【正文】 原能力優(yōu)點弱 ,如果只使用它做還原劑的話是對硝基起不了作用的 ,還要與過渡的金屬鹽合成復(fù)合的還原劑 ,這樣才能用做還原對硝基苯甲酸。 2．用金屬氫化物還原法 用金屬氫化物作為還原劑主要是來自元素周期表中的第三主族元素的氫化物 ,例： LIH、 NaB 等等 ,其中 LIH。此方法擁有反應(yīng)快、收率很高等等的特點 ,但是，不足之處是產(chǎn)品的分離還比較困難 ,而且由于使用了有機(jī)溶劑 ,所以其成本較高。由于 SnCI在水溶液中及易水解 ,因此 ,在用 SnCI 還原對硝基苯甲酸時 ,必需要在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行。用這種方法其優(yōu)點是價格比較便宜、收率比較高等等特點 ,缺點是它反應(yīng)條件優(yōu)點嚴(yán)格 ,處理起來會比較麻煩。 生產(chǎn)工藝的選擇 ．常見生產(chǎn)方法 制 取對氨基苯甲酸主要 的方法有 如下四 種 ： 以對硝基苯甲酸為原料合成對氨基苯甲酸 （ 1） AI還原法 其實 AI 的還原能力是較弱的 ,所以當(dāng)在無機(jī)酸的介質(zhì)中進(jìn)行 還原時 ,是要用比較高的溫度的。對氨基苯甲酸的生產(chǎn)歷史悠久，隨著化工產(chǎn)業(yè)的迅猛、飛速發(fā)展 , 對氨基苯甲酸的生產(chǎn)工藝也隨之發(fā)生變化，合成工藝不斷的得到改進(jìn)，并趨于完善。 對氨基苯甲酸作為一種非常重要的有機(jī)化工原料，貫穿于整個化學(xué)工業(yè)，同時在現(xiàn)實生活中也具有非常廣泛的應(yīng)用。 目前國外新建、擬建裝置共 9套，生產(chǎn)能力總計 76萬噸 /年，除 Bayer在美國、比利時新建裝置外，其余均分布在亞太地區(qū) [2]。對氨基苯甲酸生產(chǎn)能力位居世界第二，在美國、荷蘭各有一套裝置，總生產(chǎn)能力達(dá)到 37萬噸 /年。世界對氨基苯甲酸生產(chǎn)主要由 GEP、Shell、 Dow和 Bayer4家公司控制，約占世界生產(chǎn)能力的 70％。 對氨基苯甲酸生產(chǎn)主要集中在美國、西歐、日本。到 1989年很多國家的對氨基苯甲酸工廠生產(chǎn)工藝裝備的開工達(dá)到了 93％，更有大部分國家呈現(xiàn)出對氨基苯甲酸很缺貨的狀態(tài)。1992年開工率已降至 66％。由于需求劇增，對氨基苯甲酸市場日趨緊俏。南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1頁 /共 35頁 年產(chǎn) 1000 噸對氨基苯甲酸生產(chǎn)工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計 前言 1925年，對氨基苯甲酸首次在世界上實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)， 20世紀(jì) 40年代末至50年代初，對氨基苯甲酸獲得迅速發(fā)展。 1988年世界對氨基苯甲酸的生產(chǎn)能力已達(dá) ，裝置開工率為 85％。80年代末和九十年代初，世界主要對氨基苯甲酸生產(chǎn)廠家 Aristech、 Dow和 Shell紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)能力，導(dǎo)致全球?qū)Π被郊姿嵘赡芰^剩，裝置開工率逐年遞減。但是由于化工業(yè)的快速成長與發(fā)展以至于對 氨基苯甲酸的使用廣泛度在不斷繼續(xù)擴(kuò)大中，形勢迅猛發(fā)展。為此，各大生產(chǎn)廠家紛紛新建或擴(kuò)建對氨基苯甲酸裝置， 2020年生產(chǎn)能力已達(dá) [1]。美國為首的西歐國家對氨基苯甲酸的生產(chǎn)打趣道世界總量的 89%。其中 GEP是世界最大的對氨基苯甲酸生產(chǎn) 企業(yè)，共建有 5套裝置，分布在美國、荷蘭、西班牙、日本，總生產(chǎn)能力達(dá)到 /年。 Bayer在德國、比利時分別建有一套對氨基苯甲酸生產(chǎn)裝置，總生產(chǎn)能力達(dá)到 28萬噸 /年 [1]。 