5万吨酸性染料化工厂设计毕业设计说明书修改最新版.doc

I年产5万吨酸性染料化工厂设计摘要本设计采用了4，4-二氨基苯磺酰苯胺(简称DASA)双重氮化，在酸性条件下与H一酸偶合，苯胺重氮化，与上述所得产物在碱性条件下偶合，然后再与间苯二胺偶合，合成出弱酸性黑NBG染料合成工艺，并对工艺条件进行了研究。本设计主要包括整个弱酸性黑NBG染料生产过程的工艺设计，合成工段和造粒工段的物料衡算、热量衡算及设备选型，工厂布置设计。主要设计图包括弱酸性黑NBG染料生产工艺流程图、车间剖面图、车间平面图及全厂布置图。关键词：染料合成；酸性染料；重氮化；偶合With an Annual output of 50,000 tons of acid dyes chemical plant designABSTRACTThis design uses a 4,4 - diamino-benzene sulfonyl aniline (referred to as DASA) double nitride, in acidic conditions, coupled with H-acid, aniline diazotization, and the products derived from coupling under alkaline conditions, then then coupled with m-phenylenediamine, was synthesized Black NB-G weak acid dye synthesis, and processingThe design mainly includes the entire process of urea production process design,synthesis and granulation Section of the material balance and heat balance selection of equipment，factory layout design. Design plans include major Weak Acid Black NB-G dye production process maps,profiles workshop,workshop floor plan and palnt layout.KEY WORDS: Synthetic dyes; acid dye; diazotization; coupling; Weak Acid Black NB-G dye73年产5万吨酸性染料化工厂设计1绪 论染料主要应用于纺织工业各种纤维及其织物的染色和印花，此外还广泛用于纸张、木材、皮革、墨水、感光材料、食品、医药、化妆品的着色。有的染料本身又是有机颜料，或是溶剂染料，或是制造有机颜料的原料，而有机颜料广泛用于油墨、涂料、塑料、橡胶、皮革、文教用品等的着色，还可用于制造涂料印花色浆和涂料染色色浆，以及合成纤维和合成树脂的原液着色。所以染料与国民经济各个部门密切相联，与人民生活息息相关。1.1项目依据1.1.1课题背景及意义酸性染料主要用于羊毛、锦纶和丝绸等纺织品的印染，还用于皮革、纸张、油墨、食品、化妆品、肥皂等产品的着色，用途比较广泛，因此它是各类染料中品种最多的一类染料。设计年产5万吨酸性染料化工厂，设计深度主要是工艺部分，具体设计以扩大初步设计为主，包括确定生产流程、物料衡算及热量衡算等计算，车间平面、立面的布置设计和全厂总平面的布置设计。根据国家统计局统计， 2009上半年， 山西、江西、安徽、宁夏、湖北省等西部省市染颜料产量增长较快， 而传统的染颜料主要生产省市如浙江、天津、江苏、上海、河南等地增长较少或是负增长。