【正文】 一硝基氯苯生產(chǎn)車(chē)間硝化工段工藝初步設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一硝基氯苯生產(chǎn)車(chē)間硝化工段工藝初步設(shè)計(jì)學(xué)院：化工專(zhuān)業(yè)：應(yīng)用化學(xué)（工）班級(jí)：2班姓名：劉永云學(xué)號(hào)：3010207413指導(dǎo)教師：張?zhí)煊廊掌冢?013年9月目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 工藝流程示意圖 1 反應(yīng)方程式 2 已知條件 2第二章 緒論 5 產(chǎn)品的意義和用途 5 產(chǎn)品的發(fā)展史 5 年工作日的確定 5 水、電、氣及原料的供應(yīng) 6 廠址的水文、地質(zhì)和氣象資料 6 設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)資料 6第三章 工藝設(shè)計(jì)部分 7 產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明 7 生產(chǎn)方法選擇 7 生產(chǎn)的基本原理 7 原料規(guī)格與主要物化數(shù)據(jù) 8 原料配比的確定 9 工藝流程示意圖 10 流程敘述及控制條件 10 物料衡算 12 氯苯用量 12 萃取鍋計(jì)算 12 1硝化鍋 13 2硝化鍋 14 3硝化鍋 14 硝化分離 15 萃取分離 15 復(fù)算 15 混酸配制 16 一次水洗分離 17 堿洗及堿洗分離 17 二次水洗分離 18 物料衡算表 18 熱量衡算 23 配酸過(guò)程熱量衡算 23 1硝化鍋熱量衡算 24 設(shè)備計(jì)算和選型 25 配酸鍋 25 1硝化鍋 26 2硝化鍋 26 3硝化鍋 27 硝化分離器 28 萃取鍋 28 萃取分離器 29 一次水洗鍋 30 一次水洗分離器 30 堿洗鍋 31 堿洗分離器 31 二次水洗鍋 32 二次水洗分離器 32 補(bǔ)集器 33 貯罐 34 設(shè)備一覽表 36 原料消耗定額表 37第四章 三廢治理 38 三廢的產(chǎn)生和數(shù)量 38 三廢的治理措施 38第五章 安全技術(shù)與防火 39 物料的危險(xiǎn)特性 39 防火、防爆、防腐蝕的要求和措施 39 安全防火規(guī)則 40第六章 建筑部分 42 建筑特點(diǎn) 42 防火、防毒、防腐蝕的考慮 42 設(shè)備布置說(shuō)明 43第七章 參考文獻(xiàn) 44附錄 45附錄1 工藝流程圖（PFD） 45附錄2 設(shè)備平面布置圖 452第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 工藝流程示意圖圖1 工藝流程示意圖 反應(yīng)方程式主反應(yīng) （一硝基氯苯：鄰、間、對(duì)位三種異構(gòu)體混合）副反應(yīng)二硝化： （二硝基物）硝酸分解： 2HNO3 190。190。174。 N2O5 + H2O 氧化反應(yīng)： （硝基酚） 已知條件生產(chǎn)規(guī)模：產(chǎn)品質(zhì)量：一硝基氯化苯純度99%（包括鄰、間、對(duì)位異構(gòu)體混合物）車(chē)間總收率：95%年生產(chǎn)時(shí)間：330天建廠地點(diǎn)：甘肅蘭州原料：%，% 濃硫酸純度98%濃硝酸（發(fā)煙硝酸）純度98%液堿純度40%（NaOH水溶液）氯苯轉(zhuǎn)化率：萃取鍋1% 1硝化鍋79% 2硝化鍋16%3%副反應(yīng)：硝酸分解量為3%，假定只有硝酸分解，在1硝化鍋中進(jìn)行。硝酸比：氯苯：硝酸 = 1:（摩爾比）混酸組成：硫酸51%、硝酸44%、水5%循環(huán)廢酸量：循環(huán)廢酸的體積是酸性氯苯體積的2倍。酸性氯苯組成：氯苯95%、酸1%（%，%），其余為有機(jī)雜質(zhì)和一硝基氯化苯。假定硝化分離時(shí)，%，并假定此部分酸都進(jìn)入堿洗中和。在萃取鍋中一硝基氯化苯的萃取率為100%。有機(jī)物一次水洗、堿洗、二次水洗時(shí)，水或堿水用量與有機(jī)物體積比為1:1。堿洗時(shí)用1%的稀氫氧化鈉水溶液。在一次水洗、堿洗、%的一硝基氯苯。配混酸、配稀堿水為間歇操作。配混酸時(shí)混酸溫度不超過(guò)35℃。所有貯罐至少貯存1天的用料量，最多為1周，氯苯貯罐為2天以上。硝化反應(yīng)、水洗、堿洗、萃取及其分離操作均為連續(xù)操作。 