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1、年产15万吨丙烯腈项目概念设计项目介绍内容项目介绍内容o产品概述o需求分析o项目简介o研究方案o进程安排2910国内需求国内需求11国内丙烯腈主要生产厂家国内丙烯腈主要生产厂家12丙烯腈消费结构丙烯腈消费结构13国内需求分析国内需求分析o需求持续增长，2010年我国丙烯腈消费量预计达到166.9万o国内产量不断增长,进口依存度呈下降趋势o年进口量保持在30万吨以上143.3.项目简介项目简介o项目来源o项目目标15项目来源项目来源o该 项 目 来 源 于 卓 越 化 学 公 司(Excellent Chemicals)。该公司的商业开发部门想要扩大他们的纤维和树脂生产线，这一项目能为作为原料之
2、一丙烯腈提供40万吨的市场。因此，经济的丙烯腈生产工艺的开发成为该公司迫切需要解决的问题。为解决此问题，要求 EnDoCor公司(ENGINEERING DESIGN CORPORATION)对 此 进 行 概 念 设 计。16项目目标项目目标o设计项目设计项目 15万吨/年 o产品名称产品名称 丙烯腈o产品规格产品规格 GB/T7717，合格品，合格品，丙烯腈浓度99w%以上o主要用途：工业生产ABS树脂174.4.设计方案设计方案o分析比较确定最佳生产工艺o对选择的生产工艺进行分析、设计和改进 o用Aspen Plus对工艺流程进行模拟、优化o经济核算18方法选择o丙稀氨氧化法o丙烷氨氧化
3、法o方法比较19丙稀氨氧化法o主反应主反应C3H6+1.5 O2+NH3 C3H3N(acrylonitrile)+3 H2O 丙烯转化率=89%p副反应副反应C3H6+2O2+2NH3 C2H3N(acetonitrile)+HCN+4 H2O 丙烯转化率=5%C3H3N+2 O2 HCN+CO+CO2+H2O 丙烯腈转化率=19%CO+0.5 O2 CO2 一氧化碳转化率=25%20丙稀氨氧化法p操作条件操作条件 温度：440 F 入口压力：240 kPa 摩尔流率；氨/丙烯1.05 氧气/丙烯2 丙烯转化率 90%21丙烷氨氧化法丙烷氨氧化法 o 主反应：C3H8+NH3+2 O2 CH
4、2=CHCN(AN)+4 H2OC3H8+0.5O2 C3H6(PEN)+H2O C3H6+NH3+1.5 O2 CH2=CHCN(AcN)+3 H2Oo副反应：生成乙腈：C3H6+1.5NH3+1.5O2 1.5CH3CN+3H2O 生成氢氰酸：C3H6+3NH3+3O2 3HCN+6H2O 生成COx：C3H8+4O2 2CO+CO2+4 H2O 生成一氧化碳：2 NH3+1.5 O2 N2+3 H2O22丙烷氨氧化法丙烷氨氧化法o反应条件为：温度:683K；压力:约1atm；接触时间:2-6秒；C3H8:NH3:O2:N21.0:1.5:3.15:11.85(moral ratio)实验
5、室中已经得到的转化率为20-80%23工艺方法确定o技术分析：前者技术成熟，原料转化率高，后者起步较晚，具有较大发展潜力。o成本分析：丙烯市场短缺、价格走高，而丙烷来源丰富，相对便宜。o选择：丙烷氨氧化法。24过程分析与设计 p合成过程分析与设计 p分离过程分析与设计25合成过程分析p反应类型：丙烷、氨、氧气共同参与下发生的气相催化反应。p反应温度：视催化剂性能而定，一般温度控制在480左右，进料应设预热器。p反应压力：体积增大，减小压力可以增加转化率，但会使设备投资增加，选择略高于常压。p热效应：强放热过程，反应过程中所放出的热量由内取热器取出 26合成工段设计27分离过程分析o反应器出口气
6、体的成分：AN（丙烯腈）、ACN（乙腈）、HCN、H2O、丙烷、NH3、O2、CO2等。oAN、HCN等产物很容易在高温下聚合，尤其是在碱介质的引发下很易聚合。因此，必须除去产物中的NH3。同时少量的AN和HCN等已发生聚合形成聚合物粉尘，必须首先除去。o产物中有CO2、O2等不凝气体，也必须分离，否则会增加处理物的流量，而且气体的夹带，往往使产物的收率下降。oACN和HCN较难分离28分离过程设计o急冷塔：冷却反应生成气体；用磷酸二氢铵中和吸收反应生成气体中未反应的氨 o解吸塔：吸收反应生成气体中的丙烯腈、乙腈、氢氰酸等有机成分；放空氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气等气体 o脱乙腈塔：除去AC