行业内部发展也是参差不齐， 根据调查了解， 有70%的染颜料企业生产处于持平略低水平， 经营状况基本稳定， 并且逐渐向好的方向发展； 有10%的企业生产有所增长， 其中以内销为主的企业增长较多， 除出口下降外，生产数量、实现利税等指标都有提高； 另外20%的企业经营状况十分困难， 主要是小染料企业， 竞争优势较差， 基本处于停产半停产状态， 资不抵债、处于破产边缘。全球工业分析公司发布的一份最新报告显示，到2010年，世界纺织染料市场需求将快速扩大到76万吨，价值57亿美元。今后的几年内，我国酸性染料的出口仍将会以较高的速度发展,我国已经成为世界染料生产及出口第一大国，而且硫化、分散、还原三大类染料也在世界上占有举足轻重的地位。随着我国染料工业的进一步发展，染料产品质量的不断改善和提高以及新品种的不断开发，我国染料在国际市场上的竞争力将进一步增强，出口贸易将随之不断扩大。我国染料产量虽然很大，但产业结构及生产布局非常不合理，生产厂点多，企业规模小，布局分散，这在很大程度上造成了我国染料工业存在多种弊端。如装置自动化水平及劳动生产率较低；污染源多，三废治理水平低，对周围环境造成严重污染较；产品质量参差不齐、能源及原材料消耗高。目前的产业结构在很大程度上制约着我国染料工业的进一步发展和在世界市场上竞争力的提高，因此调整染料产业结构已成为我国染料工业求发展、提高竞争实力的必由之路。基于我国染料行业现有实力和发展基础，建立该项目完全有望达到预期的效果和目的。届时，不仅企业的综合实力将得到进一步增强，而且对我国酸性染料的发展也有着积极的促进作用，对减少我国酸性染料进口、增加产品出口也会带来明显的效果。1.1.2我国酸性染料产业概况随着我国纺织印染工业以及皮革、纸张等非纺织品着色的发展，国内对染料的需求量与日俱增。由于合成染料的环境污染问题，国外原来一些重要的生产国家和公司呈现不同程度的衰减,这也促成我国染料工业的快速发展和染料出口迅猛增长。我国已经成为世界上染料第一生产大国，也是染料进出口贸易量最大的国家。据国家统计局和中国染料工业协会统计分析， 2009 年上半年， 染料行业的经济运行情况与全国化工行业发展情况基本一致， 总体出现全面滑坡， 生产同比逐月下降， 虽然降幅有所收窄， 环比出现反弹， 但仍然处于低位运行态势。1 生产下滑趋势得到遏制2009年上半年染料行业工业总产值完成106.7 亿元， 累计同比下降28.5%； 产品销售收入完成99.7 亿元， 累计同比下降36.6%。染料行业工业总产值与全国石化行业相比下降增加了18 个百分点， 如此大的下滑幅度和冲击， 在我国染料工业发展的历史上从未有过。中国染协2009年6 月底组织了两个调研组， 分别对浙江、上海、山东、河北部分生产企业进行了调研， 近一步了解企业的生产经营情况。据了解， 虽然全行业产值总体下滑， 但下滑趋势得到遏制， 2009年35 月产值稳步提高， 同比降幅逐月缩小， 环比逐月上升。2009年12 月有两个传统节日和市场的影响， 染料生产企业90%左右停产；2009年3 月以后企业陆续开工， 生产负荷逐月提高； 需要关注的是2009年6 月以后又有些下滑， 企稳回升但基础不牢。2 经济效益降幅有所回升2009年上半年染料行业实现利税总额9.7 亿元， 累计同比下降32.5%， 95%以上的染料企业出现利税下降， 亏损企业有所增加（主要是小型企业）， 少数企业实现利税与上年同期比略有增长。2009年13 月库存较多， 销售不畅， 染颜料价格普遍低于去年同期水平；2009年46 月生产逐步恢复， 价格有所回升。3 生产逐月恢复增长2009年上半年染料产量合计完成36.6 万t， 累计同比下降4.8%；有机颜料产量统计为4.01 万t （有机颜料产量统计不全， 预计实际产量8.5 万t 左右）， 累计同比下降5.1%， 染颜料产量下降幅度与上年全年比明显降幅收窄（2008 年染颜料同比分别下降10.1%和7.2%）。