硝基甲苯开题报告

开题报告

一、课题意义

甲苯硝化反应是有机合成中一类重要的反应，一硝基甲苯主要用于制造对甲苯胺；甲苯二异氰酸酯；联甲苯胺；对硝基苯甲酸；对硝基甲苯-2-磺酸；2-硝基对甲苯胺；3-氯-4-硝基甲苯；二硝基甲苯等，也用作染料中间体及农药；医药；塑料和合成纤维助剂的中间体。近年来，硝基甲苯的下游用途不断地被进一步开发，其应用前景十分被看好，导致国际市场硝基甲苯的供应日益紧张。

二、国内外的研究

目前国内主要硝基甲苯生产企业几乎全部采用等温硝化，也在加大绝热硝化技术的开发与引进，2006年中期投产的天脊集团的硝基甲苯就采用绝热硝化工艺；吉林石化苯胺装置硝基苯单元爆炸后迟迟没有复工，主要就是要进行绝热硝化的改造，目前国内浙江常山、南化公司、扬农股份都在加快对硝基甲苯装置的绝热硝化技术的开发与应用。

国外主流技术为绝热硝化工艺，绝热硝化工艺是国外20世纪70年代发展起来一种新型硝化技术，该工艺突破了硝化反应必须在低温下恒温操作的传统观念，取消了冷却装置，节省了大量用以移除反应热的冷却水，充分利用混合热和反应热来提高反应速度，因而物料停留时间段，副反应少，并且反应后的稀酸浓缩可以循环使用，因此绝热硝化被认为清洁的有前景的硝化技术。德国PLINKE 公司和瑞士BIAZZI公司已联手将他们在各自领域内的经验汇集起来以提供最先进的绝热硝化技术。PLINKE公司是一家高度专业的工程公司，自从1947年以来它就闻名于废酸浓缩工厂。PLINKE公司也是苯绝热硝化的专家，1995年它就在此领域有所建树。PLINKE公司提供工程，技术诀窍，专有和搪玻璃设备并根据需要提供交钥匙工厂。迄今PLINKE公司已成功地在此领域向全世界提供了超过500套装置。BIAZZI公司是一家高度专业的工程公司，自从1936年开始传统地活跃于炸药领域的生产并自1950年跨入芳族硝化工艺。BIAZZI公司迄今共成功地完成了300多个项目，得到世界各地用户的一致赞誉。

近年来国内外研究者正在原有硝基甲苯绝热硝化基础上研究完全绝热的硝

化新工艺，首先是硝化体系中彻底淘汰浓硫酸，而采用固体催化剂；其次使反应产生的热量在反应体系中完全吸收，该技术利用稀硝酸在固体催化剂中作用下硝化，硝化反应在泡点状态下进行，反应热及其他热量均被反应产生的水和稀硝酸中的水及时汽化而移出，汽化物经冷凝后，水相部分移出，移出的水量与反应产生的水量相当，有机相及过量蒸出的水，仍返回反应体系中以维持反应体系恒定的硝酸浓度，进行连续硝化过程。该绝热过程适用于所有硝化系统的连续式、间歇式过程；因为不使用硫酸，不产生新的磺酸基团，也不产生新的酚类化合物；另外反应产物带走少量固体催化剂，可以进行过滤后循环使用。据报道采用该技术对硝基甲苯进行硝化得到硝化产物质量分数约为邻硝基甲苯40%；对硝基甲苯59.5%；间硝基甲苯0.5%；其中邻硝基甲苯比传统的硝化得到邻位比例高出6%,起到了调节异构体比例的作用。不过目前该技术尚处于实验室阶段，而且增加了固体催化剂的应用，导致生产成本的增加，不过该技术不仅清洁环保，而且可以在一定程度上解决困扰硝基甲苯生产界多年的异构体调节难题，值得关注。

三、生产工艺

硝基甲苯生产主要采用混酸硝化法，共有两种工艺，一是等温硝化；二是绝热硝化。我们选用的工艺是绝热硝化技术，原料供应是硝酸和甲苯，硫酸在内部循环。硫酸在硝化反应化学中是不会被消耗的。但硝基甲苯粗制品和工艺冷凝液会给硫酸带来少量的损耗。废酸在离开分离器时会带有痕量的有机物和硝酸。放热硝化反应所产生的热能将反应混合物加热升温。此热量被保持在硫酸中，在闪蒸器中被用来蒸发水分，以便再次利用。

