聚酰亚胺中间体生产线工艺流程和设备设施

聚酰亚胺中间体生产线工艺流程编号：LZH/JYQX-HP01b-2020作者：玖月琼兮2020年8月1产品方案建设项目主要产品有二种：4,4'-二硝基-3,3'-二（三氟甲基）和1,1,3-三甲基-4,5-二硝基-3-（4-硝基苯基）茚满，生产过程中产生副产品溴化亚铜。其产品方案及产品指标详见表1。表1产品及副产品简介名称外观（%）产量（t/a）理化性质4,4'-二硝基-3,3'-二（三氟甲基）（产品一）白色晶体，含量大于98400分子量：380，密度：1.55，熔点：137度，沸点：405度，闪点：199度，水溶性：不溶，折射率：1.32，白色结晶颗粒，露置空气中逐渐变浅深。不溶于水，溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。1,1,3-三甲基-4,5-二硝基-3-（4-硝基苯基）茚满（产品二）淡黄色粉末，含量大于98%200分子量：371.36，密度：1.65熔点：148度沸点：432度，闪点：213度，水溶性：不溶，折射率：1.86，淡黄色色结粉末，露置空气中逐渐变浅深。不溶于水，溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。溴化亚铜白色结晶或结晶性粉末，含量99%302分子量：143.45，密度：4.71g/ml25℃下，熔点：492°C,765K,918°F，沸点：1345°C,1618K,2453°F，水溶性：微溶，折射率：2.09，白色结晶或结晶性粉末，露置空气中逐渐变浅绿色。不溶于乙醇，丙酮等有机溶剂。见光分解，热导率1.25W/(m·K),热膨胀系数15.4×10-6/K。在空气中慢慢氧化成绿色,溶于氢溴酸、盐酸、硝酸和氨,热水中分解,不溶于丙酮、醋酸及沸浓硫酸。其中副产品溴化亚铜执行国家标准，产品质量标准由阜蒙县质量技术监督局进行确认，文件见附件。2主要原料消耗及性质2.1主要原料消耗各种产品使用原料消耗来源见表4-2、4-3。表4-24,4'-二硝基-3,3'-二（三氟甲基）原材料消耗情况序号原料名称规格（%）年消耗量t/a备注12-溴-5-硝基三氟甲苯含量≥99％568.42铜粉——133.73N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）含量≥98％2273．6其中每年回收2160t，直接参与工艺反应。合计2975．7表4-31,1,3-三甲基-4,5-二硝基-3-（4-硝基苯基）茚满原材料消耗情况序号原料名称规格（%）年消耗量t/a备注1甲基苯乙烯99%1322醋酸≥98%270其中每年回收264t，直接参与工艺反应。3硫酸≥92.5260其中每年回收234t。4硝酸60%158其中每年回收71t。5正己烷≥98260其中每年回收255.5。6乙酸乙酯（EA）≥98260其中每年回收254。合计1340聚酰亚胺中间体生产线工艺流程和设备设施作者：玖月琼兮4.2.2主要原料及中间体性质简介表4-4主要原料及中间体性质简介化学名称分子式分子量密度熔点℃沸点℃溶解性外观与性状其它铜粉Cu63.558.9210832595不溶于水。带有红色光泽的金属。大量吸入铜烟雾可能引起金属烟热，可燃，粉尘具有刺激性。N,N二甲基乙酰胺（DMAC）C4H9NO97.120.909-20221.4能与水、醚、酮、酯等完全互溶。无色透明液体，强烈刺激性气味。可燃。甲基苯乙烯C9H10118.20.906-24167.5不溶于水，溶于醚、苯、氯仿。无色液体。易燃，具刺激性。醋酸C2H4O2601.0516.7（凝固点）118.3能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有机溶剂。无色液体，有刺鼻的醋酸味。其蒸气与空气形成爆炸性混合物。硫酸H2SO498.08相对空气：3.410.5330.0与水混溶。纯品为无色透明油状液体，无臭。助燃，具有强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。硝酸HNO3631.4（60%）-42120.5（60%）易挥发，与水混溶。无色透明液体，有窒息性刺激气味。有强氧化性、强腐蚀性。正己烷C6H1486.170.6594-95.368.7不溶于水，可与乙醚、氯仿、乙醇混溶，溶于丙酮。有微弱的特殊气味的无色挥发性液体。有麻醉和刺激作用，极易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。