根据统计，2009年16 月近70%的生产企业减产或与上年持平， 也有一些公司产品结构调整的较好， 适应市场比较快， 产量与上年同期比保持一定增长， 如浙江闰土化工集团有限公司、内蒙古雅布赖染料有限责任公司、泰兴锦鸡染料有限公司、浙江舜龙化工有限公司、浙江山峪染料化工有限公司、山西临汾染化(集团) 有限责任公司等。4 内销市场明显企稳回升2009年上半年， 国家对劳动密集型的纺织印染行业实施了很多鼓励政策， 保证了纺织印染行业的稳定增长。据了解，印染行业2009年15 月印染布产量190 亿m， 同比增长1.4%， 销售产值858 亿元， 同比增长5.1%， 实现利润24.52 亿元，同比增长0.44%。上半年印染行业主要经济指标虽然增速减缓， 但还是保持了正增长， 这对国内染料市场起到明显的拉动作用。内销需求明显增加， 市场比较活跃， 但国际市场继续低迷。5 西部省市增长速度加快根据国家统计局统计， 2009年上半年， 山西、江西、安徽、宁夏、湖北省等西部省市染颜料产量增长较快， 而传统的染颜料主要生产省市如浙江、天津、江苏、上海、河南等地增长较少或是负增长。行业内部发展也是参差不齐， 根据调查了解， 有70%的染颜料企业生产处于持平略低水平， 经营状况基本稳定， 并且逐渐向好的方向发展； 有10%的企业生产有所增长， 其中以内销为主的企业增长较多， 除出口下降外，生产数量、实现利税等指标都有提高； 另外20%的企业经营状况十分困难， 主要是小染料企业， 竞争优势较差， 基本处于停产半停产状态， 资不抵债、处于破产边缘。近几年来，由于我国轻纺工业的发展以及外贸出口的需要，酸性染料生产发展十分迅速，2000年生产量已达到28000吨左右，是1991年的3.44倍。尽管我国酸性染料取得了如此大的发展，但生产的品种数还不及国外生产品种数的一半，皮革用的酸性染料尚未形成系列化，产品质量及品种档次与国外先进水平尚存在一定差距。因此，近几年我国酸性染料的进口量逐年增长，2000年进口量达到5744吨，占到国内消耗量的50%以上。2005年16 月，我国酸性染料进口5749 吨(占染料进口总量19.4%)，耗汇4159万美元，平均价格高达7234美元/吨，居各类染料之首。20世纪90年代以来，欧、美、日等工业发达国家因受高昂的三废治理费用及人工费用的影响，特别是受到我国、印度等亚洲国家或地区大量低价酸性染料的竞争，其酸性染料生产量逐渐降低，而改从我国及其它发展中国家进口。由于我国酸性染料生产的不断发展和新品种的不断开发，我国酸性染料出口量逐年增长，近10年出口增长率基本保持在20%以上，2000年出口量达到22800吨，出口品种数80种以上，出口量占到当年生产量的81%左右，达到历史以来最高峰。2004年我国染料出口总量按实物量计，超过22万吨，达到2267.53吨，创汇49761万美元。其中酸性染料出口量首次突2万吨，达到20698吨，占染料出口总量9.1%， 出口量比2003年增长15.1%，创汇7624.24万美元。我国酸性染料出口到68个国家或地区,出口量以韩国、美国、意大利居前三位，2004年这三个国家从我国进口酸性染料分别约为3800吨、1800吨、1600吨。2009年上半年染料行业出口情况分析2009年上半年， 染颜料国际市场需求不振， 直接影响我国染颜料产品的出口， 出现了出口数量和创汇金额大幅度下滑的局面。1 出口下滑幅度历史最高根据中国海关统计， 2009年上半年， 全国染料出口数量10.64万t， 同比下降28%， 出口创汇4.66 亿美元， 同比下降29%，下降幅度分别达到历史最高。出口数量减少了4.07 万t，创汇减少了1.9 亿美元。各类染料出口情况见表1。由表1 可知， 8 大类染料和有机颜料出口数量均为负增长。在各类染料中， 出口数量下降比较多的有酸性染料、活性染料、还原染料和其他染料， 下降幅度都在30%以上， 酸性染料达到41%。出口数量最大的依然是分散染料， 2009年上半年出口4.12 万t， 占出口总量的39%。