g/cm3， kcal/( kg℃) g/cm3， kcal/( kg℃) g/cm3， kcal/( kg℃) g/cm3， kcal/(kg℃)98% g/cm3， kcal/(kg℃)98% g/cm3， kcal/(kg℃)40%液堿（NaOH水溶液） g/cm31 kcal/(kg℃)硝化鍋夾套傳熱系數(shù)為150200 kcal/(m2h℃) （用水冷卻）硝化鍋的蛇管傳熱系數(shù)為500700 kcal/(m2h℃) （用水冷卻） kcal/mol（放熱）其它設(shè)備的操作條件見(jiàn)下表：表1 設(shè)備條件匯總表設(shè)備停留時(shí)間(min)溫度(℃)裝料系數(shù)f1硝化鍋4050552硝化鍋4060653硝化鍋407075萃取鍋4060硝化分離器12060萃取分離器9060一次水洗鍋206570二次水洗鍋206570堿洗鍋206570一次水洗分離器906570二次水洗分離器906570堿洗分離器906570捕集器90第二章 緒論 產(chǎn)品的意義和用途1. 鄰硝基氯苯 重要的有機(jī)合成中間體，可衍生多種中間體。在染料工業(yè)中用于制黃色基GC，橙色基GR等； 在助劑方面用于制造橡膠促進(jìn)劑M及DM等；在香料工業(yè)中用于香草醛的合成；農(nóng)藥工業(yè)用于生產(chǎn)托布津和甲基托布津、多菌靈；它也是苯并三氮唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑的原料，也是醫(yī)藥的重要中間體。 有機(jī)合成原料，染料中間體，用于制間氯苯胺(橙色基GC)，亦用于醫(yī)藥工業(yè)。在助劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥和香料工業(yè)中也有應(yīng)用。 制備染料（偶氮染料、硫化染料）、醫(yī)藥（非那西丁、撲熱息痛）、農(nóng)藥（除草醚）的重要中間體。也可作橡膠防老劑4010等的原料。對(duì)硝基氯苯的衍生物對(duì)硝基酚鈉，主要用作1605的中間體；用對(duì)硝基氯苯生產(chǎn)的除草劑草枯醚。 產(chǎn)品的發(fā)展史國(guó)內(nèi)1950年開(kāi)始生產(chǎn)硝基氯苯，多年來(lái)一直供不應(yīng)求，有時(shí)甚至從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的硝基氯苯來(lái)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。由于市場(chǎng)需求迫切，90年代初各地紛紛建設(shè)或擴(kuò)建硝基氯苯裝置，目前生產(chǎn)廠家有20余家，總生產(chǎn)能力達(dá)25萬(wàn)噸/年左右。主要生產(chǎn)廠家有：南京化工廠5萬(wàn)噸/年、蚌埠八一化工總廠4萬(wàn)噸/年、河南開(kāi)普化工公司2萬(wàn)噸/年、江陰永聯(lián)集團(tuán)2萬(wàn)噸/年、泰興新浦化工有限公司2萬(wàn)噸/年等?，F(xiàn)在全國(guó)總生產(chǎn)能力不僅可以充分滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，還有相當(dāng)數(shù)量可供出口，硝基氯苯已出現(xiàn)供過(guò)于求的局面，可以預(yù)計(jì)今后國(guó)內(nèi)硝基氯苯的競(jìng)爭(zhēng)將更加趨于激烈。2008年以來(lái)，資源性化工產(chǎn)品價(jià)格一路上漲，但作為化工、醫(yī)藥、染料中間體的硝基氯苯，卻面臨著部分下游市場(chǎng)需求低迷、行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大以及出口市場(chǎng)變化等諸多利空因素的影響，承受著巨大的生存和發(fā)展壓力。在此背景下，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)加速兩極分化，發(fā)展面臨幾多瓶頸。 目前國(guó)內(nèi)除少數(shù)生產(chǎn)廠家采用環(huán)形硝化工藝和絕熱硝化工藝外，其余全部采用傳統(tǒng)混酸硝化工藝?，F(xiàn)在應(yīng)該積極采用或推廣絕熱或環(huán)形硝化工藝，減少?gòu)U酸處理量；使用廢酸濃縮裝置，這樣，既利于環(huán)保，又增加經(jīng)濟(jì)效益；努力減少二硝化合物的生成；致力于異構(gòu)體分離、塔器和結(jié)晶器改進(jìn)等研究工作。 年工作日的確定 由于使用大量的酸，腐蝕性較強(qiáng)，需要設(shè)備檢修。全年365天，因大修20天，日常檢修10天，擴(kuò)大生產(chǎn)附加量5天，故將工作日確定為330天。 