化工工艺节课论文

化工工艺节课论文

化工工业学是研究由原料经化工加工制取化工产品的一门科学，其研究的内容包括：化工原理、生产方法、工艺流程、设备、技术经济评价、安全和环境保护等。对于装备专业来说我们不仅要掌握精通的掌握设备，而且还要了解一定的工艺知识，这对于我们完善知识构架来说是必经之路，所以对于我们装备专业的学生来说化工工艺是一门必须学好的的课程。针对于这学期的课程，我就以下几个方面进行总结。

1、针对本小组研究的精细有机化工中的硝化工艺进行一个总结。

2、硝化工艺流程的特点。

3、硝化工艺的设备列表。

4、对化工工艺学的一个总体总结。

一、精细有机化工之硝化工艺流程图的总结。

首先硝基苯的主要用途是是制备苯胺等有机溶剂的中间体，早期采用混酸间隙硝化法，随着苯胺的需求日益增长，逐步开发了多釜串

联、塔式、管式、环形硝化器组合的混酸连续硝化工艺，近年由美国腈胺公司和加拿大工业公司共同研制，并成功实现工业化的绝热硝化生产工业，在节约资源、降低成本、提高产率上都有一定的优势。目前，国外已建立十几万吨硝基苯生产装备。

本课程及老师主讲了硝基苯的连续生产工艺流程，在这里除了这个，我还要展示笨的绝热连续硝化工艺流程图。CAD制图如下：

流程.d w g

①、硝基苯的连续硝化流程。

1,2-硝化锅3,5,9,11-分离器4-萃取器6,7-泵8,10-文丘里

管混合器

注：1、2两个连续硝化反应釜串联在一起，在1中没有反应

完就进入了2中，这样可以有效避免过多的热量在1中聚集，

也提高了反应的效率。

苯和混酸同时进料所用的混酸的浓度略低于间隙硝化，苯稍微过量，以尽量消耗混酸中的硝酸，同时减少二硝基物的生成量。

硝化温度控制在50~100。C。反应物由硝化器连续进入分离器或离心机，分为有机相和酸相，有机相经水洗除酸，碱洗脱硝基酚，再经水洗和蒸馏脱水、脱苯后得硝基苯产品，理论产率为96%到99%。

②、苯的绝热硝化流程示意图

注：1,2,3,4-硝化器5-酸槽6-闪蒸器7-除沫器8-分离器9-热交换器10-泵、6、7和在一块为浓硫酸浓缩器。

混酸：HNO35～8％，H2SO458～68%，H2O＞25％;

苯过量5～10％；硝化温度：132～136℃；无冷却；利用反应

热闪蒸废酸。

优点：反应温度高，硝化速度快;硝酸反应完全，副产物少；

混酸含水量高，酸浓度低，酸量大，安全性好；利用反应热浓

缩废酸并循环利用，无需加热、冷却，能耗低；设备密封，原

料消耗少；废水和污染少。

存在的问题：对设备要求高（密封、防腐）

二、硝基苯的连续硝化工艺流程特点

硝化反应有以下的共性：反应不可逆；速率较快，是强放热反应；反应物与硝化剂是不能互溶的，常分为有机层和酸层。因为反应的特点决定了工艺、设备、操作的特点。下面我对硝基苯的连续硝化工艺流程做一下总结：

①、多釜串联：硝化反应器采用多釜串联的的方式，大部分反应在主锅中进行，即第一个反应釜中，小部分没有反应的被硝化物再加到后续反应釜中（副锅）继续反应。多釜串联大大提高了反应速率，减少物料短路，及不同的反应釜中控制不同的反应温度及转化率，提高了生产能力和产品质量，再者多釜串联可以逐釜提高反应温度，避免了热量的过度集中。

②、搅拌：工艺流程中反应器中必须有良好的搅拌装置，并且搅拌不能间断。因为硝化过程是非均相体系，在硝化过程中会形成液液两相，为了提高传质和传热效率，硝化反应器必须要有良好的搅拌装

置。再者因反应初期，酸相和有机相的相对密度相差悬殊，加之反应开始阶段反应剧烈，放热量为最大，特别需要剧烈搅拌。总之搅拌可以及时移除反应热提高传质；增加反应界面。

③、工艺流程中的设备要耐强酸：硝化反应多数是在强酸环境下进行的，所以设备必须耐酸腐蚀。

④、产物分离简单：硝基苯在常温下是液体，与废酸有较大的密度差和可分层的原理进行硝化产物的分离，可以进行离心分离操作。也可以用有机溶剂萃取法可以将硝化产物从废酸中分离，硝化产物与废酸分离后可以用水洗除无机酸，用碱洗除酚。

⑤、废酸可以循环利用：作为硝化底酸直接循环套用；用被硝化物萃取有机物后浓缩至90～95％的硫酸用于配酸；多硝化的废酸用于下一批单硝化生产中；净化后加氨水制化肥。

⑥、连续硝化的总体特点：连续法采用带搅拌罐的罐式反应器、管式反应器、泵式循环反应器，设备小、效率高、便于自动化控制，适用于大规模生产。

补充：间隙操作具有灵活、适应性强，适用于小批量，多品种的生产。

三、设备列表：

硝基苯的连续硝化工艺流程中涉及到的设备有串联的硝化釜、分离器、文丘里管混合器、萃取釜，及泵。下面我对连续硝化釜进行详细介绍，最后列表总结所有设备。

①、连续硝化釜

材质：不锈钢、钢板； 冷却装置：夹套、蛇管； 搅拌：推进式、涡轮式、 反应釜主要结构性能： 公称容积： 500~10000L 工作压力： 负压~9.8Mpa 工作温度： 0~350℃ 搅拌转速： 0-300r/min 电机功率： 3~15KW 加热功率： 36~90KW

加热方式：电加热，水循环，导热油，蒸汽，远红外线加热等。 出料方式：上出料，下出料。

搅拌轴：采用自润滑耐磨轴套，适合于各种介质的搅拌。 搅拌形式：桨式，锚式，框式，推进式，螺带式，涡轮式等。

图 环形连续硝化器

1-下弯管，2-匀流折板，3-换热器， 4-伸缩节，5-上弯管，6-搅拌轴， 7-弹性支承，8-搅拌器，9-底支承

密封方式：磁力密封，机械密封，填料密封。

电机：普通电机带减速机或者防爆电机带减速机。

主要材料：釜体材料主要采用0Cr18Ni9（304），00Cr17Ni14Mo2(316L)，1Cr18Ni9Ti（321），并可根据不同介质要求制作钛材（TA2），镍及镍合金，钽材，锆材，哈氏合金（C-276，C-22，B-2），反应釜内喷四氟（PTFE）及衬镍（Ni6）。

②、所有硝化设备列表：