乙酸乙酯（EA）C4H8O288相对空气：3.04-83.677.2微溶于水，溶于醇、酮、醚、氯仿等多数有机溶剂。无色澄清粘稠状液体，有强烈的醚似的气味。对眼、鼻、咽喉有刺激作用。高浓度吸入可引起进行性麻醉作用。2.3产品、中间产品及主要原料厂内外贮运设施该项目生产用原料及产品均为化工原料，品种较多，物性差异大，故物料的装卸贮运严格按化工原料贮运条件执行，确保原材料及产品的安全贮运，生产正常运行。贮存运输，统一由仓贮车间负责管理。装卸一般采用半机械装卸；运输以公路为主，长途运输采用公路---铁路联运方式；厂区内仓库应防止温度过高或过低，各种材料按类别分别贮存在各材料库中。2.4各种物料贮存天数、贮存量的确定该项目物料的贮存应按生产的需要和物料的性质以及物料周转时间综合考虑，选择适当的贮存天数和贮存量，使物料有秩序的运入，安全的贮存，准确使用，以保证生产的正常运行。存储设施主要有原料及中间体、成品储罐，储存周期、数量、运输形式见表4-5。表4-5原料及产品储存情况表序号原料名称用量（t/a）包装方式贮存场所储存天数储存量（t）运输方式原料12-溴-5-硝基三氟甲苯568.4200L塑料桶甲类仓库3057公路2N,N二甲基乙酰胺（DMAC）2273.6200L塑料桶甲类仓库3011公路3铜粉133.7100kg铁桶乙类仓库3014公路4甲基苯乙烯132200L塑料桶甲类仓库157公路5醋酸270200L塑料桶乙类仓库150.3公路6硫酸26010m3碳钢储罐罐区1513公路7硝酸15810m3铝罐罐区158公路8乙酸乙酯（EA）260200L塑料桶甲类仓库3026公路9正已烷260200L塑料桶甲类仓库3026公路产品14,4-二硝基-3,3-二（三氟甲基）40025kg纸板桶乙类仓库3040公路21,1,3-三甲基-4,5-二硝基-3-（4-硝基苯基）茚满20025kg纸板桶乙类仓库3020公路3溴化亚铜302200kg塑料桶乙类仓库3030公路注：生产过程中，回收硝酸和硫酸的混合酸，在车间设立5m3铝储罐。2.5厂区仓贮情况本项目生产所用主要原料及成品均属于化工类产品，故其装卸和贮运要严格按化工原料贮运条件执行，确保原材料及产品的安全贮运，保证生产正常运行。库房应防止温度过高或过低，主要原料及成品按类别分别贮存在库房中，贮存过程应严格按化工原料贮运条件执行。本项目建设2座库房、1座罐区。库房主体为框架结构，现浇钢筋混凝土梁、柱、轻质彩钢屋面板。库房采用轻质墙体、门窗和轻质屋面泄压，库房泄压面积应满足《建筑设计防火规范》的要求，厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比值C=0.11。厂区内设置1个罐区，占地面积360m2（30m×12m）；罐区内设有1个10m3的硫酸储罐，1个10m3的硝酸储罐，均配有密封式进液口和带阻火器的安全放散管，罐区建有防火堤。罐区采取防渗处理。进厂产品、物料等由汽车运至储罐区附近，经泵房内的防爆泵进入不同储罐。从罐区到生产车间布有密闭输液管道，储罐中物料经输料泵送至生产车间的计量罐。生产中使用到的其它原料以及产品存于桶或包装袋中，按照性质、储运条件、火灾危险类别储存在甲类库房和乙类库房中。在仓库和生产车间之间用推车或叉车运输。为检查原料的成份及产品质量，设计了专用的化验检验车间。3能源消耗情况本项目生产用汽由辽宁阜新氟产业开发区内热源厂供给。生产、生活用电，厂区新建变电所。建设项目所使用的各种电机及泵类等耗能型设备，均采用国家规定的节能型产品。具体见表4-6。表4-6主要能源消耗情况序号名称规格单位年用量来源1新鲜水0.3Mpa万t2.52氟产业开发区2去离子水——万t0.579外购3电380/220V万kWh187.35周家街变电所4蒸汽0.7Mpa万t2.52氟产业开发区4工艺分析4.1生产工艺流程4.1.14,4'-二硝基-3,3'-二（三氟甲基）生产工艺化学反应方程式：22Cu+2CuBr22Cu工艺流程简要说明：2-溴-5-硝基三氟甲苯溶于N,N-二甲基乙酰胺（DMAC），加入铜粉回流24小时，电加热过滤，滤出副产品溴化亚铜，滤液冷却，降温离心，析出固体，液体蒸馏，回收N,N-二甲基乙酰胺，回收后直接应用于生产过程。再将析出的固体用去离子水洗去粘附在固体表面的溶剂，按产品与水的比例为1:3进行水洗，反复水洗三次后，固体烘干即为产物，产品转化率为100%，产品收率为98%。废气：在反应釜顶部设有回流冷凝器，对反应过程中挥发的DMAC等进行回流回收，回流器出口有很少量的DMAC气体产生，热过滤时也有DMAC气体产生，经尾气吸收系统吸收后排入大气。另外，要求离心工艺必须为封闭式，降低无组织污染物的排放。