產(chǎn)10萬噸丙烯腈生產(chǎn)流程概念設計

產(chǎn)10萬噸丙烯腈生產(chǎn)流程概念設計主要內(nèi)容（Contents）第1部分設計任務書

第2部分丙烯腈的性質和國內(nèi)外生產(chǎn)狀況第3部分丙烷氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的原理和工藝流程設計第4部分系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施第5部分成本核算與經(jīng)濟性分析第6部分總結2/22/2023生產(chǎn)任務：生產(chǎn)能力：10萬噸/年產(chǎn)品要求：C3H3N≥99.5wt%第1部分設計任務書2/22/20232第2部分丙烯腈的性質和國內(nèi)外生產(chǎn)狀況2/22/2023物理性質丙烯腈為無色液體，沸點77.3℃，熔點-82℃，密度0.806g／cm3，閃點-1.1℃(開杯)，自燃點48l℃，折射率1.388，屬基本有機化工產(chǎn)品，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.1.物理和化學性質2/22/20234化學性質丙烯腈為辛辣氣味的無色液體，溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化碳，與水形成共沸物，易揮發(fā)，有腐蝕性，有氧存在下遇光和熱能自行聚合，易燃，遇火種、高溫、氧化劑有燃燒爆炸的危險，其蒸氣與空氣形成爆炸性混合物。極毒！不僅蒸氣有毒，而且經(jīng)皮膚吸入也能中毒，生產(chǎn)中的容許濃度為20ppm。

2/22/20235丙烯腈的應用丙烯腈用來生產(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(丙烯腈水解產(chǎn)物)。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引發(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。聚丙烯腈制成的腈綸質地柔軟，類似羊毛，俗稱"人造羊毛"，它強度高，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。2/22/202362、國內(nèi)外的生產(chǎn)和市場狀況國內(nèi)規(guī)模小，多為10萬噸/年以下產(chǎn)能；國外規(guī)模較大。2/22/20237市場狀況2008年受經(jīng)濟危機的影響，產(chǎn)量下降，到了2009年4月開始，化工產(chǎn)業(yè)逐步恢復，需求量大增，價格上漲很快。世界產(chǎn)量向亞洲轉移；2009年1~2月份7100元/噸↗10月份14000元/噸2/22/202383、生產(chǎn)方法（技術）環(huán)氧乙烷法：原料昂貴乙炔法：副產(chǎn)物多，不易分離丙烯氨氧化法：生產(chǎn)成本高丙烷氨氧化法：流行趨勢C3H8+NH3+2O2→CH2=CHCN(AN)+4H2O2/22/20239丙烷氨氧化法工藝路線丙烷直接氨氧化法：以BP、三菱化學公司為代表；丙烷氧化脫氫后生成丙烯，然后再以常規(guī)丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈：BOC與三菱化學公司為代表開發(fā)的新工藝；將丙烷、氨和氧氣在裝填專用催化劑的管式反應器中反應生產(chǎn)丙烯腈：日本旭化成公司為代表。2/22/202310第3部分丙烷氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的原理和工藝流程初步設計2/22/20231、總的工藝流程反應段進料段分離段萃取解吸脫乙腈脫HCN成品塔2/22/2023122、分段設計1-反應段序號物質流量Kg/hr選擇性1C3H819052.5C3H3N反應60wt%CH3CN反應10.5wt%生成HCN反應8wt%生成COx反應13wt%2NH38587.8——3O239258.7——4N2141446.7——壓縮機加熱反應器丙烷和液氨分別用水加熱蒸發(fā)，再經(jīng)過預熱器預熱到66℃。空氣經(jīng)過濾器除塵后壓縮至0.325MPa左右，經(jīng)計量進入反應器。反應器溫度為750-900℉反應器壓力4MPa，出口溫度200℃左右過程參數(shù)2/22/202313分段設計2-分離段急冷塔氨中和固體分離解吸塔急冷塔：冷卻反應生成氣體用硫酸中和吸收反應生成氣體中未反應的氨。解吸塔：吸收反應生成氣體中的丙烯腈、乙腈、氫氰酸等有機成分，放空未反應氣體。過程參數(shù)2/22/202314分段設計3-精制段(1)萃取解吸塔：上部進料溫度66℃，塔上部用48℃的水萃取精餾，從塔頂（70℃）出料為丙烯腈和水的共沸物。萃取劑進料不凝氣體丙烯腈與水共沸氣體乙腈水溶液水和重組分2/22/202315分段設計3-精制段(2)油水分離器

萃取塔塔頂70℃的共沸蒸氣，經(jīng)冷卻到40℃左右，AN等在水中溶解度減小，自然分為水層和油層。用擋板式分層器，將油相溢流進入小貯罐，然后泵入脫氰塔，水相返回萃取塔。本設計油相成分(wt%)：AN：78%;HCN：14.5%;H2O：7.5%2/22/202316分段設計3-精制段(3)脫氫氰酸塔

進料HCNC3H3N：97wt%精餾塔參數(shù)：最小回流比：0.29回流比: 0.57最小塔板數(shù):9實際塔板數(shù):17進料板:92/22/202317分段設計3-精制段(4)精制塔

返回解吸塔C3H3N:99.5wt%精餾塔參數(shù)：最小回流比：0.3回流比: 0.48最小塔板數(shù):3實際塔板數(shù):7進料板:52/22/202318第4部分系統(tǒng)優(yōu)化設計2/22/20234.1優(yōu)化設計1-反應器設計及參數(shù)控制反應注意點：1、溫度控制；2、進料中合理控制丙烷濃度；3、適時補充催化劑。2/22/202320系統(tǒng)優(yōu)化2-反應出料壓力和熱能的回收計算得到急冷器熱量回收23.0MW，而假定透平的發(fā)電效率為0.4，則壓能回收9.2MW。2/22/202321系統(tǒng)優(yōu)化3-從解吸塔排氣中回收丙烯腈和丙烷精餾塔參數(shù)：最小回流比：0.14回流比: 0.28最小塔板數(shù):3實際塔板數(shù):7進料板:4丙烷和丙烯腈回收2/22/202322優(yōu)化設計4-完善丙烯腈精制部分2/22/202323物流模擬計算2/22/202324物流模擬計算結果2/22/202325第5部分成本核算與經(jīng)濟性分析2/22/20235.1原料成本和產(chǎn)品收入序號12345原料C3H8NH3C3H3NCH3CNHCN單價（元/噸）620020001400080008000?數(shù)量（千克/時）19052.58587.81157427962805金額(元/小時)-118125.5-17175.61.05E+052236822440凈利潤（萬美元/年）2522萬美元/年2/22/2023275.2主要設備成本2/22/2023285.3綜合投資計算1、廠房建筑投資廠房、地皮計劃投資$1500萬，70年回收此項投資，合$21.4萬/年；2、設備投資設備投資$287.5萬,10年收回此項投資，年均$28.8萬；3、操作費用雇傭60人，合$60萬/年4、繳稅（按銷售額的8%算），合$1345萬5、維修費：$16.5萬6、水、電、氣和汽：$520萬/年7、其他原料成本:$125萬/年結余：2522–21.4–28.8–60–1345–16.5–520-125=405萬美元/年,也就是說，一年可以賺錢$405萬。2/22/202329總結利潤率并不是很高，這一方面是符合國際化工企業(yè)利潤狀況的，約為投資額的5%~10%，但也不是沒有辦法提升利潤空間，可行的方法如下：