硝基苯项目可行性报告

硝基苯可行性研究报告学院：材料与化工学院专业：精细化工学号：541104070138姓名：任云明目录第一章总论1.1项目名称1.2主办单位1.3概述1.4可行性研究的依据及可行性分析1.5可行性研究的主要内容和论据第二章硝基苯市场国内外需求预测第三章硝基苯的生产方案及生产规模.第四章硝基苯生产的工艺技术方案第五章原材料燃料及水电气的来源与供应第六章公用工程和辅助设施方案第七章环境保护与节能减排第八章劳动保护与安全卫生第九章结论第一章总论1.1项目名称：年产四万吨硝基苯生产工艺设计1.2主办单位名称：河南省XX化工有限公司1.3概述硝基苯的生产历史硝基苯自一八三四年家由英国科学家米尔斯琪第一次有苯硝化制取，并于一八五六年在英国实现工业化生产，迄今已有一百多年历史。

作为最早发展起来的化学工业原料之一，硝基苯在有机化工原料工业中一直占有重要地位。

硝基苯的简介：沸点：210.9℃闪点：87.78℃自燃点：482.22℃蒸气密度：4.25蒸气压：0.13kPa(1mmHg44.4℃)溶解度：难溶于水，密度比水大;易溶于乙醇、乙醚、苯和油。

遇明火、高热会燃烧、爆炸。

与硝酸反应剧烈硝基苯是一种重要的化工原料和中间体，用于生产苯胺、联苯胺、二硝基苯等多种医药和染料中间体，也可用作农药、炸药及橡胶硫化促进剂的原料。

其主要用途是制取苯胺和聚氨酯泡沫塑料。

在工业上硝基苯是采用一定浓度的硫酸和硝酸配制的混酸硝化苯来生产的。

1.4可行性研究的依据及可行性分析硝基苯的硝化工艺主要有传统硝化工艺和绝热硝化工艺。

介绍了这两种工艺方法的各自特点，对其进行了工艺比较，通过对比，可看出绝热硝化法无论是从装置投资上，还是从操作费用方面，都具有传统硝化法所无法比拟的优点。

硝基苯是重要的染料、医药中间体，主要用于生产苯胺。

在工业上硝基苯是采用一定浓度的硫酸和硝酸配制的混酸硝化苯来生产的。

硝化反应是强放热反应，它的反应热为14210／mol，在反应的同时，混酸中的硫酸被反应生成的水释稀，还将产生释稀热(约为反应的7％～10％)。

若反应温度持续升高，会引起副反应，硝酸大量分解，硝基酚类副产物增加这些酚类副产物是造成硝基苯生产发生爆炸事故的主要原因，同时，硝化反应是非均相反应，反应是在酸层及酸层和有机层的交界面处发生，硝化速度由相间传质和化学动力学所控制，借助强力搅拌，非均相间保持最大界面，强化传质，才能保持反应平稳进行。

所以，必须要控制反应温度适度、搅拌效果良好，才能保证硝基苯生产的安全操作。

硝基苯既可间歇生产，也可连续生产。

间歇硝化约需2～4h，而且硝基苯产率仅到95％一98％(按苯计)；连续硝化生产的反应时间较短，在10～30n1in 内完成，硝基苯产率可高达98．5％，且连续生产的自控水平高，易于控制反应温度，减少副产物，因此，现在基本上都采用连续化生产工艺技术。

目前连续化工业生产硝基苯所采用的工艺技术主摹有传统硝化法、绝热硝化法、泵循环硝化法等。

泵循环硝化工艺产生于70年代后期，该工艺是将苯和预混的混酸加到不锈钢离心泵入口，经泵的激烈搅动，约lmin便完成硝化，反应产物经冷却进入分离器将硝基苯和废酸分离，该法反应物浓度低，反应温度上升不超过15"C，有机相在系统中停留时间极短，所以副反应少，但该法在大规模硝基苯装置中很少应用，所以本文重点介绍传统硝化法和绝热硝化法的工艺技术。

传统硝化法传统硝化法主要分三部分：反应部分、洗涤提纯部分、废酸提浓部分。

反应部分：将苯和混酸(混酸的质量组成为硫酸56％、硝酸25％、水19％)同时进入到釜式硝化反应器中进行硝化反应。

硝化反应器一般为带有强力搅拌的反应釜，内部装有冷却蛇管，以导出反应热，硝化温度控制在50℃～100℃。

硝化反应器一般为串联操作，物料在反应器中的停留时间约为15min，产率为96％一98．5％(一般都能达到98％～98．5％)。

反应完成后，反应产物连续由硝化反应器进入分离器，分为有机相和酸相，有机相即为粗硝基苯，去洗涤提纯部分，而酸相即为释稀后的硫酸(组成大约为硫酸67．9％、水31．8％、有机物0．3％)，去废酸提浓部分。