我国分散染料在国际市场占有率相对较高， 所以出口下降幅度相对小一些， 同比下降了26%， 但出口创汇下降了36%， 与出口数量比下降了10个百分点， 在各类染料创汇中下降幅度最大。出口创汇下降较大的有酸性染料和直接染料， 活性染料和还原染料下滑较小， 出口价格相对稳定。2009年上半年， 有机颜料出口数量5.22 万t， 与上年同比下降41%， 出口创汇3.13 亿美元， 与上年同比下降40%。虽然有机颜料出口数量下降较多， 但与出口创汇基本保持同步， 保证了出口单价和出口效益的稳定。2 出口国家和地区有增有减2009年上半年， 主要出口国家和地区基本没有变化， 与出口数量不同的是， 在主要出口国家和地区中出口数量有增有减，不是全面下降。具体出口情况见表2。10 个主要出口国家和地区的出口数量为76309t， 占出口总量的71.7%， 亚洲依然是我国染料主要出口的国家和地区。在国际市场需求急剧下滑的情况下， 主要出口国家和地区需求普遍下降， 但是巴基斯坦和孟加拉两个主要出口国需求不降反增， 出口量继续保持较高的增长， 分别增长16%和19%，而且巴基斯坦出口创汇也保持正增长。3 主要出口省市出现负增长2009年上半年出口量在2000t 以上的有10 个省市， 详见表3。浙江、江苏和上海一直是我国染料出口大省， 并一直保持正增长， 受金融危机市场萎缩的影响， 上半年也出现负增长，而且下滑幅度较大。除河北省出口数量略有增长外， 其他各省的出口数量和出口创汇都出现了下降。4 有机颜料困难超过染料很多年以来， 有机颜料的生产、效益、增长速度及出口的发展都好于染料的发展。今年有机颜料出口同期比下降41%， 下滑速度超过染料13 个百分点， 主要出口国家及地区、主要出口省市也同样出现大幅度下降的局面，详见表4、表5。由表4、表5 可知， 出口日本、印尼、越南、美国和英国负增长达到40%以上， 浙江、上海和江苏3 大重要出口省市负增长也达到30%以上， 广东、河北负增长达到60%以上，这都说明有机颜料的出口市场受到的冲击非常严重。2009年上半年染料行业进口情况分析2009年上半年， 由于国内纺织市场增长不大， 加上国内染料企业地域的竞争优势， 全国染料进口数量和进口用汇与去年同期比出现较大的下降。2009年上半年染料进口数量2.1 万t， 与2008年同期比下降40%， 减少进口1.42 万t； 进口用汇金额1.71 亿美元， 与2008年同期比下降37%。各类染料进口情况见表6。在各类进口染料中， 分散染料、还原染料和硫化染料下降幅度比较大， 同期比下降了50%以上。每年进口数量比较大的活性染料、酸性染料和其他染料进口数量同期比也下降了30%以上。染料主要进口国家及地区的进口数量和用汇金额也同样出现大幅度下滑， 台湾省、德国、瑞士、日本、西班牙、印尼等进口数量下降都在40%以上。详见表7。2009年上半年染料进口的省市有23 个， 与上年同期比减少3个， 进口1000t 以上的有4 个省市， 进口数量分别为： 广东省8504t， 上海市5415t， 山东省3284t， 江苏省1734t。2009年上半年有机颜料进口数量7.8 万t， 同比下降39.4%； 进口用汇0.64 亿美元， 同比下降37%， 进口数量和进口用汇基本是同步下降。有机颜料主要进口国家和地区没有变化， 详见表8， 只是进口数量较大的国家和地区下降幅度更大一些， 如中国台湾、日本、韩国、德国、美国等都下降了30%左右。进口省市有23 个， 也与上年同期持平。进口数量也大幅度下降，广东省进口4220t， 同比下降38%； 上海市进口1372t， 同比下降41%； 江苏省进口941t， 同比下降53%。 众所周知,染料是以纺织品印染加工为其主要消耗对象的。美国用于纺织品的染料耗量占染料总使用量6065% ,而我国仍然高达85%左右。在西欧纺织行业消耗的各类染料中，酸性染料占居第三位，占消耗总量18.9%，仅次于活性和分散染料，而高于其他类别的染料。