【正文】 .................................................... 41 苯胺生產(chǎn)過程與設(shè)備危險(xiǎn)性分析 ............................................................... 42 硝基苯流化床氣相催化加氫制苯胺工藝 .................................................... 42 苯胺生產(chǎn)過程與設(shè)備危險(xiǎn)性的對(duì)策 ........................................................... 42 九、 設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲 ............................................................................................. 42 十、參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 43 十一、附工程圖紙 .......................................................................................................... 44 一、總論 項(xiàng)目概述 本項(xiàng)目 采用 絕熱硝化法制硝基苯 ，再利用 硝基苯催化加氫制苯胺 。苯胺在農(nóng)藥中主要用做生產(chǎn)水田除草劑丁草胺的中間體 2,6二乙基苯胺的主要原料。苯胺是重要的有機(jī)化工原料之一，廣泛應(yīng)用 于染料、醫(yī)藥、炸藥，香料、橡膠硫化促進(jìn)劑、藥品等行業(yè)，尤其是可作為聚氨酯產(chǎn)品 MDI 主要原料的原料。國(guó)外極少數(shù)企業(yè)如美國(guó)拜耳莫貝公司采用該法生產(chǎn)氧化鐵顏料，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)苯胺。 國(guó)內(nèi)僅煙臺(tái)萬華一家企業(yè)在生產(chǎn)MDI，國(guó)內(nèi)生產(chǎn) MDI 所需苯胺占總消費(fèi)量的比例不到 30%，目前國(guó)內(nèi)新建苯胺裝置都能生產(chǎn)出達(dá)到 MDI 要求的苯胺 。在醫(yī)藥工業(yè)中主要用于生產(chǎn)磺胺類藥物原料、雙苯基脲等；在農(nóng)藥行業(yè)，可用于生產(chǎn)除草劑、殺蟲劑、殺菌劑、動(dòng)物驅(qū)避劑、落葉劑等。預(yù)計(jì) 2020 年我國(guó)苯胺產(chǎn)能 將達(dá) 140 萬噸。 表 2 2020 年至 2020 年苯胺國(guó)內(nèi)價(jià)格表（人民幣） 年 份 2020 2020 2020 2020 2020 2020 平 均 苯 胺 6978 6521 6343 8553 12500 12900 8966 產(chǎn)物說明 產(chǎn)品名稱：苯胺 （ 1） 物理性質(zhì)：分子式 C6H7N，相對(duì)分子質(zhì)量 ，熔點(diǎn)－ ℃，沸點(diǎn)184℃，相對(duì)密度 （ 20/4℃），折光率 ，閃點(diǎn) 70℃，暴露在空氣中或日光下易變成棕色。 （ 2）使用化工軟件對(duì)工藝流程進(jìn)行模擬優(yōu)化； （ 3）對(duì)各個(gè)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析，找到最佳的工藝路線。 公司的管理層次設(shè)置公司、職能部門二級(jí)，以使工廠的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)指揮通暢，管理成本低、效益好，從而成為一個(gè)按現(xiàn)代化企業(yè)管理模式運(yùn)作的工廠。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)器中的溫度從 90℃上升到 135℃ 。液相法工業(yè)化的較少。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)溫度低，副反應(yīng)少，催化劑負(fù)荷高，壽命長(zhǎng)，設(shè)備生產(chǎn)能力大；缺點(diǎn)是：反應(yīng)物與催化劑、反應(yīng)物與溶劑必須進(jìn)行分離，設(shè)備的操作維修費(fèi)用較高。流化床反應(yīng)器設(shè)有氣體分布器，硝基苯經(jīng)汽化后與氫氣混合，經(jīng)分布器進(jìn) 入反應(yīng)器。硝基苯液相加氫法生產(chǎn)收率高、副反應(yīng)少，但存在催化劑及溶劑回收、設(shè)備費(fèi)用高及操作復(fù)雜等問題，故基本不采用。 由罐區(qū)苯貯罐來的石油苯沿外管架送入苯中間罐，經(jīng)輸送泵打入硝化器中，與泵打入的混酸進(jìn)行絕熱硝化反應(yīng)，反應(yīng)后的反應(yīng)液進(jìn)入分離罐，分離出的酸性硝基苯經(jīng)冷卻后去精制工序，廢酸進(jìn)入蒸發(fā)器利用自身帶的熱量進(jìn)行廢酸濃縮。塔釜的稀硝酸濃度達(dá)到 50%55%后被送至反應(yīng)工序循環(huán)使 用。從冷凝器出來的循環(huán)氫壓力為 ～（ G），經(jīng)捕集器進(jìn)行兩次捕集，再經(jīng)管式除塵器過濾后，氣體進(jìn)入氫壓機(jī)升壓至 160kPa（ G），與新氫在氫氣緩沖罐混合。 氫氣過濾器苯胺水分層器圖4. 24加 氫還原流程示意圖氫氣緩沖罐捕集器氫氣循環(huán)壓縮機(jī)濃苯胺液熱水循環(huán)泵A硝基苯自氫氣總管氫氣硝基苯汽化器混合氣體加熱器反應(yīng)器 第二氫氣換熱氣硝基苯加熱器蒸汽凝水苯胺第二冷凝器苯胺第一冷凝器第一氫氣換熱器 粗苯胺冷卻器汽水分離器熱水循環(huán)泵B捕集器軟水罐含苯胺水氫氣尾氣去變壓吸附去蒸總管副產(chǎn)蒸氣 生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 本工藝裝置的主要工藝特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)潔明暢，工藝條件溫和，裝置內(nèi)熱能利用較好，操作簡(jiǎn)易方便。 1） 理論生成苯胺量 按照原料消耗量計(jì)算苯胺和水的生成量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 其中：苯胺 40 ℃的飽和蒸汽壓是 kPa； 水 40 ℃的飽和蒸汽壓是 kPa 排放廢氣中含：苯胺 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 10513*%= (kg/h) 2）廢渣排出量 廢渣（ 16） =301,97 (kg/h) 其中含：苯 *20%=(kg/h) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 水 (kg/h) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。氫氣是有壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入固定床反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器裝填 Cu/SiO2催化劑，而換熱器與從反應(yīng)器底部流出的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行換熱，從而使得硝基苯得到預(yù)熱，氫氣與硝基苯在反應(yīng)器中通過催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，控制溫度在 160℃左右（ 150℃ 180℃）。