苯胺生产工艺
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苯胺的制备及其性质摘要:苯胺是一种重要的有机化工原料和化工产品,由其制得的化工产品和中间体有300多种,在染料、医药、农药、炸药、香料、橡胶硫化促进剂等行业中具有广泛的应用,开发利用前景十分广阔。
本文主要对铁粉还原硝基苯制备苯胺及其性质进行论述以及对苯胺的制备技术进行概述总结。
关键词:苯胺硝基苯铁粉还原Abstract:Aniline is a good organic solvent and an important raw material for chemical synthesis,The product of chemical industry which and the intermediate results in by its system have 300 many kinds of ,In professions and so on dye, medicine, agricultural chemicals, blasting explosive, spice, vulcanization promoter has the widespread application ,with a good prospect of development and utilization。
This article mainly carries on the elaboration to the powdered iron return to original state nitrobenzene preparation aniline and the nature as well as carries on the outline summary to the aniline preparation technology.Keywords:Aniline Nitric alkyl benzene restore of Fe引言铁粉还原硝基苯制备苯胺苯胺 (Aniline)苯胺的性质苯胺的制备技术进展1 实验部分1.1实验目的(1)、学习铁粉还原硝基苯制苯胺的原理和方法;(2)、学习机械搅拌的基本操作;(3)、学习盐析的原理和方法;(4)、了解水蒸气蒸馏的原理,学习学习它的1.2实验原理铁粉还原硝基苯制备苯胺1.3实验药品硝基苯:10.5g或8.7mL(0.085mol)铸铁粉:(40~100目):16.3g(0.291mol)冰醋酸:1.7g或1.6mL苯,精食盐1.4实验步骤(1)在250mL三口烧瓶的中间瓶口安装电动搅拌器,用简易密封装置密封。
苯胺的用途苯胺是重要的化工原料,主要用于医药和橡胶硫化促进剂,也是制造树脂和涂料的原料。
苯胺对血液和神经的毒性非常强烈,可经皮肤吸收或经呼吸道引起中毒。
一、一、硝基苯铁粉还原法。
该方法是生产苯胺的经典方法。
但是因为设备腐蚀严重,环境污染严重,产品分离困难等缺点,目前正逐渐被其他方法所取代二、硝基苯催化加氢法。
1)固定床气相催化加氢2)流化床气相催化加氢3)硝基苯液相催化加氢其所选用的催化剂主要有两种类型1)采用CuO/SiO2催化剂,以及加入Cr、Mo等第二组分的改进型催化剂气相加氢制备苯胺2)采用Pt、Pd、Rh等贵金属负载在氧化铝、活性炭等载体上进行液相加氢合成苯胺硝基苯催化加氢法是目前工业生产苯胺的主要方法,存在着反应压力较高,操作复杂,生产成本较高等弊端三、苯酚、卤代苯氨化法该方法不足之处在于基建投资大,能耗和生产成本要比硝基苯催化加氢法高。
从以上可以看出,传统的生产方法存在诸多不足。
反应步骤繁多,原子利用率不高,不符合绿色化学思想和可持续发展的需要[13-14],如何降低工艺的操作条件,直接将苯氨化氧化合成苯胺,将多步反应变为一步,不仅可以明显提高原子反应利用率,且可减少副产物污染。
因此近年来,寻找苯胺绿色合成的新方法,引起了广泛的关注。
二、1.1苯胺的生产和需求苯胺是一种重要的有机化工原料、化工产品和精细化工中间体,以苯胺为原料可以制成300多种产品和中间体,具有技术含量高、附加值高、经济效益好等特点,因此广泛应用于染料、农药、医药、橡胶助剂和异氰酸酯(MDI)的生产上,其开发利用前景十分广阔[22]。
近年来,随着MDI、橡胶助剂等行业的发展,苯胺的下游产品需求增长较快,相应带动了苯胺需求和生产的强劲增长,世界苯胺需求大约以年均5%的速度增长。
1.1.1世界苯胺的供需情况苯胺是生产MDI的重要原料,今后对苯胺的需求仍将取决于MDI的需求增长。
上世纪八十年代末,随着西方经济复苏,对MDI需求的不断增加,苯胺生产能力和产量增长很快,从2003年开始,全球MDI的产量以年均约6%的速度增长,其中亚洲的速度增长最快;因此世界各大公司纷纷新建或扩建MDI 生成装置,MDI已经进入了新一轮的快速增长期,MDI产业将随着聚氨酯(PU) 产品的多样化、广泛性以及快速增长的需求而得到快速发展。
催化加氢苯胺生产工艺一、原料准备在催化加氢苯胺生产工艺中,首先需要准备好原料,包括苯胺、氢气、催化剂等。
苯胺应符合相关质量标准,氢气需进行纯化处理,以确保原料的质量和纯度。
二、混合操作将准备好的原料按照一定的比例混合,并进行预处理,如加热、搅拌等,以保证原料混合均匀。
预处理过程应根据具体的工艺条件进行,以达到最佳的混合效果。
三、反应条件控制催化加氢反应需要在一定的温度、压力和流量等条件下进行。
反应条件的控制对于产物的质量和产量至关重要。
需要根据具体的工艺要求和设备条件,对反应条件进行精确控制。
四、催化剂选择在催化加氢反应中,催化剂的选择对于产物的质量和产量具有重要影响。
应根据具体工艺要求和原料性质,选择适宜的催化剂,并进行催化剂的活性测试和优化。
五、产物分离反应结束后,需要进行产物分离。
通常采用蒸馏、萃取等方法进行分离。
分离过程中应注意控制温度、压力和流量等参数,以保证分离效果和产品质量。
六、产物精制分离出的产物需要进行精制处理,以去除其中的杂质和副产物。
精制方法包括结晶、沉淀、吸附等。
应根据具体的工艺要求和产品质量要求,选择适宜的精制方法。
七、废物处理在生产过程中产生的废物需要进行处理,以避免对环境造成污染。
应根据废物的性质和处理要求,选择适宜的废物处理方法,如焚烧、化学处理等。
八、质量检测最后,应对生产出的产品进行质量检测,以确保产品质量符合相关标准。
检测项目包括产品的纯度、含量、稳定性等。
检测过程中应采用科学的方法和标准,以保证检测结果的准确性和可靠性。
苯胺第⼀章⽂献综述1.1 引⾔苯胺是重要的有机化⼯原料之⼀[1],⼴泛的应⽤于有机化⼯原料和化⼯⽣产⼯业,制得的化⼯产品和中间体有三百多种,在燃料、医药、农药、炸药、⾹料、橡胶硫化促进剂等⾏业具有⼴泛的应⽤,开发利⽤前景⼗分⼴泛,尤其是作为⽣产聚氨脂产品主要原料MDI(⼆苯基甲基⼆异氰酸脂)的重要原料,今年MDI的快速发展,使苯胺需求增长很快。
故苯胺具有很⼤的市场潜⼒。
此外,苯胺还可以⽤作溶剂和其他化⼯原料,开发利⽤前景⼗分⼴阔。
1.2 苯胺的性质苯胺⽆⾊⾄浅黄⾊透明液体,在空⽓中氧的影响下,在光的照射或⾼温下,苯胺易被氧化:⽆⾊-黄⾊-棕⾊-⿊⾊。
其相对密度1.02,凝固点-6.2 ℃,沸点184.4 ℃,⾃燃点:620 ℃(空⽓中) 530 ℃(氧⽓中)。
蒸汽压133.3 Pa(34.8 ℃),蒸汽相对密度3.22。
呈弱碱性,常温下微溶于⽔,与醇,醚,苯等多种有机溶剂混溶。
苯胺俗称阿尼林油,是重要的有机化⼯原料。
纯苯胺为⽆⾊透明油状液体,暴露空⽓中或见光会逐渐变成棕⾊。
因此在储存和运输苯胺的时候常常采⽤氮⽓作为保护⽓。
苯胺能随⽔蒸⽓挥发,能与醇、醚、苯、硝基苯及其他多种有机溶剂混溶。
苯胺有很强的毒性,能渗透⽪肤⾄⾎液,⼝服15滴致死。
⽣产过程中废⽔、废⽓和废渣中苯胺的含量都有相应的标准,应严格控制三废中苯胺含量1.3 苯胺的⽤途苯胺是⼀种基本的有机化⼯原料。
据不完全统计,以苯胺为原料可以制造合成300多种产品和中间体,在许多领域中具有⼴泛的应⽤[2]。
1)应⽤于⽣产异氰酸脂(MDI),MDI主要⽤于制⼈造⾰、聚氨酯软质或硬质泡沫塑料(主要⽤于家具、汽车、建筑及冰箱等⼯业绝缘保温材料)。
2)应⽤于⽣产橡胶助剂,在橡胶⾏业,主要是⽤于⽣产防⽼剂如RD、4010-NA,促进剂如M和DM等,另外可⽤于橡胶抗氧剂、抗臭氧剂、硫化剂、稳定剂及活性剂等。
3)在染料及医药、农药、等⽅⾯的应⽤,染料⾏业消耗苯胺量主要有染料和碱性染料。
硝基苯液相催化加氢制苯胺技术进展苯胺是一种用途十分广泛的有机化工中间体,广泛应用于聚氨酯原料二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、燃料、医药、橡胶助剂、农药及精细化工中间体的生产。
尤其是作为MDI的生产原料,具有很大的市场潜力。
近年来,随着MDI生产的不断发展,苯胺生产能力不断扩大,生产装置趋向大型化。
目前苯胺生产工艺路线主要有硝基苯铁粉还原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氢法,分别占苯胺总生产能力的5%、10%和85%,其中硝基苯催化加氢法又分为固定床气相催化加氢、流化床气相催化加氢和液相催化加氢法。
目前我国除山东烟台万华聚氨酯集团公司采用固定床工艺、山西天脊集团公司采用液相加氢工艺外,全部采用流化床气相催化加氢法。
虽然气相加氢取得了流化床和固定床的混合床技术、催化剂体外再生等一些科技成果,使加氢装置有了很大的改进;但是当年产量达到10万t 以上时,就遇到了设备体积以及产品质量的巨大挑战。
而国外应运而生的液相法加氢制苯胺技术则成功地解决了这一问题,使苯胺的生产技术有了质的飞跃。
由于液相加氢具有反应温度低、副反应少、催化负荷高、设备生产能力大、总投资低等优点,近年来已引起人们的关注。
本文介绍了硝基苯液相催化加氢技术研究进展,为我国硝基苯催化加氢制苯胺技术提供参考建议。
1 传统硝基苯液相加氢制苯胺工艺为了解决硝基苯气相加氢制苯胺反应温度高等问题,英国ICI、日本三井东亚(Mitsui Toatsu)、美国杜邦(DuPont)公司等相继开发出硝基苯液相催化加氢工艺。
1.1 ICI公司硝基苯液相加氢制苯胺工艺ICI公司在1939年成功开发硝基苯液相加氢制苯胺工艺,采用苯胺作为溶剂,以硅藻土为载体的活性镍为催化剂,载体的粒径为200目,在反应时要及时移走反应中产生的水,防止水浸湿催化剂。
当硝基苯浓度较低时,如当苯胺的摩尔分数大于还原的摩尔分数时,该催化剂具有很好的活性。
一般在100℃、3MPa压力下反应。
采用浆态床反应器或流化床反应器,通过反应压力将反应物混合进行浓缩,从而去除反应热。
苯胺生产工艺流程图一、引言苯胺,化学式为C6H5NH2,是一种重要的有机化学原料,也是许多药物和染料的主要中间体。
在工业生产中,苯胺主要通过氨化苯的方式合成。
本文将详细介绍苯胺生产的工艺流程图,并对每个步骤的操作原理和注意事项进行分析。
1.苯胺合成步骤:苯➝氨化苯➝还原➝结晶➝精制2.氨化苯步骤:苯➝氨乙酸铜催化剂➝氨化➝过滤➝干燥3.还原步骤:氨化苯➝催化剂(如铂催化剂)➝还原苯胺➝还原液分离➝水洗➝干燥4.结晶步骤:还原液➝结晶事件(如甲醇结晶事件)➝过滤➝干燥5.精制步骤:结晶产物➝二次结晶➝过滤➝干燥三、操作原理和注意事项1.氨化苯步骤的操作原理和注意事项:氨化苯是将苯和氨反应,催化剂一般选用氨乙酸铜。
操作时,苯和氨乙酸铜催化剂按一定比例加入反应釜中,加热至一定温度进行反应。
注意控制反应温度和时间,以避免产生副产物。
2.还原步骤的操作原理和注意事项:还原步骤是将氨化苯中的氮氢官能团还原成氨基官能团。
常用的还原剂是铂催化剂。
操作时,将氨化苯与铂催化剂按一定比例加入反应釜中,控制温度和反应时间,使反应进行到位。
注意控制还原液的pH值,以避免产生分解产物。
3.结晶步骤的操作原理和注意事项:结晶步骤是通过溶剂结晶的方式分离和提纯还原液中的苯胺产物。
常用的溶剂是甲醇。
操作时,将还原液与甲醇按一定比例混合,加热至一定温度进行结晶。
注意控制结晶条件,如温度和冷却速度,以获得高纯度的苯胺结晶。
4.精制步骤的操作原理和注意事项:精制步骤是通过二次结晶和过滤的方式进一步提高苯胺的纯度。
操作时,将结晶产物与溶剂(如甲醇)按一定比例混合,加热至一定温度进行结晶。
然后将产生的苯胺晶体通过过滤分离出来,再次进行干燥。
注意控制结晶和过滤条件,以避免杂质的污染。
四、结论本文详细介绍了苯胺的生产工艺流程图及每个步骤的操作原理和注意事项。
通过合理控制每个步骤的条件和注意事项,可获得高纯度的苯胺产品。
苯胺作为有机化学原料,在医药、染料、涂料等领域有着广泛的应用。
苯胺生产环评报告1. 简介本报告旨在对苯胺生产过程进行环境影响评估,评估该生产过程对环境的潜在影响,并提出相应的环境保护措施和建议。
苯胺是一种重要的化工原料,广泛应用于染料、塑料、医药等多个领域。
然而,苯胺的生产过程中可能产生一些环境问题,如废水、废气排放等,因此进行环境影响评估具有重要意义。
2. 环境影响评估2.1 生产过程分析在苯胺的生产过程中,主要包括以下几个步骤:1.氨氧化反应:将苯转化为苯胺的关键步骤,该反应过程中需要使用氨气和氧气。
2.中和步骤:将氨氧化反应产生的溶液进行中和处理,生成苯胺产品。
3.废水处理:苯胺生产过程中会产生大量废水,其中可能含有苯胺及其他有机物,需要进行适当的处理。
4.废气处理:氨氧化反应和溶液处理过程中产生的废气需要经过处理后排放,以防止对大气环境造成污染。
2.2 环境影响根据对苯胺生产过程的分析,该过程可能对环境产生以下几个主要影响:1.水环境影响:苯胺生产过程中的废水可能含有苯胺和其他有机物,如果未经适当处理直接排放到水体中,将导致水体污染,影响水生生物的生存和水质状况。
2.大气环境影响:氨氧化反应和溶液处理过程中产生的废气中可能含有有害气体,如氨气、氮氧化物等。
如果未经适当处理直接排放到大气中,将对空气质量产生负面影响,并对周边的居民健康造成潜在威胁。
3.土壤环境影响:苯胺生产过程中可能存在涉及土壤的环境问题,如涉及土地使用变更、土壤污染等。
需要加强土壤管理,防止土壤质量受到破坏。
2.3 环境保护措施和建议为减少苯胺生产过程对环境的潜在影响,建议采取以下环境保护措施:1.对废水进行处理:建议建立废水处理系统,对废水中的苯胺和其他有机物进行分离和处理,以减少对水环境的污染。
2.废气治理:建议对废气进行适当处理,采用废气处理设备,如吸收塔或催化剂转化装置,以去除有害气体,保护大气环境。
3.加强监测和管理:建议建立完善的监测系统,定期监测苯胺生产过程中的废水、废气排放情况,及时发现和解决环境问题。
苯胺生产工艺范文一、引言苯胺是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于染料、染料中间体、橡胶助剂、医药和农药等领域。
本文将详细介绍苯胺的生产工艺。
二、苯胺的工艺路线苯胺的生产工艺主要有硝化还原法、氨化法和独特的异位加氢法。
1.硝化还原法本工艺路线主要分为硝化和还原两步。
首先,将苯通过硝化反应生成硝基苯,然后再通过还原反应将硝基苯还原为苯胺。
硝化反应:C6H6+HNO3→C6H5NO2+H2O还原反应:C6H5NO2+6[H]→C6H5NH2+2H2O2.氨化法氨化法是用苄基氯化物与氨气反应,生成苯甲胺,并通过后续的水解反应生成苯胺。
氨化反应:C6H5CH2Cl+NH3→C6H5CH2NH2+HCl水解反应:C6H5CH2NH2+H2O→C6H5NH2+CH3OH这个过程需要引入氯化苄和氨气作为反应物,并控制反应的温度、压力和转化率。
该法生产苯胺的优点是副产物少、废气净化较方便,但存在原料纯度要求高、工艺复杂和后处理困难等缺点。
3.异位加氢法异位加氢法是从煤焦油中提取苯胺的一种新兴工艺路线。
该法利用煤焦油中的苯环和脂肪族链通过加氢反应生成苯胺。
异位加氢反应:C6H6+CnH2n+2→C6H5NH2+CnH2n三、生产工艺的选择在选择苯胺生产工艺时,需要综合考虑原料成本、工艺复杂度、产品纯度和环境影响等因素。
传统的硝化还原法和氨化法已经相对成熟,但存在一定的环境和能源问题。
异位加氢法虽然是一种新兴的工艺路线,但还需要进一步研究和开发。
四、结论苯胺是一种重要的有机化工中间体,生产工艺有多种选择,包括硝化还原法、氨化法和异位加氢法等。
选择合适的工艺需要综合考虑原料成本、工艺复杂度、产品纯度和环境影响等因素。
随着技术的不断发展,相信对苯胺生产工艺的研究和改进将会更好地满足市场需求,并减少对环境的影响。
苯胺黑生产工艺苯胺是一种重要的有机化学品,广泛应用于染料、医药、农药等领域,在工业上有着较大的需求。
而苯胺的黑生产工艺与环境保护、工人健康安全密切相关,下面将介绍关于苯胺黑生产工艺的相关内容。
苯胺的黑生产工艺是指以非正规的、违法的方式生产苯胺的过程。
它主要存在于小作坊或非法地下工厂等不具备合法资质和安全措施的场所,操作人员通常没有接受过专业的培训。
这种黑生产工艺存在许多问题,如原料来源不明确、操作环境差、无法有效控制废气废水的排放等。
在苯胺黑生产工艺中,最大的问题是存在极大的安全隐患。
因为黑生产工艺中缺乏安全设备和安全操作规程,容易发生爆炸、中毒、火灾等事故,对工作人员和周围环境造成严重威胁。
此外,黑生产工艺还可能使用含有重金属和有毒物质的原料,导致污染环境、危害人体健康。
而且,黑生产工艺往往采用低效能、低产出的方法生产苯胺,这不仅浪费了资源,也使苯胺价格相对较高。
黑生产工艺无法保证苯胺的质量和纯度,这对于继续用于染料、医药等领域的产品质量和效果会有一定的影响。
为了解决苯胺黑生产工艺带来的问题,需要加强监管,打击非法生产。
政府相关部门应制定严格的法律法规,针对苯胺黑生产工艺进行打击和处罚,同时加强对苯胺生产企业的监管,确保其合法生产、合规排放。
对于苯胺生产企业,必须加强自身管理,提高生产工艺和设备,并遵守环境保护法规,做好废气废水的处理和治理。
此外,还应加强员工安全教育和培训,确保员工具备安全意识和操作技能,减少事故发生的可能性。
总之,苯胺黑生产工艺存在着诸多问题,对环境和人体健康造成潜在威胁。
解决苯胺黑生产工艺问题需要政府和企业共同努力,加强监管和管理,确保合法生产和环境安全。
苯胺生产工艺
苯胺是一种重要的有机化学品,广泛应用于医药、染料、橡胶和塑料等领域。
它的生产工艺主要包括苯胺直接氢化法和苯胺间位甲基化法。
苯胺直接氢化法是通过将苯和氨在催化剂存在下进行氢化反应得到苯胺的工艺。
该工艺是苯胺生产的主要方法之一。
催化剂通常选择铂、钯、铑等贵金属或其氧化物,也可以选择铁、钼等过渡金属催化剂。
反应通常在高温高压下进行,催化剂能够促进苯和氨的氢化反应,提高反应速率和选择性。
苯胺直接氢化法的优点是反应条件温和,反应时间短,产率高,但催化剂的选择和回收成本较高。
苯胺间位甲基化法是通过将苯和甲醇在催化剂存在下进行甲基化反应得到苯胺的工艺。
该工艺是苯胺生产的另一种重要方法。
催化剂通常选择铝氯化物、氯化锌等路易斯酸或其复合物。
反应通常在较低温度下进行,催化剂能够促进苯和甲醇的甲基化反应,提高反应速率和选择性。
苯胺间位甲基化法的优点是反应条件温和,催化剂的成本较低,但反应过程中产生的废水和废气处理较为复杂。
无论是苯胺直接氢化法还是苯胺间位甲基化法,工艺中都需要注意反应条件的选择和控制,以提高产率和产品质量。
此外,废水和废气的处理也是一个重要的环保问题,需要采用合适的方法进行处理和回收,以减少对环境的污染。
总结起来,苯胺的生产工艺主要包括苯胺直接氢化法和苯胺间位甲基化法。
这两种工艺各有优点和适用范围,选择合适的工艺取决于生产的要求和经济效益。
在实际生产中,需要根据具体情况进行工艺优化和改进,以提高生产效率和产品质量,同时注重环境保护,实现可持续发展。
硝基苯的催化氢化法制苯胺组员:刘超谌庄琳一、苯胺的性质1.物理性质:苯胺 Aniline;其他名称,胺基苯,阿尼林油。
是最简单的一级芳香胺。
无色或微黄色油状液体,有令人不愉快的气味。
熔点-6.3℃,沸点184℃,相对密度1.02 (20/4℃),相对分子量93.128,加热至370℃分解。
稍溶于水,易溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。
暴露于空气中或日光下变为棕色。
可用水蒸气蒸馏,蒸馏时加入少量锌粉以防氧化。
提纯后的苯胺可加入10~15ppm的NaBH4,以防氧化变质。
2.化学性质:有碱性,能与盐酸化合生成盐酸盐,与硫酸化合成硫酸盐。
能起卤化、乙酰化、重氮化等作用。
遇明火、高热可燃。
与酸类、卤素、醇类、胺类发生强烈反应,会引起燃烧。
其氨基上的氢原子可被烃基或酰基取代,生成二级或三级苯胺及酰基苯胺。
当苯胺进行取代反应时,主要生成邻、对位取代产物。
苯胺与亚硝酸反应生成重氮盐,由此盐可制成一系列苯的衍生物和偶氮化合物。
二、苯胺的用途:(1)苯胺是染料工业中最重要的中间体之一,在染料工业中可用于制造酸性墨水蓝G、酸性媒介BS、酸性嫩黄、直接橙S、直接桃红、靛蓝、分散黄棕、阳离子桃红FG和活性艳红X-SB等。
(2)在有机颜料方面有用于制造金光红、金光红g、大红粉、酚菁红、油溶黑等。
在印染工业中用于染料苯胺黑;在农药工业中用于生产许多杀虫剂、杀菌剂如DDV、除草醚、毒草胺等。
(3)苯胺是橡胶助剂的重要原料,用于制造防老剂甲、防老剂丁、防老剂RD及防老剂4010、促进剂M、808、D及CA等(4)也可作为医药磺胺药的原料,同时也是生产香料、塑料、清漆、胶片等的中间体;并可作为炸药中的稳定剂、汽油中的防爆剂以及用作溶济;其它还可以用作制造对苯二酚、2-苯基吲哚等。
(5)苯胺是生产农药的重要原料,由苯胺可衍生N-烷基苯胺、烷基苯胺、邻硝基苯胺、环己胺等,可作为杀菌剂敌锈钠、拌种灵、杀虫剂三唑磷、哒嗪硫磷、喹硫磷,除草剂甲草胺、环嗪酮、咪唑喹啉酸等的中间体。
7万吨/年苯胺装置1 项目名称7万吨/年苯胺装置2 工艺总说明反应过程:硝酸和苯反应,生成硝基苯:C6H6+HNO3→C6H5-NO2+H2O硝基苯加氢生成苯胺,硝基苯中O被H取代:C6H5-NO2+H2→C6H5-NH2+O2生产苯胺的原料硝基苯由硝基苯单元提供,该原料的生产主要是苯绝热硝化后经分离、酸洗、碱洗后获得粗硝基苯,粗硝基苯进一步精制得精硝基苯。
精硝基苯与氢气同时进入苯胺单元经气化混合、加氢还原,获得粗苯胺,粗苯胺经废水处理、精制,生产出MDI级苯胺产品。
目前硝基苯生产主要采用混酸硝化法。
一般有两种工艺,一种是传统的等温硝化法,另一种是绝热硝化法。
绝热硝化法在国内还没有应用到大规模生产中,国内采用的均为传统的等温硝化法,即苯硝化后经中和、分离、水洗,获得粗硝基苯,粗硝基苯进一步精制获得精硝基苯。
生产苯胺所采用的工艺技术主要有铁粉还原法、催化加氢法及苯酚氨化法等。
还原后的粗苯胺经进一步精制得到精苯胺。
2.1 硝化工艺技术路线a) 传统硝化法(等温硝化法)传统硝化法是将苯与用硫酸和硝酸配制的混酸在釜式硝化器(硝化锅)中进行硝化,所用硝化器一般为带有强力搅拌的耐酸铸铁或碳钢釜。
消化器内装有冷却蛇管,以导出硝化反应热。
硝基苯生产采用连续化生产工艺技术。
硝化时苯和混酸同时进料,硝化器串联操作,硝化温度控制在68~78℃。
因硝化反应是强放热反应,及时有效地排除热量,是硝化器设计的首要前提。
当反应体系温升过高会引起副反应,使硝基酚类副产物增加,而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。
因此硝化器应设有充分的搅拌和冷却装置,严格控制反应温度和搅拌效果。
为保证安全操作,需设有自控仪表及安全连锁系统。
在连续硝化生产工艺中,硝化器除釜式串联形式外,还有环形硝化器形式。
环形硝化器是将两个列管式硝化器串联,在一侧硝化器上用立式轴流泵进行强制循环,用冷却水移出反应热。
目前在国内,环形硝化器的生产能力均不大,还没有在大型的硝基苯生产装置上使用。
釜式串联形式的硝化器目前在国内应用比较广泛,目前吉林石化分公司现有装置的硝化反应器即为四釜串联形式的传统的等温硝化反应器,其单线生产能力可达到10万吨/年硝基苯。
b) 绝热硝化法德国PLINKE公司的绝热硝化工艺有三个主要阶段:硝化、废酸浓缩、产品分离。
其反应过程是将过量的苯预热到100℃后与混酸一同加到硝化器中,在一定压力下进行反应。
由于反应产生大量的热,物料的出口温度在120~140℃之间。
反应物经分离后,分出的废酸进入闪蒸器,利用本身热量将废酸浓度提高到70%,与60%的硝酸混合后循环使用。
有机相经酸洗、碱洗、水洗及分离后,得粗硝基苯。
粗硝基苯经气提后,蒸出未反应的过量苯,可得到精硝基苯。
c) 传统硝化法和绝热硝化法的比较绝热硝化与传统硝化方法相比,存在着重要的差别即:用稀硝酸替代浓硝酸,增加了混酸中水的含量;取消硝化器中的冷却装置,在压力下完成硝化反应。
采用绝热硝化法具有以下特点:(1)由于取消冷却装置,减少了水的消耗;(2)利用反应热在真空闪蒸器中进行废酸的浓缩,取消了传统硝化法的废酸浓缩过程,与传统硝化法比既节省了90%左右的能源,又减少了很多昂贵的设备投资;(3)硝化反应是在封闭系统和压力下进行的,可以避免苯的挥发;(4)苯经气提、冷凝、分层后回收循环使用,减少了苯的损失。
分出的水用于硝化的水洗,节省了水资源。
(5)废气中的氮氧化物和微量苯均经处理后排放,污染物排放较少,有利于环境保护和降低原料的消耗定额;(6)硝化时采用过量苯和高含水量的混酸,既避免了副反应的发生,又提高产品质量、收率,降低了成本。
传统硝化法和绝热硝化法各有优缺点,具体工艺条件及消耗定额比较列于表2.1及表2.2。
表2.1 绝热硝化法与传统硝化法消耗定额比较(以吨硝基苯计)原料消耗公用工程绝热硝化传统硝化法绝热硝化传统硝化法苯(100%)0.6365t 0.653t 冷却水65t(循环水)100t(循环水)硝酸(100%)0.516t 0.540t 0.25(低温水) 1.5(低温水)硫酸(100%)0.0022t 0.0293t 蒸汽0.237t(1.0MPa)0.504t(1.0MPa)碱(100%)0.001t 0.00216t 0.3t(0.4MPa)0.36t (0.4MPa)0.36t(2.5MPa)电13kW?h 20kW?h表2.2 绝热硝化法与传统硝化法工艺条件的比较项目绝热硝化法传统硝化法项目绝热硝化法传统硝化法混酸组成操作温度,℃120~140 60~78 HNO3,% 3~3.7 44~51 闪蒸或浓缩条件100℃,10kPaA 150℃H2SO4,% 58.5~66.5 41~48 废酸浓度,% 70 71 H2O,% 28~37 5~10 收率,% 99.9 98.5硝酸与硫酸比 1.0:1.1 1.08:1.0 二硝基物含量,% <0.05 0.09硝化器无冷却装置四锅串联,有冷却装置操作压力MPaG 0.3-0.46 常压2.2 还原工艺技术a) 硝基苯铁粉还原法此法生产工艺大都采用间歇法生产。
将苯胺废水和部分铁粉与盐酸投入还原锅中,用直接蒸汽加热,经一段时间后分批加入硝基苯和铁粉,反应直至回流冷凝物无硝基苯为止。
产物经蒸馏,获得粗苯胺,再经精馏获得成品,铁泥经处理后排放。
此法目前只有一些中小厂还在使用。
b) 硝基苯催化加氢还原法硝基苯催化加氢分为气相法和液相法,但工业生产多采用气相法。
液相法工业化的较少。
硝基苯气相催化加氢所用的反应器有流化床和固定床两种。
国外70年代以后建设的装置以固定床或固定床和流化床相串联的反应器为主,有代表性的是日本住友的固定床生产工艺。
其工艺是将新鲜氢和循环氢一起送至预热器中预热,预热器内保持一定压力。
经预热的氢和硝基苯进入蒸发器,调整配料比后进入反应器。
反应产物与进料氢换热,经冷凝、分离获得粗苯,粗苯胺进入脱水塔脱水,再经精馏塔脱除高沸物,由塔上部出成品苯胺。
固定床反应器为列管式,管内装铜-铬催化剂,必要时可掺入瓷环。
管间用载热体带出反应热,该热量用于付产蒸汽。
国内装置大多采用流化床加氢工艺。
流化床反应器设有气体分布器,硝基苯经汽化后与氢气混合,经分布器进入反应器。
反应器内装有铜-硅胶催化剂,床层内设冷却管。
为防止气体夹带催化剂,流化床内设有气固分离结构。
反应后的气体产物经冷凝去分离器,氢气去循环压缩机;粗苯胺再进入苯胺精制系统,获得成品苯胺。
2.3 苯胺废水回收技术的选择目前国内及吉林石化分公司现有的7万吨/年苯胺装置的苯胺废水回收均采用精馏方式回收其中的苯胺。
废水中苯胺的含量占3.5%-4.5%,由于大量水的存在,采用精馏工艺回收苯胺,其蒸汽消耗量较高,为此,吉林石化分公司研究院自行研究开发了用硝基苯萃取废水中苯胺的工艺技术。
此工艺是经过三级萃取、分离后,废水中的苯胺与精硝基苯一并去加氢还原,分离后的废水中苯胺含量小于50ppm。
2.4 苯胺的用途:80年代中期以前,橡胶助剂、医药及染料工业是苯胺三大传统消费领域。
1988年以后,聚氨酯塑料工业快速发展,MDI的需求急剧增长,需要MDI级苯胺。
在苯胺的下游产品中,环己胺、香兰素、对苯二酚、橡胶助剂等产品。
在染料行业中,还原靛蓝和色酚AS两个染料品种。
在医药工业中,以苯胺为原料生产的药品主要有两大类,一种是磺胺类抗菌药,另一种是安替比林类镇痛药。
苯胺在农药中主要用做生产水田除草剂丁草胺的中间体2,6-二乙基苯胺的主要原料。
用于生产**稳定剂的二苯胺,生产香兰素的N,N-二甲基苯胺,生产橡胶防老剂、染料中间体及感光材料的对苯二酚等。
3 装置构成和工艺流程3.1 装置组成装置由工艺生产装置(硝基苯单元、苯胺单元)、储运设施(化苯库、硝酸罐区、成品库及铁路)、辅助设施(综合楼、冷冻站、循环水站、空压站)、公用工程等组成表1.3-1 装置组成表序号单元名称备注一生产装置1 硝基苯单元新建2 苯胺单元新建二储运设施1 成品库新建2 化苯库新建3 硝酸罐区新建4 铁路改造三辅助设施1 综合楼(化验室、配电室、控制室、生活间)新建2 冷冻站新建3 循环水站新建4 空压站改造四公用工程1 给排水管网新建2 工艺及供热外管新建3.2工艺流程说明苯胺的生产工艺分为硝基苯单元和苯胺单元。
3.2.1 硝基苯单元a) 反应工序在硝基苯单元中,硝化部分采用的是苯绝热硝化工艺技术。
由罐区苯贮罐来的石油苯沿外管架送入苯中间罐,经输送泵打入硝化器中,与泵打入的混酸进行绝热硝化反应,反应后的反应液进入分离罐,分离出的酸性硝基苯经冷却后去精制工序,废酸进入蒸发器利用自身带的热量进行废酸浓缩。
浓缩后的废酸浓度可达70%,再循环使用。
浓缩过程中产生的废气进入精制工序的苯回收塔进一步回收。
b) 精制工序自硝化分离器来的酸性硝基苯流入酸洗槽中,用废酸浓缩分离出的废水进行洗涤,洗涤后的酸性废水排掉,酸性硝基苯再进入碱洗槽中进行碱洗,碱洗后的碱性废水排掉,硝基苯进入水洗槽中进行水洗,水洗后的废水循环使用。
水洗至中性的硝基苯进入苯提取塔,在真空的条件下将苯从塔顶蒸出,进入苯水分层器,经分层器将苯、水分离,水做硝基苯的洗水用,苯回反应工序循环使用。
分层器出来的气体与废酸浓缩过程产生的废气一并进入苯回收塔,用精硝基苯回收苯,其它不凝气去尾气处理工。
提取塔塔釜得合格的精硝基苯,做为苯胺单元的原料。
c) 尾气处理工序来自硝化反应的尾气经压缩机升压后进入氮氧化物气体吸收塔,被用泵送来的脱盐水吸收成稀硝酸,在吸收过程中,吸收塔用冷却水冷却,塔顶未被吸收的不凝气经升压后进入催化氧化器内处理,处理合格后排入大气。
塔釜的稀硝酸浓度达到50%-55%后被送至反应工序循环使用。
z3.2.2 苯胺单元a) 加氢还原工序来自氢气球罐的新鲜氢气与氢压机升压的循环氢在氢气缓冲罐混合之后进入氢气第一、第二换热器,在此与来自流化床的反应后气体进行两次热交换,进入硝基苯汽化器和混合气体加热器。
硝基苯在汽化器被热氢气流所汽化,混合气体继续升温至190℃,送入流化床内,硝基苯在此进行气相催化加氢反应,反应在245~295℃进行。
加氢反应所放出的热量被汽包送入流化床内换热管的软水带出。
水被汽化副产1.0MPa(G)蒸汽,该蒸汽量除满足装置需用量外,剩余部分送入装置外的蒸汽管网。
流化床反应器的气体经第二氢气换热器和第一氢气换热器,被由氢气缓冲罐来的混合氢气在换热器中进行间接冷却至120℃后,进入第一、二冷凝器,苯胺与水被冷凝为液体。
在触媒沉降槽中除去液体中的触媒颗粒,再经冷却器冷却至30℃后流入苯胺-水分层器静止分层。
未被冷凝的反应气体经捕集器后回收,含氢气90%(v)的气体作为循环氢使用。
从冷凝器出来的循环氢压力为3.92~6.86kPa(G),经捕集器进行两次捕集,再经管式除尘器过滤后,气体进入氢压机升压至160kPa(G),与新氢在氢气缓冲罐混合。