【正文】 二甲 % max 12 高沸物 % max PU/T01088 13 純度 % min PU/T01088 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)時(shí)間 2020 年 03 月 26 日－ 2020 年 06 月 25 日 二、設(shè)計(jì)題目 年產(chǎn) 萬(wàn)噸苯胺項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì) 三、設(shè)計(jì)條件 （ 1）年生產(chǎn)天數(shù) 300 天 （ 2） 原料 用苯、硝酸等為原料。見(jiàn)下表。 表 12 MDI 級(jí)苯胺產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào) 指標(biāo)名稱 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 1 外 觀 無(wú)色至淺黃色 透明液體，貯存時(shí)顏色允許變深 2 色度 (鉑 鈷號(hào) )≤ 60 60 3 熱穩(wěn)定性（鉑 鈷號(hào)） 150 4 水份 %≤ 5 硝基苯含量 %≤ 6 環(huán)己醇 %≤ 7 環(huán)己胺 %≤ 8 甲苯胺 %≤ 9 甲苯含量 %≤ 10 苯含量 %≤ 11 乙苯含量 %≤ 12 二甲苯 %≤ 13 純度 %≥ 表 13 危險(xiǎn)性物料主要物性詳見(jiàn)表 序號(hào) 名稱 分子量 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 閃點(diǎn)/℃ 燃點(diǎn)/℃ 爆炸極限（體積分?jǐn)?shù)） % 毒性程度 備注 上限 下限 1 硝基 苯 有 2 氫氣 259 253 4 無(wú) 3 苯胺 70 有 生產(chǎn)制度 本項(xiàng)目 實(shí)行總經(jīng)理負(fù)責(zé)制，按現(xiàn)代企業(yè)制度設(shè)置管理體制。下設(shè)七個(gè)生產(chǎn)及管理機(jī)構(gòu)的設(shè)置，見(jiàn)下 表： 表 14 車間說(shuō)明 序號(hào) 部門 管理范圍 主要任務(wù) 1 硝基苯 車間 硝基苯裝置 負(fù)責(zé)硝基苯的生 產(chǎn) 2 苯胺 車間 苯胺 裝置 負(fù)責(zé) 苯胺的生產(chǎn) 3 成品車間 成品灌區(qū)、成品倉(cāng)庫(kù) 負(fù)責(zé)成品貯運(yùn)、成 品裝車發(fā)貨等 4 動(dòng)力車間 供排水、配電、電信、供熱、火炬系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、廢渣處理 負(fù)責(zé)全廠供排水、消防水、供配電、電信、供熱、火炬系統(tǒng) 5 維修車間 維修中心 負(fù)責(zé)機(jī)修、電修、儀修和備品備件倉(cāng)庫(kù) 本項(xiàng)目生產(chǎn)裝置為連續(xù)操作，年運(yùn)行時(shí)間為 300天。苯經(jīng)過(guò)熱交換器回收粗硝基苯產(chǎn)品的熱量后進(jìn)入反應(yīng)器，同混合酸進(jìn)行反映。 反應(yīng)后從酸相中分離出來(lái)的粗硝基苯，經(jīng)過(guò)熱交換器與苯換熱后，進(jìn)入洗滌器，經(jīng)過(guò)洗滌器 除去無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，并萃取回收未反應(yīng)的苯，回收苯則循環(huán)到過(guò)程中重新使用。此法目前只有一些中小廠還在使用。 固定床法：硝基苯經(jīng)霧化與循環(huán)氫進(jìn)入固定床床層，反應(yīng)熱由循環(huán)氫吸收，苯胺經(jīng)精餾提純，整個(gè)裝置采用碳鋼，催化劑可采用硫化鎳。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)成熟，可避免因局部溫度過(guò)熱而引起催化劑失活，該方法產(chǎn)率大于 99%，反應(yīng)熱用于發(fā)生蒸汽。其工藝是將新鮮氫和循環(huán)氫一起送至預(yù)熱器中預(yù)熱，預(yù)熱器內(nèi)保持一定壓力。管間用載熱體帶出反應(yīng)熱，該熱量用于付產(chǎn)蒸汽。為防止氣體夾帶催化劑，流化床內(nèi)設(shè)有氣固分離結(jié)構(gòu)。 苯酚氨化法：即用苯酚為原料與氨反應(yīng)而得到苯胺，反應(yīng)方程式如下： 催化劑 C6H5OH+NH3—— → C6H5NH2+ H20 該法是美國(guó)富爾康國(guó)際開(kāi)發(fā)公司于 1962 年工業(yè)化成功的，訖今只有兩套裝置投入生產(chǎn)，即日本三井石化公司 40Kt/a 和美國(guó)阿里斯德化學(xué)公司 18Kt/a 生產(chǎn)裝置，該技術(shù)成熟，但投資比硝基苯氣相加氫高出 30%以上，且只適用于苯酚資源豐富、價(jià)格合理的國(guó)家，而我國(guó)苯酚的價(jià)格高于苯胺，故不宜采用。