丙烯部分催化氧化生产丙烯酸概念设计

1、丙烯部分催化氧化生产丙烯酸概念设计 院院 系：系： 化工学院化工学院 专专 业：业： 化学工程化学工程20022002博博 学学 生：生： 胡福田胡福田 张延霖张延霖 指导教师：指导教师： 钱钱 宇宇 教授教授 陆恩锡陆恩锡 教授教授 2003.3.27一、生产丙烯酸的必要性一、生产丙烯酸的必要性 近年来，由于世界丙烯酸市场供不应求，一些大企业开始实 施新一轮装置建设计划。 1.巴斯夫公司与中国石化股 份有限公司在德国柏林签订了合资经营合同，在南京建设扬子巴斯夫 一体化石化基地工程，项目包括建设16万吨年丙烯酸装置，预计2004年投 产。 2.美国罗门哈斯公司是美国最大的丙烯酸及酯生产商，已经

2、完成装置 扩建计划，该公司与德国stockhausen公司合资，采用日本三菱油化技术扩建德 国马尔装置，丙烯酸及酯类生产能力分别达到15万吨年及6. 8万吨年，预计2003年投产。 3.日本丙烯酸生产企业产品生产能力达到52万吨年。由于市场需求坚挺和供应短缺，促使一些厂家 争相扩大生产能力。与此同时，一些生产商寻求向海外发展，尤其是东 南亚地区。 二、丙烯酸的生产技术目前丙烯酸生产方法主要有丙烯两步催化氧化法和丙烯腈水解法两种，其中，丙烯氧化法占丙烯酸总生产能力的85以上。1.氰乙醇法（德国rohm&hass公司） 不足：有各种聚合物，收率低（6070），污染环境。2.改进reppe法（bas

3、f公司） 3.丙稀腈水解法（法国ugine kuhlmann公司） 不足：污染严重，副产品含有大量低价值的硫酸铵。4.丙稀氧化法（ ucc公司引进b.p.公司专利） 目前应用的丙稀氧化技术主要有 sohu法、日本触媒法、三菱油化法和basf法。 chch co ch2chcooh h2o220.5kj 某公司预投资年产50000吨的丙烯酸厂，要求丙烯酸的总收率为88，纯净度达到99.9以上。 三、设计任务与要求三、设计任务与要求一）反 应 式 主反应主反应 c3h6 + o2 c3h4o + h2o h = 81.4 kcal/mol 放热反应放热反应 c3h4o +o2 c3h4o2 h =

4、 60.7 kcal/mol 放热反应放热反应 副反应副反应 c3h4o +o2 3co2 + 2h2oc3h4o +o2 c2h4o2（醋酸）醋酸） + co2 c3h4o +o2 3co2 + 3h2o四、反应过程分析 2134567二）反应流程图1空气（压缩前）2空气（压缩后） 3 丙稀 4 水 5混合后气体6反应产物 7 循环水反应流程图1243578911106 分离流程图 催化剂三菱油化公司催化剂 温度310 压力4bar 反应物计量关系-氧：丙稀1.8:1三）反应条件四）反应过程系统物流表物物流流 1 2 3 4 5 6 7 温度() 25 263.2 150 35 160.8

5、190 307.5 压强(bar) 1 5 5 5 4.3 4.3 4.0 汽化率 1 1 0 1 1 1 1 质量流量(tonne/h) 24.725 24.725 0.775 4.208 29.708 29.708 29.234 摩尔流量(kmol/h) 857 857 43 100 1000 1000 944.6 组分摩尔流量(kmol/h) 丙烯 100 100 100 2 氮气 677 677 677 677 677 氧气 180 180 180 180 6 二氧化碳 20.4 水 43 43 43 158 醋酸 3.2 丙烯酸 88 五）产物分离过程1. 1.精制分离系统精制分离系

