年8万吨丙烯腈回收工段的初步设计_毕业设计(编辑修改稿)

年8万吨丙烯腈回收工段的初步设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

实施装置一体化建设或者建立供需合作伙伴，以避免原料涨价的挤压，有效抵御市场风险，并强有力地参与国际丙烯腈市场和生产技术的激烈竞争。 回收工段的生产方法：共沸精馏塔，工业上成为回收塔，水洗液 66℃ 左右 进料，塔上部用 48℃ 的水萃取精馏，塔顶（ 70℃ ）的出料为丙烯腈和水的共沸物，经冷却到 40℃ 左右后进入油水分层器。 用挡板式分层器，将油相溢流进入小贮罐，然后泵入脱 HCN 塔精馏，水相返回萃取塔。 侧线出料为乙腈和水的共沸物，进入乙腈塔，塔顶齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 4 分出粗乙腈。 脱氰塔（采用真空操作）底部的釜液用泵打入丙烯腈精制塔。 为减少聚合，降低精馏塔操作温度，精馏塔采用真空操作，塔侧线得纯度为 %以上的成品丙烯腈。 塔釜液用作回收塔的萃取剂 [9]。 设计依据 专业下达的设计任务书《年产 8 万吨丙烯腈回收工段的初步设计》。 《化工建设项目施工组织设计标准》 HG 20235。 《化工建设项目环境保护设计规定》 HGJ 686。 《化工工厂初步设计文件内容深度规定》 HG/T 2068820xx。 《建筑设计防火规范》 GB5018793。 厂址选择 齐齐哈尔市黑龙江省西部地区的最大城市，坐落于松嫩平原中部。 距离全国最大的路上油田和重要的化工基地 ——大庆市 139 公里。 全市总面积 42， 469 平方公里，人口561 万是全国 13 个较大的城市之一，紧邻嫩江，铁路，公路、水路运输发达，地广人稀，科研力量雄厚，原料运输便利 [10]。 富拉尔基交通电讯便利。 号称 “亚欧大陆桥 ”的滨洲铁路横贯东西城区，嫩江富拉尔基江段建有滨洲铁路嫩江桥（滨洲铁路于嫩江上曾建三桥，原为单线桥，现为复线桥）。 富拉尔基站建于 1902 年，为中国铁路一等站。 铁路支线覆盖区内各大中型企业。 铁路货场吞吐能力：一次堆货量最高为 吨，年办理量最高为 万吨。 区域内公路四通八达，有县级以上公路七条，通车里程 公里（ 20xx 年）。 碾北公路（ 301 国道省内段）穿城而过，西可达龙江县、碾子山区、内蒙古等地，北可达梅里斯区、齐齐哈尔。 齐富跃进公路（ 28 公里）直通齐齐哈尔、富拉尔基两地。 跃 进公路改造 ——齐富高速公路工程已于 20xx 年 5 月启动，浮桥已于 8 月竣工。 向东有汽车轮渡至嫩江东岸，由富昂公路通向昂昂溪区，远期将建设嫩江公路桥，并与碾北公路、 111 国道构成齐齐哈尔外环线。 投资 1800 余万元建设的富拉尔基公路客运站业已完工，将于 10 月投入使用。 富拉尔基港距区中心 8 公里，机动船上溯可达嫩江县，下行可至哈尔滨。 拥有千吨级泊位两个，年物资吞吐能力近 26 万吨，年水动量 万吨。 全区共有机动车近三千台，出租车 600 余台。 从本区出发到齐齐哈尔大民机场仅 23 公里。 通讯系统具有国际、国内所有通讯业务，有中国网通、中国电信、中国铁通、中国移动、中国联通等电信运营商 [11]。 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 5 富拉尔基有目前的四家国有商业银行：中国工商银行，中国农业银行，中国建设银行，中国银行的各支行及数十个营业网点遍布各条主要街道，各大股份制商业银行也相继落户富区：有龙江银行，交通银行，光大银行等数家，这样就可以为厂址选择提供了有力财政便捷保证 [12]。 所以，依据厂址选择的基本原则和要求，齐齐哈尔市有适合工厂要求的地址、气候、经济条件适宜。 在该地区建设是最好选择。 设计规模及生产制度 表 13 生产规模 组份 生产时间 生产能力 丙烯腈 8000h 80000 吨 /年 下表为回收车间的车间人员组成情况： 表 14 回收车间丙烯腈工段人员组成 人员名称 人数 倒班制度 车间主任 2 八小时工作制 班长 4 四班三倒 回收工段 6 四班三倒 乙腈工段 6 四班三倒 技术工段 2 八小时工作制 临时工人 若干 八小时工作制 在职工人共计 20 人，临时工人若干，车间主任白天在车间主持工作，每班由一个班长带倒班人员进行倒班。 