1 H325，濃相段

21、出口混合氣25，反應(yīng)器入口混合氣 H2 注：H1為進(jìn)料的溫變熱量；H2為反應(yīng)熱；H3為出口物的溫變熱量；各物質(zhì)25t的平均比熱容用0t的平均比熱容代替誤差不大。因此： 若熱損失取H的5%，則需由濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負(fù)荷）為：濃相段換熱裝置生產(chǎn)0.405MPa的飽和蒸汽（飽和溫度143）143飽和蒸汽焓：143飽和水焓：產(chǎn)生的蒸汽量稀相段熱衡算求稀相段換熱器的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量以0氣體為衡算基準(zhǔn)，進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為： 離開稀相段的氣體帶出熱為： 熱損失取4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為： 稀相段換熱裝置產(chǎn)生0.405MPa的飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽量為：3.丙烯腈合成工段生

22、產(chǎn)工藝流程圖和物料流程圖 4.主要設(shè)備的工藝計算4.1 濃相段直徑計算因?yàn)榉磻?yīng)過程總物質(zhì)的量增加，所以按出口處計算塔徑比較安全。出口處氣體體積流量為：取空床線速0.6m/s濃相段直徑為：取流化床濃相段直徑為2.8m。4.2 濃相段高度按接觸時間為10s計算，催化劑的堆體積應(yīng)為：凈床高取濃相段高為12m。催化劑的堆密度為640kg/m3催化劑質(zhì)量所以催化劑負(fù)荷為：試驗(yàn)裝置的催化劑負(fù)荷可達(dá)到1.77mol/（hkg），本設(shè)計的值小于實(shí)驗(yàn)值，是可靠地。4.3 擴(kuò)大段直徑取擴(kuò)大段氣速為操作氣速的一半，即 u=0.3m/s氣體流量為：擴(kuò)大段直徑為：故取擴(kuò)大段直徑為4m4.4 擴(kuò)大段高度根據(jù)流化床直徑2.

23、8m，空塔氣速 0.6m/s，查圖得故稀相段高度 取H2=6m4.5 濃相段冷卻裝置的換熱面積換熱裝置用套管式，總傳熱系數(shù)取233W/(m2K）換熱裝置的熱負(fù)荷已由熱衡算求出：換熱面積為：取30%的設(shè)計裕量，則換熱面積為40m2。4.6 稀相段冷卻裝置的換熱面積用套管式換熱裝置，水為冷卻劑，產(chǎn)生0.405MPa（143）蒸汽?？倐鳠嵯禂?shù)取20W/(m2K),換熱裝置熱負(fù)荷為：換熱面積為：取30%設(shè)計裕量，則換熱面積為130m2。5.設(shè)計結(jié)果匯總5.1 工藝設(shè)備一覽表序號設(shè)備位號 設(shè)備名稱及規(guī)格設(shè)備圖號、型號或標(biāo)準(zhǔn)圖號單位數(shù)量材料單重總重備注123456789101R-1 合成反應(yīng)器 流化床反應(yīng)

24、器.依箱膠直徑800mm,高12000mm 稀相段直徑4000mm,高6000mm.濃相段內(nèi)有換熱面積為40的套管式換熱裝置，稀相段內(nèi)有換熱面積為130的套管換熱裝置 臺12T-1空氣飽和塔 填料塔.塔徑1200mm，內(nèi)裝50 x50X4.5的陶瓷拉西環(huán)11m.填料共分兩層，兩層填科間設(shè)液體分布再分布器臺13T-2水吸收塔 填料塔。塔徑1300mm.內(nèi)裝250Y型塑料孔板波紋填料7m臺14T-3 氨中和塔 穿流板塔.塔徑1800mm,塔飯數(shù)20,板間距440mm,塔板孔徑8mm,孔數(shù)6220臺15E-1 廢熱鍋爐 殼管式，內(nèi)有230根2X3.5mm、長6m的冷卻管，總換熱西積150m2,管外為

