【正文】 額及消耗量 本項目在生產(chǎn)原料方面，公司以山西焦化產(chǎn)焦油苯為主導原料，利用自身 81 萬噸硝酸及公司本部 45 萬噸合成氨生產(chǎn)能力，苯胺生產(chǎn)所需氫氣和硝酸完全能夠自用。 %92%?w 焦油 (kg/h) 錯誤 !未找到引用源。 氫氣 80% 氮氣 %%80%=% 尾氣排放的指標是 100 m3/t，按照理想氣體計算總排放量 有 (mol/h) 其中含：苯胺 錯誤 !未找到引用源。 四、 工藝計算書 原料與產(chǎn)品 表 20 生產(chǎn) 1t 苯胺原料及動力消耗一覽表 序號 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 1337kg 70kg 實際消耗 1338kg 70kg 143kwh 年產(chǎn)： 萬噸 /年；年生產(chǎn)時間： 8640 小時。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，硝基苯在此進行氣相催化加氫反應，反應在 245～ 295℃進行。目前國內外苯胺生產(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。其工藝是將新鮮氫和循環(huán)氫一起送至預熱器中預熱，預熱器內保持一定壓力。 反應后從酸相中分離出來的粗硝基苯，經(jīng)過熱交換器與苯換熱后，進入洗滌器，經(jīng)過洗滌器 除去無機酸和有機酸，并萃取回收未反應的苯，回收苯則循環(huán)到過程中重新使用。見下表。預計到 2020 年我國苯胺需求總量將達 130 萬噸， 2020 年至 2020年年均消費增長率將達 14%，而需求增長速度最快的是 MDI和橡膠助劑，分別為%t 和 %。該領域近幾年的增長率約為30%。苯胺衍生物甲苯胺、枯胺、甲基枯胺和二甲代苯胺作為原料時，可以增加顯影劑、農(nóng)業(yè)試劑的效用。 80 年代中期以前，橡膠助劑、醫(yī)藥及染料工業(yè)是苯胺三大傳統(tǒng)消費領域。在采用流化床法制苯胺過程中，具有：（ 1）工藝成熟；（ 2）苯胺產(chǎn)率大于 99%（ 3）反應熱可用于蒸汽（ 4）可避免因局部過熱引起副反應和催化劑失活。 國內市場分析 我國苯胺廣泛應用于聚氨酯、橡膠助劑、染（顏）料、農(nóng)藥、醫(yī)藥及特種纖維等領域。 2020 年吉林化工公司與清華大學聯(lián)合開發(fā)了4500mm 反應器，使苯胺單系列產(chǎn)能達 70Kt/a， 2020 年 4月蘭州石化利用該技術也建成了 70Kt/a 裝置。 （ 3）苯胺產(chǎn)品質量標準 表 3 苯胺產(chǎn)品質量指標 指標名稱 指 標 優(yōu)級品 一級品 合格品 外觀 無色至淺黃色透明液體，貯存時顏色允許變深 干品結晶點℃ min min min 苯胺質量分數(shù)， % min min min 水分質量分數(shù)， % max max max 硝基苯質量分數(shù)， % max max max 低沸物質量分數(shù)， % max max max 高沸物質量分數(shù)， % max max max 由于 MDI 對苯胺質量要求較高，新建苯胺生產(chǎn)企業(yè)對成品質量控制均按 MDI要求來控制，因此本項目苯胺成品內控指標請見表 4。 化學方程式為： 在工藝過程中，循環(huán)硫酸用泵從硫酸泵罐中抽出，同加入的硝酸混合成含有3~%硝酸、 %~%硫酸和 28%~37%水組成的反應器中。 流化床法：該法是將硝基苯蒸氣與氫氣混合，由流化床底部經(jīng)分布板進入催化劑床層，床層裝填銅 /硅膠催化劑， 產(chǎn)物經(jīng)冷凝分層，粗苯胺經(jīng)脫除重組分后，進入成品塔精制得成品，氫氣循環(huán)利用。 鐵粉還原法：此法為工業(yè)化生產(chǎn)苯胺最古老的生產(chǎn)方法，該法的優(yōu)點是原料易得、投資小，但其缺點是苯胺收率低、勞動強度大、污染嚴重、產(chǎn)品質量差，國家相關規(guī)定明文禁止建設新上裝置。分層器出來的氣體與廢酸濃縮過程產(chǎn)生的廢氣一并進入苯回收塔，用精硝基苯回收苯，其它不凝氣去尾氣處理工。經(jīng)三級萃取，廢水中苯胺濃度將在 50ppm 以下，排入下水。其中排空廢氣中含有 80%是氫氣，氧氣和氮氣以及惰性氣體，少量苯胺和水蒸氣?？筛鶕?jù)產(chǎn)品的含量和進料含量求得排焦量，如圖 42。從蒸餾塔底排出的液相部分即為產(chǎn)品苯胺，進入成品儲槽，再根據(jù)產(chǎn)品所需純度，決定是否由精餾塔進行進一步精制。以下就以多鍋串聯(lián)連續(xù)硝化工藝來簡要分析苯胺生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”來源、相關設計指標以及 控制方法。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 《工廠企業(yè)廠界噪聲標準》 (GB1234890) 中二級標準。反應器壓力為 ，由于該反應為放熱反應，在反應器內埋填換熱列管，通過控制冷卻水的流量來控制反應器內反應溫度。 焦油 = (kg/h) 錯誤 !未找到引用源。 123 6 93 36 ？ ？ ？ 理論產(chǎn)量：苯胺 錯誤 !未找到引用源。 由 硝基苯精制工序制取的純度為 %硝基苯，由泵送入加熱器升溫至170～ 180℃后，進入硝基苯汽化器。濃縮后的廢酸濃度可達 70%，再循環(huán)使用。反應器內裝有銅 硅膠催化劑，床層內設冷卻管。 硝基苯氣相催化加氫所用的反應器有流化床和固定床兩種。 工廠分設生產(chǎn)部、技術開發(fā)部、營銷部、計財部、行政管理部、政治部、質保安全部七個部門，其中公司的質保安全部門負責化驗室、環(huán)保監(jiān)測站以及消防站；生產(chǎn)統(tǒng)一負責進行生產(chǎn)裝置、輔助設施和公用工程的生產(chǎn)調度和技術管理。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。目前這一領域苯胺消費量占國內苯胺總消費量的 10%。苯酚氨化法同時聯(lián)產(chǎn)二苯 胺，由于苯酚價格一直起伏不定，生產(chǎn)成本高于硝基苯催化加氫法。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苯二酚等。在染料行業(yè)中，還原靛藍和色酚 AS 兩個染料品種。 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。同時，苯胺可以合成多 種染料中間體。 從供需關系來看，雖然今后幾年苯胺的下游需求會出現(xiàn)跨越式增長，主要是MDI 對苯胺的需求有大幅增長，但是很多廠家紛紛新建或擴產(chǎn)苯胺裝置，使得苯胺的產(chǎn)能增長超過需求增長，造成一定的產(chǎn)能過剩，這也會造成苯胺市場競爭愈加激烈，這將會使得 苯胺的價格難以隨著成本的增長而同幅度增長。 表 12 MDI 級苯胺產(chǎn)品質量標準 序號 指標名稱 指標 優(yōu)等品 一等品 1 外 觀 無色至淺黃色 透明液體，貯存時顏色允許變深 2 色度 (鉑 鈷號 )≤ 60 60 3 熱穩(wěn)定性（鉑 鈷號） 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 危險性物料主要物性詳見表 序號 名稱 分子量 熔點/℃ 沸點/℃ 閃點/℃ 燃點/℃ 爆炸極限（體積分數(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 本項目 實行總經(jīng)理負責制，按現(xiàn)代企業(yè)制度設置管理體制。此法目前只有一些中小廠還在使用。管間用載熱體帶出反應熱，該熱量用于付產(chǎn)蒸汽。 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。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。這除了不利于生產(chǎn)反應的正常進行外，大量的氧氣會使得氫氣含量下降至爆炸極限范圍內而成為潛在危險。 *%*=(kg/h) 進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，控制原料的進入量，來達到高效生產(chǎn)的目的，其物料流向圖見圖 31 圖 41全車間物質流向圖 1） 廢水排出量 廢水（ 19） +錯誤 !未找到引用源。 %6742. 苯胺精餾塔物料衡算見表。 《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》 (GB309693)中 II類標準。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未 指定書簽。 （ 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)生的釜殘液。合成產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后，最終滿足生化處理的要求。 水 (kg/h) 錯誤 !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 錯誤 !未找到引用源。 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 本工藝裝置的主要工藝特點是流程簡潔明暢，工藝條件溫和，裝置內熱能利用較好，操作簡易方便。塔釜的稀硝酸濃度達到 50%55%后被送至反應工序循環(huán)使 用。硝基苯液相加氫法生產(chǎn)收率高、副反應少，但存在催化劑及溶劑回收、設備費用高及操作復雜等問題，故基本不采用。該方法的優(yōu)點是：反應溫度低，副反應少，催化劑負荷高，壽命長，設備生產(chǎn)能力大；缺點是：反應物與催化劑、反應物與溶劑必須進行分離，設備的操作維修費用較高。當反應進行時，反應器中的溫度從 90℃上升到 135℃ 。 （ 2）使用化工軟件對工藝流程進行模擬優(yōu)化； （ 3）對各個工藝過程進行優(yōu)化設計與分析，找到最佳的工藝路線。預計 2020 年我國苯胺產(chǎn)能 將達 140 萬噸。 國內僅煙臺萬華一家企業(yè)在生產(chǎn)MDI，國內生產(chǎn) MDI 所需苯胺占總消費量的比例不到 30%，目前國內新建苯胺裝置都能生產(chǎn)出達到 MDI 要求的苯胺 。苯胺是重要的有機化工原料之一，廣泛應用 于染料、醫(yī)藥、炸藥，香料、橡膠硫化促進劑、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。 萬噸 /年苯胺項目（初步工藝）設計說明書 溫州大學化學與材料工程學院 化工設計課程考試 姓 名： 田 孫 渠 學院班級： 化學與材料工程學院 10 化工 學 號： 10111003234 一、總論 .......................................................................................................................... 3 項目概述 ............................................................................................................. 3 文獻綜述 ............................................................................................................. 3 苯胺 概述 ................................................................................................... 3 國內市場分析 ............................................................................................ 4 國內生產(chǎn) 狀況 ............................................................................................. 5 產(chǎn)物說明 ................................................................................................... 6 設計任務書 ..