年產(chǎn)十萬(wàn)噸丙烯腈生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

PAGE21年產(chǎn)十萬(wàn)噸丙烯腈生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)以年產(chǎn)10萬(wàn)噸丙烯腈作為目標(biāo)，通過丙烯氨氧化法進(jìn)行丙烯腈的生產(chǎn)，從而極大地降低了生產(chǎn)成本。本設(shè)計(jì)對(duì)國(guó)內(nèi)外丙烯腈的生產(chǎn)現(xiàn)狀、性能、用途及生產(chǎn)方法等內(nèi)容進(jìn)行了介紹與說明。主要研究了丙烯氨氧化制丙烯腈的反應(yīng)過程。過程條件包括：反應(yīng)溫度，壓力，接觸時(shí)間，原料純度，主、副反應(yīng)原理，催化劑。采用物料衡算方法計(jì)算了丙烯腈的年生產(chǎn)能力和原料流速。經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，該流化床的濃相部分總高為13米，濃相段直徑為4米，催化劑的堆體積為67.4立方米，稀相段高度為8米。稀相段直徑為6米，經(jīng)過合成丙烯腈含量最終達(dá)到了3%，經(jīng)精餾后丙烯腈單程收率為78%，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：丙烯腈；丙烯；丙烯氨氧化法；工藝設(shè)計(jì)；工藝流程

Productionprocessdesignof100000t/aacrylonitrileAbstractThisdesignisanannualproductionprocessdesignof100000tonsofacrylonitrile.Inthedesign,theprocessofacrylonitrileproductionbyammoxidationofpropyleneisadopted,whichcaneffectivelyreducetheproductioncost.Inthisdesign,theproductionstatus,properties,usesandproductionmethodsofacrylonitrileathomeandabroadareintroduced.Thisdesignfocusesonthedesignandcalculationofthereactionpartofacrylonitrileproductionbyammoxidationofpropylene.Theprocessconditionsincludereactiontemperature,reactionpressure,contacttimeandrawmaterialpurity.Thereactionprincipleincludesmainreaction,sidereactionandcatalyst.Theannualproductioncapacityandfeedflowofacrylonitrilearecalculatedbymaterialbalance.Throughthedesignandcalculation,thetotalheightofthedensephaseofthefluidizedbedis13meters,thediameterofthedensephaseis4meters,thevolumeofthecatalyststackis67.4cubicmeters,andtheheightofthedilutephaseis8meters.Thediameterofdilutephaseis6meters,thecontentofacrylonitrileis3%aftersynthesis,andtheone-wayyieldofacrylonitrileis78%afterrectification,whichachievestheexpectedgoal.Keywords:Acrylonitrile;propylene;ammoxidationofpropylene;processdesign;processflow

目錄1總論 21.1概述 21.1.1丙烯腈的發(fā)展 21.1.2丙烯腈的應(yīng)用方向 21.2國(guó)內(nèi)丙烯腈市場(chǎng)簡(jiǎn)況 31.2.1現(xiàn)狀 31.2.2國(guó)內(nèi)丙烯腈消費(fèi)情況 41.3國(guó)外丙烯腈市場(chǎng)簡(jiǎn)況 41.3.1現(xiàn)狀 41.3.2國(guó)外丙烯腈消費(fèi)情況 61.4丙烯腈的性質(zhì) 71.4.1化學(xué)性質(zhì) 71.4.2物理性質(zhì) 72工藝流程介紹 82.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述 82.2工藝流程說明 92.3工藝條件 102.3.1反應(yīng)溫度 102.3.2反應(yīng)壓力 102.3.3接觸時(shí)間 102.3.4原料純度 113物料衡算和熱量衡算 123.1小時(shí)生產(chǎn)能力 123.2物料衡算和熱量衡算 123.2.1反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算 123.2.2廢熱鍋爐的熱量衡算 153.2.3空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算 163.2.4換熱器物料衡算和熱量衡算 193.2.5丙烯蒸發(fā)器熱量衡算 213.2.6丙烯過熱器熱量衡算 223.2.7氨蒸發(fā)器熱量衡算 223.2.8氣氨過熱器 233.2.9混合器 233.2.10空氣加熱器的熱量衡算 244流化床反應(yīng)器的工藝計(jì)算 264.1計(jì)算依據(jù) 264.2濃相段直徑 264.3濃相段高度 264.4擴(kuò)大段(此處即稀相段)直徑 274.5擴(kuò)大段高度 274.6濃相段冷卻裝置的換熱面積 274.7稀相段冷卻裝置的換熱面積 285原料消耗綜合表 295.1原料消耗 295.2能量消耗綜合表 296丙烯腈生產(chǎn)中的廢水和廢氣處理 317安全工程 327.1安全意識(shí) 327.2廠區(qū)安全 327.3事故后處理 32結(jié)束語(yǔ) 34參考文獻(xiàn) 35附工程圖紙 36致謝 371總論1.1概述1.1.1丙烯腈的發(fā)展20世紀(jì)60年代以前，丙烯腈的生產(chǎn)大多采用環(huán)氧乙烷、乙醛、乙炔等為原料和HCN反應(yīng)制得，但HCN有劇毒高危產(chǎn)品，生產(chǎn)成本高。