排放周期为每天8小时连续排放。固废：离心后母液蒸馏回收DMAC过程产生少量釜残。排放周期为每周排放一次。废水：水不参与工艺反应，只是将反应生成的产品进行清洗，因此产生清洗废水。另外，冲洗设备也会产生废水。排放周期为每天8小时连续排放。生产工艺流程图：N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）2-溴-5-硝基三氟甲苯N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）2-溴-5-硝基三氟甲苯 混混溶铜粉回流铜粉回流G1:DMACG1:DMACS1:溴化亚铜（副产品）热过滤S1:溴化亚铜（副产品）热过滤滤液滤液G1、S2：釜残G1、S2：釜残DMAC液体蒸馏离心噪声DMAC液体蒸馏离心噪声W1:废水去离子水W1:废水去离子水水洗产品蒸汽烘干产品蒸汽烘干4.1.21,1,3-三甲基-4,5-二硝基-3-（4-硝基苯基）茚满生产工艺化学反应方程式：1、缩合反应2(第一步中间体)2118.18236.362、硝化反应3HNO33HNO3236.36371.36生产工艺流程图：醋酸甲基苯乙烯醋酸甲基苯乙烯 缩缩合G2：醋酸废气S3：釜G2：醋酸废气S3：釜残降温离心噪声液体蒸馏回收醋酸离心噪声液体蒸馏回收醋酸W2:废水去离子水水洗W2:废水去离子水水洗 中间产品中间产品G2：醋酸废气 G2：醋酸废气蒸汽烘蒸汽烘干硫酸、硝酸硝硫酸、硝酸硝化减压蒸馏回收硫酸、硝酸混合废酸离心减压蒸馏回收硫酸、硝酸混合废酸离心正已烷粗品（1）G3：正已烷正已烷粗品（1）G3：正已烷S4：釜残回收正已烷母液蒸馏噪声离心回收正已烷母液蒸馏噪声离心G4：乙酸乙酯S5：釜G4：乙酸乙酯S5：釜残粗品（2）乙酸乙酯回收乙酸乙酯母液蒸馏离心噪声回收乙酸乙酯母液蒸馏离心噪声W3:废水去离子水W3:废水去离子水水洗产品蒸汽产品蒸汽烘干工艺流程简要说明：缩合反应：原料甲基苯乙烯溶于2倍的98%的醋酸溶液中，加热回流24小时，降温离心析出固体，母液蒸馏，回收醋酸，直接回用于生产工艺。再将析出的固体用去离子水洗去粘附在固体表面的溶剂，按产品与水的比例为1:3进行水洗，水洗一次，水洗后为中间产物。转化率为100%，收率为98.5%。废气：在反应釜顶部设有回流冷凝器，对反应过程中挥发的醋酸等进行回流回收，回流器出口有很少量的醋酸气体产生，经尾气吸收后排入大气。另外，要求离心工艺必须为封闭式，降低无组织污染物的排放。排放周期为每天16小时连续排放。固废：离心后母液蒸馏回收醋酸过程产生少量釜残。排放周期为每10天排放一次。废水：水不参与工艺反应，只是将反应生成的产品进行清洗，因此产生清洗废水。另外，冲洗设备也会产生废水。排放周期为每天8小时连续排放。硝化反应：中间产物烘干后，溶于一倍量的92.5%硫酸中，0℃以下缓慢滴入92.5%的H2SO4和60%的HNO3混合酸，维持搅拌12小时。检测主原料消失，停止反应，离心，分离出硫酸和硝酸的混合酸，析出黄色粘稠状液体，即为粗品（1），粗品（1）加入正己烷溶液搅拌成白色固体，离心得固体粗品（2），液体蒸馏，回收正已烷直接回用于生产工艺，粗品（2）加2倍量乙酸乙酯加热至50-60度，搅拌2小时，离心得到产品，母液蒸馏回收乙酸乙酯，直接回用于生产工艺。产品用去离子水洗去粘附在固体表面的溶剂，按产品与水的比例为1:3进行水洗，水洗三次，烘干即可。转化率为100%，收率为97.9%，反应总收率为96.4%。废气：在反应釜顶部设有回流冷凝器，出口有很少量的正己烷、乙酸乙酯气体产生，经尾气吸收系统吸收后排入大气。另外，要求离心工艺必须为封闭式，降低无组织污染物的排放。排放周期为每天16小时连续排放。固废：正已烷、乙酸乙酯回收过程产生釜残。排放周期为每两周排放一次。废酸：硝化反应，加入硫酸和硝酸，反应后产生硫酸、硝酸废混合酸，项目单位将混合酸减压蒸馏，分别回收混合酸。排放周期为每天12小时连续排放。废水：水不参与工艺反应，只是将反应生成的产品进行清洗，因此产生清洗废水。另外，冲洗设备也会产生废水。排放周期为每天8小时连续排放。另外，项目产生的硫酸、硝酸混合酸减压蒸馏，回收硫酸，将1500kg废酸（硫酸1150kg、硝酸350kg）加入1000L搪瓷反应釜中，减压蒸馏，温度达到130摄氏度时停止蒸馏，蒸出物主要为稀硫酸（112kg）、稀硝酸（38kg），将蒸出物排入污水处理系统进行处理。减压蒸馏完后，反应釜降温至50摄氏度时，向釜内加入50kg活性炭，搅拌1小时，过滤得到合格的混合酸1350kg（硫酸1038kg、硝酸312kg），存储到车间5立方米的储罐内，循环使用