目前國(guó)內(nèi)外苯胺生產(chǎn)基本都采用此方法生產(chǎn)，該法又分為固定床加氫和流化床加氫兩種生產(chǎn)方法。 工藝流程說(shuō)明 苯胺的生產(chǎn)工藝分為硝基苯單元和苯胺單元。濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入精制工序的苯回 收塔進(jìn)一步回收。提取塔塔釜得合格的精硝基苯，做為苯 胺單元的原料。硝基苯在汽化器被熱氫氣流所汽化，混合氣體繼續(xù)升溫至 190℃，送入流化床內(nèi)，硝基苯在此進(jìn)行氣相催化加氫反應(yīng)，反應(yīng)在 245～ 295℃進(jìn)行。在觸媒沉降槽中除去液體中的觸媒顆粒，再經(jīng)冷卻器冷卻至30℃后流入苯胺 水分層器靜止分層。 圖 2 硝基苯精餾流程示意圖 圖 3 尾氣處理工藝流程示意圖 從分層器上部流出來(lái)的水（含苯胺 %）進(jìn)入苯胺水儲(chǔ)槽，從分層器下部流出的粗苯胺（含水 5%），儲(chǔ)存于粗苯胺儲(chǔ)槽內(nèi)，去苯胺單元精餾工序。 （ 3）苯胺精餾工序 粗苯胺罐內(nèi)的粗苯胺用粗苯胺泵以一定流量輸送到脫水塔內(nèi)，控制脫水塔頂溫、釜溫和塔頂壓力，進(jìn)行精餾，塔頂蒸出物經(jīng)共沸物冷凝器冷凝后流入苯胺水分層器內(nèi)進(jìn)行分層，塔釜高沸物進(jìn)入精餾塔內(nèi)。 四、 工藝計(jì)算書 原料與產(chǎn)品 表 20 生產(chǎn) 1t 苯胺原料及動(dòng)力消耗一覽表 序號(hào) 原料消耗 水 電 蒸氣 備注 硝基苯 氫氣 催化劑 理論消耗 1323kg 65kg 歷史先進(jìn) 1337kg 70kg 實(shí)際消耗 1338kg 70kg 143kwh 年產(chǎn)： 萬(wàn)噸 /年；年生產(chǎn)時(shí)間： 8640 小時(shí)。這除了不利于生產(chǎn)反應(yīng)的正常進(jìn)行外，大量的氧氣會(huì)使得氫氣含量下降至爆炸極限范圍內(nèi)而成為潛在危險(xiǎn)。 (kg/h) 水 錯(cuò)誤 !未找到引用源。其含量可以根據(jù)道爾頓分壓定律按照理想氣體計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 氫氣 80% 氮?dú)?%%80%=% 尾氣排放的指標(biāo)是 100 m3/t，按照理想氣體計(jì)算總排放量 有 (mol/h) 其中含：苯胺 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 *%*=(kg/h) 進(jìn)出全車間物流物料衡算 全車間做物料衡算，可以在求得三廢排放量的同時(shí)，控制原料的進(jìn)入量，來(lái)達(dá)到高效生產(chǎn)的目的，其物料流向圖見(jiàn)圖 31 圖 41全車間物質(zhì)流向圖 1） 廢水排出量 廢水（ 19） +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 三廢排放量匯總見(jiàn)表。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 %92%?w 焦油 (kg/h) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 %6742. 苯胺精餾塔物料衡算見(jiàn)表。含苯胺的水蒸氣和過(guò)量氫氣的氣相反應(yīng)物從反應(yīng)器的頂部析出，進(jìn)入閃蒸罐進(jìn)行冷卻分離，分理出來(lái)的氣體部分由循環(huán)壓縮機(jī)返回反應(yīng)器，液 相部分則進(jìn)入粗苯胺儲(chǔ)罐。 反應(yīng)物硝基苯的流量為 ，相當(dāng)于 ， H2流量為 ，相當(dāng)于 20kmol/hr。 通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬后，結(jié)果如下： B1：反應(yīng)器 Outlet temp 160℃ Outlet pres 2020kPa Heat duty Net duty B2:閃蒸塔 Outlet temp 25℃ Outlet pres 100kPa Heat duty Net duty B3:熱交換器 Inlet outlet Hot stream 4 5 Temp(℃ ) 160 120 Pres(kPa) 2020 1000 Cold stream 2 3 Temp(℃ ) Pres(kPa) 120 120 Heat duty B4：泵 Fluid power Brake power electricity Pressure change 20200N/sqm NPSH available Pump efficiency Net work B5:壓縮機(jī) Compressor model Isentropic pressor Indicated horsepower Brake horsepower Net work efficiency Outlet pres Outlet temp ℃ Isentropic outlet temp ℃ B6:混合器 Outlet temp ℃ Outlet pres B7:蒸餾塔 Condenser duty Reboiler duty Feed stage temp ℃ Top temp ℃ Bottom temp ℃ Feed quality 五． 