PAGEPAGE5開題報告題目年產8萬噸丙烯酸合成項目設計—合成工段工藝設計專業：姓名：學號：指導教師：年月開題報告一、課題的目的與意義本課題主要是以丙烯原料合成丙烯酸，進而達到年產8萬噸丙烯酸。丙烯酸具有酸性較強、有腐蝕性、化學性質活潑。有較強的腐蝕性，中等毒性。工藝特點：所選工藝流程采用循環法工藝。丙烯氧化采用Mo-Bi系或Mo-Co系催化劑,丙烯醛的單程收率約為80%。丙烯醛進一步氧化采用Mo,W,V,Fe系催化劑,丙烯酸單程收率高于90%[1]。二、研究現狀和前景展望作為一種重要的化工原料，丙烯酸在化工行業中一直扮演著極其重要的角色。近十年來，隨著城市化進程加快，丙烯酸單體消費量增長加速，預計我國2010～2020年丙烯酸單體的表觀消費量增速平均在15%左右，中國丙烯酸工業有望迎來黃金十年[2]。丙烯酸作為一種極其重要的化工原料，其下游衍生品也很豐富，從下游需求領域判斷，未來中國的丙烯酸單體需求十分旺盛。丙烯酸涂料由于性能優異和對環境友好，應用日趨廣泛。2009年國務院常務會議通過的十大產業振興規劃為涂料業發展帶來機遇，再是樓市回暖、家電下鄉、汽車下鄉對配套產業的強力刺激，建筑涂料、防腐涂料、汽車涂料等均有大幅攀升，2016年中國涂料產量755萬噸，消費丙烯酸單體40萬噸左右，年均需求增長將超過20%。SAP是最有前景的深加工產品，國際上SAP消費的丙烯酸比例達到30%左右，而國內僅為17%左右，SAP主要用于嬰兒尿片，婦女和成人衛生用品，以及林業園藝等領域，近幾年添加SAP的衛生用品量呈快速上升。聚丙烯酸鈉等具有良好的凝聚性能，被大量用作油田和水處理絮凝劑。國際上聚丙烯酸鈉已被廣泛用作替代水污染大的磷酸鹽洗滌助劑，每年消費量達到40多萬噸，隨著中國近幾年無磷洗滌劑的推廣，聚丙烯酸鹽需求空間也很大。因此，合成制備丙烯酸具有重要的意義[5]。國內合成制備丙烯酸技術（1）氯乙醇法氯乙醇法是應用最早的丙烯酸工業生產方法，1927年和1931年先后在德國和美國用此法建立了生產裝置，進行丙烯酸的工業生產。該方法以氯乙醇和氰化鈉為原料，在堿性催化劑存在下生成氰乙醇，氰乙醇在硫酸存在下脫水生產丙烯腈，再水解(或醇解)從而得到丙烯酸酯。該方法毒性大，成本高，僅用于早期丙烯酸生產。（2）乙烯法該法用乙烯為原料，以把為催化劑合成丙烯酸。美國聯合石油公司于1973年使用該方法建成工業化裝置，但此方法丙烯酸選擇性只在75%—85%左右。目前乙烯法生產丙烯酸尚處于開發之中，工藝尚不成熟。（3）丙烯直接氧化法丙烯直接氧化法分為一步法和兩步法兩種。一步法的反應為:兩步法的反應為:第一步，丙烯氧化生成丙烯醛。第二步，丙烯醛進一步氧化生成丙烯酸。丙烯氧化法最早由UCC公司于1969年在美國建成第一套生產裝置，隨后日本觸媒化學公司(1970年)、日本三菱化學公司(1973年)以及美國塞拉尼斯(Celanese)公司(1973年)相繼建立了以丙烯氧化法生產丙烯酸的生產裝置[16]。世界上目前擁有丙烯氧化生產丙烯酸工藝技術的公司如日本觸媒化學公司(MCC)、三菱化學公司(NSKK)、巴斯夫(BASF)公司和索亥俄(Sohio)公司等，采用的工藝技術均為丙烯兩步氧化法[18]。工藝流程圖見圖1.1圖1.1循環法工藝流程簡圖三、課題主要內容、擬解決的問題、研究特色和創新之處1．主要內容：本設計以丙烯為原料合成丙烯酸工藝為研究對象，首先需要分析設計方案的可行性，然后對國內外合成丙烯酸工藝進行分析比較，結合實際需要選擇了一套經濟實用的工藝方法：丙烯兩步氧化法。首先，從課題的標題入手，找出關鍵詞丙烯酸，并進行大量的文獻探索，了解丙烯酸在國內外市場的行情以及生產工藝方案等等，完成開題報告和文獻綜述。并使用AspenPlus模擬丙烯酸生產工藝流程，在此基礎上，進行物料衡算、能量衡算及主要設備的選型，使用繪圖軟件AutoCAD繪出帶控制點工藝流程圖、平面布置圖等，進而完成設計要求。2．需解決的問題（1）工藝技術方案的比較和選擇；（2）物料衡算、能量衡算中物性數據查找、設備選型；（3）設計說明書的編寫（包括設計計算書）；（4）物料流程圖、帶控制點的工藝流程圖、主要設備圖的繪制；3．