1960年美國(guó)Standard石油公司(Sohio)開發(fā)成功丙烯氨氧化一步合成丙烯腈新工藝，又稱Sohio法。由于丙烯價(jià)廉易得，又不需含有劇毒的HCN，因此十分安全。從此丙烯腈的生產(chǎn)發(fā)生了根本的變化。迄今為止，丙烯腈的工業(yè)生產(chǎn)1.1.2丙烯腈的應(yīng)用方向丙烯腈是合成纖維以及合成橡膠等重要材料的單體。聚丙烯腈纖維即腈綸是由丙烯腈制成的，它的性能與羊毛極為相似，因此也被稱為人造羊毛。通過丙烯腈與丁二烯的共聚，可制得丁腈橡膠，具有良好的耐油、耐寒、耐磨、電絕緣性能，且在大部分化學(xué)溶劑、日曬和熱處理下性能較穩(wěn)定。丙烯腈與丁二烯、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)。丙烯腈水解可制得丙烯酰胺和丙烯酸及其酯類。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)制得己二腈，由己二腈加氫又可制得己二胺，己二胺是尼龍66原料?？芍圃炜顾畡┖湍z粘劑等，也可用于其他有機(jī)合成和醫(yī)藥工業(yè)中，并用作谷類熏腈綸是一種重要的有機(jī)化工原料，用途廣泛，用途廣泛，用途廣泛。全球50%以上的丙烯腈被用來生產(chǎn)腈綸纖維。我國(guó)用于生產(chǎn)腈綸的丙烯腈占80％以上。此外，丙烯腈還用于生產(chǎn)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、丙苯樹脂(AS)、丙烯酰胺、丁腈橡膠及丁腈膠乳、己二腈/己二胺、丙烯腈阻隔性樹脂、聚丙烯腈碳纖維等[1]。1.2國(guó)內(nèi)丙烯腈市場(chǎng)簡(jiǎn)況1.2.1現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)丙烯腈生產(chǎn)的裝置大多數(shù)都在中國(guó)石油化工集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱：中石化）和中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱:中石油）。其中，中石化（含合資企業(yè)）的生產(chǎn)能力合計(jì)大約為99萬(wàn)t/a，約占總生產(chǎn)能力的比重為47.6%，；中石油的生產(chǎn)能力大約為70萬(wàn)t/a，約占總生產(chǎn)能力的33.7%；民營(yíng)企業(yè)江蘇斯?fàn)柊钍蜕綎|海江化工有限公司，丙烯腈生產(chǎn)能力分別為26萬(wàn)t/a和13萬(wàn)t/a，占約占總生產(chǎn)能力的18.7%。這些裝置全部采用丙烯氨氧化法生產(chǎn)工藝，這個(gè)工藝為世界上最基本的通用工藝。初期均采用國(guó)外BP公司的技術(shù)，此時(shí)我國(guó)丙烯腈的生產(chǎn)發(fā)展迅速。除了上海賽科外，剩下的設(shè)備都是與下游生產(chǎn)設(shè)備配套的。由于環(huán)保和乙腈環(huán)境污染等原因，上海石化的13萬(wàn)t/a丙烯腈裝置、齊魯石化的8萬(wàn)t/a丙烯腈裝置和山東齊魯石化的0.8萬(wàn)t/a丙烯腈裝置分別于2013年、2017年和2018年被關(guān)停。江蘇斯?fàn)柊钍突び邢薰緦?duì)丙烯腈產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)業(yè)的遠(yuǎn)期規(guī)劃產(chǎn)能為78噸/a，近期為52噸/a1.2.2國(guó)內(nèi)丙烯腈消費(fèi)情況近幾年來，國(guó)內(nèi)主要用來生產(chǎn)脂綸，約占85%。接下來是ABS/S丙烯腈樹脂。大約占其用量的百分之六至百分之八。其它是現(xiàn)烯酰胺。大慶油田石化總廠新建5萬(wàn)噸/年丙烯酰胺裝置投產(chǎn)后，用來生產(chǎn)丙烯酰胺的丙烯腈產(chǎn)量大幅增加，約占%3。全球丙烯腈市場(chǎng)表現(xiàn)強(qiáng)勁，亞洲市場(chǎng)也呈現(xiàn)價(jià)格上揚(yáng)態(tài)勢(shì)。隨著以日本旭化成為首的亞洲地區(qū)丙烯腈生產(chǎn)裝置陸續(xù)進(jìn)入大修期，丙烯短期仍將面臨供應(yīng)不足的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)80%以上的丙烯腈消耗在腈綸生產(chǎn)上，腈綸市場(chǎng)的波動(dòng)將嚴(yán)重影響其生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)2000年腈綸生產(chǎn)能力分別達(dá)到40萬(wàn)噸和54萬(wàn)噸，其中40萬(wàn)噸至45萬(wàn)噸用于腈綸生產(chǎn)。中國(guó)大陸丙烯腈產(chǎn)能2000年為65萬(wàn)~72萬(wàn)t，但2000年僅為42萬(wàn)~50萬(wàn)t，產(chǎn)能缺口在20萬(wàn)t左右。到2015年，我國(guó)丙烯腈需求量超過150萬(wàn)噸，缺口很大。還需要大量進(jìn)口丙烯腈，以滿足我國(guó)市場(chǎng)需求。1.3國(guó)外丙烯腈市場(chǎng)簡(jiǎn)況1.3.1現(xiàn)狀世界范圍內(nèi)的丙烯腈生產(chǎn)主要集中在美國(guó)、西歐和日本等國(guó)家。世界上1999年丙烯腈生產(chǎn)總量為523.3萬(wàn)噸。美國(guó)、日本和西歐共生產(chǎn)丙烯腈357萬(wàn)噸，占全球產(chǎn)能的66.9%。1999年度全球丙烯腈需求480萬(wàn)噸，產(chǎn)量470萬(wàn)噸。到2000年，世界丙烯腈生產(chǎn)總量達(dá)到585萬(wàn)噸，生產(chǎn)和消費(fèi)總量達(dá)到507萬(wàn)噸。該產(chǎn)品的腈綸消耗量為275萬(wàn)噸。1997年美國(guó)丙烯腈出口量幾乎占年產(chǎn)量的50%，這一比例預(yù)計(jì)將維持到2015年。在西歐有9個(gè)丙烯腈生產(chǎn)裝置當(dāng)中最大的德國(guó)Erdoelchemie公司和英國(guó)BASF公司各有280,000t/g。在腈綸纖維中，西歐丙烯腈的比例較大，其次是ABS/SAN樹脂。中國(guó)是腈綸纖維和ABS樹脂的主要進(jìn)口國(guó)，因此，中國(guó)此類產(chǎn)品進(jìn)出口的增加對(duì)于歐美等國(guó)家丙烯腈的生產(chǎn)具有重要的影響隨著聚丙烯酰胺需求的迅速增長(zhǎng)，丙烯酰胺對(duì)丙烯腈的需求也增長(zhǎng)得最快。