《化工过程分析和合成设计》课程设计报告年产20万吨丙烯腈生产过程概念设计年产万吨丙烯腈生产过程概念设计陈建华李鑫指导老师：钱宇教授、陆恩锡教授、李秀喜副教授华南理工大学化工与能源学院设计任务书项目来源：卓越化学公司（ExcellentChemicals）项目名称：年产20万吨丙烯腈生产过程概念设计生产能力：20万吨/年（按每年360工作日计算）产品要求：丙烯腈纯度≥99.0wt%原料约定：空气组成O221%；N279%；NH3纯度为100%。设计期限：2005年10月~2006年1月丙烯腈概述丙烯腈是一种重要的有机合成单体；1893年已经在实验室合成；1930年被工业上用于合成耐油丁腈橡胶；在丙烯产品系列中居第二，仅次于聚丙烯，是三大合成材料(纤维、橡胶、塑料)的重要化工原料；丙烯腈的物理性质丙烯腈，英文名Acrylonifrile（简称CAN）；化学分子式：CH2=CH-CN；分子量：53.1；丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体，剧毒，有特殊气味；可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有溶剂；与水互溶；丙烯腈在室内允许浓度为0.002mg/L；在空气中的爆炸极限为3.05~17.5%（体积）；丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物，和水的共沸点为71℃，共沸点中丙烯腈的含量为88%（质量），在有苯乙烯存在下，还能形成丙烯腈-苯乙烯-水的三元共沸混合物。丙烯腈的物理性质表2-1丙烯腈与水的相互溶解度水在丙烯腈中的溶解度（质量），%2.102.553.083.824.856.157.659.2110.95丙烯腈在水中的溶解度（质量），%7.157.177.307.517.908.419.109.9011.10温度，℃01020304050607080丙烯腈的物理性质性质沸点，101.3Kpa熔点,℃相对密度，d425黏度，25℃折射率，nd25闪点，℃燃点比热容，J*Kg-1*K-1蒸发潜热，0~77℃生成热，25℃燃烧热聚合热，25℃蒸气压，KPa8.7℃时45.5℃时77.3℃时临界温度临界压力6.6733.33101.32246℃3.42MPa78.5℃-82.00.08060.341.3888048120.92±0.0332.6kJ/mol151kJ/mol176kJ/mol72kJ/mol指标丙烯腈的化学性质丙稀腈由于分子结构带有C＝C双键及C－N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稀腈的C＝C双键上，纯丙稀腈在光的作用下能自行聚合，与强碱（NaOH）混和时，聚合十分剧烈，大量放热，易爆炸；除发生自聚外，丙稀腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙稀酰胺等发生共聚反应，由此可制得合成纤维、塑料、涂料和胶粘剂等。丙稀腈经电解加氢偶联反应可以制得己二腈。氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应等，丙稀腈和水在铜催化剂存在下，可以水合制取丙稀酰胺。丙烯腈的化学性质氰乙基化反应是丙稀腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等的反应。丙稀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、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。丙稀腈与氨反应可制得1，3丙二胺，该产物可用作纺织溶剂、聚氨酯溶剂和催化剂。丙稀腈募於ㄌ卣鞣从ξ?CH2＝CHCN＋Na2SO3＋H2O＝＝＝Na3S-CH2-CHCN+NaOH反应所生成的NaOH是定量的，用盐酸滴定可以测定丙稀腈的纯度丙稀腈的应用丁腈橡胶ABS塑料、AS塑料和生产腈纶纤维（PAN）聚丙烯腈纤维丙烯酰胺、聚丙烯酸酯目前丙稀腈国内供不应求，每年需大量进口来满足市场的需求，2000年进口量超过150kt。丙稀腈的产品标准（中国国标丙稀腈的产品标准（中国国标GB7717.1-94））指标指标名称序号优等品1234567891011121314151617外观色度（Pt－CO），号酸度密度（20℃）/（g/cm3）PH值（5％水溶液）滴定值（5％的水溶液）/ml水分/%(质)总醛（以乙醛计）/%(质)总氰（以氢氰酸计）/%(质)过氧化物（以过氧化氢计）/%(质)铁/%(质)丙烯醛/%(质)丙酮/%(质)乙腈/%(质)铜/%(质)沸程（在0.10133Mpa下）/℃对一羟基苯甲醛/%(质)阻聚剂氨/%(质)0.008～0.012<<<<<<<<<<2.00.450.050.00050.000020.000010.00100.0100.0150.00001<<50.0020一等品透明液体、无悬浮物50.00350.800～0.8076.0～9