摘 要本文主要介绍了丙烯腈的相关理化性质及其它的工艺流程与工业生产、PDMS软件的特点及其在丙烯腈应用中的优势，并以丙烯腈和氨为原料，丙烯氨氧化法生产丙烯腈的项目设计，重点应用PDMS并结合CAD制图对丙烯腈工厂平面图的描绘对工厂结构进行可视化三维设计，介绍了该软件应用于丙烯腈装置结构设计的基本过程，行业特点以及应用中存在的问题和前景。
目 录
1 项目概况 1
1.1 设计背景 1
1.2 项目选址 1
1.3 厂区布局 2
2 丙烯腈的生产 3
2.1 丙烯腈的物化性质 3
2.2 丙烯腈的应用现状 3
2.3 丙烯腈的生产方法 4
2.4 丙烯腈的工业生产 5
3 PDMS软件 6
3.1 行业特点 6
3.2 应用优势 6
4 项目中的结构设计 8
4.1 结构设计的内容和特点 8
4.2 丙烯腈工厂的结构设计 8
4.2.1 梁柱的设计 8
4.2.2 楼板的设计 15
4.2.3 楼梯和平台的设计 17
4.2.4 精制车间三维结构 21
5 设计存在的问题和前景 24
结 语 25
参考文献 26
致 谢 27
1 项目概况
1.1 设计背景
随着近几年国内化工企业及厂区火灾、爆炸事件的频繁发生，造成大量的人员伤亡以及一些有毒化学物品的爆炸引起大范围有毒气体的扩散从而引起周边居民的日常生活，给周边地区的人民造成了极大的伤害。所以，国家开始越来越重视对化工厂的安全监管工作，关闭了许多不合法的违规企业，同时也整改了多家化工厂，更是颁布了多个相关法律政策来治理整改化工厂。
而近几年来，随着关于丙烯腈产品的开发与应用不断深入，使得国内甚至全世界对丙烯腈的需求量也不断增大。这样一来，我国对于丙烯腈产品的的工艺的研究和改进的要求也越来越高，使得丙烯腈工厂的建立成为化工厂发展的必然趋势。
1.2 项目选址
由于国家法律的相关规定，各化工厂须集中 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
建立，统一治理，所以我认为要设计丙烯腈工厂的前提是选好合适的地址，然后才能去开展设计工作。因此我觉得可以把丙烯腈工厂建立在常熟福山工业园区，那里一带都为化工厂区域，化工企业集中，易实现化学物品废渣、废水的统一治理。同时，常熟福山厂区地处长江下游地区，污水排放更为方便合理，水路运输较发达。且地形地貌较为良好，离居民区的安全距离较为合适。以下图一、图二分别为丙烯腈工厂在卫星图和地图中的选址，如图所示：
图1 卫星图
图2 地图
1.3 厂区布局
而丙烯腈工厂从大局的布置及设计上来说应该要依据本厂所在地区的自然环境条件、经济上的策略规划、现状背景及其特点和区域优势等方面进行设计。在保证生产的产量、员工及周边地区居民的生活质量、交通运输、安全卫生、环境良好的条件时，应当通过各种方案的技术经济比较后确定最符合条件的。所以在经过一番研究与思考，结合以上的设计特点，我将厂区的发展用地，催化剂仓库，消防水池，原料罐区，产品罐区等等一系列的区域布置图用CAD制图绘制，如图3所示
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图3 厂区平面布置图
2 丙烯腈的生产
2.1 丙烯腈的物化性质
丙烯腈是一种非常重要的有机化工原料，在合成纤维，树脂和橡胶粘合剂领域具有广泛的应用[1]。丙烯腈，英文名Acrylonifrile（简称ACN），化学式：CH.=CHCN；分子量：53.1。丙烯腈在正常温度下为透明或淡黄色液体，剧毒并伴随着特殊气味，易溶于有机溶剂，如丙酮，苯，四氯化碳，乙醚和乙醇；它可与水混溶。一般情况下，室内丙烯腈的浓度必须控制在为0.002MG/L左右，在空气中的爆炸极限为3.05%17.5%（体积）。因此，在生产，储存和运输过程中必须采取严格的安全预防措施[3]。
它具有化学活性，可以进行双键加成反应，并与相应的含有活性氢的无机或有机化合物反应形成一系列氯乙基化产物。它易于在没有氧气或暴露于可见光下聚合，并且可以在浓碱存在下强烈聚合。与还原剂剧烈反应释放有毒气体。蒸气与空气混合形成爆炸性混合物，其与氧化剂强烈反应。见光，热，长期储存，易聚合，有燃烧和爆炸的危险。聚合反应和加成反应均在丙烯腈的C=C双键上发生，并且纯丙烯睛可在光的作用下自聚合[4]。因此，在丙烯腈和丙烯脯的生产中，通常加入少量的阻聚剂，如对苯酚甲醚（抑制剂MEHQ），氢醒，氯化亚铜和胺化合物。除自聚合外，丙烯腈还可与苯乙烯，丁二烯，乙酸乙烯酯，丙烯酰胺等共聚，从而生产合成纤维，塑料，涂料和粘合剂。丙烯睛可通过电解氢化偶联反应获得。氰基反应包括水合反应，水解反应，醇解反应等，丙烯腈和水可以在铜催化剂存在下水合以获得丙烯酰胺[5]。
2.2 丙烯腈的应用现状
丙烯腈主要用于生产ABS树脂，丙烯酰胺，丙烯酸纤维，六亚甲基和苯乙烯已烷树脂,在合成高分子材料的应用中有着重要地位，前景也很广阔。然而，其聚合物与衍生物也在建材市场及生日用品中有着广泛的应用，其腈纶即聚丙烯腈纤维市场在我国占有着显著地位。而ABS塑料及树脂也被广泛应用于家用物品、包装材料及汽车零部件等；其以丙烯腈为原料生产的丙烯酰胺大部分都被用作生产聚丙烯酰胺，在造纸、采油、炼矿等方面有着广泛用途。下图则为2015年国内丙烯腈下游消费领域分布图，如图4所示：
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图 4
2.3 丙烯腈的生产方法
丙烯氨氧化法：以丙烯、氨、空气和水为原料，按一定比例进入流化床或固定床反应器[6]。在使用硅胶作为载体的磷钼阑或尼龙铁催化剂的作用下，在400500℃温度和常压下，生成丙烯腈。然后，用稀硫酸通过中和塔除去未反应的氟，吸收塔吸收丙烯腈等气体，形成水溶液。通过萃取柱将水溶液与乙脂分离，在脱氢氰酸塔中除去氢氰酸，通过脱水和精馏得到丙烯睛产物。其单程收率高达75%，副产物包括乙酰基，氢氰酸和硫酸铵。[9] 丙烯腈化工工艺流程图如图5所示：

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