25、水的蒸發(fā)空間.產(chǎn)生0.4O5MPa的飽和蒸汽臺16E-2丙烯蒸發(fā)器 圓筒式，內(nèi)有38X2.5的U型鋼管, 內(nèi)走冷凍鹽水，管外是丙烯蒸發(fā)空間，換熱面積36臺17E-3丙烯過熱器 浮頭式換熱器，殼體直徑426mm.內(nèi)有2.5X2.5mm、長4.5m的換熱管74根，換熱面積25.6m2 。雙管程，單殼層 BFT426臺18E-4 氨蒸發(fā)器 圓筒式，內(nèi)有換熱蛇管，管內(nèi)走加熱蒸汽，管外為液氨蒸發(fā)空間。換熱面積2.Om2臺19E-5 氨氣過熱器 浮頭式熱交換器，殼體直徑325mm.內(nèi)有價19X2mm、長3m的換熱管60根。換熱面積10.5m2.雙管程、單殼程 BFT325臺110E-6 空氣加熱器 浮頭式

26、換熱器。殼體直徑700mm.內(nèi)有25X2.5mm、長3m的抉熱管268根，換熱面積80.4m2，雙殼層、單殼程BFT700臺111E-7 循環(huán)冷卻器 列管式石墨換熱器，殼體直徑900mm，內(nèi)有內(nèi)徑22mm、長3m的衣?lián)Q熱管417根，換熱面積105m2GH90-105 1臺1石墨12E-8換熱器 浮頭式換熱器.殼體直徑1000mm,內(nèi)有25X2.5mm、長4.5m的換熱器甘606根.換熱面積206.6m2，雙管程.單殼程AFT1000臺1不銹鋼13E-9吸收水第一冷卻器螺旋板換熱器，外徑1600mm,板1.2m板厚4mm,通過間距14mm.換熱面積123.7m2，公稱壓力1.OMPaJB/T47

27、23-92臺1不銹鋼14E-10吸收水第二冷卻器 規(guī)格、型號與吸收水第一冷卻器相同JB/T4723-92臺1不銹鋼15E-11吸收水第三冷卻器 規(guī)格、型號與吸收水第一冷卻器相同JB/T4723-92臺1不銹鋼16B-1循環(huán)液泵 耐腐蝕離心泵.流量5Om3/h,揚(yáng)程30m、電機(jī)功率7.5kw80FVZ-30臺317C-1空氣壓縮機(jī)活塞式空氣壓縮機(jī)，排氣量55m2/Min，排氣壓力0.35MPa.電機(jī)功率250kw5L-55/3.5臺418V-1 中和液貯槽 臥式橢圓封頭容器.工作壓0.25MPa.公稱容積6m3，直徑1600mm.長2600mJB1428-74119V-2空氣飽和塔釜液槽臥式橢圓

28、封頭容器.工作壓力0.25MPa，公稱容積6m3,直徑1600mm,長2600mm JB1428-74臺120V-3混合器 立式橢圓封頭容器，工作壓0.25MPa.公稱容積6m3,宜徑1600mm,高2600mmJB1426-74臺1管口按工藝條件修改5.2 原料消耗綜合表序號物料名稱成分單位每噸產(chǎn)品的消耗量100%每噸產(chǎn)品的消耗量工業(yè)純度每小時消耗量工業(yè)純度每晝夜消耗量工業(yè)純度每年消耗量工業(yè)純度1234567891丙烯85%t1.331.5651.18828.585502氨100%t0.56130.56130.42610.2230673硫酸93%t0.23610.25390.19274.62

29、51387.44原料水100%t9.5159.5157.221173.3519915.3 能量消耗綜合表(1) 0.405MPa蒸汽產(chǎn)生量a.濃相段換熱裝皿 3953kg/hb.稀相段換熱裝里 879kg/hc.廢熱鍋?zhàn)o(hù) 1217kg/h(2) 0.405MPa加熱蒸汽消耗量a.丙烯過熱器 71.6kg/hb.氮燕發(fā)器 280kg/hc.氮過熱器 35kg/h(3) 0.608MPa加熱蒸汽消耗量空氣加熱器 288kg/h(4)循環(huán)水用皿a.循環(huán)冷卻器 188.65t/hb.吸收水第一冷卻器 214. 88t/hc.空氣壓縮機(jī)冷卻水 9. 6t/h(5)深井水吸收水第二冷卻器 196. 2t/

30、h(6)冷凍鹽水 a. 0。0C冷凍鹽水 76.122t/h(丙烯蒸發(fā)器用) b. -51。0C冷凍鹽水，94.566t/h(吸收水第三冷卻器用)由上面所列數(shù)據(jù)可以得到加熱蒸汽、循環(huán)水、深井水和冷凍鹽水的用量的計算值，再在深井水、循環(huán)水和加熱蒸汽量的計算值乘以1.3的安全系數(shù)，冷凍鹽水用量按計算值乘以1.2的安全系效，就得到能量消耗綜合表。往意表中第7欄是工段產(chǎn)生的蒸汽,而非消耗量。序號名稱單位規(guī)格每噸產(chǎn)品的消耗量每小時的消耗量每晝夜的消耗量每年的消耗量備注1234567深井水循環(huán)水加熱蒸汽加熱蒸汽冷凍鹽水冷凍鹽水產(chǎn)生蒸汽量ttttttt0.405MPa0.608MPa050.405MPa33