原料与产品规格 丙烯腈是石油化学工业的重要产品，用来生产聚丙烯纤维等，是化工中的重要原料一下是丙烯腈的产品的指标 [13]，也是生物化工和人们日常生活中息息相关的重要的化学原料，而且丙烯腈还是应用于现代石油化工的工艺路线中，可以当化肥的原料与农副产齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 6 品也是有很大的联系。 表 15 成品丙烯腈指标 序号 指标名称 其他 优级品 指标 一级品 合格品 1 外观 — 透明液体 无悬浮物 2 色度 （ ptco）号 5 5 10 3 密度 (20℃ ) g/m3 ～ — — 4 PH 值 =102 (wt) ～ — — 5 酸度（以乙酸记） =102 (wt) — 6 水含量 =102 (wt) 表 16 副产品主要技术指标 名称 项目 单位 指标 氢氰酸 氢氰酸 102 (wt) ﹥ 丙烯腈 106 (wt) ﹤ 50 乙腈 乙腈 102 (wt) =35 丙烯腈 102 (wt) = 氢氰酸 102 (wt) =5 稀硫铵 硫胺 102 (wt) 20—26 液 重组分 102 (wt) — 总氰 106 (wt) ﹤ 1000 表 17 三剂消耗 序号 名称 规格 单位 每吨丙烯腈消耗定额 kg/h 消耗量 t/a 1 硫酸 按 100102 Kg 130 1300 104600 2 对苯二酚 按 100102 Kg 5 40 3 醋酸 按 100102 Kg 18 144 4 碳酸钠 按 100102 Kg 2 16 5 消泡剂 按 100102 Kg 2 16 6 催化剂 按 100102 Kg 4 32 7 磷酸三钠 按 100102 Kg 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 7 化工工程建设项目在筹备阶段就要进行费用估算，目的是给项目主管部门提供决策依据。 经济核算必须考虑到一切可能存在的因素：用于原材料、劳动力、设备维修、动力和其他公用工程等方面的直接生产成本，还包括车间的管理费、销售费用以及其他费用 ,所以我们应该对我们进行的毕业设计进行经济核算表对工厂的生产规模等进行大概的估算。 表 18 经济核算表 序号 指标名称 计算单位 设计指标 成本 /万元 1 生产规模 t/a 8wt — 2 车间定员 人 20 50 3 原料量：粗丙烯腈 t/a 306021 80 4 乙腈蒸汽好量 t/a 3090 40 5 蒸汽耗量 t/a 3900 4 6 冷凝水耗量 t/a 128389 8 7 设备耗量及投资 台 8 100 8 车间建筑面积 m2 260 100 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 8 第 2章 工艺设计与计算 工艺原理 原料中各种不同类的有机化合物的复杂混合物，其中许多有相近的沸点、比重等物理性质。 本设计是把丙烯腈与乙腈完全互溶而沸点相近的液体混合物，加入一种萃取剂使丙烯腈和乙腈的相对挥发度增大，既而分离开的一种物理过程，精馏是利用液态混合物中各组分挥发度或沸点的不同来分离这些组分的方法 本课题研究的内容是丙烯腈回收段的设计，主要是将丙烯腈、乙腈、氢氰酸的水液下精制分离丙烯腈。 主要方法是采取萃取精馏的方法，在常压下分馏，尽管可行但是极为困难，需要较多的塔板。 所以采用萃取蒸馏的法，而乙腈的回收可以采用精制精馏的方法。 工艺路线的 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 9 图 21 整个回收工段流程示意图 本设计的工艺路线是以丙烯腈的混合物为原料，选择常压萃取精馏法进行精馏。 回收塔是为设计的主要塔设备。 而在乙腈塔是对常压下粗乙腈进行初步的提纯。 