到2015年，西歐丙烯臘的總需求為400萬(wàn)噸，1996-2005年間每年的需求增長(zhǎng)0.9%。近幾年來，世界丙烯腈產(chǎn)能穩(wěn)步增長(zhǎng)，新增產(chǎn)能主要來自亞洲，主要來自中國(guó)，北美和歐洲地區(qū)產(chǎn)能基本不變。世界丙烯腈生產(chǎn)巨頭未來幾年仍計(jì)劃新建或擴(kuò)建丙烯腈生產(chǎn)裝置，主要是日本旭化成，以及三菱化學(xué)和沙特薩比克合資企業(yè)在沙特新建的20.0萬(wàn)t/a裝置，該項(xiàng)目原計(jì)劃于2015年底投產(chǎn)，但至今還沒有相關(guān)報(bào)道。唯一的一套丙烯腈裝置位于路易斯安娜州FortierCornerstone，生產(chǎn)能力為240,000t/a。再加上中國(guó)大陸新廠的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)到2020年，世界丙烯腈的總產(chǎn)能將達(dá)到947噸。1.3.2國(guó)外丙烯腈消費(fèi)情況日本丙烯腈生產(chǎn)廠家，家是旭化成公司，在全日本1997年統(tǒng)計(jì)時(shí)，對(duì)于丙烯腈總需求量為70.6萬(wàn)噸的情況下，該公司自家即生產(chǎn)了37.7萬(wàn)噸?？傮w而言，日本對(duì)于丙烯腈的需求量在平穩(wěn)增長(zhǎng)，直到2005年總需求量達(dá)到77.5萬(wàn)噸。對(duì)于日本的化學(xué)工業(yè)而言，腈綸纖維是丙烯腈消耗的最主要方向。在1997年腈綸纖維對(duì)于丙烯腈的消耗達(dá)到了52.4%，相比之下，橡膠和樹脂所占比例為29.7%。在1997年之前，日本的丙烯腈大量依靠從世界其他國(guó)家的進(jìn)口。相比于日本，韓國(guó)的丙烯腈生產(chǎn)完全依靠東西石油化學(xué)公司。該公司對(duì)于丙烯腈的生產(chǎn)，在1996年時(shí)產(chǎn)能從9萬(wàn)噸提高到11萬(wàn)噸。相比于生產(chǎn)量，韓國(guó)對(duì)于丙烯腈的需求量巨大。2000年需求量已達(dá)到600,000噸，經(jīng)過計(jì)算期需求的平均年增長(zhǎng)率達(dá)到了6.1%。印度的丙烯腈生產(chǎn)完全依靠IPCL公司，年產(chǎn)能為3萬(wàn)噸。但印度有興建丙烯腈裝置的意圖，該政府將在2000年于古吉拉特新建一套生產(chǎn)裝置。與日本的生產(chǎn)和消耗情況相近，印度丙烯腈的主要消耗方向是脂綸纖維。1996年印度在需求量已經(jīng)達(dá)到9.5萬(wàn)噸。并以10%的高速增長(zhǎng)需求速率在2000年達(dá)到了13.9萬(wàn)噸的丙烯腈需求，具有極大的丙烯腈國(guó)際市場(chǎng)需求[2]。亞洲的丙烯腈的需求與供給缺口改善，源于幾套大型丙烯腈生產(chǎn)裝置的興建，其中包括韓國(guó)泰光產(chǎn)業(yè)和臺(tái)塑以及旭化成分別能達(dá)到丙烯腈年產(chǎn)25萬(wàn)、20萬(wàn)和20萬(wàn)的產(chǎn)值。這幾套大型生產(chǎn)裝置的興建將盡快彌補(bǔ)亞洲丙烯腈需求缺口。2019年邦26萬(wàn)t/a的丙裝置投產(chǎn)，供應(yīng)將大幅增加，下游需求增長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢，將使得烯腈長(zhǎng)期賴以的供應(yīng)明顯寬松，丙烯腈可預(yù)見的時(shí)間內(nèi)或難以再現(xiàn)2018年的輝煌。1.4丙烯腈的性質(zhì)1.4.1化學(xué)性質(zhì)丙烯腈作為一種易燃物，在明火或者高溫情況下都有可能燃燒后還會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體。丙烯腈可與胺類，溴類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也能與強(qiáng)酸強(qiáng)堿以及氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)現(xiàn)象劇烈。丙烯腈在高溫下釋放聚合熱，可使容器破裂[4]。1.4.2物理性質(zhì)無體，有味。表1.4丙烯腈主要物理性質(zhì)分子量53.06閃點(diǎn)-5℃熔點(diǎn)-83.6℃沸點(diǎn)77.3℃相對(duì)密度0.81臨界壓力3.5MPa飽和蒸汽壓13.33KPa臨界溫度263℃燃燒熱1757.7KJ/mol引燃溫度480℃

2工藝流程介紹2.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述丙烯氨烯腈主工藝路線，即Sohio法、Snam法、Distiners-Ugine法、MontedisonUOP和O.S.W法，上述五種線的化學(xué)全相同，丙烯、氨和空化劑腈，其中Sohio法和Montedison-UOP法化床反應(yīng)器，其采用固器。相比較而言，Sohio法有先進(jìn)性，Snam法和Distillers-Ugine法丙耗定額比較高，而反應(yīng)器產(chǎn)能力于流應(yīng)器，不大生產(chǎn)能力，而床反應(yīng)溫度難對(duì)操作進(jìn)行改進(jìn)，在面對(duì)這樣的情況下，全球近九成廠商主要應(yīng)用Sohio法，中國(guó)廠商也使用Sohio技術(shù)[5]。本設(shè)計(jì)依據(jù)丙烯胺氧化的方法，對(duì)丙烯經(jīng)進(jìn)行制取。以下是主要反應(yīng)的方程式C3H6+NH3+3/2O2CH2=CHCN+3H2O反應(yīng)熱（-△Hr）298=586.5kJ/molAN對(duì)發(fā)生的副反應(yīng)也進(jìn)行列舉如下：(1)生成氫化氰（HCN）C3H6+3NH3+3O23HCN+6H20（-△Hr）298=315.1kJ/molHCN(2)生成丙烯醛（ACL）C3H6+O2CH2=CH-CHO+H2O（-△Hr）298=353.1kJ/molACN(3)生成乙腈（ACN）C3H6+3/2NH3+3/2O23/2CH3CN+3H2O（-△Hr）298=362.3kJ/molACN(4)生成CO2和H2OC3H6+9/2O23CO2+3H2O（-△Hr）298=641kJ/molCO22.2工藝流程說明為對(duì)丙烯腈生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，在原有的生產(chǎn)工藝和流程上結(jié)合現(xiàn)有的一些生產(chǎn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。