洗涤提纯部分：从分离器来的粗硝基苯先用碱水洗涤，任何带入的硝酸、硫酸、一小部分硝基酚、二硝基酚等杂质都被中和并溶解在碱水中，之后混和物进入分离器分为有机相和水相，有机相是已分离了酸性介质但含有小部分苯的硝基苯，水相进入废水罐中，分离后的有机相再进行水洗，洗涤水来自于废酸提浓部分：废酸提浓缩法，利用蒸汽加热浓缩器中的闪蒸出大量的水分，经过提浓后酸一般可提浓到88％～93％。

从过程经济和环保上看，绝热硝化法具有以下特点：①由于取消冷却装置，利用反应热量在真空闪蒸提浓器中提浓废酸，明显导致了能量和燃料的节省，与传统硝化法相比，可节能9o％左右；②硝化反应是在封闭系统和压力下进行的，可以避免芳烃的挥发，有利于环境卫生和降低芳烃的消耗定额；③硝化时采用过量的苯和高含水量的混酸，有利于提高产品质量，收率可达99％，成本降低30％。

④由于绝热硝化系统密闭，苯和氧化氮气体排放均经洗涤，污染物排放较少。

1.5可行性研究的主要内容和论据传统硝化法与绝热硝化法的比较从装置投资而言，由于传统硝化法的废酸提浓是分开的，而绝热硝化法的酸提浓系统与反应部分是整体的，这节省了强酸的贮存而带来的设备费用和占地空间，土木费用和建筑费用也节省了。

从反应器的设备投资看，绝热硝化的反应器不需要象传统硝化反应器所需要的大量的热交换面积，所以设备费用降低了。

因此据国外PEP报告【3所介绍．在公用工程、储运投资都同等的情况下，绝热装置投资比传统硝化法装置省1000万美元，再加上操作费用低，绝热硝化的产品成本比传统硝化要低许多。

从装置操作的安全性考虑，绝热装置具有与生俱来的安全性，主要体现在以下三个方面：一是硝酸和硫酸在进入硝化器之前就混和好了，而且循环利用的硫酸在过程中充当了一个热吸收器，因此即没有热交换的问题也没有热聚危险的发生，搅拌器发生故障也没有太大的危险性，因为反应在下一级会完全反应：二是未反应物质的滞留和积存量很少，停留时间也少，这就减少了因为无法控制反应时间而产生的潜在危险；三是过程控制比较简单，仅仅需要控制两股原料进料的流量和硫酸的浓度，这意味着操作较高的安全性。

第二章硝基苯市场国内外需求预测硝基苯是一种重要的基本有机中间体，是工业上制备苯胺和苯胺衍生物（如扑热息痛）的重要原料，同时也被广泛用于橡胶、杀虫剂、染料以及药物的生产。

硝基苯也被用于涂料溶剂、皮革上光剂、地板抛光剂等，在这里硝基苯主要用于掩蔽这些材料本身的异味。

值得一提的是，硝基苯甚至还曾被用于肥皂的廉价香料随着化学工业及相关产业的发展，我国硝基苯的消费量不断增长。

近年，我国硝基苯90%以上用于生产苯胺，其余应用于生产间二硝基苯、间氨基苯磺酸以及医药和染料等方面。

作为绿色硝化方法的以固体酸催化苯的气相硝化工艺，随着研究的深入，必将逐步完善并显示其先进性，气相催化硝化生产硝基苯工艺的工业化，将会对硝基苯的生产技术带来重大突破，产生显著的经济效益和社会效益。

第三章硝基苯生产方案及生产规模目前硝基苯的生产方法主要有两种：直接硝化法和绝热硝化法。

1、直接硝化法是将苯用混酸直接硝化生产硝基苯。

该方法又有不同的生产工艺路线。

a、锅式间歇式连续硝化工艺b、环式硝化器连续硝化工艺c、锅环混用连续硝化工艺d、泵式连续硝化工艺这四种工艺共用的优点是工艺技术成熟，操作易掌握，设备材料较普通，常压低温，主要缺点是设备腐蚀严重，副产稀硫酸浓缩回收需耗大量能源。

目前各生产厂家以其技术优势和能源优势不同而各自采用适合自己情况的不同工艺。

2、绝热硝化法：绝热硝化法是由美国氰胺公司和加拿大工业公司联合开发，并在美国罗比康公司和第一化学公司建成了工业化生产装置。

该法是将过量苯和硝酸与硫酸的混合物加至一组反应器中，与135度和0.5Mpa压力下进行连续硝化反应，将反应物与稀硫酸分离，反应产物经中和、水洗和精制得到成品硝基苯，稀硫酸在真空下闪蒸出水后浓缩至70---75%循环使用。

该工艺突出优点在于反应热被稀硫酸吸收，硝化反应器内不需设置复杂的冷却系统，节省了浓缩所需的大量能耗。

该工艺还不能在国内普遍推广，主要障碍是对设备材料的苛刻要求及昂贵的工程造价。

国内硝基苯生产技术主要有锅式串联连续生产工艺和环式串联连续生产工艺。

使用锅式串联连续生产工艺的厂家主要有南化工业公司等7家，采用环式串联连续生产工艺的厂家有烟台合成革厂和河南化工厂两家，而两家工艺和设备又有所部同，砚台合成革厂为两器串联，河南化工厂为三器一锅串联。

