年产7千吨对甲苯胺车间精制工段模拟优化
摘要
本设计综述了国内外对甲苯胺生产的工艺及其发展前景。在对对甲苯胺的各种生产工艺进行详细比较的基础上，选择了硝基苯气相加氢流化床生产技术。
本文根据给定的条件设计一座分离对硝基甲苯、氢气和对对甲苯胺混合物的连续操作常压精馏塔,生产能力:7000吨对对甲苯胺/年;原料组成:对硝基甲苯1000Kg,水28.5%w；产品组成:对对甲苯胺≥98.4%w;废水组成:水≥99.5%w;进料温度:45℃ 全塔压降:0.011MPa;所有塔板的Murphree效率Eff 0.35。要求得出以下结果:
(1)进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量;
(2)全塔总塔板数N;
(3)最佳加料板位置NF;
(4)最佳侧线出料位置NP;
(5)回流比R;
(6)冷凝器和再沸器温度;
(7)冷凝器和再沸器热负荷;
(8)再沸器供热所需的饱和水蒸气量(压强8bar)
关键词：硝基苯；对甲苯胺；精馏；流化床
Abstract
This design summarizes the technology and development prospect of aniline production at home and abroad. On the basis of detailed comparison of various production processes of P - toluidine, we chose nitrobenzene gas-phase hydrogenation fluidized bed production technology.
In this paper, a continuous operating constant pressure distillation column for separating p-nitrotoluene, hydrogen and toluidine mixture is designed according to the given conditions. The production capacity is: 7000 tons of p-toluidine / year; the composition of p-nitrotoluene 1000Kg, water 28.5%w; product composition: p-toluidine > 98.4%w; water composition: water > 99.5%w; feeding temperature: 45 centigrade whole tower pressure Drop: 0.011MPa; Murphree efficiency of all tray is Eff 0.35. The following results are requested:
(1) feed, top product, bottom product and side line discharge.
(2) the number of total towers of the whole tower is N;
(3) the position of the best feeding plate NF;
(4) the best position of the sideline out of the material NP;
(5) reflux ratio R;
(6) the temperature of the condenser and reboiler;
(7) the heat load of the condenser and reboiler;
(8) the volume of saturated steam required for reboiler heating (pressure 8bar).
Key words: nitrobenzene; toluidine; rectification; fluidized bed
目录
第一章 绪论 4
1.1对甲苯胺概述 4
1.2 国内外对甲苯胺产能及市场分析 5
1.3原料与产品的性质 7
第二章 对甲苯胺生产方案的确定 10
2.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模 10
2.2 产品规格、质量指标 10
2.3 对甲苯胺制取方法比较 10
2.4 工艺路线的选择 14
第三章 物料衡算与能量衡算 15
3.1.物料衡算 15
3.2 利用aspen模拟进行塔工艺计算过程 23
3.3 塔径的初步计算 24
第四章 对甲苯胺生产的设备设计与选型 28
4.1 反应器设计 28
4.2 精馏塔的设计 33
第五章 非工艺部分 44
5.1 公用工程 44
5.2 安全防火 45
第六章 环境保护与安全措施 47
6.1本设计采用的环境保护标准 47
6.2 生产分析 47
6.3三废治理 48
6.4 危险性物料主要物性图 48
6.5 危险性分析及对策 49
第七章 7千吨/年对甲苯胺生产的经济评估 51
7.1 项目总投资估算 51
7.2 财务评价 51
7.3评价结果 54
结论 55
参考文献 56
第一章 绪论
1.1对甲苯胺概述
对甲苯胺，无色油状液体，有较强烈的气味，有毒，密度1021.6kg/m3，熔点-6.2℃，沸点184.4℃，暴露空气中或在日光下变成棕色。稍溶于水，能与乙醇、乙醚、苯混溶；有碱性，能与盐酸(或硫酸)反应生成盐酸(或硫酸)盐；能起卤化、重氮化等反应。对甲苯胺是重要的有机化工原料，大量应用于染料、医药、炸药，香料、橡胶硫化促进剂、药品等行业，尤其是可作为聚氨酯产品MDI的原料。对甲苯胺衍生物甲对甲苯胺、枯胺、甲基枯胺和二甲代对甲苯胺作为原料时，可以增加显影剂、农业试剂的效用。对甲苯胺是重要的有机化工基本原料，主要用于生产聚氨酯，其用量发达国家达到总耗量的70%，年增长率8%。还可直接合成二对甲苯胺、4-硝基二对甲苯胺、环己胺，N-甲基对甲苯胺等产品，另外还有延伸产品达数百种之多。对甲苯胺被广泛用于聚氨酯、橡胶助剂、染料、医药、农药和特种纤维等行业。
对甲苯胺工业化生产路线主要有三条：1.硝基苯催化加氢法2.苯酚氨化法3.硝基苯铁粉还原法。采用硝基苯铁粉还原法会产生大量含对甲苯胺的废水和难以处理的铁泥污染大能耗高，因此该法现已基本淘汰。该法能联产氧化铁颜料，国外极少数企业如美国拜耳莫贝公司采用该法，同时联产对甲苯胺。苯酚氨化法同时联产二对甲苯胺，苯酚价格一直起伏不定，该法生产成本高于硝基苯催化加氢法。国外仅日本三井油化公司采用该方法，美国罗比肯公司的装置因成本问题已停产。当前全球对甲苯胺生产工艺主要为硝基苯催化加氢法，约占总产能的90%左右。我国绝大部分企业采用硝基苯催化加氢法生产对甲苯胺。
对甲苯胺有很强的毒性，能渗透皮肤至血液，口服15滴致死。因此在生产过程中废水、废气和废渣中对甲苯胺的含量都有相应的标准，要严格控制三废中对甲苯胺含量。