绝热硝基苯工艺有三个主要步骤：硝化，产品分离，废硫酸浓缩。

硝化单元：在该绝热硝化工艺中，循环硫酸用泵从硫酸泵罐中抽出，同加入的硝酸混合成含有硝酸、硫酸和水的混合酸液。混合酸加入到带搅拌的串联的反应器中。甲苯进入反应器、同混合酸进行反应，为保证硝酸完全转化，甲苯进料量一般大于理论量的10%。

分离单元：反应后从酸相中分离出来的粗硝基甲苯、经过热交换器进入洗涤器、经过洗涤除去无机酸和有机酸，并萃取回收未反应的甲苯，回收甲苯再循环到过程中重新使用。然后硝化后的硝基甲苯进入精馏结晶工序进行分离提纯。

浓缩单元：由分离路分离出的废酸、进入内衬玻璃的装有钽卡口的加热器的硫酸浓缩器中，在真空下重新浓缩。在蒸发浓缩中，尽管反应热提供了浓缩所需的大量热量，但还需要补充—些低压蒸气。来自浓缩器的冷凝水则用于洗涤粗硝基甲苯、以减少生产用水。重新浓缩的酸浓度达到原有浓度时，返回到硫酸贮罐中。

四、建厂计划

厂址：锦州市经济开发区大气压：100.5KPa 预计产量：4000吨/年锦州经济开发区是京津唐经济区与东北经济区、环渤海经济区的结点，是辽宁省“五点一线”重点发展区域之一。锦州经济开发区位于东经121°04′、北纬40°48′面临渤海，北靠母城锦州。西连京、津、唐，东接辽宁中部城市群，是连接华北——东北的交通咽喉，位于环渤海经济圈的中心地带，是连接欧亚大陆桥物流连接中的重要节点，是通向亚太地区和走向世界最便捷的进出海口，被国内外专家誉为东北亚地区发展外向型经济的彩虹地带。

气候：开发区气候属温带半湿润季风型大陆气候四季分明,雨热同季,光热条件好。月平均气温1月份最低，平均-7.4℃,7月份最高.平均24℃。历年平均气温9.4℃。极端最高气温34.1℃（1980年5月27日），极端最低气温-21.0℃（1970年1月4日）。降水主要集中在每年的6—9月，其降水量约占全年总降水量的76%，年平均降水量541.5㎜，年最大降水量694.0㎜，年最小降水量242.8㎜，日最大降水量175.0㎜（1997年8月）。雾多，年平均雾日数27d（能见度≦1km）,多出现在春、夏两季。相对湿度多年平均相对湿度60%，风向冬季多为N-NWW风，夏季S-SW风，常向风NNW。风速多年平均风速3.8m/s 。

地质：开发区内土地平坦，土层较厚，养分含量中等。地质坚固，开发区位于大地构造燕山断块的东缘，无大的断裂通过。丘陵和台地出露的地层有震旦纪的泥制砂岩、石英砂岩和燕山期花岗岩，土质多为潮黄土、山沙土、黑地和淤土。

公路：开发区距北京450公里、沈阳220公里、秦皇岛180公里、盘锦95公里、葫芦岛36公里、阜新118公里、朝阳171公里，均有高速公路相连，同

时，还有102等多条国道相通。从开发区驱车4小时可到北京，2小时到达沈阳、秦皇岛。

铁路：锦州南站坐落区内，正在建设中的我国第一条快速客运双线电气化铁路——秦沈客运专线穿区而过，沈阳-北京电气化高速铁路已经完成铺轨，2003年7月将开通运营。并有沈山、锦承、锦赤、沟海、大郑等8条铁路干线在此交汇。12.4公里长的高天地方铁路与京哈铁路大动脉相连并直通锦州港码头。锦州火车站作为东北的重要枢纽，连接关内及东北各地。

机场：锦州机场距开发区30公里，是辽西地区唯一的空港，可起降波音737等中型客机，现已开通北京、上海、广州、深圳、青岛、温州、南京、大连、厦门等十余条客运及货运航线。是辽西地区唯一达到民航4C级标准并可起降大中型客机的机场。