南化公司-硝基氯苯生产工序流程说明

硝基氯苯生产工艺规程1.装置概况1.1装置的目的本装置的目的是利用氯苯与混酸在环形硝化器中在废酸存在的条件下，生成硝基氯苯，酸性硝基氯苯经中和、水洗、干燥、分离，得到对硝、邻硝和间硝成品。1.2设计能力本装置设计能力为生产硝基氯苯100000吨/年。2．产品说明2.1、产品名称2.1.1、对硝基氯化苯2.1.2、邻硝基氯化苯2.2、分子式、结构式和分子量2.2.1、对硝基氯化苯（以下简称对硝）分子式：C6H4·NO2·Cl结构式：分子量：157.52.2.2、邻硝基氯化苯（以下简称邻硝）分子式：C6H4·NO2·Cl结构式：分子量：157.52.3、物化性质2.3.1、物理性质2.3.1.1、对硝的物理性质本产品为淡黄色的单斜形晶体,有甜味。密度：68℃为1.520g/cm3,90℃为1.2979g/cm3110℃为1.2722g/cm3,134℃为1.2457g/cm3凝固点：83.5℃沸点：239.1℃（在101.33kPa1atm）饱和蒸汽压与温度的关系：lgP=3.66321—2184.9t+230P-MPa,t-℃闪点：127℃（工业品为120℃）熔化热：107.16kJ/kg汽化热：287.16kJ/kg热容量：固——1.088kJ/kg·℃液——1.633kJ/kg·℃溶解性：对硝难溶于水（见表一）,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。毒性：人体受该物质作用后,能引起血压降低、肝脏病、肾脏病、刺痛皮肤和头痛,对血液有剧毒。可以引起血色素变性,从而引起急性或慢性心脏病。其他：此产品还有腐蚀性；易燃,能无氧燃烧；在密闭容器中可以发生爆炸。在操作厂房里最大允许浓度为1mg/m3。2.3.1.2、邻硝的物理性质本产品为黄色斜形晶体,有苦杏仁味。密度：71.5℃为1.320g/cm3,90.5℃为1.2945g/cm392.5℃为1.297g/cm3,110℃为1.276g/cm3凝固点：32.5℃沸点：246℃（在101.33kPa1atm）饱和蒸汽压与温度的关系：lgP=3.68122–2225.6t+230闪点：127℃-133℃熔化热：108.42kJ/kg汽化热：389.30kJ/kg热容量：固——1.088kJ/kg·℃液——1.633kJ/kg·℃溶解性：邻硝难溶于水,50℃时在水中的溶解度为0.0125g,但它易溶于乙醇、乙醚和苯等有机溶剂。毒性：本品有剧毒,对人体造血系统、神经系统有损害,可以通过呼吸道及皮肤引起人体中毒,可以造成皮肤炎、肝功能减退等症状。其他：在操作厂房内最大允许浓度为1mg/m3。2.3.2、化学性质2.3.2.1、对硝的化学性质a.苯环上的氯原子在一定温度和压力下可以水解。℃b.苯环上的氢原子可以被亲电质子取代,如:-NO2、-SO3H发烟c.硝基在酸性介质中易被还原d.在高温下脱氯形成树脂化合物[Cl]e.在加热加压下与甲醇或乙醇作用生成醚类化合物PTPTf.氨化脱氯生成胺PT2.3.2.2、邻硝的化学性质发生在氯原子上的取代反应和热聚合作用邻硝上的氯原子比对硝上的氯原子活泼。a.水解反应℃b.在加热加压下与甲醇或乙醇作用生成醚类化合物PTPTc.在4.0-5.0Mpa下,氨化脱氯生成胺4.0-5.0MPaTd.在高温下可以热敏脱氯,在铜或铁的作用下可以加速反应Cu/FeT发生在碳原子上的取代反应发烟发生在硝基上的还原反应2.4、产品用途2.4.1、对硝可以衍生为对硝基苯胺、对硝基苯酚、对氨基苯酚、对氨基苯乙醚、对氨基苯甲醚、4,4’—二氨基联苯醚等有机化工产品,它广泛用于染料中间体、农药、医药、橡胶助剂等化工行业。2.4.2、邻硝为制造农药的中间体之一,它经氨化还原为邻苯二胺,再经环化等过程而制成多菌灵；它也是制取染料的中间体之一,经还原、甲基氧化、缩合、偶合等过程,可制多种染料；经甲基化、还原、水解、醛化等过程可制成香料；经还原、硫化、闭环等过程,可制得橡胶促进剂。5、生产工序5.1、生产工艺概述氯苯在硫酸的存在下与硝酸起反应生成硝基氯苯混合物,硝基氯苯混合物与硝化废硫酸（俗称废酸）用沉降法分离,酸性硝基氯苯混合物去中和、水洗,使之达到中性。