由于10萬(wàn)噸丙烯腈數(shù)量較大需在生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)中考慮對(duì)熱量平衡進(jìn)行優(yōu)化，以對(duì)投入的熱能進(jìn)行充分的利用達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)工業(yè)理念，減少能源耗費(fèi)，降低對(duì)自然環(huán)境的不利污染。具體的生產(chǎn)工藝圖如下。反應(yīng)器混合器空氣加熱器空氣反應(yīng)器混合器空氣加熱器氨氣過熱器氨氣過熱器氨蒸發(fā)器液氨氨蒸發(fā)器廢熱爐丙烯過熱器丙烯蒸發(fā)器液態(tài)丙烯廢熱爐丙烯過熱器丙烯蒸發(fā)器圖2.1丙烯腈生產(chǎn)簡(jiǎn)圖液態(tài)液態(tài)氨分別經(jīng)發(fā)器和氨氣化，然后烯過熱器和器過熱到需要的溫度后器；經(jīng)空氣先通過塔增濕，再經(jīng)預(yù)熱至進(jìn)入混合器?？诘母呓?jīng)廢熱收熱量，到230℃左右進(jìn)入塔，在70～80℃下用應(yīng)器出口氣應(yīng)的氨，中和塔含硫酸銨的酸液卻器。該混合溶液在處理掉吸收熱之后還可進(jìn)行循環(huán)利用，重新升至塔頂獲取一定數(shù)額的新鮮酸液。這是該溶液將排出部分廢液，其主要成分是硫酸銨。換熱器將冷卻中和他所排放的氣體，并以5到10℃的純水對(duì)丙烯腈以及其他化學(xué)反應(yīng)中所生成的副產(chǎn)品進(jìn)行吸收處理。在經(jīng)過以上操作后，濃度約為1.8%的丙烯腈水溶液將在塔底生成。生成后的水溶液將經(jīng)過換熱器，以升高溫度進(jìn)行精制工段[6]。2.3工藝條件2.3.1反應(yīng)溫度反烯氨氧化腈的重要參數(shù)，它響反，也應(yīng)選擇性。一般，在623K以下，化反應(yīng)發(fā)生，要收率的丙烯腈，必高的反。查丙烯在P-Mo-Bi-O/SiO2催化劑反應(yīng)溫度對(duì)主、物收率的影響，隨著度的升高率提高。反應(yīng)的最大值將在733K左右達(dá)到，副產(chǎn)物的最大值690K左右達(dá)到。因而選取適宜的反應(yīng)溫度顯得極為重要，需要確保獲取最大的丙烯腈生產(chǎn)率，同時(shí)也要兼顧副產(chǎn)物的生產(chǎn)率。當(dāng)溫度超過一定限值時(shí)，可能會(huì)發(fā)生串聯(lián)反應(yīng)對(duì)丙烯腈和副產(chǎn)物的生成都產(chǎn)生負(fù)面影響，在一定程度上也會(huì)降低催化劑的活性。2.3.2反應(yīng)壓力對(duì)于丙烯胺氧化反應(yīng)而言，其主反應(yīng)和副反應(yīng)的平衡常數(shù)，都具有較大的數(shù)值，因而可以視為不可逆反應(yīng)。但這并不意味著反應(yīng)壓力不會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響。在動(dòng)力學(xué)上依據(jù)相關(guān)的方程，可知丙烯的分壓越大，反應(yīng)的速度也就越大。在該反應(yīng)中增大對(duì)于丙烯的分壓將促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。且分壓越大，對(duì)于生產(chǎn)能力的促進(jìn)效果也就越大。但加壓導(dǎo)致反應(yīng)速度增加的同時(shí)，也使得溫度難以控制，也會(huì)導(dǎo)致催化劑活性的降低，從這個(gè)方面來看加壓，就會(huì)使丙烯腈的生成率降低。綜合而言，對(duì)于反應(yīng)器中壓力的考量，應(yīng)當(dāng)主要基于后續(xù)設(shè)備的需求，在諸多的生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)55KPa左右最為適宜。呈現(xiàn)在流化床反應(yīng)器,為0.049~0.059MPa(表壓)2.3.3接觸時(shí)間接觸時(shí)間反映的是原料氣與催化劑接觸的時(shí)間長(zhǎng)短反應(yīng)，在這個(gè)化學(xué)反應(yīng)中則是原料氣位于催化劑床層中的時(shí)間。接觸時(shí)間對(duì)于反應(yīng)的影響，需要就主反應(yīng)和副反應(yīng)分開進(jìn)行討論。對(duì)主反映而言，接觸時(shí)間的增長(zhǎng)將會(huì)促進(jìn)丙烯腈的生成，有利于提高丙烯腈的單程生產(chǎn)率。但對(duì)于副反應(yīng)而言，接觸時(shí)間的增長(zhǎng)并不有利于副反應(yīng)的正向移動(dòng)，并不會(huì)對(duì)副反應(yīng)產(chǎn)生影響。那么綜合來看，適當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)接觸時(shí)間是有利于丙烯轉(zhuǎn)化率提高的。但是過分強(qiáng)調(diào)接觸時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)使得丙烯被深度氧化，反而降低了丙烯腈的生產(chǎn)率。而且在化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)中時(shí)間也是極為重要的考量因素過度強(qiáng)調(diào)，結(jié)束時(shí)間不利于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)也降低了反應(yīng)器的產(chǎn)能效率。接觸時(shí)間的長(zhǎng)短還需要根據(jù)選取的反應(yīng)溫度和催化劑種類進(jìn)行，綜合性考量。溫度越高，催化劑活性越好，那么就可以選擇較短的接觸時(shí)間，溫度越低，催化劑并不具有高效性時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)接觸時(shí)間來確保反應(yīng)的進(jìn)行。一般在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)選取5到10秒作為反應(yīng)的接觸時(shí)間。2.3.4原料純度該反應(yīng)的原料主要是丙烯，丙烯的產(chǎn)生方式是烴類進(jìn)行催化裂解進(jìn)行獲取。丙烯在化學(xué)工業(yè)中作為一種產(chǎn)物，通常情況下具有較高的純度，但仍然會(huì)存有部分丙烷和碳二、碳四這樣的雜質(zhì)。在此類雜質(zhì)中，丙烷作為一種烷烴類，化學(xué)物質(zhì)并不會(huì)參與氧化的化學(xué)反應(yīng)，但是此類雜志中的丁烯將會(huì)在該主反應(yīng)的化學(xué)環(huán)境下發(fā)生氧化反應(yīng)，這會(huì)使得氧氣含量降低，從而使得催化劑活性降低，使得反應(yīng)速率降低。為確保原料純度不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，不會(huì)影響化學(xué)工業(yè)的制取過程，將會(huì)對(duì)原料空氣進(jìn)行一系列的除塵和凈化處理后再進(jìn)行使用[7]。

