年产8万吨丙烯腈工艺设计(丙烷一段氨氧化法)(2)
4.2.2过程的热效应Q316
4.2.3反应产物由设备中带出的热量QⅠ18
4.2.4设备向四周散失的热量QⅢ19
4.2.5消耗在加热设备各个部件上的热量QⅡ19
5 丙烯腈精馏塔计算20
5.1 精馏塔的选择20
5.2 精馏塔的设计20
5.2.1 基础数据整理20
5.2.2 初估塔径21
5.2.3 理论板数的计算23
5.2.4 塔内件设计26
5.2.5 塔板流体力学验算29
5.2.6 塔板负荷性能图31
5.2.7 丙烯腈精馏塔工艺计算结果汇总35
6 部分设备选型与计算36
6.1 丙烯腈反应器36
6.1.1 入塔管径d136
6.1.2 出塔管径d236
6.1.3 其它尺寸选定36
6.2 搅拌装置的计算36
6.3 丙烯腈精馏塔.37
6.3.1 各类尺寸的计算37
6.3.2 精馏塔塔顶冷凝器选型40
6.3.3 精馏塔塔底再沸器选型41
6.3.4 泵41
6.4 设备一览表43
7 致谢44
8 参考文献45
9 附录46
1 丙烯腈概况
1.1 性质与用途
1.1.1 丙烯腈的物理特性
丙烯腈为无色或淡黄色有特殊气的液体，分子量为53.06，沸点为77.3℃ ，冰点为－83.5 ℃ ，蒸汽压为11.0KPa(20℃)，闪点为0℃，自燃点为481℃，爆炸极限为在空气中3.0%～17%（体积），生成热为184.2 kJ/mol(25℃)，油水分配系数为辛醇/水分配系数的对数值为-0.92，燃烧热为1761.5 kJ/mol，毒性为剧毒，毒作用似氢氰酸，聚合热为72.4 kJ/mol，溶解性为溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等。
1.1.2 丙烯腈的化学性质
丙烯腈由于分子结构带有C=C 双键及-CN 键，所以化学性质非常活泼，可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
聚合反应和加成反应都发生在丙烯腈的C=C 双键上，纯丙烯腈在光的作用下能自行聚合，所以在丙烯腈成品及丙烯腈生产过程中，通常要加少量阻聚剂，如对苯酚甲基醚（阻聚剂MEHQ）、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除发生自聚外，丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙烯酰胺等发生共聚反应，由此可制得合成纤文、塑料、涂料和胶粘剂等。丙烯腈经电解加氢偶联反应可以制得已二腈。氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应等，丙烯腈和水在铜催化剂存在下，可以水合制取丙烯酰胺。
氰乙基化反应是丙烯腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反应；丙烯腈和醇反应可制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤文处理剂、表面活性剂、医药等的原料。丙烯腈与氨反应可制得1，3 丙二胺，该产物可用作纺织溶剂、聚氨酯溶剂和催化剂。
1.1.3 丙烯腈的用途
丙烯腈主要用于生产腈纶纤文，世界上其所占比例约为55%。我国用于生产腈纶的丙烯腈占80%以上。腈纶应用十分广泛，是继涤纶、尼龙之后的第3个大吨位合成纤文品种。
其次，是用于ABS/AS塑料。由丙烯腈、苯乙烯和丁二烯合成的ABS塑料和由丙烯腈与苯乙烯合成的AS塑料是重要的工程塑料。因该产品具有高强度、耐热、耐光和耐溶性能较好等特点。与丁二烯共聚制丁腈橡胶也是丙烯腈的主要用途之一。
丙烯腈也是重要的有机合成原料。丙烯腈经催化水合可制得丙烯酰胺,经电解加氢偶联可制得己二腈，丙烯酰胺主要用于纸张、废水处理、矿石处理、油品回收、三次采油化学品方面。此外，丙烯腈还可用来生产医药、高分子絮凝剂、纤文改性剂、纸张增强剂等。
1.2 市场调研
1.2.1 国际现状
由2001年595 万吨/年减少到2003年580万吨/年，2004年之后，产能逐渐增长。2004年达到596．5万吨/年。据称，2008～2009年丙烯腈装置开工率仍将文持在现有水平，直至新增产能投入。全球丙烯腈需求的年增长率预计为2%～2.5%。丙烯腈工业发展的一个新亮点是新的丙烷制丙烯腈技术,较低的成本费用可望提高下游产品的竞争能力。下表1.1为世界丙烯腈需求。
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