特色創新本次設計采用丙烯兩步氧化法，改善了氧化反應過程中的催化劑和壓力，提高了反應的轉化率，減少能量的損失四、研究方法、步驟和措施研究方法：文獻研究法、信息研究法研究步驟：①查閱相關文獻，確定丙烯酸工藝方案；②合成丙烯酸工段物料衡算、能量衡算，相關工藝條件設計；③使用AspenPlus進行物料衡算模擬；④對丙烯酸合成工段用AspenPlus進行模擬衡算；⑤根據設計標準對相關設備進行計算；⑥使用CAD繪制物料流程圖、帶控制點的工藝流程圖、相關設備的裝配圖，同時進行手工圖紙的繪制。⑦編寫設計說明書研究措施：使用AutoCAD和AspenPlus軟件查閱相關文獻資料采用AspenPlus對主要設備進行模擬衡算，然后根據相關數據對丙烯酸合成工段設備進行選型和計算，用CAD繪制圖紙。五、參考文獻王宗祥,趙如松,侯凱湖,等.丙烷氧化合成丙烯酸的催化反應與催化劑[J].石油化工,1993(12):833-838.馮琦瑤,羅國華,魏飛.丙烯催化氧化制丙烯酸的兩段流化床工藝[J].過程工程學報,2008,8(1):83-87.權計忠.丙烯酸催化劑性能研究[D].蘭州大學,2007.楊薌生.丙烯酸及其酯類產品國內外生產需求狀況概述[J].化工科技,1993(3):18-21.楊海堃.丙烯酸及其酯類產品國內外現狀及發展趨勢[J].化學工業,2001,19(2):17-21.景志剛,王學麗,南洋,等.丙烯酸生產工藝發展趨勢[J].當代化工,2008,37(3):312-315.李石磊,方曉明.丙烯酸生產過程中的安全控制[J].化學工程與裝備,2009(11):164-168.張志軍,汪青海,馬建學,等.丙烯酸生產技術及市場分析[J].廣州化工,2012,40(5):57-59.張立巖,戴偉.丙烯氧化合成丙烯酸工藝及催化劑的研究進展[J].石油化工,2010,39(7):818-822.趙俊,孟東,孫偉.丙烯氧化合成丙烯酸工藝及催化劑的研究進展[J].內蒙古煤炭經濟,2015(4):12-12.馮強.丙烯氧化合成丙烯酸工藝研究[J].化工管理,2013(22).劉肖飛,葛漢青,王峰,等.丙烯氧化制備丙烯酸催化劑研究[J].當代化工,2012,41(7):698-700.楊娜.丙烯氧化制備丙烯酸的催化劑性能研究[D].山東大學,2014.李雪梅,馮世強,焦昆,等.丙烯氧化制丙烯酸催化劑在萬噸級工業裝置上的應用[J].石油化工,2012,41(3):325-329.汪勁松,張劍,蘇東風.工業丙烯酸催化劑研究進展Ⅰ.丙烯醛催化劑[J].工業催化,2013,21(6):5-10.陳紹華.國產化丙烯兩步氧化法生產丙烯酸工藝與催化劑評價實驗[D].天津大學,2010.郭曉宇,楊莉,梁宏斌,等.國內丙烯酸行業產品工業化生產技術分析[J].現代化工,2011,31(8):6-8.陽輝,鄭曉廣.國內外丙烯酸產能及市場分析[J].廣州化工,2011,39(19):29-33.孫彥民,李賀,曾賢君,等.合成丙烯酸催化劑研究進展[J].工業催化,2016,24(8):12-19.孟青青,楊建國,王鳳寰.生物法合成丙烯酸的研究進展[J].中國生物工程雜志,2012,32(10):119-127.WeiZheng,ZhenXing,etal.Selectiveoxidationofpropanetoacrylicacidovermixedmetaloxidecatalysts[J].能源化學(英文版),2008,17(2):191-194.YUzheng-xing,WangZheng,XUwen-long,etal.Effectofpreparationconditionsonselectiveoxidationofpropanetoacrylicacid[J].中國有色金屬學報(英文版),2009,19(s2):s476-s479.AndJBR,SolomonEIm,PropyleneOxidationonCopperOxideSurfaces:?ElectronicandGeometricContributionstoReactivityandSelectivity[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2011,120(44).六、指導教