年产4000吨一消基甲苯生产车间消化工段设计开题报告.doc

课题名称年产4000吨一硝基甲苯生产车间硝化工段设计系名称化学工程专业名称化学工程与工艺学生姓名指导教师一、 课题来源及意义硝甲苯是生产多种精细化工品的生产中间体，工业用途广泛，由硝基甲苯、邻硝基甲苯、间硝基甲苯三种同分异构体混合组成（简称混硝），经过分离的三种纯品都是重要的有机化工合成原材料，其中，对硝基甲苯的含量为36%、邻硝基甲苯的含量为60%、间硝基甲苯的含量为4%，纯品具有低毒、代用品少的特点，广泛用于染料、颜料、塑料、医药、纤维以及助剂中间体等有机合成工业；近年伴随着国际、国内化学工业的不断发展，三种异构体的市场需求量增长强劲。甲苯硝化反应是有机合成中一类重要的反应，一硝基甲苯主要用于生产对甲苯胺，3-氯-4-硝基甲苯，二硝基甲苯等，也用作染料中间体及农药，医药，塑料和合成纤维助剂的中间体。近年来，硝基甲苯的下游用途不断地被进一步开发，其应用前景十分被看好，导致国际市场硝基甲苯的供应日益紧张。二、 国内外发展现状目前我国一硝基甲苯的产量足以左右欧洲市场行情，导致了欧洲一些中间体生产企业日渐萎缩和停产，中间体生产重心逐渐向亚洲转移，使我国的开发，生产销售出现了良好的机遇。国内一硝基甲苯的主要生产企业有：江苏淮河化工有限公司（国营9395厂），国营375厂，四川红光化工厂(国营565厂)、湖北东方化工厂(国营525厂)、吉化公司染料厂、湘潭有机化工厂、广东茂名有机化工厂等，总生产能力超过20万吨。一硝基甲苯作为医药、农药、染料、香料的中间体，应用广泛。在国际市场上，我国一硝基甲苯及其衍生物的价格比欧洲同类产品平均低30，具有极强的竞争力。目前，我国一硝基甲苯及其衍生物产品的产量，足以左右欧洲市场行情，也导致了欧洲一些历史悠久的中间体生产企业日趋萎缩。据统计，近10年中，西欧被迫关闭2家硝基甲苯生产厂，5年前，2，6一二氯甲苯还有12家企业在生产，现在已不再生产，而间氯甲苯从5年前4家厂生产减少到只有2家，间二氯苯、N一烷基苯胺也减少了多家生产厂。美国一些大公司如联合公司、氰胺公司先后退出中间体生产舞台，美国市场上的铜酞菁、2B酸等70来自中国及东南亚国家，国内几乎不生产。随着西欧中间体生产企业相继停产，中间体的生产重心逐渐移向亚洲(主要是中国和印度)，使我国硝基甲苯及其衍生物的开发、生产、销售出现了良好的发展机遇。近年来，国内有关科研单位和生产企业对一硝基甲苯的生产工艺进行了许多研究和探讨。如甲苯的一硝化工艺，国内目前均采用釜式串联混酸硝化，江苏淮河化工有限公司在有关专家的的指导下，结合硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯生产过程中硝化流程和设备的优点，对甲苯一硝化工艺及设备进行了相关的改进，使原先设备的产品产量翻番，质量提高，单耗下降。另外随着市场对高附加值的对硝基甲苯需求量增加，国内各大型科研院所对甲苯的选择性硝化也开展了广泛的研究。江苏淮化集团有限公司曾与南京理工大学合作开展甲苯定向硝化的研究，并取得了可喜进展，但实现工业化生产还有一定的困难。 国外主流技术为绝热硝化工艺，绝热硝化工艺是国外20世纪70年代发展起来一种新型硝化技术，该工艺突破了硝化反应必须在低温下恒温操作的传统观念，取消了冷却装置，节省了大量用以移除反应热的冷却水，充分利用混合热和反应热来提高反应速度，因而物料停留时间段，副反应少，并且反应后的稀酸浓缩可以循环使用，因此绝热硝化被认为清洁的有前景的硝化技术。德国PLINKE公司和瑞士BIAZZI公司已联手将他们在各自领域内的经验汇集起来以提供最先进的绝热硝化技术。PLINKE公司是一家高度专业的工程公司，自从1947年以来它就闻名于废酸浓缩工厂。PLINKE公司也是苯绝热硝化的专家，1995年它就在此领域有所建树。PLINKE公司提供工程，技术诀窍，专有和搪玻璃设备并根据需要提供交钥匙工厂。迄今PLINKE公司已成功地在此领域向全世界提供了超过500套装置。BIAZZI公司是一家高度专业的工程公司，自从1936年开始传统地活跃于炸药领域的生产并自1950年跨入芳族硝化工艺。BIAZZI公司迄今共成功地完成了300多个项目，得到世界各地用户的一致赞誉。近年来国内外研究者正在原有硝基甲苯绝热硝化基础上研究完全绝热的硝化新工艺，据报道采用该技术对硝基甲苯进行硝化得到硝化产物质量分数约为邻硝基甲苯40%；对硝基甲苯59.5%；间硝基甲苯0.5%；其中邻硝基甲苯比传统的硝化得到邻位比例高出6%,起到了调节异构体比例的作用。