31、66920.6590.501118.6151.56.052555250.50.38901156.05612012600129.1221602760145.21836000378000036002736648000828000435605.4 排出物綜合表序號名稱特性和成分單位每噸產(chǎn)品排出量每小時排出量每年排出量備注123中和塔廢液水吸收塔尾氣空氣飽和塔塔底排污其中含AN 0.03%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)ACN 0.153%HCN 0.5%(NH4)2SO4 30.9%H2O 68.53%溫度 81其中含C3H6 1.38%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)C2H6 1.764%O2 5.53%N2 86.52%C

32、O2 1.212%水蒸氣 3.599%溫度 10其中含AN 0.00525%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)AN 0.0084%氰醇 0.00053%ACL 0.00021%H2O 99.985%溫度 79tm3(STP)t1008704611.20.764653478.555053.85107612006.環(huán)境保護(hù)和安全措施要求丙烯腈生產(chǎn)中的廢水和廢氣處理 在丙烯腈生產(chǎn)中,有大量的工業(yè)污水產(chǎn)生,這些污水中含有氫氰酸、乙腈、丙烯腈和丙烯醛等有毒物質(zhì),如不經(jīng)處理直接排放,會污染水源,對人體和動、植物造成危害。因此,國家對含氰廢水的排放有嚴(yán)格的規(guī)定,一定要將它們治理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后,才準(zhǔn)予排放。 丙烯腈裝置的廢水來源

33、主要是反應(yīng)生成水和工藝過程用水。因反應(yīng)條件和采用的催化劑不同,各主、副反應(yīng)物的單程收率不會一樣,生成水量也會有所差別。通常合成1 t丙烯腈產(chǎn)生1.52.0 m+3反應(yīng)生成水。工藝過程用水包括分離合成產(chǎn)物過程用的吸收水和萃取水,反應(yīng)器用的稀釋蒸氣(有些催化劑不用),和蒸餾塔用的直接蒸氣(最終冷凝成水)。在提純丙烯腈、乙腈、氫氰酸的加工過程中需將水分離、排放。這些排放水中有含氰毒物、聚合物、無機(jī)物(硫酸銨、催化劑粉塵等),在排放前都需要經(jīng)過處理。例如,氨中和塔釜液經(jīng)廢水塔處理后,含丙烯腈100300 mg/l,乙腈100200 mg/l,氫氰酸10001500 mg/l,化學(xué)需氧量20000300

34、00 mg/l,總有機(jī)物含量達(dá)5%(w)。來自乙腈精制系統(tǒng)及清洗設(shè)備的廢堿液中,含乙腈1.01.5%(w),氫氧化鈉2.02.5%(w),其它物質(zhì)1.52.0%(w)。減少廢水量對廢水治理極為有利,是防治污染的有效措施。 由于丙烯腈生產(chǎn)中各設(shè)備排放出來的污水成分不同,將它們分別處理比較有利。 氨中和塔(急冷塔)產(chǎn)生的硫酸銨污水,先經(jīng)廢水塔回收丙烯腈等有機(jī)物,再通過沉降分離除去催化劑粉末和不溶性的固體聚合物,由于這部分污水有毒物質(zhì)含量高、雜質(zhì)多,處理比較困難,故直接送焚燒爐燒掉。燃燒時,用中壓蒸氣霧化,以重油作輔助燃料,爐內(nèi)溫度保持在8001000之間。因污水中含有硫酸銨,燃燒中又轉(zhuǎn)化成二次污染

35、物二氧化硫,為了不造成二次污染,需用60 m高的煙囪排入大氣,保持著地廢氣中二氧化硫含量小于0.5 ppm。 來自乙腈精制系統(tǒng)及清洗設(shè)備的堿性污水,乙腈含量較高,用焚燒方法處理比較合適。 由于堿對一般的污水焚燒爐耐火材料的腐蝕作用,故應(yīng)專門設(shè)置堿性污水焚燒爐。 當(dāng)廢水量較大,氰化物(包括有機(jī)氰化物)含量較低時,則可用生化方法處理,最常用的方法是曝氣池活性污泥法。在廢水貯池中混合均勻的廢水進(jìn)入曝氣池,由通氣管激烈供氣(有時也采用表面葉輪攪拌)。經(jīng)曝氣后進(jìn)入沉淀池,其上清液作為已處理好的水加氯氣殺菌后排放。一部分沉淀污泥作為剩余污泥被排出系統(tǒng)外,余下的作為回流污泥再流回曝氣池使用。活性污泥是微生物

