一硝基甲苯生产车间硝化工段设计开题报告.doc

课题名称一硝基甲苯生产设计系名称化工系专业名称化学工程与工艺姓名指导老师天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义。 1硝甲苯生产项目背景 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。2市场预测 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、国内外发展状况 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。3、 研究目标 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。四、研究内容1、在查阅文献的基础上，进行原料及技术路线选择2、进行工艺流程设计3、对生产中各个设备进行物料计算4、对一号硝化釜和配酸过程进行热量计算5、进行工艺设备的计算和选择6、绘制工艺流程图7、绘制车间平面布置图8、撰写设计说明书五、研究方法和手段 综上所述，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。产品名称：一硝基甲苯建厂地点：天津设计规模:7500吨/年产品纯度:一硝基甲苯含量为99.5%，其余为水车间总生产率：90%原料 ： 甲苯：纯度98%，其余为水 浓硫酸：98% 浓硝酸：98%甲苯转化率：1#硝化釜 84% 2#硝化釜 9% 3#硝化釜3%六、方案可行性分析1、交通优势天津铁路枢纽位于京哈线与津沪线、津蓟线交汇处，衔接北京、山海关、济南、蓟县、霸州五个方向，是沟通关内外的咽喉，承担着关内外车流中转和天津港集疏运输的任务，是一个客货混合、路港联运的大型枢纽。天津港是河、海兼备的港口，也是中国最大的人工港。全港拥有各类泊位140个、岸线长17000米。2、原料来源优势天津市已探明的金属矿、非金属矿和燃料矿有20多种。金属矿和非金属矿主要分布在天津北部山区。金属矿主要有锰硼石、锰、金、钨、钼、铜、锌、铁等，其中锰、硼不仅为国内首次发现，也为世界所罕见。非金属矿主要有水泥石灰岩、重晶石、迭层石、大理石、天然油石、紫砂陶土、麦饭石等。燃料矿主要埋藏在平原区和渤海湾大陆架，有石油、天然气和煤成气等。已探明石油地质储量40亿吨，油田面积100多平方公里，天然气地质储量1500多亿立方米，煤田