3物料衡算和熱量衡算3.1小時(shí)生產(chǎn)能力本次設(shè)計(jì)產(chǎn)量較大，采用雙塔并聯(lián)生產(chǎn)，以下計(jì)算只計(jì)算單塔。根據(jù)每一年有300個(gè)工作日、6%的設(shè)計(jì)裕量值以及值為3.1%的丙烯腈損失比例來進(jìn)行分析，則單位時(shí)間內(nèi)的丙烯腈產(chǎn)量如下:3.2物料衡算和熱量衡算3.2.1反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算計(jì)算依據(jù)a.丙烯腈產(chǎn)量15178.611kg/h，即286.065kmol/hb.具體的原料成分（采用摩爾比來表達(dá)）其中的C3H8和C3H6分別為15%及85%；c.入到反應(yīng)器之中的原料具有下述比例：C3H6:NH3:O2:H2O＝1:1.05:23:3表3.1各產(chǎn)物的收率物質(zhì)丙烯腈（AN）氰化氫（HCN）乙腈（ACN）丙烯醛（ACL）摩爾收率0.60.0650.070.0070.12d.其具體的操作壓力為：出口及進(jìn)口分別為0.162兆帕及0.203兆帕,e.對(duì)于進(jìn)口氣以及出氣口的氣體溫度分別為110攝氏度及360攝氏度，以及470攝氏度的反應(yīng)溫度；（2）物料衡算a.在進(jìn)口區(qū)域的原料氣里不同組分所具有的實(shí)際流量計(jì)算為：C3H6286.065/0.6=476.775kmol/h=20062.692kg/hC3H8(476.775/0.85)×0.15=84.137kmol/h=3710.442kg/hNH3476.775×1.05=500.614kmol/h=8525.456kg/hO2476.775×2.3=1096.583kmol/h=35090.640kg/hH2O476.775×3=1430.325kmol/h=25774.457kg/hN2（1096.583/0.21）×0.79=4125.241kmol/h=115547.995kg/hb.反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量丙烯腈(AN)286.065kmol/h=15178.611kg/h乙腈(ACN)3/2×476.775×0.07=25.06kmol/h=1027kg/h丙烯醛(ACL)476.775×0.007=1.67kmol/h=93.5kg/hCO23×476.775×0.12=85.91kmol/h=3780kg/hHCN3×476.775×0.065=46.54kmol/h=1257kg/hC3H884.137kmol/h=1853kg/hN22065kmol/h=115547.995kg/hO21096.583-（3/2）×286.065-46.54-1.67-25.06-9/（3×2）×85.91=132kmol/h=4224kg/hC3H6476.775-（1/3）×46.54-1.67-（2/3）×25.06-286.065-（1/3）×85.91=32.93kmol/h=1383kg/hNH3500.614-286.065-25.06-46.54=35.8kmol/h=608.6kg/hH2O1430.325+3×286.065+2×25.06+2×46.54+85.91+1.67=1375kmol/h=24750kg/hc.反應(yīng)器物料平衡表表3.2流量和組成組分反應(yīng)器進(jìn)口反應(yīng)器出口kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)C3H6476.77520062.6926.1819.632.9313830.8271.325C3H884.13718531.0911.77584.13718531.061.775NH3500.6144259.76.494.0835.8608.60.8980.583O21096.58335090.64014.2216.8213242243.3124.046N22065115547.99554.3855.382065115547.99557.8255.4H2O1430.32525774.45718.5412.3413752475034.4923.71AN0000286.06575903.5947.271ACN000025.0610270.62890.9843HCN000046.5412581.1681.231ACL00001.6793.50.0420.0896CO2000085.9137802.5163.622合計(jì)38611044001001003985104390100100（3）熱量衡算表3.3各物質(zhì)0~t℃的平均定壓比熱容[8]物質(zhì)C3H6C3H8NH3O2N2H2OANHCNACNACLCO2Cp/[kJ/(kgK)]0~110OC1.8412.052.3010.9411.0461.8830~360OC2.6783.0132.6361.0041.0882.0081.8741.6401.91331.9661.1300~470OC2.9293.3472.9391.0461.1092.0922.0921.7242.102.1721.213蒸汽量和熱負(fù)荷的計(jì)算，關(guān)于濃相段熱衡算，具體為：此處設(shè)存在該熱力學(xué)過程：470°C，濃相段出口混合氣110470°C，濃相段出口混合氣110°C，反應(yīng)器入口混合氣△H△H1△H3△H1△H3△H225△H225°C，反應(yīng)器入口混合氣25°C，濃相段出口混合氣圖3.1濃相段的熱力學(xué)途徑通過0攝氏度～t攝氏度范圍中的比熱容均值來替代不同物質(zhì)在25攝氏度～t攝氏度范圍內(nèi)的比熱容均值，具有較小的誤差，所以，如果熱損失值為5%*ΔH，那么從濃相段設(shè)備里取出來的熱量可如此進(jìn)行計(jì)算：Q=(1-0.05)×8.883×107=8.439×107kJ/h（3-1）濃相段換熱裝置產(chǎn)生0.405Mpa的飽和蒸汽（飽和溫度143℃），143℃飽和蒸汽焓isteam=2736kJ/kg143℃飽和水焓[9]iH2O=601.2kJ/kg∴產(chǎn)生的蒸汽量=b.