第一章总论四川大学ET团队兰州石化荆门化工厂-300kt/aANC项目暗影岛团队PAGE\*MERGEFORMAT1330万吨/年丙烯腈生产项目摘要：我国丙烯腈一直处于供不应求的状态，截至2014年底，产能达到141.9万吨/年。随着新建、扩建项目投产，预计到2015年将突破200万吨/年。下游产品ABS/SAN树脂、丙烯酰胺及丁腈橡胶等产能增速较快，将带动对原料丙烯腈的需求，预计2014～2018年行业需求增长率将保持在5%。我国是石油资源丰富，以丙烯为原料制合成气生产丙烯腈技术成熟。中国石油兰州石化是拥有1050万吨原油一次加工能力和70万吨乙烯生产能力。符合地区产业政策及原料优势。因此可以推荐采用丙烷氨氧化两步法，为生产丙烯腈的原料路线。目前我国丙烯腈主要生产企业大多用丙烯氨氧化法工艺。因而有必要寻求原料的替代路线，从资源相对丰富的煤和天然气出发，开辟新的丙烯腈生产路线。本项目是为中国石油兰州石化公司设计一座年产30万吨丙烯腈的分厂。利用总公司产生的丙烯为原料气，以及该公司生产的液氨作为辅助原料共同合成丙烯腈。关键词：石油丙烷液氨氨氧化丙烯腈1工艺设计1.1原料及产品方案1.1.1主要原料、燃料规格及消耗本项目中所涉及到的主要原料是丙烷、氧气、工艺软水、液氨。本项目的原料消耗量见表1-2：表1-2原料消耗表物料来源产量丙烯腈总厂提供2000万吨/年液氨总厂提供1000万吨/年工艺软水来自水库100万吨/年氧气空气提供14563吨/年Pt/Al2O3催化剂外购13.64吨/年Bi-Mo-Al-Ox催化剂外购25.74吨/年项目动力及公用工程消耗估算见下表：表1-3项目动力及公用工程消耗估算表物料数量单位电2780万度190℃低压蒸汽15.48万吨270℃中压蒸汽25.38万吨30℃循环冷却水7200.30万吨1.2工艺流程本项目可分为：丙烷脱氢反应工段、丙烯氨氧化反应工段、粗产品分离工段以及产品精制工段四个工段。1丙烷脱氢反应工段图1丙烷脱氢反应工段流程图原料气丙烷经过压缩机加压至0.2-05MPa,进入加热器加热至670℃，进入脱氢反应器，在催化剂Pt/,890~920K温度下发生脱氢反应生成丙烯及一些副产物如丙烯醛等，然后进入压缩机加压至3MPa，再进入精馏塔分离出丙烯与丙烷及少量副产物，丙烯进入下一工段，未反应的丙烷经换热器冷凝，与入口原料气丙烷混合在进行脱氢反应。2：丙烯氨氧化反应工段图2丙烯氨氧化工段流程图从第一工段的丙烯精馏塔塔顶流出来的组分与被加热至气态的氨气和空气在混合器混合，经压缩机增压至0.2MPa，经加热器加热至450℃进入反应器，在催化剂Bi-Mo-Al-Ox、673-773K，0.05—0.2MPa下反应生成丙烯腈、乙腈、丙烯醛、二氧化碳等混合气。3粗产品分离工段图3粗产品分离工段流程图从丙烯氨氧化工段出来的产物经急冷塔1进行降温除杂，冷却至240℃急冷塔里的浓硫酸中和混合器中的氨气进入硫酸铵储罐，少量催化剂被洗脱下来，剩余气体经急冷塔2冷却至80℃，由塔底进入水吸收塔与由塔顶进入的水逆流接触，将混合气吸收与水中，由塔底进入萃取塔，以水为萃取剂利用丙烯和乙腈的溶解度不同，将乙腈从塔底分离出来，混合气由塔顶出去，进入到脱氰塔精馏脱除氢氰酸，由塔底进入储罐，剩余气体由塔顶出，进入下一工段。4产品精制工段图4由上一工段脱氰塔上部出来的气体，进入减压精馏塔除去杂质，得到含有少量水的丙烯腈，通入脱水塔中脱除水分，得高精制的丙烯腈，进入储罐中储存。1.3工艺创新(1)废水的处理(2)原料利用创新(3)节能2节能设计通过用AspenEnergyAnalyzer软件，然后根据夹点设计法，结合本厂设备布置的实际情况，在满足设计目标公用工程和设备费用最小的情况下，设计出一种最优的冷热流股匹配方案，热用工程节能47.7%，冷用工程节能33.45%，见图2.1所示。图2.1匹配优化后的HEN图3.安全设计我们用RiskSystem软件对工厂的液氨、丙烷、储罐区及生产区进行了重大危险源辨识，并根据物质的物性进行了罐区物质的源相分析，继而根据源相分析的结果进行了池火事故模型预测、沸腾液体扩展蒸汽爆炸预测、蒸汽云爆炸模型预测分析了事故的伤害范围。分析结果如图3.1所示：图3RiskSystem沸腾液体扩展蒸汽爆炸模型预测结果3.2事件树分析方法采用事件树方法分析了油水分离器的控制机制，并提出了改进方案。3.3HAZOP分析采用HAZOP分析方法，根据系统设备可能产生的偏差进行系统分析，根据分析结果对可能产生的危险源和隐患进行有效的预测，通过预测结果提出对系统的合理解决方案和措施，并有效消除