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1、年产20万吨丙烯酸生产流程概念设计,姓 名 秦昭康 白烨指导老师 李 秀 喜院 系 化 学 与 化 工专 业 化 学 工 程,内容,1 丙烯酸产品概述2 市场调研3 项目分析与设计工艺方案说明4模拟及优化5 项目经济技术分析6 结论,一、丙烯酸产品概述,1、丙烯酸英文名：Acrylic acid 分子式：C3H4O2 相对分子量：72.06 结构式：H2C=CH-C-OH危险性类别：第8.1类，高闪点可燃液体，酸性腐蚀品化学类别：丙烯酰基化合物 主要成份：含量99.6%外观与性状：无色液体，有刺激性气味。主要用途：生产丙烯酸酯类、聚丙烯酸及其盐。,2、丙烯酸用途,丙烯酸是重要的有机化工原料，大
2、部分用于生产丙烯酸酯(如丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯及辛酯等)，少量用于生产高吸水性树脂、助洗涤剂和水处理剂等。丙烯酸及其酯系列产品可广泛应用于涂料、化纤、纺织、皮革、塑料、粘和剂、石油开采等各个领域。,二、市场调研,据SRI 咨询公司（SRIC）的最新研究报告显示，至2011 年，全球粗丙烯酸市场需求将以年均3.7%的速度增长，中国是全球丙烯酸市场需求增长最快的国家。预计2011年世界丙烯酸总产能将达到550万吨，主要增长地区是中国。根据上表本设计计划生产20万吨/年。,三、项目分析与设计工艺方案说明,丙烯氧化法分两步进行 第一步，丙烯被氧化为丙烯醛；第二步，醛被进一步氧化为丙烯酸。,1)反应信息
3、：,主反应 C3H6 C3H4O C3H4O2 丙烯 丙烯醛 丙烯酸 C3H6+O2 C3H4O+H2O 丙烯醛 C3H4O+O2 C3H4O2 丙烯酸副反应 C3H4O+7/2O2 3CO2+2H2O C3H4O+3/2O2 C2H4O2+CO2 醋酸 C3H4O+11/2O2 3CO2+3H2O,2）反应条件1、反应温度 反应在250500的温度下进行，从丙烯到丙烯醛的反应温度比从丙烯醛到丙烯酸的反应温度通常要高50100，综合考虑取一段反应器中的反应温度为T=350，二段反应器中的反应温度为T=300；2、反应压力 据认为，反应压力加大没有什么显著的效果，综合考虑取反应器压力 P=3.5
4、 bar；3、催化剂 气相反应，有催化剂，为了减少付产物的生成，本反应体系中选择混合催化剂进行反应。4、反应气组成限制实际使用特性显示，富氧条件对反应结果有正面作用，但由于丙烯和氧气的混合物存在爆炸区域，所以从安全和追求理想结果的角度考虑，一般氧气与丙烯的浓度比在1.6:1左右，本设计取1.65，并采用分段补氧的方式。,3）选择性每摩尔转化的丙烯生成丙烯酸的摩尔数=S。产 率Y=SX为了得到较多量的主要产物，应将收率和选择性综合起来考虑。4）产品纯度生产的丙烯酸的纯度0.999。5）原料室温下空气，丙烯和水蒸汽。,输入输出的结构 1）净化进料物流：原料是空气、丙烯和水的混合物，丙烯含杂质极少，
5、不需要净化进料物流。2）反应的副产品：在有金属或金属氧化物催化作用下，丙烯催化氧化制备丙烯酸，在反应转化率达一定时，就会有一定量的副产物出现，主要为醋酸和二氧化碳，此外还溶有微量的丙酸等，因为丙酸与丙烯酸的分离困难，故此在整个设计过程中要重点考虑丙烯酸的提纯，根据参考文献，在丙烯醛氧化成丙烯酸的过程中，把丙烯醛的单程转化率聘用制在6595%，可降低付产物的比例。,3）循环和放空：由于反应器中的氧化反应很完全，所以在反应阶段不需要安排循环物流。副产品为醋酸和二氧化碳，其中醋酸为有用的化工原材料，二氧化碳会污染环境，故需经吸收后去焚化炉焚烧后放空。在本设计反应体系的后一部分，即丙烯酸的分离与提纯过
6、程中，会涉及到循环过程。主要是分离提纯过程中，淬取剂的循环使用。4）过量反应物：由于进口反应物空气中的氧是反应物，参与到反应过程中，故有过量反应物问题。5）产品物流的数目：这些组份的沸点和去向在表2中给出。CO2和空气中的N2是作为一股成品气相物流累积在一起放空的，而丙烯酸和其它部分付产物在一起，为所需要分离的物流。,四、模拟及优化,主要物流输入数据及模拟结果,五、项目经济技术分析,总成本费用原料费用+能源费用+工资及福利费用+维护费用+折旧费用+销售与研发费用+利息及保险+其他费用43812.9万元/年 增值税，按17计算，则增值税为：增值税销项税额进项税额税率*（销售收入原料费用）/（1+
7、税率）27834.44万元/年 销售利润销售收入-总成本费用销售税金163732.143812.927834.4492084.70万元/年 所得税率按33计算，则净利润为：净利润利润总额所得税 61696.79万元/年 由此可见，该项目盈利能力可观，可以进一步研究。,六、总结,本设计全部采用目前为止最新的生产工艺，使生产过程效率更高。对各设备进行了比较详细的模拟、设计和优化。对体系进行了经济衡算，对原料成本、设备成本、运行成本，公用工程、净利润等进行了估算。从经济分析结果可看出该方案具有一定的可行性。由于时间有限，所做的设计还有一些不足的地方，现提出如下一些改进意见：本设计在经济衡算时，还有很多实际因素还没考虑进去，也没有作进一步的全程经济潜力分析，应分析产量、进料比、转化率等对经济效益的影响。应引入环境经济学分析方法，将环境因素考虑进化工优化过程，同时由于现今石油等能源和化工原料价格波动很大，本设计未做技术经济评价。,谢谢！,