水、電、氣及原料的供應(yīng)廠內(nèi)設(shè)有自來(lái)水站、蒸汽鍋爐，電經(jīng)變電室分配至各車(chē)間配電室，再經(jīng)各車(chē)間配電室分配給各工段。廠內(nèi)還應(yīng)設(shè)置備用電源及應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)。水：黃河貫穿全城電：蘭州市市內(nèi)有兩個(gè)火力發(fā)電廠，一個(gè)是西固熱電廠，即一熱，在西固區(qū)的鐘家和；再就是二熱，在城關(guān)區(qū)。氣：中國(guó)石油天然氣股份有限公司蘭州煉化分公司(甘肅省/蘭州市/西固區(qū):玉門(mén)街10號(hào))氯苯的供應(yīng)：選擇就近的成都貝斯特試劑有限公司，價(jià)格為7200元/噸。硫酸的供應(yīng)：白銀銅星硫酸廠硝酸的供應(yīng)：陜西漢中三金公貿(mào)公司燒堿的供應(yīng)：陜西漢中三金公貿(mào)公司 廠址的水文、地質(zhì)和氣象資料蘭州市位于北緯36176。03′，東經(jīng) 103176。40′，市區(qū)南北群山環(huán)抱，東西黃河穿流而過(guò)，枕山帶河，依山傍水，平均海拔1500米，具有盆地城市的特征。蘭州地處內(nèi)陸，大陸性特點(diǎn)明顯，屬溫帶大陸性氣候。降水少，日照多，光能潛力大，氣候干燥，℃。年溫差、日溫差均較大，夏季稍熱，最高溫約30℃左右，冬季寒冷但并不奇冷，最低溫約10℃左右。年平均日照時(shí)數(shù)為2446小時(shí)，無(wú)霜期為180天，年平均降水量327毫米，主要集中在6~9月。 設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)資料設(shè)計(jì)依據(jù)：《一硝基氯苯生產(chǎn)車(chē)間硝化工段工藝初步設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》以及《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社，第三版。技術(shù)資料：《一硝基氯苯生產(chǎn)車(chē)間硝化工段工藝項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》第三章 工藝設(shè)計(jì)部分 產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明先將配制好的混酸（含硝酸44%，硫酸51%，水5%）加入硝化鍋內(nèi)。維持溫度5055℃下，慢慢加入氯苯，加畢升溫至80℃，攪拌反應(yīng)。靜置分層，將上層混合硝基氯苯用水洗、堿洗，水洗后靜置分出，于真空加熱至100℃干燥，得混合硝基氯苯。然后在結(jié)晶器內(nèi)，將上述干燥后的混合硝基氯苯逐漸降溫到15℃，即有大量的對(duì)硝基氯苯集于管壁，經(jīng)加熱熔化，收入貯槽，真空精餾，除去氯苯后即得對(duì)硝基氯苯。從結(jié)晶器下部放出的母液內(nèi)含對(duì)硝基氯苯約35%，鄰硝基氯苯64%及少量間硝基氯苯，供進(jìn)一步分離。將此物精餾分出的粗鄰硝基氯苯，再于結(jié)晶器內(nèi)，采用降低結(jié)晶器內(nèi)溫度到15℃使之結(jié)晶的辦法，即得成品。 生產(chǎn)方法選擇生產(chǎn)方法有：（1）硝酸硝化、（2）氮的氧化物的硝化、（3）有機(jī)溶劑中的硝化、（4）硝酸鹽與硫酸硝化、（5）硝酸與脫水劑硝化、（6）混酸硝化。（1）和（2）尚未工業(yè)化；（3）由于大量使用有機(jī)溶劑，后處理麻煩；（4）與（5）應(yīng)用較多；（6）為目前工業(yè)生產(chǎn)方法。采用混酸硝化法主要基于一下考慮：優(yōu)點(diǎn)： （1）硝化能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，生產(chǎn)能力高； （2）硝酸用量接近理論量，硝化廢酸可回收利用； （3）硝化反應(yīng)可以平穩(wěn)地進(jìn)行； （4）混酸硝化對(duì)反應(yīng)器材質(zhì)要求不高，可采用普通碳鋼、不銹鋼或鑄鐵設(shè)備。選擇混酸的原則： （1）使反應(yīng)容易進(jìn)行，副反應(yīng)少； （2）原料酸易得； （3）生產(chǎn)能力適宜 生產(chǎn)的基本原理HNO3在濃硫酸中電離NO2+ NO2+對(duì)氯苯進(jìn)行親電進(jìn)攻，得過(guò)渡絡(luò)合物，進(jìn)而釋放質(zhì)子生成產(chǎn)物。（忽略間位異構(gòu)體）鹵素取代基為親電取代基，易生成鄰位和對(duì)位取代產(chǎn)物。主反應(yīng)