稀相段蒸汽量和熱負(fù)荷的計(jì)算，關(guān)于稀相段熱衡算，具體為：衡算的相關(guān)基準(zhǔn)采用溫度為0攝氏度的氣體如果氣體進(jìn)到該段中，則所帶盡量的熱量如下:離開稀相段的氣體帶出的熱為:若熱損失為4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為:（3-2）該裝置所形成的飽和蒸汽為0.405兆帕，相應(yīng)的蒸汽量計(jì)算如下：3.2.2廢熱鍋爐的熱量衡算（1）該計(jì)算所采用的主要參考依據(jù)a.出口及入口的氣體其具體組成和反應(yīng)器出口的成分是一致的b.對(duì)于入口，該處的氣體具有0.162兆帕的壓力以及360攝氏度的溫度c.對(duì)于出口，該處的氣體具有0.152兆帕的壓力以及180攝氏度的溫度d.在鍋爐的有水一側(cè)所形成的飽和蒸汽壓值為0.405兆帕（2）進(jìn)行熱衡算具體如下衡算所用的基準(zhǔn)是溫度為0攝氏度的氣體表3.4各物質(zhì)在0～180℃的平均比熱容物質(zhì)C3H6C3H8NH3O2N2H2OANHCNACNACLCO2Cp/[kJ/(kg·K)]2.0712.3432.4060.9621.0541.9251.5521.4851.6071.5861.004入口氣體帶入熱（等于反應(yīng)器稀相段氣體帶出熱）出口氣體帶走熱:熱衡算求需要取出的熱量Q按熱損失10%計(jì)，需取出的熱量為:（3-3）產(chǎn)生蒸汽量產(chǎn)生0.405Mpa飽和蒸汽的量為:（3-4）3.2.3空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算（1）該計(jì)算過程所采用的主要依據(jù)a.出塔以及入塔的空氣其具體壓力分別為0.243兆帕及0.263兆帕b.在空壓機(jī)的入口區(qū)域，具有80%的相對(duì)濕度值以及30攝氏度的溫度值，對(duì)于其出口，則是170攝氏度c.在其飽和塔中，氣體及液體之間的比值等于152.4，具有值為0.81的飽和度d.采用105攝氏度的乙腈解吸液作為所用的噴淋液，具體為：表3.5噴淋液的組成物質(zhì)ANACN氰醇ACLH2O合計(jì)%（wt）0.0050.0080.00050.000299.986100e.塔頂出口濕空氣的成分和量按反應(yīng)器入口氣體的要求為:O21096.583kmol/h即35090.640kg/hN22065kmol/h即115547.995kg/hH2O1430.325kmol/h即12886kg/h(2)物料衡算a.進(jìn)塔空氣量進(jìn)塔干空氣量:（1096.583+2065）=2614kmol/h=75380kg/h經(jīng)過查詢得，在80%的相對(duì)濕度以及30攝氏度的情況下，對(duì)應(yīng)于0.022水氣/公斤空氣的濕含量值，所以，進(jìn)入塔內(nèi)的相關(guān)空氣其所帶水氣計(jì)算如下:0.022×75380=1658kg/hb.進(jìn)塔熱水量具有152.4的液比，那么進(jìn)入塔內(nèi)的相關(guān)噴淋液量計(jì)算如下:105攝氏度噴淋液具有958千克/米3的密度值,則進(jìn)塔水所具有的實(shí)際質(zhì)量流量值計(jì)算如下:247.9×958=237500kg/hc.出塔濕空氣量和反應(yīng)器入口區(qū)域的氣體相比，出塔氣體所含有的氧氣、氮?dú)庖约八羝牧渴窍嗟鹊模設(shè)21096.583kmol/h即35090.640kg/hN22065kmol/h即115547.995kg/hH2O1430.325kmol/h即12886kg/hd.出塔液量塔內(nèi)水蒸發(fā)量=12886—1658=11226kg/h∴塔液流量=237500—11226=226274kg/h表3.6飽和塔物料衡算成分入塔氣出塔氣入塔噴淋液塔釜排出液kmol/h%(mol)%(wt)kmol/h%(mol)%(wt)kg/h%(wt)kg/h%(wt)O21096.58320.2822.801096.58316.4819.90000N2206576.3175.05206562.0165.50000H2O92.113.412.151430.32521.5114.62374699.9864525499.985AN00000011.880.0052.3750.00525ACN000000190.0083.8000.0084氰醇00000011.90.00050.2380.00053ACL0000000.4750.00020.0950.00021總計(jì)541.08100100665.821001002375010045261100(3)熱衡算a.計(jì)算空氣飽和塔中的出口部位上氣體的實(shí)際溫度值：根據(jù)物料平衡表中的數(shù)據(jù)可查得，該部分的氣體具有值為21.5%的蒸汽百分比，我們參考分壓定律可知，其中的蒸汽所具有的分壓[10]計(jì)算如下（3-5）因飽和度為0.81，所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為：0.05655/0.81=0.0698Mpa=69800Pa進(jìn)行飽和蒸汽表進(jìn)行查詢，可知其具有90攝氏度的飽和溫度值，所以，要對(duì)出塔氣體進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其溫度保持90攝氏度，由此達(dá)到所需的蒸汽量b．確定入塔熱水的具體溫度值105攝氏度c.根據(jù)熱衡算來獲得熱水的溫度值t熱衡算的相關(guān)基準(zhǔn)為：0攝氏度的水及空氣（a）進(jìn)塔空氣（170攝氏度）所帶入的熱量（即Q1）的求算該溫度的蒸汽焓等于2773.3千焦/千克,而干的空氣在從0攝氏度到170攝氏度溫度范圍內(nèi)的比熱容均值為（b）出塔濕空氣量帶出熱量Q290℃蒸汽焓2660kJ/kg,,空氣比熱容取1.044kJ/(kg·K)（c）105℃入塔噴淋液帶入熱量Q3(d)求出塔熱水溫度t出塔熱水帶出的熱量用Q4表示，則（3-6）按熱損失5%計(jì)，則熱平衡方程:Q1+Q3=Q2+Q4+Q（3-7）代入數(shù)據(jù)：（3-8）由此有t=79攝氏度3.2.4換熱器物料衡算和熱量衡算換熱器換熱器AN溶液去精制AN溶液來自水吸收塔氣體來自氨中和塔氣液混合物去水吸收塔76°C40°C圖3.2換熱器的物料圖(1)計(jì)算依據(jù)對(duì)于進(jìn)口氣體，其溫度為76攝氏度，相較于塔出口區(qū)域的氣體，其流量是相同的；對(duì)于出口氣體，其具有40攝氏度的溫度以及115.5千帕的操作壓力。