7、N，采用萃取精馏o脱氰塔：除去氢氰酸o精制塔：除水，纯度达到要求29分离过程流程图30分离过程流程图31流程模拟与优化o合成工段模拟与优化o脱氨水洗工段模拟与优化o丙烯腈精制工段模拟与优化32合成工段模拟与优化1234567Temperature C2525-506666480165Pressure bar1.011.011.012.552.552.413.25Vapor Frac1101111Mass Flow kg/hr4245974318625028431862502849281142459733优化进料比质量比C3H8:NH3:O2:N2=44:25.5:100.8:331.8 34脱
8、氨水洗工段模拟与优化温度换热器温度设定在140左右 35水吸收塔T-302操作条件优化 在T-302中，利用水吸收反应物，同时将未反应的原料及产生的CO2、CO 等与产物分离，得到丙烯腈水溶液。一般而言，高压低温对吸收有利，在压力温度恒定下，增加水的用量对吸收有利，但加水过多未免会使后续流程的处理量大大增加。于是可以在优化时增加一个设计规定，即使物流13中99%的丙烯腈进入物流17中，通过模拟得到水的流量为8503 kmol/hr36丙烯腈精制工段模拟与优化 o乙腈分离塔T401操作条件的确定 oHCN分离塔T501操作条件的确定 o丙烯腈成品塔T601操作条件的确定 37乙腈分离塔T401操
9、作条件的确定38HCN分离塔T501操作条件的确定39丙烯腈成品塔T601操作条件的确定 40经济核算o建设项目投资估算：设备费用、设备安装费用、土地费、无形资产获取费用 o生产成本：原料成本、公用工程、工资福利费用、销售费用、保险费用、维修费用、折旧费用o销售收入与利润 41建设项目投资估算o设备费用：根据设备类型和尺寸估价，总计为232.6 万美元o设备安装费用：按设备购置费用的50计算，设备安装费用共计116.3万美元。o土地费用：厂区面积1000亩，10万元/亩，共10000万；土建费1000-1200元/平方米，估计为73000万；办公设施1000万。共计84000万。o无形资产获取
10、费用o催化剂专利使用费：1000万；小试与中试实验费用：2000万。总计3000万元。o建设项目投资总计为：（232.6+116.3）6.7+84000+3000=89337.6万元。42生产成本o原料成本：丙烷183.0美元/吨，氨187.4美元/吨，每年对原料的需求量为：丙烷28.7万吨，氨气13.3万吨。故原料总费用183.028.7+187.413.3=7744.5万美元=51888万元/a。o公用工程；冷却水用量10万吨/a（单价6.2元/t）。冷却水费用为106.2=62万元/a；电气费用（电单价0.45元/度）约1000万元/a。故公用工程费用为1062万元/a。o工资福利费用：
11、全厂雇佣工人200人，工资1500元/月；技术员50人，工资3000元/月；管理人员20人，工资4000元/月；每年直接工资支出636万元，福利为工资支 出 的 14%。所 以 直 接 工 资 福 利 总 计 为636(1+14%)725万元/a。43生产成本o销售费用：市场销售，日常办公，广告等其它费用，预计1000万元/a。o保险费用：新设备保费为3.2%，旧设备加收30%。232.63.2%=7.44万美元=49.8万元RMB；人身意外险为240元/人，总计(200+50+20)2406.5万元。o维修费用：维修费用每年按照设备总投资的10%计算，每年支出维修费用为23.26万美元=155.8万元RMBo折旧费用：设备投资232.6万美元，预计使用年限10年，按照直线折旧法求折旧额。每年折旧率为10%,年折旧额为23.26万美元=155.8万元RMB。o综上，总成本为51888+1062+725+1000+6.5+155.8+155.8=54993万元44销售收入与利润 2007年12月3日的丙烯腈价格16700元/吨，生产规模为11.17万吨，故每年销售收入为186539万元，每年利润为186539-54993=131546万元，而建设项目投资总计为89337.6万元，可见当年就可收回成本。45结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！46