Aspen plus模拟丙烯氨氧化制丙烯腈说明书.docxVIP

1.产品介绍 丙烯腈在常温下是无色透明液体，味甜，微臭，沸点77.5℃，凝固点-83.3℃，闪点0℃，自燃点481℃。可溶于有机溶剂如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇中，与水部分互溶。丙烯腈剧毒，能灼伤皮肤，低浓度时刺激粘膜，长时间吸入其蒸气能引起恶心，呕吐、头晕、疲倦等。在空气中的爆炸极限为3.05%~17.5%（体积)。因此在生产、贮存和运输中，应采取严格的安全防护措施，工作场所内丙烯腈允许浓度为0.002mg/L。 丙烯腈能发生聚合反应，发生在丙烯腈的C=C双键上，纯丙烯腈在光的作用下就能自行聚合，所以在成品丙烯腈中，通常要加入少量阻聚剂，如对苯二酚甲基醚(阻聚剂MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除自聚外，丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一种或几种发生共聚反应，由此可制得各种合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料和粘合剂等。 丙烯腈是三大合成的重要单体，目前主要用它生产聚丙烯腈纤维(商品名叫“腈纶”)。其次用于生产ABS树脂(丙烯腈一丁二烯一苯乙烯的共聚物)，和合成橡胶(丙烯腈一丁二烯共聚物)。丙烯腈水解所得的丙烯酸是合成丙烯酸树脂的单体。丙烯腈电解加氢，偶联制得的己二腈，是生产尼龙—66 的原料。 2.工艺流程比较 2.1 丙烯氨氧化法 目前全球95%以上的装置采用BP公司开创并发展的丙烯氨氧化法技术（又称sohio法），以丙烯和氨气为原料，生产丙烯腈，副产乙腈和氢氰酸。以丙烯、氨气和空气中的氧为原料制得，主要副产物为氢氰酸、乙腈、丙烯醛等。 C3H6+NH3+1.5O2=C3H3N+3H2O 典型的生产过程为，原料气体以丙烯:氨:空气 =1.0: 1.15∶10.5(mol）的比例从底部进入流化床反应器,反应温度440℃,压力63.74 kPa反应热用软水循环回收，发生高压蒸汽。反应气体冷却后，洗涤、吸收、精馏后得到高纯度产品。 丙烯氨氧化法具有原料易得、工艺过程简单、操作稳定、产品精制方便、产﹑品成本低等优点。该方法是目前国内外主要生产方法，但目前存在一个全球范围内丙烯原料吃紧的问题。 2.2 丙烷氨氧化法 丙烷氨氧化法是近几年开发的新技术，BP、旭化成公司已经完成中试阶段，旭化成公司已经工业化。所研制出的氨氧化催化剂活性组分为v-Sb-W复合催化剂，50%载体为SiQ-AbQ，反应温度500C，压力103 kPa,原料配比为丙烷:氨:氧:氮:水=1 : 2 : 2 : 7 : 3。 丙烷氨氧化法工艺分为2种，其一是丙烷在稳定催化剂作用下，同时进行丙烷的氧化脱氢和丙烯氨氧化反应，这种丙烷直接氨氧化合成丙烯腈的工艺被称之为丙烷一段直接氨氧化工艺;其二是丙烷经氧化脱氢后生成丙烯，尔后以常规的丙烯氨氧化工艺生产丙烯腈，称之为丙烷两段氨氧化工艺。 世界丙烯腈生产能力中，丙烯氨氧化工艺占绝对优势。但丙烷与丙烯之间存在着巨大的价格差，而且丙烷资源丰富，从而使以BPsohio 三菱化成公司（MCC)为代表的一些公司纷纷研究用丙烷作原料生产丙烯腈的工艺。丙烷氨氧化法其实是为了缓解丙烯原料紧张的现状，但是其反应本质还是丙烯氨氧化法，因此本设计主要针对核心工艺丙烯氨氧化法制备丙烯腈进行模拟和计算。 3.流程模拟 1.组分输入 2.物性方法的选择 3.模拟流程的搭建 原料经过加压预处理后输入值反应釜中进行反应生成产品和水，然后将产品与未反应的气体进行分离，粗产品进入精馏塔中进行精馏提纯度得到纯度大于99%的产品。 4.原料的参数输入 5.加热器E01的参数输入 6.反应釜的参数输入 7. 冷取器的参数输入 8.分离釜的参数输入 8.精馏塔的参数输入 4.物料衡算 物料衡算是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。物料平衡是指在单位时间内进入系统(体系)的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量。 通常在反应过程中，大多数其物料的分布是能表示成： ∑(物料的积聚率)=∑(物料进入率)-∑(物料流出率)+∑(反应生成率)-∑(反应消耗率) 有的比较特殊的，在体系中不发生化学反应的话，就能表示成： ∑(物料的积聚率)=∑(物料进入率)-∑(物料流出率) 在较为稳定的时候可表示为： ∑(物料进入率)=∑(物料流出率) 表4.1 加热器E01的物料衡算 组分 进料 出料 S1 S2 质量流量kg/h 质量分数% 质量流量kg/h 质量分数% C3H6 42.08 11% 42.08 11% NH3 16.18 4% 16.18 4% O2 335.99 85% 335.99 85% C3H3N 0.00 0% 0.00 0% H2O 0.00 0% 0.00 0% 合计 394.25 100% 394.25 100% 表4.2 反应器R01