(2)物料衡算[11]對(duì)于出口氣體，其具有40攝氏度的溫度，而該文檔的飽和蒸汽壓計(jì)算如下:PoH2O=55.32mmHg=7.375kPa 此處可設(shè)處于出口的氣體里蒸汽為x千摩爾/小時(shí)，那么參考分壓定律可知：（3-9）解得x=18.25kmol/h=328.5kg/h∴蒸汽的冷凝量為164.5-328.5=1636kg/h組分入口氣體出口氣體冷凝水kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kg/h%(wt)C3H632.9313830.8981.40232.9313830.8981.402C3H884.13718531.1481.87784.13718531.1481.877O213242243.604.28213242243.604.282N220655781456.3158.5820655781456.3158.58H2O10911964529.8019.93182.332806.3013.81116360100AN143.1775883.9047.692143.175883.9047.692ACN2510250.681.042510250.681.04HCN46.5612571.2691.27346.5612571.2691.273ACL1.6793.50.0450.09461.6793.50.0450.0946CO285.9137802.3423.8385.9137802.3423.83合計(jì)36659866010010027578230010010016360100表3.7換熱氣體殼方的物料平衡(3)熱量衡算a.換熱器入口氣體帶入熱:Q1=9.46×106kJ/hb.蒸汽冷凝放熱Q2c.冷凝液帶出熱Q3出口氣體帶出熱Q4組分C3H6C3H8O2N2H2OANHCNACNACLCO261.9272.3829.4629.2936.7563.3562.7652.0965.6138.66表3.8出口氣體各組分在0~40℃的平均比熱容e.熱衡算求換熱器的熱負(fù)荷熱平衡方程：（3-10）帶入數(shù)據(jù)得：(3-11)Q5=4.229×107kJ/h3.2.5丙烯蒸發(fā)器熱量衡算（1）計(jì)算依據(jù)采用-2攝氏度的出口溫度，以0攝氏度冷鹽水作為其加熱劑，以及0.405兆帕大小的蒸發(fā)壓力；2004.2千克/小時(shí)的丙烯蒸發(fā)量（2）有關(guān)資料a.在0.405兆帕條件下丙烯具有410千焦/千克的汽化熱，其沸點(diǎn)等于-13攝氏度，b.在0.405兆帕條件下丙烯具有376.6千焦/千克的汽化熱，其沸點(diǎn)等于-5攝氏度，（3）對(duì)秋丙烯蒸發(fā)器中相關(guān)的冷凍鹽水量以及熱負(fù)荷進(jìn)行熱衡算，具體情況如下：a.丙烯進(jìn)行蒸發(fā)的時(shí)候，所吸熱量Q1為b.丙烷蒸發(fā)吸收的熱Q2c.丙烯蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q冷損失按10%考慮d.冷凍鹽水用量在-1攝氏度的均溫條件之下，所用的冷凍鹽水將有3.47千焦/(千克.開)的比熱容冷凍鹽水用量為:3.2.6丙烯過熱器熱量衡算（1）計(jì)算過后所用的相關(guān)依據(jù)為：加熱劑是0.405兆帕的蒸汽，65攝氏度的出口溫度，以及-13攝氏度進(jìn)口溫度。（2）對(duì)其加熱蒸汽量以及相關(guān)的熱負(fù)荷進(jìn)行熱衡算，具體為：丙烷氣以及丙烯氣所對(duì)應(yīng)的比熱容大小分別是1.715及1.464千焦/(千克.開)，具有10%的熱損失值，則要加熱蒸汽提供的熱量為:加熱蒸汽量為:其中的2138千焦/千克為蒸汽（0.405兆帕）所具有的冷凝熱的值3.2.7氨蒸發(fā)器熱量衡算（1）計(jì)算依據(jù)a.0.405兆帕的蒸發(fā)壓力。b.2138千焦/小時(shí)的冷凝熱，以0.405兆帕的飽和蒸汽作為加熱劑（2）查得在0.405兆帕的條件下，氨具有-7攝氏度的蒸發(fā)溫度值，以及1276千焦/千克大小的汽化熱（3）對(duì)其加熱蒸汽量的大小以及熱負(fù)荷進(jìn)行熱衡算，采用的是10%的冷損失，則其熱負(fù)荷Q表達(dá)如下：加熱蒸汽量:3.2.8氣氨過熱器（1）計(jì)算依據(jù)a.其出口及進(jìn)口的溫度值分別為65攝氏度及-7攝氏度b.其加熱劑為0.405兆帕的蒸汽。c.采用851.87千克/小時(shí)的氣氨流量（2）對(duì)它的加熱蒸汽量以及相關(guān)的熱負(fù)荷進(jìn)行熱衡算，氨氣具有2.218千焦/(千克.開)的比熱容，采用10%的冷損失。氣氨過熱器的熱負(fù)荷為加熱蒸汽用量為:3.2.9混合器（1）所用的計(jì)算依據(jù)如下：851.87千克/小時(shí)的流量，65攝氏度的進(jìn)口溫度丙烯氣：2004.2千克/小時(shí)的流量以及65攝氏度的進(jìn)口溫度；丙烷氣：370.5千克/小時(shí)的流量以及65攝氏度的進(jìn)口溫度，以及110攝氏度的出口溫度（混合氣）。（2）對(duì)進(jìn)口區(qū)域的濕空氣所對(duì)應(yīng)的溫度值t進(jìn)行熱衡算，所用的熱衡算基準(zhǔn)是0攝氏度。表3.9C3H6,C3H8,NH3,在0~65℃的平均比熱容物質(zhì)kJ/(kg.K)1.5691.822.197氣態(tài)丙烯丙烷帶入熱Q1氣氨帶入熱Q2混合器出口氣體帶出熱對(duì)進(jìn)口區(qū)域的濕空氣所對(duì)應(yīng)的溫度值t進(jìn)行熱衡算，采用10%的熱損失，具體為：熱衡算方程：（3-12）代入數(shù)據(jù)得:解得:t=136℃3.2.10空氣加熱器的熱量衡算（1）計(jì)算依據(jù)a.出口以及入口的空氣，其溫度分別為60攝氏度及90攝氏度。表3.10空氣的流量和組成組分O2N2H2O合計(jì)kg/h3512.3211561.42576.8817650.6b.對(duì)其加熱蒸汽量以及相關(guān)的熱負(fù)荷分別進(jìn)行熱衡算，氮?dú)?氧氣以及蒸汽在從90攝氏度到136攝氏度的溫度區(qū)間內(nèi)，其比熱容均值等于：1.046KJ/(kg.K)1.84KJ/(kg.K),1.925KJ/(kg.K)。熱損失按10%考慮，空氣加熱器的熱負(fù)荷為:加熱劑為0.608兆帕的蒸汽，具有2066千焦/千克的冷凝熱以及164.2攝氏度的飽和溫度值，則計(jì)算加熱蒸汽的量如下:

4流化床反應(yīng)器的工藝計(jì)算4.1計(jì)算依據(jù)a.入口以及出口的氣體流量值分別為3861及3985千摩爾/小時(shí)h。b.出口以及進(jìn)口的壓力分別為0.162兆帕和0.203兆帕。c.氣體離開稀相段時(shí)以及反應(yīng)時(shí)的溫度值分別為360攝氏度及470攝氏度。d.水冷卻劑形成飽和蒸汽壓力為0.405兆帕。e.對(duì)應(yīng)于10秒鐘的接觸時(shí)間。4.2濃相段直徑由于在反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的總量增大，所以以出口來進(jìn)行塔徑的計(jì)算會(huì)相對(duì)可靠則出口的氣體流量計(jì)算如下:取空床線速[12]0.8m/s濃相段直徑為:則濃相段的相關(guān)直徑取4米。4.3濃相段高度根據(jù)10秒鐘的接觸時(shí)間長(zhǎng)度，則催化劑所對(duì)應(yīng)的堆體積計(jì)算如下:靜床高:m取濃相段高15m。校核[13]:催化劑的堆密度為催化劑質(zhì)量W=674×640=431360kg=431.4t∴催化劑負(fù)荷為:試驗(yàn)裝置的催化劑負(fù)荷可達(dá)到，當(dāng)前工作所得值比試驗(yàn)值更低，所以判斷其為可靠。4.4擴(kuò)大段(此處即稀相段)直徑該處的氣速取操作氣速的1/2，則u值為0.3米/秒氣體流量:擴(kuò)大段直徑為:取6m。4.5擴(kuò)大段高度根據(jù)流化床直徑4m，空塔氣速0.6m/s.查圖[14]H1/D=2∴稀相段高度:4.6濃相段冷卻裝置的換熱面積采用了套管式的換熱裝置，具有233瓦/(米2·開)的傳熱系數(shù)值利用熱衡算來獲得換熱器相應(yīng)的熱負(fù)荷值，具體則有Q=80439×106kJ/h=2.344×106J/s換熱面積為:設(shè)計(jì)裕量為30%，那么換熱面積的大小等于400米。4.7稀相段冷卻裝置的換熱面積換熱裝置選擇了套管式的類型，冷卻劑采用水，形成的蒸汽壓力為0.405兆帕蒸汽。具有20瓦/(米2·開)的總傳熱系數(shù)值，則計(jì)算熱負(fù)荷如下:Q=1.877×106kJ/h=5.214×105J/s又換熱面積為: 取30%設(shè)計(jì)裕量[15]，那么具有1300米2的換熱面積

5原料消耗綜合表5.1原料消耗表5.1丙烯腈合成工段原料消耗綜合表序號(hào)物料名稱成分單位每噸產(chǎn)品的消耗量每小時(shí)的消耗量工業(yè)純度每晝夜的消耗量工業(yè)純度每年的消耗量工業(yè)純度備注100%工業(yè)純度1丙烯85%t1.331.5652.37557171002氨100%t0.56130.56130.85220.4486134.43硫酸93%t0.23610.25390.38549.24962774.884原料水(軟水)100%t9.5159.51514.442346.61039805.2能量消耗綜合表（1）蒸汽（0.405兆帕）的產(chǎn)生量a.對(duì)于濃相段，為39530千克/小時(shí)b.對(duì)于稀相段，為8790千克/小時(shí)c.對(duì)于廢熱鍋爐，則為1217千克/小時(shí)（2）加熱蒸汽（0.405兆帕）的消耗量a.對(duì)于丙烯過熱器而言，其值為716千克/小時(shí)b.對(duì)于氨蒸發(fā)器而言，其值為2800千克/小時(shí)c.對(duì)于氨過熱器而言，其值為350千克/小時(shí)（3）0.608MPa加熱蒸汽消耗量空氣加熱器2880kg/h（4）循環(huán)水的實(shí)際用量a.對(duì)于循環(huán)冷卻器，其值為1886.5千克/小時(shí)b.對(duì)于第1冷卻器，其值為2148.8噸/小時(shí)c.對(duì)于空氣壓縮機(jī)，，其值為96噸/小時(shí)（5）深水井 對(duì)于第2冷卻器，其值為1962噸/小時(shí)（6）冷凍鹽水a(chǎn).0℃冷凍鹽水761.22噸/小時(shí)b.-5℃冷凍鹽水，其值為945.66噸/小時(shí)所以獲得一系列的用量數(shù)值，包括冷凍鹽水、深井水、循環(huán)水以及熱蒸汽等，對(duì)于前者，需乘上1.2的系數(shù)，對(duì)于其它的數(shù)據(jù)則需乘上1.3，由此就可構(gòu)建出具體的能耗表。表5.2丙烯腈合成工段能量消耗綜合表序號(hào)名稱單位規(guī)格每噸產(chǎn)品的消耗量每小時(shí)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ttttttt0.405MPa0.608MPa0℃-5℃0.405MPa3366920.6590.501118.6151.57.9722550525053.8900115060.56120012600012091.2216002760014521836000037800000360002736064800008280000435600

6丙烯腈生產(chǎn)中的廢水和廢氣處理當(dāng)生成制造丙烯腈的時(shí)候，將會(huì)形成數(shù)量較多的污水，其中又包含了較多的有毒物，如丙烯醛、丙烯腈、乙腈以及氫氰酸等，若未能得到有效的處理，將對(duì)水源造成一定的污染，危害人類及各類生物的健康。所以，國(guó)家對(duì)含氰廢水排放方面制定了國(guó)家級(jí)的規(guī)定，只有符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)才可以進(jìn)行廢水的排放。因?yàn)樯杀╇娴南嚓P(guān)設(shè)備所排污水具有不同的成分，則需要單獨(dú)地進(jìn)行處理。對(duì)于氨中和塔所形成的硫酸銨廢水，需要采用廢水塔來進(jìn)行丙烯腈等的有效回收，然后進(jìn)行沉降分離的處理，從而將一些粉末物質(zhì)去除掉，因?yàn)樵擃愇鬯写嬖诒容^多的雜志及有毒物，所以較難有效處理，所以應(yīng)該采用焚燒爐來進(jìn)行全部焚燒。在該過程中，將選擇以中壓蒸氣來進(jìn)行霧化處理，保持800到1000攝氏度的爐溫。由于在污水里有一定量的硫酸銨，在進(jìn)行了燃燒之后將會(huì)變?yōu)槎趸?，所以需通過煙囪（高度為60米）來將其排到大氣之中，以避免出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象，需要確保有不超過0.5ppm的SO2含量[16]。如果有比較大的廢水量，且有相對(duì)比較低的氰化物含量，則可通過生化的工藝來進(jìn)行有效處理，用得最多的即為所謂的曝氣池活性污泥處理方法。將已經(jīng)均勻混合的廢水放入到曝氣池之中，利用通氣管來進(jìn)行供氣。再進(jìn)行了曝氣之后，將會(huì)進(jìn)到沉淀池之中，處理過的水作為所需上清液，將氯氣加入以進(jìn)行殺菌，再將其排出來。其中的一些沉淀污泥將會(huì)被排放到系統(tǒng)之外，其它的污泥則將會(huì)回到曝氣池之中以備后續(xù)使用。所謂的活性污泥實(shí)際上包括了微生物群以及