西欧造纸行业消耗染料总量为1.05万吨，其中直接染料占66.7%，碱性染料占26.3%，酸性染料占4.8%，其他占染料1.8%。美国酸性染料在纺织上消耗比例如下:锦纶占82%，羊毛占15%，蚕丝、腈纶(改性腈纶)等占3%。全球造纸行业年耗染料总量10万吨,其中直接染料占60% ,碱性染料占30% ,酸性染料占8% ,其他染料占2%。全球皮革行业用染料约4万吨,而且以酸性染料为主。国外皮革行业用酸性染料品种多达158个,其中黄色10个、橙色14个、红色14个、紫色7个、蓝色16个、绿色8个、棕色67个、黑色22个(皆指在染料索引上登录品种) 。全球锦纶用染料6.77.8 万吨，其中酸性匀染染料115万吨,酸性缩绒染料23万吨,金属络合染料3万吨,其他染料0.3万吨。 按C. I. (Colour Index)各色谱顺序号统计, 1971年酸性染料共计品种1720个, 1992年2169个, 21年间增加品种449个,年均增加21.4个,而2000年品种为2217个,比1992年(8年间)增加48个,年均增加6个,说明新品种的增加明显见缓,甚至新品种增幅小于原有品种停产、淘汰的幅度。在世界染料品种2000年上酸性染料各色谱品种结构特征见表5 (品种数:个)由上表可见，从酸性染料的化学结构来看，主要是单偶氮染料，国外品种为395个，占酸性染料品种总数53.9%，其次是双偶氮染料116个(占品种总数15.8% )，蒽醌型染料61 个(占品种总数8.3%)，多偶氮型染料60个(占品种总数8.2%)，三芳甲烷型染料26个(占品种总数3.6%)，其他结构类型品种很少(仅占品种总数0.2%)。从国内酸性染料品种结构类型来看, 单偶氮型结构150个(占品种总数52.3%)，双偶氮型结构46个(占品种总数16.0%)，蒽醌型结构43个(占品种总数15.0%)，多偶氮型结构14个(占品种总数4.9%)，三芳甲烷结构18个(占品种总数6.3%)，其他类型结构16个(占品种总数5.5%)。单、双偶氮型染料品种数所占比重国内外基本相仿。表5 各色谱酸性染料按结构分类品种数类型单偶氮双偶氮多偶氮蒽醌三芳甲烷吖嗪呫吨喹啉二苯胺其他合计黄79/617/60/00/00/00/01/02/10/09/1108/10（4）橙38/11（1）16/101/00/00/00/01/00/00/02/158/22（1）红101/47（6）27/18（2）1/02/1（1）0/00/010/30/00/01/0142/69（9）紫18/8（2）2/00/05/4（1）5/20/01/10/00/60/031/15（3）蓝30/13（3）10/41/046/3016/11（3）2/00/00/00/010/4（1）115/62（7）绿20/5（1）3/14/07/8（1）5/50/00/00/00/06/3（1）45/22（3）棕65/19（3）36/437/80/00/00/00/02/02/024/1164/32（3）黑44/15（3）7/316/6（1）1/00/01/10/00/00/01/070/25（4）合计395/150（23）116/46（2）60/14（1）61/42（3）26/18（3）3/113/42/12/053/10（2）733/287（34）注：表中上行数字为国外生产品种；表中下行数字为国内研究开发，曾生产和现生产品种；表中下行括号内数字为国外停产，淘汰品种数。在酸性染料中，金属络合型染料占有相当重要的位置(包括11型和12型金属络合染料,前者国内称作酸性络合染料,后者国内称作中性染料) 。国外生产的金属络合型染料259 个,占酸性染料品种数35.5% ,国内开发研究,曾生产和现生产的酸性金属络合染料83个,占国内酸性染料品种数28.9% ,如果扣除国外淘汰停产品种16个,实际国内生产的酸性金属络合染料只有67个品种属于国外生产品种,约占国外酸性金属络合染料品种数26%。国内外生产的酸性金属络合染料品种数见表6。在酸性金属络合染料中,主要是单偶氮型金属络合染料,国外有227 个(占酸性金属络合染料总数87.6% ) ,国内有79个(占国内酸性金属络合染料品种95.2% ) 。其次是双偶氮型金属络合染料(占6.6% ) ,其他结构类型品种很少。在C. I. 上各色谱性染料中,金属络合染料不同结构品种见表7。表6 国内外生产的酸性金属络合染料品种数项目色谱黄橙红紫蓝绿棕黑合计国外生产品种（个） 30 25 43 9 30 18 60 44 259国内品种数118144127131483其中国外停产淘汰品种数（个） （3） （1） （1） （2） （2） （2） （3） （2） （16）表7 金属络合染料按结构分类的品种数类型黄橙红紫蓝绿棕黑小计单偶氮29/11(3)25/8(1)43/14(1)8/4(2)24/10(2)16/5(1)40/13(3)42/14(2)227/79(15)双偶氮00000015/02/017/0多偶氮0000005/005/0其他1/0001/06/22/2 (1)0010/4 (1)小计30/11(3)25/8(1)43/14(1)9/4(2)30/10(2)18/2(1)60/13(3)44/14(2)259/83(16)注：表中上行为国外品种数,下行为国内品种数,括号内数字为国外淘汰,停产品种数；表中其他结构类型包括酞氰型,甲亚胺型,亚硝基型等。单偶氮酸性金属络合染料色谱齐全,从黄到黑的色谱我国均有生产,双偶氮酸性金属络合染料色谱仅限于棕色和黑色,且以棕色为主,多偶氮型酸性金属络合染料色谱只有棕色,且品种少。国内双偶氮型和多偶氮型酸性金属络合染料均未生产。我国酸性染料生产,无论品种、产品质量等方面与国外相比,还有一定差距,因此酸性染料进口长期以来持高不下。以2004年为例,酸性染料进口量超万吨,达到1134313吨(比2003年增加919% ) ,约占染料进口总量1715% ,其进口量仅低于活性染料居第二位,进口酸性染料耗汇7423万美元。进口平均价格6544美元/吨,仅低于还原染料居第二位。1.1.3国际酸性染料需求概况关于全球酸性染料产量缺乏具体的报导数字，估计全球产量在1314万吨(1999年全球消耗酸性染料12万吨，占消耗染料总量186)。我国是世界上酸性染料产量最大的国家，其次是西欧，产量约3万吨(包括德国、西班牙、法国、比利时、瑞士、英国等)，西欧酸性染料进口量约22万吨，出口量约13万吨。美国酸性染料产量呈现大幅度下降，由2000年产量6000吨降至2003年2800吨，仅占美国染料总产量(未包括溶剂染料和荧光增白剂)454。美国2003年进口酸性染料4930吨，花费3760万美元，进口平均价格为76268美形吨；出口酸性染料1650吨，创收金额1620万美元，出口平均价格为98182美形吨。在亚洲，我国台湾省酸性染料产量约6000吨，韩国约4500吨，印度尼西亚约3000吨，日本约2000吨。此外，俄罗斯和东欧诸国以及南美、拉丁美洲国家也有一定产量。西欧预计2004年纺织行业消耗各类染料所占百分比例见表1。在西欧纺织行业消耗的各类染料中，酸性染料居第三位，占消耗总量189，仅次于活性和分散染料，而高于其他类别的染料。西欧造纸行业消耗染料总量为105万吨，其中直接染料占667，碱性染料占263，酸性染料占48，其他占染料18。美国酸性染料应用见表2(占酸性染料消耗总量)。美国酸性染料在纺织上消耗比例如下：锦纶占82，羊毛占15，蚕丝、腈纶(改性腈纶)等占3。全球造纸行业年耗染料总量10万吨，其中直接染料占60，碱性染料占30，酸性染料占8，其他染料占2。全球皮革行业用染料约4万吨，而且以酸性染料为主。国外皮革行业用酸性染料品种多达158个，其中黄色10个、橙色14个、红色14个、紫色7个、蓝色16个、绿色8个、棕色67个、黑色22个(皆指在染料索引上登录品种)。