本科生毕业设计（论文）
毕业论文（理工类）
题目：年产15万吨丙烯制丙烯酸
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日
导师签名：日期：年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：（签名）单位：（盖章）
年月日
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：（签名）单位：（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：（签名）
年月日
年产15万吨的丙烯氧化法制取丙烯酸的工艺设计
摘要
本设计综述了国内外丙烯酸生产的工艺及其发展前景。在对各种丙烯酸的生产工艺进行详细比较的基础上，选择了丙烯两步氧化生产工艺生产丙烯酸。在物料衡算和热量衡算的基础上，进行了主体设备设计、辅助设备选型以及车间布置等，完成了年产15 万吨丙烯酸生产车间工艺设计。并绘制了工艺流程图及车间布置图等，对整个工艺方案进行了经济、环保和安全评价，表明该工艺可行，经济合理。
关键词：丙烯酸两步氧化工艺设计
Process design with an annual output of 150000 tons
of propylene oxidation method and acrylic acid
Abstract
The design review process and its development prospect at home and abroad ofacrylic acid production. Based on detailed comparison in the production process of various acrylic acid on the oxidation of propylene, two step process of producing acrylic acid. Based on the material balance and heat balance of themain equipment, auxiliary equipment selection and design, workshop layout,completed an annual output of 150000 tons of acrylic acid production workshop design. And has drawn up the flow chart and workshop layout, economic,environmental and safety evaluation of the whole process, showed that the process was feasible, economical and reasonable.
Keywords: Acrylic ；Two step oxidation ；Process design
目录
1引言 (7)
1.1 概述 (7)
1.2 丙烯酸生产工艺技术 (8)
1.2.1 氰乙醇法 (8)
1.2.2 Reppe法 (8)
1.2.3 烯酮法 (9)
1.2.4 丙烯腈水解法 (9)
1.2.5 丙烯氧化法 (9)
1.3 丙烯酸工业生产概况 (10)
1.3.1 国外工业生产概况 (10)
1.3.2 国内工业生产现状 (11)
1.4 丙烯酸生产工艺技术的发展前景 (12)
1.5 研究的目的及意义 (13)
2 丙烯酸工艺流程的确定 (13)
2.1 丙烯酸生产原理 (13)
2.2 拟采用的生产工艺 (14)
2.3 主要原料及其规格 (14)
2.4 工艺流程图 (14)
2.5 工艺流程简述 (15)
3 物料衡算 (16)
3.1 基础数据 (16)
3.1.1 全装置工艺数据 (16)
3.1.2 工艺配方 (16)
3.2 计算基准 (17)
3.3 计算 (17)
3.3.1 第一氧化反应器的物料衡算 (17)
3.3.2 冷却器的物料衡算 (19)
3.3.3 第二氧化反应器的物料衡算 (19)
3.4 原料消耗综合表 (20)
4 热量衡算 (21)
4.1 基础数据 (21)
4.1.1 计算基准 (21)
4.1.2 热量衡算方程式 (21)
4.2 热量衡算式中各参数计算方法 (22)
4.3 计算 (22)
4.3.1 氧化反应器热量衡算 (22)
4.3.2 冷却器的热量衡算 (24)
4.4 动力消耗综合表 (24)
5 设备的工艺设计 (25)
5.1 主体设备工艺设计 (25)
5.1.1 氧化反应器的设计计算 (25)
5.1.2 反应器零部件选用与设计 (28)
5.2 辅助设备的设计 (29)
5.2.1 冷凝器的设计选型[30] (29)
5.2.2 动力设备的选型 (29)
5.2.3 泵和管路的选型 (30)
5.2.4 物料进、出料管径确定 (32)
5.3 工艺设备一览表 (32)
6车间布置设计 (34)
6.1概述 (34)
6.2车间布置的基本依据 (34)
6.3厂房布置 (34)
6.4设备布置 (34)
6.4.1生产操作 (35)
6.4.2设备安装 (35)
6.4.3安全要求 (35)
7安全、储运设计与三废处理 (36)
7.1安全设计 (36)
7.1.1装置安全 (37)
7.1.2人身安全 (37)
7.2包装与储存 (38)
7.3三废处理 (38)
7.3.1废酸的处理 (38)
7.3.4废水的处理 (39)
8 经济性分析 (39)
8.1 投资估算及资金来源 (39)
8.1.1 项目投资估算 (39)
8.1.2资金来源 (40)
8.2财务评价 (41)
8.2.1产品成本估算 (41)
8.2.2年销售收如何年销售税金及附加估算 (42)
9 总结 (43)
1引言
1.1 概述
1.1.1 丙烯酸的物化性质
丙烯酸（英文名：Acrylic acid），分子式为C3H4O2，相对分子量为72.06，结构式为CH2=CHCOOH。比重（20℃）为1.051，外观为无色透明液体，有较强刺激味，沸点141.3℃，熔点13.2℃（近似），闪点54.5℃（开口杯）。溶于水、
乙醇、乙醚等。化学性质活泼，它是一种重要的不饱和有机酸，其化学结构中含有不饱和碳碳双键和羧基，能与多种化合物通过均聚或缩聚反应，合成一系列丙烯酸共聚物，如丙烯酸酯及聚丙烯酸。其危险性类别排第8.1类，为高闪点可燃液体及酸性腐蚀品，属于丙烯酰基化合物[1]。
丙烯酸是作为一种非常常见的有机化工产品和原料，它的主要用途是用于生产丙烯酸酯类，同时还可用在制造助洗涤剂、水处理剂和高吸水性树脂等，并且广泛应用于粘合剂、塑料、纺织、皮革、化纤、涂料、石油开采等各个领域[2]。
在20世纪20年代末期，化学家Otto Rohm在使用2-氯乙醇支取羟基丙腈时候由而生产出了丙烯酸，此时第一次完成了对丙烯酸生产工艺的工艺化做出研究[3]。
继而1939年，德国化学家Reppe创造了一种以乙炔、水和一氧化碳为原料，用催化计（剂羰基镍）以此来生产出丙烯酸。
此后，1969年，美国联碳公司向英国BP公司直接引进丙烯氧化法制取丙烯醛从而制取丙烯酸技术，并并且恋碳公司建立了一套专业工业化生产装置。经过长期的改造和研究，特别针对丙烯氧化催化剂的改进，目前这种方法已成为世界上生产制造丙烯酸的主要生产方法[4]。
1.2 丙烯酸生产工艺技术
丙烯酸，作为一种主要的有机化学原料，早在在20世纪30年代就实现了工业化生产，它的生产方法主要经历了：氰乙醇法、雷普(Reppe)法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法[5、6]。
1.2.1 氰乙醇法
氰乙醇法是世界上最先开始工业化制造丙烯酸及其酯的工艺方法。
分别在1927年和1931年德国和美国相继使用此方法完成了工业化的生产。但是反应的副产物过多，导致最终的产率很低，仅能达到60~70%之间，并且氰化物含有，对环境的污染很厉害，所以，这种工业方法制取丙烯酸早在50年代就被关闭。
1.2.2 Reppe法
德国的Walter Reppe博士在20世纪30年代发现利用自己研究成果的Reppe 反应，可以利用乙炔直接生产获得丙烯酸和丙烯酸酯类。60年代之前，利用Reppe
法或者利用改良后的Reppe法生产丙烯酸及其酯的工艺曾占据着世界主导方法，但是伴随着石油化工技术的不断革新和改善，同样也伴随着对环境保护意识和要求的不断加强，到1976年此种方法已经全部停止使用。
1.2.3 烯酮法
这种方法主要是用乙酸或者丙酮作为为原料，磷酸三乙酯做为催化剂，在高温700℃下经过裂解生成乙烯酮。
然后再次与无水甲醛在催化剂（AlCl3或BF3）存在下，在25℃时气相反应，反应生成β-丙内酯。
最后，再与热的磷酸接触生成丙烯酸。
乙烯酮法生产丙烯酸的纯度很高，同时产率也非常高，副产物和未反应的物料也可以循环利用，非常适合工业化连续生产，但是原料乙酸或丙酮价格过高且β-丙内酯时一种致癌物质。
1.2.4 丙烯腈水解法
这种方法是由法国Societed’Ugine和美国Sohio共同研制出的工业化生产的工艺流程。
该工艺相对比较简洁，反应过程也比较温和容易达到，设备和投入相对低廉，可同时生产丙烯酸胺。
缺点是对环境的污染比较严重，副产物为大量低廉的硫酸铵。目前，该流程只有日本旭化成和英国联合胶体还存在并且运行。
1.2.5 丙烯氧化法[7,8]
1985年世界丙烯酸生产能力中丙烯氧化法占85％、Reppe法占12％、丙烯腈法、占3％，Reppe法和丙烯腈法逐步被丙烯氧化法所取代。
目前基本上全部采用丙烯氧化法生产工艺。丙烯氧化法生产经过四十多年的不断改进，尤其是对丙烯氧化催化剂的改进，使丙烯氧化法成为生产丙烯酸的主导方法。
工业生产中应用的丙烯氧化法生产技术主要有俄罗斯的Sohio法、日本触媒法、日本三菱化学法和BASF法[9]。从丙烯的总转化率和选择性看日本触媒法、日本三菱化学法在技术上比较有优势，也是我国较多引进的技术方法。
目前，世界上工业装置越来越多地采用的主流方法是丙烯氧化法工艺。该方