36、群和被吸附的有機(jī)物、無機(jī)物的總稱,在這里微生物群體形成菌膠團(tuán),它將廢水包裹在內(nèi),進(jìn)行生物學(xué)吸附作用,繼而進(jìn)一步發(fā)生氧化分解生成CO2和水。由于菌膠團(tuán)容易沉降,所以就能在較短時間內(nèi)處理廢水。6.1安全防護(hù)措施撤離時，佩戴空氣呼吸器。 眼睛防護(hù)：呼吸系統(tǒng)防護(hù)中已作防護(hù)。 身體防護(hù)：穿連衣式膠布防毒衣。 手防護(hù)：戴橡膠手套。 其它：工作現(xiàn)場禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作畢，徹底清洗。單獨(dú)存放被毒物污染的衣服，洗后備用。車間應(yīng)配備急救設(shè)備及藥品。作業(yè)人員應(yīng)學(xué)會自救互救。 應(yīng)急措施。 急救措施：（1）皮膚接觸：立即脫去被污染的衣著，用流動清水或5%硫代硫酸鈉溶液徹底沖洗至少20分鐘。就醫(yī)。（2）眼睛接觸：提

37、起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。（3）吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。呼吸心跳停止時，立即進(jìn)行人工呼吸（勿用口對口）和胸外心臟按壓術(shù)。給吸入亞硝酸異戊酯，就醫(yī)。（4）食入：飲足量溫水，催吐，用15000高錳酸鉀或5%硫代硫酸鈉溶液洗胃。就醫(yī)。 泄漏應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。盡可能切斷泄漏源，防止進(jìn)入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容；用泡沫覆蓋，降低蒸氣

38、災(zāi)害。噴霧狀水冷卻和稀釋蒸氣、保護(hù)現(xiàn)場人員、把泄漏物稀釋成不燃物。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。廢棄物處置方法：焚燒法，焚燒爐要有后燃燒室，焚燒爐排出的氮氧化物通過洗滌器除去?；瘜W(xué)法，用乙醇?xì)溲趸c處理，將其產(chǎn)物同大量水一起排入下水道。另外，從廢水中回收丙烯腈也是一種可考慮的處理辦法。 滅火方法：消防人員必須佩戴過濾式防毒面具（全面罩）或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服，在上風(fēng)處滅火。滅火劑：二氧化碳、干粉、砂土。用水滅火無效，但須用水保持火場容器冷卻。 工藝流程中安全防護(hù)措施 丙烯氨氧化法的生產(chǎn)工序主要有氧化和回收精制。 丙烯與氨按一定比例混合送入氧化反應(yīng)器，由

39、分布器均勻分散到催化劑床層中?？諝獍匆欢ū壤龔姆磻?yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)分布板向上流動，與丙烯、氨混合并使催化劑床層流化。丙烯、氨、空氣在440450和催化劑的作用下生成丙烯腈。反應(yīng)生成熱由高壓冷卻水管產(chǎn)生高壓蒸汽移出；反應(yīng)氣體中的過量氨在中和塔上部與硫酸中和生成硫酸銨被回收；反應(yīng)氣體中的丙烯腈和其它有機(jī)產(chǎn)物在吸收塔被水全部吸收下來；吸收塔液中的乙腈在回收塔被分離出來；回收塔液中的氫氰酸在脫氫酸塔蒸出回收；在成品塔將水和易揮發(fā)物脫除得到高純度的丙烯腈產(chǎn)品。 本裝置所用原料和產(chǎn)品及副產(chǎn)物均為可燃?xì)怏w或易燃液體，其中氫氰酸為級毒物，丙烯腈等為級毒物。該裝置屬石油、化工生產(chǎn)中安全衛(wèi)生檢查的重點(diǎn)。 重點(diǎn)部位。