中性硝基氯苯混合物经干燥除去其中的氯苯和水分等,得粗品硝基氯苯混合物,再用精馏和结晶相结合的分离方法分离出对硝和邻硝两种产品以及富含间硝基氯苯的间位油和高沸点有机物废液（简称邻硝焦油）。硝化废酸经过真空浓缩脱水硫酸浓度超过88﹪后,和硝酸配成混酸循环使用。5.2化学反应方程式氯苯与混酸中的硝酸进行硝化反应,主要生成对、邻硝基氯苯和少量的间位异构体。5.3副反应方程式5.3.1、硝基氯苯与硝酸在硫酸的存在下生成二硝基氯苯。.NO2.Cl+HNO3（NO2）2.Cl+H2O5.3.2、氯苯中含有少量的苯和二氯苯的硝化反应+HNO3.NO2+H2+HNO3.Cl2.NO2+H2O5.3.3、发生在苯环上的亲核反应+HNO3.Cl.OH+HNO3.NO2.Cl.OH+H26、工艺流程叙述6.1、原料接收氯苯由氯化苯装置经泵输送沿架空管至本装置氯苯储罐，32﹪液碱由离子膜烧碱装置经泵输送沿架空管至本装置液碱罐，硝酸、硫酸经泵输送沿架空管进入硝酸大罐和硫酸大罐中。硝酸、硫酸、氯苯、30﹪液碱供硝化岗位使用。6.2、混酸配制将符合原料规格的硫酸、废酸、硝酸按各自的用量,分别加入混酸釜内,进行搅拌,在混酸过程中放出的热量由混酸釜内的蛇管冷却器带走。取样分析合格的混酸由混酸循环泵输送至混酸中间罐C,供硝化工序使用。6.2.1、混酸配制的原料条件原料名称原料浓度﹪硫酸H2SO4≥88或≥98硝酸HNO3≥97.2或≥98.2抽取后废酸H2SO4≥706.2.2、混酸组成H2SO453.5±0.5﹪HNO339±0.5﹪H2O7.5±0.5﹪D.V.S2.75~3.006.3、氯苯硝化6.3.1、连续硝化加料表硝化按最小生产量和最大生产量计算每小时所加的酸性氯苯（简称洗后油）。酸性氯苯：混酸为（0.95~1.1）：1（体积比）。混酸：循环废酸为1：（1.5~2.5）（体积比）计算。原料名称浓度﹪密度kg/m3硝化器A体积流量m3/h质量流量kg/h酸性氯苯1110≤15≤16650废酸H2SO4：≥70HNO3：≤0.3H2O：平衡量1700≤20≤34000混酸H2SO4：53.5±0.5HNO3：39±0.5H2O：平衡量D.V.S：2.75~3.001730≤15≤259506.3.2、生产工序叙述6.3.2.1、硝化器A有效容积为4.34m3,材质为316L/Q235-B（管程/壳程）,内有换热列管,装有混流泵,硝化器上设有温度计。混流泵停止运转时,安全连锁装置开始运转，操作室内报警器自动报警，混酸进料切断阀、酸性氯苯进料切断阀同时关闭，洗后油泵和混酸输送泵的电源同时被切断。6.3.2.2、硝化器B有效容积为2.17m3,材质为316L/Q235-B（管程/壳程）,内有换热列管,装有混流泵,硝化器上设有温度计,混流泵停止运转时,安全连锁装置开始运转，操作室内报警器自动报警，硝化器A的混酸进料切断阀、酸性氯苯进料切断阀同时关闭，洗后油泵和混酸输送泵的电源同时被切断。6.3.2.3、硝化锅A,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B（内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。6.3.2.4、硝化锅B,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B（内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。6.3.2.5、硝化锅C,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B（内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。6.3.2.6、硝化锅D,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B（内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。