6、统 本设计的分离系统与通常的丙烯酸萃取分离系统相比较，在流程上能大大简化，取消了萃取塔和萃取用溶剂回收塔，采用醋酸与水共沸脱出，在丙烯酸精制系统中无需加入共沸组分，只需选择最佳的操作条件精制丙烯酸。 2.各分离提纯设备分离操作条件的确定各分离提纯设备分离操作条件的确定 1）闪蒸冷却器操作条件的确定 闪闪蒸蒸冷冷却却塔塔的的操操作作条条件件及及物物流流衡衡算算 物物流流流流量量（kmol/hr） 顶顶部部 底底部部 输出温温度度（） 输出压压力力(bar) 净净热热 （w/h） 汽汽化化率率 进进料料 出出料料 进进料料 出出料料 35 1.4 4772418.2 0.765 0 730.148

7、 955.2 225.502 2）尾气水洗塔分离条件的确定 尾尾气气水水洗洗塔塔操操作作条条件件及及物物流流衡衡算算 物物流流流流量量（kmol/hr） 进进 料料 出出 料料 操操作作温温度度（） 操操作作压压力力(bar) 净净热热 （w/h） 顶顶部部 底底部部 顶顶部部 底底部部 常温 1.0 0 20 730.148 735.519 17.63 3) 液相混合器操作条件的确定 液液相相混混合合器器的的操操作作条条件件及及物物流流衡衡算算 物物流流流流量量（kmol/hr） 输出温温度度（） 输出压压力力(bar) 净净热热 （w/h） 汽汽化化率率 进进料料 1 进进料料 2 出出料

8、料 34.9 1.4 0 0 225.052 17.63 242.681 4）泵的操作条件确定 泵泵操操作作条条件件及及物物流流衡衡算算 物物流流流流量量（kmol/hr） 输输入入压压力力 （bar） 输输出出压压力力(bar) 消消耗耗净净功功 （w/h） 进进料料 出出料料 1.4 1.7 187.47 242.681 242.681 5）换热器的操作条件确定 换换热热器器操操作作条条件件及及物物流流衡衡算算 物物流流流流量量（kmol/hr） 输输出出压压力力(bar) 输输出出温温度度 （） 消消耗耗净净功功 （w/h） 进进料料 出出料料 1.4 120 2010080.83 24

9、2.681 242.681 6）共沸精馏塔的操作条件共共沸沸精精馏馏塔塔的的操操作作条条件件 回回流流比比 温温度度 t() 物物流流流流量量（kmol/hr） 出出料料 操操作作压压力力(bar) 理理论论板板数数 进进料料位位置置 最最小小 实实际际 塔塔顶顶 塔塔釜釜 进进料料 顶顶部部 底底部部 1.0 65 42 1.4 1.65 99.9 156.5 242.68 154.65 88.031 丙丙烯烯酸酸分分离离过过程程系系统统物物流流表表 物物流流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 温度() 280 35 25 35 33.1 27.8 34.9 34.9 120

10、156.5 100 压强(bar) 4 1.4 1.2 1.4 1.4 1 1.4 1.7 1.4 1.6 1 汽化率 1 1 0 0 0 1 0 0 0.62 0 1 质量流量(tonne/h) 29.54 20.71 0.36 8.83 0.44 20.63 9.27 9.27 9.27 6.34 2.93 摩尔流量(kmol/h) 955.2 730.15 20 225.05 17.63 735.52 242.68 242.68 242.68 88.03 154.65 组分摩尔流量(kmol/h) 丙烯 2.001 1.91 0.087 0.007 1.91 0.094 0.094 0.094 0.094 氮气 677.43 676.99 0.427 0.033 676.97 0.46 0.46 0.46 0.005 氧气 6.004 5.999 0.005 0.001 5.999 0.005 0.005 0.005 0.005 二氧化碳 20.413 20.243 0.169 0.014 20.23 0.183 0.183 0.183 0.183 水 158.09 22.55 20 135.54 15.23 27.32 15