我國對氨基苯甲酸生產(chǎn)能力、產(chǎn)量、工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量等，都與國外存在較大差距，表現(xiàn)在 [3]：①生產(chǎn)能力小、產(chǎn)量低， 我國對氨基苯甲酸生產(chǎn)能力尚不足 3萬噸 /年，遠(yuǎn)不能滿足市場需求；②生產(chǎn)裝置達(dá)不到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，我國目前大多數(shù)裝置還不足千噸 /年，最大裝置也只有無錫樹脂廠的 1 萬噸 /年，僅為國外裝置規(guī)模的 1/10,極大的影響了經(jīng)濟(jì)效益；③工藝落后，我國對氨基苯甲酸生產(chǎn)工藝仍南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2頁 /共 35頁 以催化加氫還原法為主，不僅原料消耗高，勞動強(qiáng)度大，而且產(chǎn)品質(zhì)量差，嚴(yán)重地影響了其下游產(chǎn)品地開發(fā)。因此，選擇一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的生產(chǎn)對氨基苯甲酸的方法具有很重要的現(xiàn)實意 義。本設(shè)計采用對硝基苯甲酸、氫氣為原料，以對 pd/c為催化劑來合成對氨基苯甲酸，原料價廉易得，反應(yīng)條件溫和，操作方便，生產(chǎn)成本低，達(dá)到了化工設(shè)計優(yōu)化的目的。我們用較濃一點的 HCI作為介質(zhì) ,再用 AI來還原對硝基苯甲酸 , 這時對氨基苯甲酸的收率可以為 86%。 （ 2） Sn還原法 Sn還原法中最常用的還原劑是 SnCI:。收率為 88%。 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3頁 /共 35頁 （ 3） Fe還原法 用 Nacl 為電解質(zhì) ,稀 HCI 為介質(zhì) ,在 96~104℃間 ,用鐵屑還原對硝基苯甲酸 ,PABA 的收率 %。的還原能力還是較強(qiáng)的 ,它能將對硝基苯甲酸一下還原成對甲基苯胺 ,所以不能盲目地用來用于合成對氨基苯甲酸。其的收率可以到達(dá) 91%以上的。 用硫化物其實是很溫和的一種還原劑的 ,像如果用 NaS 來還原對硝基苯甲酸的話 ,段及苯甲酸的收率將可以達(dá)到 80%。用 NiAI 合金來用做為催化劑的話 ,經(jīng)過反應(yīng)得到對氨基苯甲酸 ,要求的溫度為125℃ ,壓力等于 ,其中催化劑的用量為 6%,當(dāng)我們用的原料液的濃度達(dá)到9%的時候 ,對氨基苯甲酸的收率為 88%。 （ 3） Pd催化還原法 通過用 Pd 來做催化劑加上氫氣作為還原劑來還原對硝基苯甲酸生成對氨基苯甲酸是最常用而且是最經(jīng)濟(jì)的一種方法了。 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4頁 /共 35頁 直接電解還原法 直接的用電解還原的方法就是把陰極發(fā)生的反應(yīng)直接用于來還原對硝基苯甲酸這樣就可以得到我們需要的對氨基苯甲酸了。 用對甲基苯胺作為原料來合成的對氨基苯甲酸 我們用對甲基苯胺為原料，把它通過了酸化 ,氧化過 程還有最后一部的水解過程來制得我們需要的對氨基苯甲酸。氧化后的溶液我們在將其水解時要將反應(yīng)完的水解的溶液用堿性物質(zhì)氨水來調(diào)節(jié)使其到呈現(xiàn)微堿性。但是如果我們將高氧化性物質(zhì)高錳酸鉀在攪拌過程中將其置于沸水中完全溶解后的溶液再依次分量放入瓶中反應(yīng)，怕高錳酸鉀由于其固體的顆粒濃度可能不相同導(dǎo)致溶液的均勻分布帶來了困擾，而且攪拌起來也很不 方便了。 以分枝酸為原料生物合成對氨基苯甲酸 這是一種生物合成對氨基苯甲酸的方法。 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5頁 /共 35頁 反應(yīng)過程 以對硝基苯甲酸為原料經(jīng)催化加氫制得對氨基苯甲酸，是一個還原反應(yīng)，采用的是液相加氫制備對氨基苯甲酸，所以壓力對反應(yīng)的影響不是很大，持氫壓力為 ，而催化劑 用量，反應(yīng)溫度等對對氨基苯甲酸的影響很大 。 鹽酸酸化過程 經(jīng)過濾后的溶液用 10%的鹽酸進(jìn)行酸化結(jié)晶 離心及干燥過程 將溶液置與離心機(jī)里離心，再將離心得到的晶體經(jīng)過洗滌再放入干燥器中進(jìn)行干燥，就可以得到需要的對氨基苯甲酸產(chǎn)品。 