【正文】 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。 %92%?w 焦油 (kg/h) 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。 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)。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。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。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。 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。見(jiàn)下表。預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)苯胺需求總量將達(dá) 130 萬(wàn)噸， 2020 年至 2020年年均消費(fèi)增長(zhǎng)率將達(dá) 14%，而需求增長(zhǎng)速度最快的是 MDI和橡膠助劑，分別為%t 和 %。該領(lǐng)域近幾年的增長(zhǎng)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(shí)，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(fèi)領(lǐng)域。在采用流化床法制苯胺過(guò)程中，具有：（ 1）工藝成熟；（ 2）苯胺產(chǎn)率大于 99%（ 3）反應(yīng)熱可用于蒸汽（ 4）可避免因局部過(guò)熱引起副反應(yīng)和催化劑失活。 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析 我國(guó)苯胺廣泛應(yīng)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(lǐng)域。 2020 年吉林化工公司與清華大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了4500mm 反應(yīng)器，使苯胺單系列產(chǎn)能達(dá) 70Kt/a， 2020 年 4月蘭州石化利用該技術(shù)也建成了 70Kt/a 裝置。 （ 3）苯胺產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 3 苯胺產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) 指標(biāo)名稱 指 標(biāo) 優(yōu)級(jí)品 一級(jí)品 合格品 外觀 無(wú)色至淺黃色透明液體，貯存時(shí)顏色允許變深 干品結(jié)晶點(diǎn)℃ min min min 苯胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % min min min 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % max max max 硝基苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % max max max 低沸物質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % max max max 高沸物質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % max max max 由于 MDI 對(duì)苯胺質(zhì)量要求較高，新建苯胺生產(chǎn)企業(yè)對(duì)成品質(zhì)量控制均按 MDI要求來(lái)控制，因此本項(xiàng)目苯胺成品內(nèi)控指標(biāo)請(qǐng)見(jiàn)表 4。 化學(xué)方程式為： 在工藝過(guò)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(yīng)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)是原料易得、投資小，但其缺點(diǎn)是苯胺收率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、污染嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量差，國(guó)家相關(guān)規(guī)定明文禁止建設(shè)新上裝置。分層器出來(lái)的氣體與廢酸濃縮過(guò)程產(chǎn)生的廢氣一并進(jìn)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(jí)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?dú)庖约岸栊詺怏w，少量苯胺和水蒸氣?？筛鶕?jù)產(chǎn)品的含量和進(jìn)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(jìn)入成品儲(chǔ)槽，再根據(jù)產(chǎn)品所需純度，決定是否由精餾塔進(jìn)行進(jìn)一步精制。以下就以多鍋串聯(lián)連續(xù)硝化工藝來(lái)簡(jiǎn)要分析苯胺生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的“三廢”來(lái)源、相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)以及 控制方法。 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。 《工廠企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》 (GB1234890) 中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。反應(yīng)器壓力為 ，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在反應(yīng)器內(nèi)埋填換熱列管，通過(guò)控制冷卻水的流量來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度。 焦油 = (kg/h) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 123 6 93 36 ？ ？ ？ 理論產(chǎn)量：苯胺 錯(cuò)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(jìn)入硝基苯汽化器。濃縮后的廢酸濃度可達(dá) 70%，再循環(huán)使用。反應(yīng)器內(nèi)裝有銅 硅膠催化劑，床層內(nèi)設(shè)冷卻管。 硝基苯氣相催化加氫所用的反應(yīng)器有流化床和固定床兩種。 工廠分設(shè)生產(chǎn)部、技術(shù)開(kāi)發(fā)部、營(yíng)銷部、計(jì)財(cái)部、行政管理部、政治部、質(zhì)保安全部七個(gè)部門，其中公司的質(zhì)保安全部門負(fù)責(zé)化驗(yàn)室、環(huán)保監(jiān)測(cè)站以及消防站；生產(chǎn)統(tǒng)一負(fù)責(zé)進(jìn)行生產(chǎn)裝置、輔助設(shè)施和公用工程的生產(chǎn)調(diào)度和技術(shù)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(lǐng)域苯胺消費(fèi)量占國(guó)內(nèi)苯胺總消費(fèi)量的 10%。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。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。在染料行業(yè)中，還原靛藍(lán)和色酚 AS 兩個(gè)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(shí)，苯胺可以合成多 種染料中間體。 從供需關(guān)系來(lái)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(guò)需求增長(zhǎng)，造成一定的產(chǎn)能過(guò)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)。 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。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(yīng)熱，該熱量用于付產(chǎn)蒸汽。 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。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(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) 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。 %6742. 苯胺精餾塔物料衡算見(jiàn)表。 《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》 (GB309693)中 II類標(biāo)準(zhǔn)。 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?。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(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。 氫氣過(guò)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。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。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(wèn)題，故基本不采用。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。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)器中的溫度從 90℃上升到 135℃ 。 （ 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(guò)程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析，找到最佳的工藝路線。預(yù)計(jì) 2020 年我國(guó)苯胺產(chǎn)能 將達(dá) 140 萬(wàn)噸。 國(guó)內(nèi)僅煙臺(tái)萬(wàn)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 。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。 萬(wàn)噸 /年苯胺項(xiàng)目（初步工藝）設(shè)計(jì)說(shuō)明書 溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院 化工設(shè)計(jì)課程考試 姓 名： 田 孫 渠 學(xué)院班級(jí)： 化學(xué)與材料工程學(xué)院 10 化工 學(xué) 號(hào)： 10111003234 一、總論 .......................................................................................................................... 3 項(xiàng)目概述 ............................................................................................................. 3 文獻(xiàn)綜述 ............................................................................................................. 3 苯胺 概述 ................................................................................................... 3 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析 ............................................................................................ 4 國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 狀況 ............................................................................................. 5 產(chǎn)物說(shuō)明 ................................................................................................... 6 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ..