丙烯腈——化工设计方程式
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1.丙烯腈的性质1.1 丙烯腈的物理性质丙烯腈是一种非常重要的有机化工原料,在合成纤维、树脂、橡胶急胶粘剂等领域有着广泛的应用。
丙烯腈,英文名Acrylonifrile〔简称为ACN〕,化学分子式:CH2=CH-CN;分子量:53.1。
丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体,剧毒,有特殊气味;可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有机溶剂;与水互溶,溶解度见表1-1。
丙烯腈在室内允许浓度为0.002MG/L,在空气中的爆炸极限为3.05%~17.5%〔体积〕,因此,在生产、贮存和运输中,必须有严格的安全防护措施。
丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物,和水的共沸点为 71℃,共沸点中丙烯腈的含量为88%〔质量〕,在有苯乙烯存在下,还能形成丙烯腈—苯乙烯—水三元共沸混合物。
丙烯腈的主要物理性质见表1-2。
表1-1 丙烯腈与水的相互溶解度温度/℃水在丙烯腈中的溶解度〔质量〕/%丙烯腈在水中的溶解度〔质量〕/%温度/℃水在丙烯腈中的溶解度〔质量〕/%丙烯腈在水中的溶解度〔质量〕/%0 10 20 30 402.102.553.083.824.857.157.177.307.517.90506070806.157.659.2110.958.419.109.9011.10表1-2 丙烯腈的主要物理性质性质指标性质指标沸点〔101.3KPa〕熔点/℃相对密度〔d426〕粘度〔25℃〕折射率(nD25)闪电/℃78.5-82.00.08060.341.3888生成热〔25℃〕燃烧热聚合热〔25℃〕蒸汽压/KPa8.7℃时45.5℃时151KJ/mol176KJ/mol72KJ/mol6.6733.33燃点/℃比热容/J.Kg-1.K-1 蒸发潜热〔0—77℃〕48120.92±0.0332.6KJ/mol77.3℃时临界温度临界压力101.32246℃3.42MPa1.2丙烯腈的化学性质及应用丙烯腈由于分子结构带有C=C 双键及-CN 键,所以化学性质非常活泼,可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
丙烯腈水解的方程式嘿,朋友们!今天咱们来聊聊丙烯腈水解这个超有趣(其实有点化学小复杂)的事儿。
你看啊,丙烯腈(CH₂=CH - CN)就像一个小小的化学精灵,它水解的时候可就像一场奇妙的变身秀。
丙烯腈水解有两种情况呢。
一种是酸性水解,这时候就像是给丙烯腈这个小精灵丢进了一个酸溜溜的魔法池。
方程式是CH₂=CH - CN + H₂O + H⁺ → CH₂=CH - COOH + NH₄⁺。
你可以想象啊,那个氢离子(H⁺)就像个急性子的小助手,冲上去就把丙烯腈的结构给捣鼓了一下,让它变成了丙烯酸(CH₂=CH - COOH),而氮呢就和氢离子结合变成铵根离子(NH₄⁺),就好像氮被氢离子拉着去组成了一个新的小团体。
再说说碱性水解吧,这就好比是把丙烯腈这个小不点扔进了碱性的大浴缸里。
方程式是CH₂=CH - CN + H₂O + OH⁻ → CH₂=CH - COO⁻+NH₃↑。
在这个过程中,氢氧根离子(OH⁻)就像个大力士,把丙烯腈里的氮给拽走了,还顺便把氢也带走一些,让氮变成氨气(NH₃)飞走了,就像一个小气球飘走了一样,剩下的部分就变成了丙烯酸根离子(CH₂=CH - COO⁻)。
酸性水解就像是一场温和的改造,氢离子慢慢悠悠地让丙烯腈发生变化,就像一个老工匠在精雕细琢。
而碱性水解则像一场激烈的抢夺战,氢氧根离子风风火火地把丙烯腈拆得七零八落,然后组成新的东西。
如果把丙烯腈水解比作一场戏剧,酸性水解是文艺片,慢慢叙述着变化的故事。
碱性水解就是动作片,各种元素激烈地碰撞重组。
酸性水解的时候,那个铵根离子的形成就像两个小伙伴偶然相遇然后紧紧抱在一起。
碱性水解里氨气的飞走,就像一个调皮的孩子挣脱大人的手跑出去玩了。
从丙烯腈水解的这两种方式来看,化学就像一个超级大的魔术箱,小小的分子进去,就会变出各种各样意想不到的东西。
就像丙烯腈进去,酸性水解出来是丙烯酸和铵根离子,碱性水解出来就是丙烯酸根离子和氨气。
化学的世界真的超级有趣,就像一个充满奇幻故事的王国,每个反应都是一个独特的故事。
《化工工艺学》课程设计任务书一、设计时间2010年06月06日-2010年06月18日二、设计题目年产6000吨丙烯腈合成工段工艺设计三、设计条件(1)年生产天数300天(2)原料用丙烯,氨,空气为原料。
原料组成:液态丙烯原料含丙烯85%(mol),丙烷15%(mol);液态氨含氨100%。
(3)生产方法和工艺参数采用丙烷氨氧化法:丙烷在催化剂的作用下与氨和氧气(或空气)反应合成丙烯腈,反应方程式:主反应:C3H8 + NH3 +2O2 →CH2=CHCN(AN) + 4H2O(60%)H6(PEN) + H2OC3H8 + 0.5O2 →C3C3H6 + NH3 +1.5 O2 → CH2=CHCN(AcN) + 3H2O副反应:①生成乙腈:C3H6 + 1.5NH3 + 1.5O2 → 1.5CH3CN + 3H2O (10.5%)②生成氢氰酸:C3H6 + 3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O (8%)③生成COx:C3H8+ 4O2 → 2CO+CO2 +4 H2O 13%④生成氮气:2 NH3 + 1.5 O2→N2+ 3 H2O典型的反应条件为:温度: 850华氏度;压力: 约1atm;接触时间: 2-6s;C3H8:NH3:O2:N2=1.0:1.5:3.15:11.85 (摩尔比)实验室中已经得到的转化率为20-80%。
当丙烷转化率达91%时,该催化剂对丙烯腈选择性可达最大65.5%。
四、设计任务课程设计主要任务包括:一.1.生产能力 6000吨/年2.产品要求 C3H3N≥99.5wt%二、工艺计算。
(1)物料衡算并绘制物料流程图;(2)对工段各设备的热量衡算;(3)主要设备选型说明;(4)填写设备一览表。
三,消耗与排出一览表(1),工段原料消耗表。
(2),工段能量消耗表。
(3),工段排出除物综合表。
四,带控制点的工艺流程图,绘制物料流程图和主要设备图。
五,厂址的选择方法,车间的布置。