具體操作過程 在 90℃條件下，往反應(yīng)釜中加入定量的對硝基苯甲酸， 5%的氫氧化鈉溶液和水 ,將其混合物加熱至物料完全溶了為止 ,測定其 pH值為 ,加人攪拌磁子和Pd/C 催化劑 ,在封閉反應(yīng)系統(tǒng)中 ,用氫氣置換 ,攪拌 ,升溫至 80℃ ,通入氫氣 ,繼續(xù)將其升高溫度至 90℃ ,保持氫氣的壓力為 ,定時測定其氫氣反應(yīng)的速度 ,當(dāng)連續(xù) 30 分鐘不再吃氫時即說明反應(yīng)已經(jīng)結(jié)束了 .反應(yīng)液要經(jīng)過過濾 ,再酸化結(jié)晶干燥得 到產(chǎn)品 .收率 95%.生產(chǎn)工藝流程見物料流程圖。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)規(guī)定，對氨基苯甲酸的年生產(chǎn)能力為 1000t，取年工作日為 300 天，則每晝夜生產(chǎn)能力為1000/300＝ ，所以按照此生產(chǎn)量應(yīng)該采取間歇操作比較好。雖然對氨基苯甲酸在冷水中是微容的但對氨基苯甲酸容易溶于熱水中、在乙醇，乙醚，乙酸乙酯等有機(jī)溶劑中也易容還有冰醋酸中也比較容，但是對氨基苯甲酸難溶于水、苯，還不溶于石油醚等。因此，選擇一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的生產(chǎn)對氨基苯甲酸的方法具 有很重要的現(xiàn)實意義。本設(shè)計采用對硝基苯甲酸、氫氣為原料，以對 pd/c為催化劑來合成對氨基苯甲酸，原料價廉易得，反應(yīng)條件溫和，操作方便，生產(chǎn)成本低，達(dá)到了化工設(shè)計優(yōu)化的目的。它更是我們?nèi)祟悪C(jī)體中細(xì)胞生長和分裂的一些必須物質(zhì)的部分組成之一。因為它是一種很經(jīng)濟(jì)而且很環(huán)保的方法，對氨基苯甲酸的生產(chǎn)合成方法也得到了很大的改進(jìn)，不僅經(jīng)濟(jì)還很環(huán)保，大大得到了改善。每年要產(chǎn)對氨基苯甲酸 1000 t，又根據(jù)公式：開工的因子是等于我們生產(chǎn)裝置的時間除以年時間的，所以我們?yōu)榱艘耆浞值睦玫皆O(shè)備， 我們的開工的因子必須取得大一點這樣才經(jīng)濟(jì)利潤也大一點，就是要把它設(shè)置為接近于 1，同時根據(jù)實際情況又不可能等于 1，因為實際生產(chǎn)要考慮的因素很多。全天生產(chǎn)分為三個班，每一個班定為生產(chǎn)對氨基苯甲酸一批。 做產(chǎn)品生產(chǎn)的物料衡算根據(jù)質(zhì)量守恒定律它是指進(jìn)入一個系統(tǒng)的全部的進(jìn)料的量，要必須和離開這個系統(tǒng)的全部的物料的量要相等。以此作為我們物料衡算研究的依據(jù)。 （ 1）反應(yīng)釜物料衡算 對氨基苯甲酸的生產(chǎn)規(guī)模采用的是分批操作的 設(shè)備，當(dāng)反應(yīng)終了的時候，系統(tǒng)的物料將完全排出所以此時系統(tǒng)內(nèi)的物料的積累的量將為零，按照此種情況，上面的物料衡算的等式就可以寫為Σ G 進(jìn) =Σ G出 +Σ G 損。 1）催化加氫過程反應(yīng)： 每批生產(chǎn)對氨基苯甲酸： G=1000t/(300 3)= 催化劑 pd/c 用量占投料量的 3% 對氨基苯甲酸產(chǎn)品最終收率為 95％，故每批投對硝基苯甲酸的量： G1= 167/137= 每批投氫氣的量： G2= 4 2/167= 每批投催化劑 pd/c 的量： G3= = 過程轉(zhuǎn)化率為： 98%（以對硝基苯甲酸計算） 對氨基苯甲酸的產(chǎn)量： 137/167= 對硝基苯甲酸余量 : （ ） = 氫氣余量： 3 2/167= 生成水的量： 2 18/167= 物料衡算見表 表 輸入 輸 出 南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10頁 /共 35頁 （ 2）堿中和物料衡算 每批輸入氫氧化鈉溶液的量： 1． 145 40/(137 5%) 40/(167 5%)= 輸入對氨基苯甲酸的量： = 輸入對硝基苯甲酸的量： = 輸入水的量： = 輸出對氨基苯甲酸鈉的量： 1． 145 159/137= 輸出對硝基苯甲酸鈉的量： 0． 028 189/167= 輸出水的量： 0． 30+ 18/137+ 18/167+ = 物料衡算見表 表 表 （ t/班） 序號 物料名稱 質(zhì)量（ t） 序號 物料名稱 質(zhì)量（ t） 1 對硝基苯甲 酸 1 對硝基苯甲 酸 2 氫氣 2 氫氣 3 Pd/c催化劑 3 Pd/c催化劑 水