6.2.3.7、酸性氯苯（又称洗后油）从酸性氯苯贮罐用卧式泵经流量计连续加入硝化器A；废酸从废酸高位罐底部,经流量计连续进入酸混合器内；混酸从混酸输送罐用混酸泵经流量计连续进入酸混合器内,混酸与废酸在酸混合器内混合后,进入硝化器A。酸性氯苯与混酸在硝化器A中反应,反应物料由溢流管连续溢流到硝化器B,然后进入硝化锅A，硝化锅B,硝化锅C，硝化锅D,并连续反应,硝化反应热由冷却水及废酸带走。硝化温度较低达不到工艺指标时,应调节冷却水量或用蒸汽保温。6.3.2.8、硝化器和硝化锅内产生的氮氧化物废气,集中用废酸吸收,含有氮氧化物的废酸进入废酸高位罐。6.3.2.9废酸高位罐中的废气用碱性水吸收，进入汽液分离器。6.3.2.10汽液分离器中的废气去尾气吸收塔，再次经碱性水吸收后，去废水储罐。6.3.3、各硝化器、硝化锅反应温度控制控制项目反应温度指标(℃)硝化器A30-50硝化器B30-50硝化锅A55~65硝化锅B55~70硝化锅C60~75硝化锅D60~75注：加料应连续均匀,温度控制应准确,否则会造成副反应增加或反应转化率过低。硝化器A、B高位报警温度为45℃。6.3.4、其他工艺控制指标工艺控制指标见10.2,硝化工序生产控制一览表见10.1。6.3.5、硝化锅D的反应物料,由溢流管流出,分别沿切线方向进入硝化分离器A中部。酸性硝基氯苯和废酸在分离器中进行连续分层,上层为酸性硝基氯苯,流向硝化分离器B,沿切线方向从硝化分离器B中部进入,酸性硝基氯苯和废酸在分离器B中再次进行分层,上层为酸性硝基氯苯流入中和锅A。硝化分离器A、B下层的废酸,分别进入抽取锅A。6.3.6、可能发生的不正常现象及消除方法,详见《操作法》。6.3.7、紧急情况的特殊处理6.3.7.1、突然停电6.3.7.1.1、立即停加混酸和酸性氯苯,继续加废酸,直至废酸高位槽无废酸止,以尽可能降低硝化器和硝化锅的温度,并注意各设备的出料,以防漫料。6.3.7.1.2、立即与调度处联系,并向装置有关人员或装置值班人员汇报,尽快恢复供电。6.3.7.1.3、停电不停循环水时,硝化器和硝化锅继续加冷却水,降低硝化器和硝化锅的温度。6.3.7.2、突然停循环水6.3.7.2.1、若突然停循环水,应立即停加混酸和酸性氯化苯,继续加废酸,使硝化器的温度尽可能降到30℃方可停混流泵，硝化锅温度尽可能降低到40℃方可停止搅拌。6.3.7.2.2立即与调度处联系,并向装置有关人员或装置值班人员汇报,尽快恢复供水。6.4、酸性硝基氯化苯中和、水洗6.4.1、生产工序叙述由硝化分离器B分离后的酸性硝基氯苯溢流至中和锅A,同时经流量计向中和锅A加水。水来源于：①废水共沸塔塔顶冷凝液；②水洗锅产生的水洗水；③新鲜工业水作为补充。液碱由碱高位槽经流量计与水混合进入中和锅A,使酸性硝基氯苯中所含的酸得以中和。中和锅A内物料由溢流管流出，进入中和锅B再次搅拌中和。中和后的硝基氯苯与废水由溢流管流出,沿切线方向进入中和分离器中部。分离后,上层废水去捕集器,下层硝基氯苯去水洗锅A中,同时经流量计向水洗锅A加蒸汽冷凝水或新鲜工业水，使中和后的硝基氯苯在水洗锅A中洗涤,水洗锅A内物料由溢流管流出，进入水洗锅B再次搅拌洗涤。洗涤后的硝基氯化苯连同废水沿切线方向进入水洗分离器A中部。分离后,上层废水去洗水罐或捕集器,洗水罐的废水由洗水泵打到中和锅,循环套用；下层硝基氯苯（又称干前一硝）进入干前一硝贮罐,供干燥塔使用,捕集器将废水和少量硝基氯化苯分离之后,废水流入废水澄清罐澄清后，进入废水储罐供废水处理塔使用；硝基氯苯间断回收,进入干前一硝贮罐。6.4.2、中和连续加料6.4.2.1、液碱（30﹪NaOH）加入量：80-300L/h,根据中和锅出口PH值（10-12）调整加碱量。6.4.2.2、加水量：由废水共沸塔顶冷凝水、新鲜工业水或水洗水等组成,加入量10000-15000L/h。6.4.2.3、酸性硝基氯苯加入量：由硝化分离器上部溢出的全部酸性硝基氯苯。6.4.3、水洗连续加料6.4.3.1、硝基氯苯加入量：由中和分离器底部流出的全部硝基氯苯。6.4.3.2、