主要設(shè)備的工藝計(jì)算和設(shè)備選型 表 24 設(shè)備分類匯總表 序 號(hào) 分 類 國(guó)內(nèi)訂貨 國(guó)外訂貨 合計(jì) 備 注 臺(tái)數(shù) 金屬重（噸） 臺(tái)數(shù) 金屬重（噸） 臺(tái)數(shù) 金屬重（噸） 1 非定型 58 58 2 定型 9 9 3 機(jī)泵 63 63 4 工業(yè)爐 5 其他 合計(jì) 130 130 表 25 機(jī)泵分類匯總表 序號(hào) 分類 國(guó)內(nèi)訂貨 國(guó)外訂貨 合計(jì) 備注 臺(tái)數(shù) 金屬重（噸） 臺(tái)數(shù) 金屬（噸） 臺(tái)數(shù) 金屬重（噸） 1 真空泵 4 456 4 456 2 離心泵 4 4 4 4 3 循環(huán)泵 2 2 2 2 4 噴射泵 1 5 1 5 5 屏蔽泵 13 13 6 磁力泵 14 14 7 氫氣壓縮機(jī) 2 74 2 74 8 空氣壓縮機(jī) 1 12 1 12 9 汽車鶴管 2 2 10 火車鶴管 9 9 11 卷?yè)P(yáng)機(jī) 1 1 合計(jì) 73 73 表 26 非定型設(shè)備分類匯總表 序 號(hào) 類 型 國(guó)內(nèi)訂貨 國(guó)外訂貨 備注 臺(tái) 數(shù) 金屬重量（噸） 臺(tái) 金屬重量（噸） 總重量 合金鋼或不銹鋼 總重量 合金鋼或不銹鋼 材料 質(zhì)量 數(shù) 材料 質(zhì)量 1 容器 43 16MnR 0Cr18Ni9 2 反應(yīng)器 1 16MnR 140 4 塔器 3 0Cr18Ni9 5 換熱器 12 6 其他 合計(jì) 63 表 27 定型設(shè)備分類匯總表 序號(hào) 類 型 國(guó)內(nèi)訂貨 國(guó)外訂貨 備注 臺(tái)數(shù) 金屬重量（噸） 臺(tái)數(shù) 金屬重量（噸） 總重量 合金鋼或不銹鋼 總重量 合金鋼或不 銹鋼 材料 質(zhì)量 材料 質(zhì)量 1 換熱器 8 0Cr18Ni9 2 旋 風(fēng) 分 離器 1 合計(jì) 9 六、 原材料、動(dòng)力消耗定額及消耗量 本項(xiàng)目在生產(chǎn)原料方面，公司以山西焦化產(chǎn)焦油苯為主導(dǎo)原料，利用自身 81 萬(wàn)噸硝酸及公司本部 45 萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)能力，苯胺生產(chǎn)所需氫氣和硝酸完全能夠自用。 《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》 (GB309693)中 II類標(biāo)準(zhǔn)。 《一般固體廢棄物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（ GB185992020）《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB132232020）中Ⅲ時(shí)段。 苯胺生產(chǎn)過(guò)程中： （ 1）廢氣廢氣主要來(lái)自于苯硝化過(guò)程產(chǎn)生的苯與混酸硝化尾氣、氫氣壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的污氫、廢酸回收處理設(shè)施產(chǎn)生尾氣的以及無(wú)組織排放廢氣。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未 指定書簽。錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 （ 3）固體廢棄物（液）主要來(lái)自于苯與混酸硝化過(guò)程產(chǎn)生廢酸、硝基苯還原過(guò)程產(chǎn)生的廢催化劑及硝基苯和苯胺精餾產(chǎn)生的釜?dú)堃?。而在苯胺生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量“三廢”污染物，對(duì)環(huán)境造成影響。 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB89781996)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 表 28 苯胺裝置消耗定額表（ 以每噸苯胺計(jì)） 序號(hào) 名稱 規(guī)格 單位 消耗定額 消耗量 備注 每小時(shí) 每年 1 原料及催化劑 苯 % t 59630 硝酸 60% t 硫酸 % t 液堿 32% t 氫氣 % t 810Nm3 7875 56700000 觸媒 t 28 2 公用工程 循環(huán)水 t 18375000 低溫水 t 1421000 過(guò)濾水 t 35000 生活水 t 35000 脫鹽水 t 2807 儀表空氣 Nm3 686000 氮?dú)? Nm3 319900 電 kWh 154 10780000 低