合成產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后，最終滿足生化處理的要求。 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB89781996)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3）固體廢棄物（液）主要來自于苯與混酸硝化過程產(chǎn)生廢酸、硝基苯還原過程產(chǎn)生的廢催化劑及硝基苯和苯胺精餾產(chǎn)生的釜?dú)堃骸?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。 苯胺生產(chǎn)過程中： （ 1）廢氣廢氣主要來自于苯硝化過程產(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)生尾氣的以及無組織排放廢氣。 《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》 (GB309693)中 II類標(biāo)準(zhǔn)。 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。 %6742. 苯胺精餾塔物料衡算見表。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 *%*=(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，來達(dá)到高效生產(chǎn)的目的，其物料流向圖見圖 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。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。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)。 （ 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)。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。提取塔塔釜得合格的精硝基苯，做為苯 胺單元的原料。 工藝流程說明 苯胺的生產(chǎn)工藝分為硝基苯單元和苯胺單元。 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。管間用載熱體帶出反應(yīng)熱，該熱量用于付產(chǎn)蒸汽。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)成熟，可避免因局部溫度過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。此法目前只有一些中小廠還在使用。苯經(jīng)過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。 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 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。 表 4 MDI 級(jí)苯胺產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) 序號(hào) 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 試驗(yàn)方法 1 外 觀 無色至淺黃色透明液體無懸浮 物 目測(cè) 2 色度（鉑－鈷號(hào)） 60 max GB3143 3 水分 % max GB6283 4 苯基 含量 mg/Kg max PU/T01088 5 環(huán)己醇 % max PU/T01088 6 環(huán)已胺 % max PU/T01088 7 甲苯胺 % max PU/T01088 8 甲苯含量 % max 9 苯含量 % max 10 乙苯胺含量 % max 11 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。 從供需關(guān)系來看，雖然今后幾年苯胺的下游需求會(huì)出現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)，主要是MDI 對(duì)苯胺的需求有大幅增長(zhǎng)，但是很多廠家紛紛新建或擴(kuò)產(chǎn)苯胺裝置，使得苯胺的產(chǎn)能增長(zhǎng)超過需求增長(zhǎng)，造成一定的產(chǎn)能過剩，這也會(huì)造成苯胺市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，這將會(huì)使得 苯胺的價(jià)格難以隨著成本的增長(zhǎng)而同幅度增長(zhǎng)。此外為提升我國(guó)苯胺生產(chǎn)技術(shù)，天脊集團(tuán)引進(jìn)了美國(guó) KBR絕熱硝化技術(shù)建設(shè) 130Kt/a 硝基苯 /苯胺聯(lián)合裝置，定于 2020 年建成投產(chǎn)。同時(shí)，苯胺可以合成多 種染料中間體。國(guó)外 80%的苯胺是用于制備聚氨酯 MDI 的原料。 苯胺工業(yè)化生產(chǎn)路線主要有 3條：①硝基苯催化加氫法②苯酚氨化法③硝基苯鐵粉還原法。 文獻(xiàn)綜述 苯胺 概述 苯胺 ， 俗名阿林 尼油，為無色油狀液體，有強(qiáng)烈的氣味，有毒，密度，熔點(diǎn) ℃，沸點(diǎn) ℃，暴露于空氣中或在日光下變成棕色。在染料行業(yè)中，還原靛藍(lán)和色酚 AS 兩個(gè)染料品種。建廠于山西長(zhǎng)治天脊集團(tuán)。用于生產(chǎn)炸藥穩(wěn)定劑的二苯胺，生產(chǎn)香蘭素的 N,N二甲基苯胺，生產(chǎn)橡膠防老劑、染料中間體及感光材料的對(duì)苯二酚等。此外，苯胺還可以用作溶劑和其它化工原料。苯酚氨化法同時(shí)聯(lián)產(chǎn)二苯 胺，由于苯酚價(jià)格一直起伏不定，生產(chǎn)成本高于硝基苯催化加氫法。 橡膠助劑：橡膠助劑是苯胺的一個(gè)主要消費(fèi)領(lǐng)域，約占國(guó)內(nèi)苯胺消費(fèi)量的25%，苯胺主要用于生產(chǎn)輪胎等橡膠制品的防老劑、增塑劑、抗氧劑、抗臭氧劑、硫化劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、活性劑等多種橡膠助劑。目前這一領(lǐng)域苯胺消費(fèi)量占國(guó)內(nèi)苯胺總消費(fèi)量的 10%。統(tǒng)計(jì)還表明，我國(guó) 2020 年苯胺消費(fèi)構(gòu)成中 MDI 占首位， 達(dá) 萬噸，占 %；第二位是染料 萬噸，占 %；第三位是橡膠助劑， 萬噸，占 %；其余依次為環(huán)已胺 3 萬噸（ %）、醫(yī)藥 萬噸（ %）、二苯胺 萬噸（ %）、農(nóng)藥 萬噸（ %）、其它用途 萬噸（ %）。苯胺微溶于水，能與乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳以及苯混溶，也可溶于溶劑汽油。 六、進(jìn)度安排 序號(hào) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 所用時(shí)間 1 查閱資料