不过目前该技术尚处于实验室阶段，而且增加了固体催化剂的应用，导致生产成本的增加，不过该技术不仅清洁环保，而且可以在一定程度上解决困扰硝基甲苯生产界多年的异构体调节难题。三、研究本次设计硝甲苯的生产方式采用连续化生产，绝热混酸硝化方法，这种方法节约能源但腐蚀性大，混酸组成为H2SO456%,HNO327%,H2O17%。 硝基苯生产工艺主要有四个工序:配混酸工序、硝化工序、后处理工序、分离工序。 生产关键流程简述：在该绝热硝化工艺中，循环硫酸用泵从硫酸泵罐中抽出，同加入的硝酸混合成含有硝酸、硫酸和水的混合酸液。混合酸加入到带搅拌的串联的反应器中。甲苯进入反应器同混合酸进行反应，为保证硝酸完全转化，甲苯进料量一般大于理论量的10%。反应后从酸相中分离出来的粗硝基甲苯，经过热交换器进入洗涤器，经过洗涤除去无机酸和有机酸，并萃取回收未反应的甲苯，回收甲苯再循环到过程中重新使用。然后硝化后的硝基甲苯进入精馏结晶工序进行分离提纯。四、进度安排10月8日至14日 写开题报告10月15日至21日 绘制方框图10月22日至11月4日 物料计算11月5日至11日 热量计算11月12日至25日 设备计算与选择11月26日至12月17日 绘制流程草图五、建厂规划大庆市地处黑龙江省西部、松嫩平原中部，是大庆地区的重要的经济、文化、科研、教育及医疗中心，黑龙江省副中心城市，大庆地区区域性中心城市。大庆市是一座综合性工业城市，第二产业增加值位居黑龙江省首位，占黑龙江省工业增加值的60%。城市综合实力仅次于哈尔滨，位居全国地级城市第11位1。大庆市是典型的石油资源型城市，是世界能源伙伴城市组织（World Energy Cities Partner）成员。大庆市承担国家石油资源型城市转型试点任务，经过20多年的建设和发展，大庆市已经成为一座以石油产业、石化产业、服务外包产业、乳品加工产业、旅游产业等为主，多产业齐头并进的现代化综合经济强市。 地理位置大庆市位于黑龙江省西部，松辽盆地中央坳陷区北部。市区地理位置北纬4546至4655，东经12419至12512之间东与绥化地区相连，南与吉林省隔江（松花江）相望，西部、北部与齐齐哈尔市接壤。滨洲铁路从市中心穿过，东南距哈尔滨市159公里，西北距齐齐哈尔市139公里。全市总面积21219平方公里，其中市区面积5107平方公里,截至2010年底市区建成区面积207平方公里。气候概况大庆光照充足，降水偏少，冬长严寒，夏秋凉爽。全市年平均气温4.2，最冷月平均气温18.5，极端最低气温39.2；最热月平均气温23.3，极端最高气温39.8，年均无霜期143天；年均风速3.8m/s，年16级风日数为30天；年降水427.5mm，年蒸发 635mm，年干燥度为1.2，大陆度为78.9；年日照时数为2726小时，年太阳总辐射量491.4kJ/平方厘米。 由于地处温带季风性气候所以受温带和季风共同影响，大庆市年气候变化多端，春夏秋冬四季，寒来暑往，周而复始的循环。冬季受大陆冷高压控制影响，盛行偏北风，寒冷少雪，热量严重匮乏；夏季受副热带海洋气团影响，盛行偏南风，夏季前期干热，后期降水集中且变率大，时有旱涝；春秋两季为过渡季节，春季冷暖多变，干旱多风，风借旱情，旱助风威，水资源严重匮乏；秋季多寒潮，降温急剧，春温高于秋温，春雨少于秋雨。 大庆市气候受大陆的影响远甚于海洋，陆地因素在气候形成中起决定作用，全市大陆度K在76.281.0之间（远大于50），为典型的大陆性气候。由于气候的大陆性和季风交替共同影响，在春季的增温和秋季的降温过程中，温度升降频繁且剧烈；同时，由于晴天日数多，昼夜温度变差大。 年日照时数在2600至2900小时，生长期（五至九月）日照时数为1300至1350小时。 年降水量在400至550毫米之间，生长期降水量一般在350至480毫米之间，占年降水量的85%以上。交通陆路交通铁路：大庆城市功能完善配套。大庆交通四通八达，滨洲铁路、让通铁路和规划中的哈齐城际铁路在市内交汇，25座火车站每天接发的客货列车通往全国。 公路：世纪大道、萨大路、东干线、西干线等城市快速干道贯穿各个城区。大庆市是大广高速公路的起点，也是“龙江第一路”哈大高速公路的终点。 水路交通大庆市被松嫩两江环抱，水路运输通过松花江黄金水道直通边境口岸。 空中交通大庆萨尔图机场已于2009年9月1日建成通航，南方航空公司在大庆设有运营基地，现已开通大庆至北京、上海、成都、广州