工艺流程简述 (1)回收塔工序 本工序是把来自吸收塔釜的液体 (包括丙烯腈、乙腈、氢氰酸及少量的聚合物，微量的各种有机物，以及惰性组份的稀溶液 )在加热后进人回收塔，利用水作为溶剂进行萃取精馏。 利用水作为溶剂可以增大丙烯腈和乙腈的相对挥发度。 由于丙烯腈和水形成共沸物从塔顶蒸出，这就把丙烯腈和乙腈分开。 塔顶的产品被分层。 含有丙烯腈、氢氰酸和水的有机层用泵送至脱氢氰酸塔。 水层返回回收塔进料。 乙腈塔在 12板作为气相抽出，送至乙腈塔。 在乙腈塔，乙腈、水和少量的氢氰酸及丙烯腈从塔顶出来送到乙腈回收单元，塔釜液返回到回收塔 7板。 (2)乙腈塔工序 乙腈在回收塔的下段被 汽提，并从 7塔板抽出，该气体进入乙腈塔的塔釜。 在 15层浮阀塔盘中在再沸器的蒸汽作用。 乙腈、水和少量的氢氰酸及丙烯腈从乙腈塔塔顶出来，冷凝并手机在回流罐中 [14]。 从乙腈塔回流罐出来的 85﹪的物料作为回流返回到乙腈精馏塔顶部的塔盘。 它是和乙腈塔的第 10 块塔盘的温度记录器调节串级，其余的粗丙烯腈送到乙腈厂回收 [15]。 乙腈塔塔釜物料，用乙腈塔釜液泵送至回收塔的第 24塔盘。 乙腈塔进行分离所需的热量是由塔釜气相进料直接提供给的，这股进料的热量是有回收塔的再沸器提供的。 工艺参数 表 21 丙烯腈回收装置主要工艺参数控制指标 序号 工艺参数 指标 1 塔顶温度 70 2 2 塔釜温度 117 3 进料温度 64～ 72 4 溶剂水温度 45 5 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 10 5 塔 12温度 90 8 6 塔釜液位 70 10 8 塔 7温度 97 3 物料衡算 本设计为年产丙烯腈 80000 吨，其中主要产物丙烯腈 79940 吨，副产物氢氰酸 9670吨，粗阴精 5770 吨，稀硫胺液 46460 吨，以每小时投料量作为计算标准。 一年的工作日按 330 天计，每天工作 24 小时计算。 表 22 回收装置出料平衡表 组份 分子量 kg/h kmol/h %(kmol) %(wt) 丙烯腈 乙腈 氢氰酸 水 合计 100 100 表 23 回收塔出料中的百分比例 (kg/h) 组份 去脱氰塔 (D1) 去乙腈塔 (D2) 回收塔釜液(W1) 去贫水 (W1) 丙烯腈 78% % — — 乙腈 — 11% — — 氢氰酸 86% % — — 水 % 88% kg/h kg/h 图 22 回收塔物料图 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 11 对整个回收塔进行物料衡算 全塔物料衡算根据公式 : F=D+W WDF WDF   设：丙烯腈的的百分比为 已知年产 8 万吨丙烯腈，按一年三千小时计算。 已知中丙烯腈的的进料量 F=306021,51 kg/h D1 为去分层器丙烯腈含量。 W2 为去乙腈塔丙烯腈的含量。 D3 为去层器溶剂水的含量。 D4 为去乙腈塔溶剂水的含量。 W2 为上一工段去回收塔的溶剂水的含量。 W3 为下一工段从脱氰塔的溶剂水的含量。 各个物质的含量百分比为查化工手册得到。 2211 DDF WDF   ﹪ =D1 78﹪＋ W1﹪ (21) 322413 WWXDDF F  水水 =D1 13,4﹪＋ D2 88﹪＋ ＋ (22) 由 (21)和 (22)公式联立： 可求得： D1= D2=总和 =D1+D2+W1+W2 =+++ =所以 F=D1+D2+W1+W2 回收塔塔物料守恒。 物料衡算是化工中最基本但是有事最重要的的内容之一，物料平衡指的的是单位时间内进塔的物料应等于离开塔的各物料之和。 物料平衡体现了塔的生产能力，它主要是靠进料量和塔顶、塔底出料量来调节的。 物料衡算是化工计算中最基本，最重要的内容之一，是进行化工计算的基础。 表 24 乙腈塔出料平衡表 组份 分子量 kg/h kmol/h %(kmol) %(wt) 丙烯腈 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 12 乙腈 氢氰酸 水 90 合计 100 100 表 25 出料中的百分比例（﹪） 组份 塔顶 塔釜 丙烯腈 3 乙腈 50 氢氰。