绝热硝化在国内尚属实验阶段，还没有工业化装置。

根据原行业交流资料表明，硝化各项工艺指标和各项物耗指标河南化工厂均优于烟台合成革厂。

因此，我们认为河南化工厂开发应用的三器一锅串联硝化工艺是成功的，具有一定程度的先进技术水平和成熟可靠性。

本厂如果上马硝基苯的话，我们推荐采用四器串联连续硝化生产硝基苯的工艺技术方案。

产品质量标准：原材料规格：石油苯GB34。

5----90：分子式：C6H6分子量；78熔点：5。

5度沸点：80。

1度密度：877。

4Kg/m3闪点；15---20度：爆炸极限：1。

4-----9。

4%硝酸分子式：HNO3分子量；63理化性质；（略）硫酸分子式：H2S04分子量：98电380VKW·理化性质；（略）原材料消耗一览表序号原材料名称格规位单工业品定额备注1石油苯≥98%2硝酸≥98%3硫酸≥93%4液碱≥30% 2）动力消耗一览表吨0.65吨0.535吨0.535吨0．03序动力名规单消耗/吨产备号称格位品注1一次水18℃吨~122动力h30~403软水常温吨 1.0~1.5设备一览表：序设备名规格单数材质号称位量1混酸贮槽2混酸高位槽3废酸高位槽4酸性苯高位槽V=23m3φ2900×3500V=2m3φ1200×1800V=5m3φ1600×2400V=2m3φ1200×1800台21Cr18Ni9Ti台11Cr18Ni9Ti台11Cr18Ni9Ti台11Cr18Ni9Ti5混酸泵F25-40Q=3.6m3/h H=40m 台11Cr18Ni9Ti61#硝化器72#硝化器83#硝化器94#硝化器V=2.4m3F=42m2V=2.4m3F=42m2V=2.4m3F=42m2V=2.4m3F=42m2台11Cr18Ni9Ti台11Cr18Ni9Ti台11Cr18Ni9Ti台11Cr18Ni9Ti1废酸中V=23m3台11Cr18N 0间槽φ2900×3500i9Ti 1废酸泵F50-40台2C4钢1Q=14.4m3/h H=40m1硝化分V=1.8m3台21Cr18Ni9 2离器φ1500×2600Ti1石油苯计V=23m3台1Q2353量槽φ2700×40001石油苯V=23m3台2Q2354贮槽φ2900×35001石油苯泵40W-40台21Cr18Ni9 5Q=5.4m3/h H=40m Ti 1提取锅V=1.0m3台1铸铁6φ1100×16001废酸冷S=31m2台11Cr18Ni9 7却器Ti 1提取分V=1.8m3台11Cr18Ni9 8离器φ1000×2000Ti 1废酸贮槽V=23m3台21Cr18Ni9 9φ2900×3500Ti 2酸性苯中V=23m3台11Cr18Ni9 0间槽φ2900×3500Ti 2酸性苯泵40W-40台21Cr18Ni9 1Q=5.4m3/h H=40m Ti 21#水洗V=1.5m3台11Cr18Ni9 2锅φ800×3000Ti 22#水洗V=1.5m3台11Cr18Ni9 3锅φ800×3000Ti 23#水洗V=1.5m3台11Cr18Ni9 4锅φ800×3000Ti 2中和锅V=1.5m3台11Cr18Ni9 5φ800×3000Ti2中和分V=5.35m3台11Cr18Ni9 6离器4000*1860*1300Ti 21#水洗V=5.35m3台11Cr18Ni9 7分离器4000*1860*1300Ti 22#水洗V=5.35m3台11Cr18Ni9 8分离器4000*1860*1300Ti 23#水洗V=5.35m3台11Cr18Ni9 9分离器4000*1860*1300Ti 31#废水V=6.0m3台11Cr18Ni9 0捕集器φ1600×2800Ti 32#废水V=1.5m3台11Cr18Ni9 1捕集器φ1600×2800Ti 3回收泵32W-30台11Cr18Ni9 2Q=2.88m3/h H=30m Ti 3粗硝基V=23m3台1Q2353苯计量槽φ2700×40003粗硝基V=30m3台2Q2354苯贮槽φ3170×38003倒料泵32W-30台21Cr18Ni9 5Q=2.88m3/h H=30m Ti 3液碱贮V=5m3台1Q2356槽φ1600×24003配碱槽V=3.5m3台2Q2357φ1400×22003碱泵F25-41台21Cr18Ni9 8Q=3.6m3/h H=40m Ti3碱高位V=2.0m3台2Q2359槽φ12000×1800第四章硝基苯生产的工艺技术方案国氰胺公司开发的绝热硝化工艺美国氰胺公司与加拿大工业有限公司共同开发的苯绝热硝化工艺主要由硝化单元和浓缩单元组成，采用有搅拌装置的釜式串联反应器。