Aspen Plus年产13万吨丙烯腈反应工段设计+PFD图+PID图(3)
8.1 换热器选型设计 57
8.1.1 换热器设计软件 57
8.1.2 换热器结构设计 58
8.1.3 换热器选型结果 60
8.2 储罐选型设计 60
8.2.1 丙烯储罐 60
8.2.2 液氨储罐 61
8.2.3丙烯腈储罐 61
8.3 设备选型一览表 61
设计结论 63
致 谢 64
参考文献 65
附 录 67
1概述
1.1 丙烯腈的生产工艺及设计意义
丙烯腈属于重要的石油化工基础原料，主要用于生产ABS树脂、聚丙烯腈纤文、丙烯酸、丙烯酰胺等产品[3]。最近几年，丙烯腈的下游需求快速增加。但与此同时，丙烯腈的产能增长却相对较缓，预计2014年丙烯腈的市场供应仍将偏紧。
据相关数据分析，世界丙烯腈产能的年均增长速度还不到3%，而丙烯腈消费增长率远远超过3%。由于消费增速远大于产能增速，预计在未来几年内，全球丙烯腈市场将出现供不应求的情况。近几年，亚洲丙烯腈产能有加速增长的趋势，影响未来丙烯腈市场的供求关系。
因此，以丙烯原料设计13万吨/年的丙烯腈系统装置，对于扩展延伸企业工程产业链、综合优化企业工艺流程、提高生产效率、提升企业整体经济效益有着至关重要的意义。
1.1.1 环氧乙烷法
在200—280oC，催化剂MgCO3的作用下，环氧乙烷与氢氰酸反应脱水可制得丙烯腈，收率大约为75%。
(1-1)
环氧乙烷法能过制得纯度较高的丙烯腈产品，但同时存在有毒物质氰化氢，生产成本较高。
1.1.2 乙炔法
乙炔和氢氰酸在CuCl-KCl-NaCl的稀盐酸溶液的催化作用下，在80-90 oC的条件下反应可制得丙烯腈。
(1-2)
乙炔法制乙烯在工业上已逐步淘汰，原因是乙炔价格偏高，工艺过程副反应多，丙烯腈的精制过程困难，并且存在有毒物质HCN。
1.1.3 乙醛-氢氰酸法
(1-3)
乙醛可通过乙烯大量制得且生产成本低于前两种，但随着丙烯氨氧化法的工业化，本法在发展初期就夭折了。
1.1.4 丙烯胺氧化法
即丙烯、氨和氧在一定条件下反应生成丙烯腈和其他副产物[2]。
主反应：
(1-4)
副反应：
(1-5)
生成氢氰酸含量约占丙烯腈质量的1/6。
(1-6)
生成乙腈的量约占丙烯腈质量的1/7。
(1-7)
生成丙烯醛的量约占丙烯腈质量的1/100。
(1-8)
副产物中二氧化碳含量最多，约占丙烯腈质量的一半。该反应是个放热量较大的副反应，转化成二氧化碳的反应热要比转化成丙烯腈的反应热大三倍多，因此应特别注意反应器的温度控制。另外副产物还有乙醛、丙酮、丙烯酸、丙腈，因生成量较少，可忽略不计。
结论：
综上所述，环氧乙烷法、乙炔法、乙醛法工艺过程均涉及有毒物质氢氰酸作原料且生产成本高。而对于丙烯氨氧化法制丙烯腈中，原料丙烯便宜易得，对丙烯纯度要求不高，工艺流程简单，投资少，产品质量高。以上优势使丙烯腈生产得到迅速发展，成为生产丙烯腈的主要方法，故本设计采用该方法。
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