40、（1）氧化反應(yīng)器 氧化反應(yīng)器是本裝置的主要生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)中參加反應(yīng)的物料丙烯、氨、空氣具有形成爆炸性混合物的基礎(chǔ)條件，加之反應(yīng)溫度提供的熱能源，因此具備燃燒、爆炸三要素。當(dāng)工藝控制失調(diào)，參加反應(yīng)氣體比例達(dá)到爆炸范圍，由催化劑床溫即可引爆或引燃（床溫450，丙烯自燃點(diǎn)410），此類事故在開、停工過程中更易發(fā)生。某丙烯腈裝置在開工預(yù)熱時，因系統(tǒng)的氮?dú)庵脫Q不徹底，加熱爐點(diǎn)火造成反應(yīng)器內(nèi)的可燃?xì)怏w爆鳴。 丙烯氨氧化為強(qiáng)放熱反應(yīng)，保持器內(nèi)正常熱量平衡是安全穩(wěn)定操作的關(guān)鍵，當(dāng)遇到自動控制系統(tǒng)故障，如：突然停電、停水 、停氣（儀表空氣）或儀表局部失靈等，有發(fā)生飛溫?zé)龎拇呋瘎┗蛟O(shè)備的危險。在自動化程度不高和安

41、全保護(hù)設(shè)施不夠完善的固定床反應(yīng)器的操作中，發(fā)生事故的可能性更大。如某廠固定床反應(yīng)器，曾兩次發(fā)生反應(yīng)器列管腐蝕泄漏，造成丙烯、氨、空氣進(jìn)入熱載體熔鹽（硝酸鉀、亞硝酸鈉的混合物）著火，引起熔鹽分解爆炸事故。 精制工序機(jī)泵區(qū)精制工序機(jī)泵區(qū)是轉(zhuǎn)送丙烯腈、氫氰酸、乙腈和其它混合物料的集中區(qū)。泵區(qū)的靜、動密封點(diǎn)甚多，是跑、冒、滴、漏等隱患的危險區(qū)域，特別是氫氰酸的沸點(diǎn)僅為26，常溫下極易氣化，對作業(yè)人員威脅甚大。該裝置中發(fā)生氫氰酸、丙烯腈中毒或因搶救知識不足、方法不當(dāng)而發(fā)生的死亡事故已有多起。正確的操作維護(hù)和嚴(yán)格的防護(hù)以及安全監(jiān)督是該區(qū)不容忽視的工作。 火炬和焚燒爐。火炬和焚燒爐是處理裝置中排出的廢氣、廢

42、液、廢渣的專用設(shè)施，一般不被重視。但是，它們的故障會造成整個裝置的廢料無處排放而被迫停車，還可構(gòu)成爆炸、污染、中毒等嚴(yán)重事故。 氧化反應(yīng)器。 預(yù)熱升溫投料前，必須進(jìn)行系統(tǒng)氣密性試壓，經(jīng)氮?dú)庵脫Q氧含量低于2%，否則不準(zhǔn)點(diǎn)火升溫和投料。投料升溫時，要檢查投料程序是否正確，一定按照先投空氣再投氨，待器內(nèi)氧含量降至7%以下逐漸投入丙烯的順序進(jìn)行，防止丙烯過早進(jìn)入反應(yīng)器與過量氧氣發(fā)生激烈燃燒而飛溫，致使催化劑和設(shè)備被燒壞生產(chǎn)過程中須經(jīng)常對原料氣的混合比例和催化劑床層溫度進(jìn)行檢查。其中床層溫度不能超過450，發(fā)現(xiàn)異常要及時查找原因和處理。要防止丙烯投料過量，造成飛溫或投料比例失常，形成爆炸性混合氣體.反應(yīng)器的高壓冷卻水是平衡反應(yīng)熱量的重要手段，其供水壓力是重要的工藝指標(biāo)之一，必須經(jīng)常檢查。發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象時要迅速處理，防止燒壞水管（高壓蒸汽鍋爐）或由此而引起的其它事故。 精制工藝機(jī)泵區(qū)及塔系的靜、動密封點(diǎn)是正常生產(chǎn)中應(yīng)經(jīng)常檢查和嚴(yán)密監(jiān)視的部位，發(fā)現(xiàn)泄漏和有不正?，F(xiàn)象時，必須迅速采取措施處理，不準(zhǔn)在泄漏和不正常的情況下繼續(xù)生產(chǎn)，以防止中毒、污染環(huán)境及形成爆炸性混合物。 丙烯腈、氫氰酸等物料有自聚性質(zhì)（國內(nèi)某丙烯腈裝置曾有