全球锦纶用染料6778万吨，其中酸性匀染染料15万吨，酸性缩绒染料23万吨，金属络合染料3万吨，其他染料03万吨。根据国家统计局公布数字，2004年我国(未包括台湾省)染料总产量83万吨，中国染料工业协会统计为541万吨，而根据作者调研统计，估计2004年我国染料产量约75万吨。各类染料产量见表3。2004年我国染料实际产量约为75万吨，约占世界染料产量一半。酸性染料产量也创历史记录，达到40万吨，约占染料总产量53。国内生产酸性染料厂家有190家，其中浙江41家，天津40家，江苏36家，河北29家，山东13家，辽宁9家，河南8家，北京3家，上海3家，湖南3家，四川2家，安徽2家，广东1家。依据世界染料品种2000年统计，全国开发生产的酸性染料品种287个(其中国外淘汰停产品种34个)。依据世界染料品种_000年统计，国内外各色谱酸性染料品种见表4(单位：个)：国内外生产的酸性金属络合染料品种数 项目/色谱黄橙红紫蓝绿棕黑合计 国外生产品种（个）302543930186044259国内品种数（个）118144127131483其中国外停产淘汰品种数（个）31122232 16在西欧纺织行业消耗的各类染料中，酸性染料占居第三位，占消耗总量18.9%，仅次于活性和分散染料，而高于其它类别的染料。西欧造纸行业消耗染料总量为1.05万吨，其中直接染料占66.7%，碱性染料26.3%，酸性染料4.8%，其它染料1.8%。美国酸性染料在纺织上消耗比例如下：锦纶占82%，羊毛占15%，蚕丝、腈纶(改性腈纶)等占3%。全球造纸行业年耗染料总量10万吨，其中直接染料占60%，碱性染料占30%，酸性染料占8%，其它染料占2%。全球皮革行业用染料约4万吨，而且以酸性染料为主。国外皮革行业用酸性染料品种多达158个，其中黄色10个，橙色14个，红色14个，紫色7个，蓝色16个，绿色8个，棕色67个，黑色22个(皆指在染料索引上登录品种)。全球锦纶用染料6.7-7.8万吨，其中酸性匀染染料1.5万吨，酸性缩绒染料2-3万吨，金属络合染料3万吨，其它染料0.3万吨。1.2设计原则（1）遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜（2）合理利用国家资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地，减少投资，降低成本；（3）采用成熟的。先进的工艺流程，设备，学习先进的生产技术，努力实现自动化。现代化提高产品的科技含量；（4）一轻化工业产品批量小、品种多的特点，努力做到“一钱多用，一钱多能”，是本厂具有较强的市场适应力； （5）尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；1.3设计任务酸性染料工厂的初步设计，进行物料衡算和热量衡算，主要设备的计算和选型，画出带控制点的工艺流程图，全厂平面图以及各车间平面布置图与立面图。 1.4厂制概况1.4.1工厂组织本厂职工按工作性质分为：生产性人员和非生产性人员。生产人员占全长职工的60左右，非生产人员占全厂人员的40左右，在非生产性人员中：38为科研人员（兼职行政人员），6为保安人员，10为勤杂人员。1.4.2工作制度法定假日和星期假日采用轮换倒班制度，连续工作制：工作日=365设备维修日 =36565 =300(天)1.4.3人员配备 见下表：表1-1 人员配备表序号岗位名称每日班次周工作天数单班人数在册人数1门卫27482食堂1710103成品库27364锅炉房27365配电所27126交电所27248生产车间373109原料区2731010水处理车间373911技术员154612车间管理员1524总计219338751.5厂址选择1.5.1 建厂依据根据本行业发展的需求，以及国际市场的需求，经河北省藁城市政府有关部门的批准，新建厂的厂址拟选在河北省藁城市开发东区。 新建厂的主要原料，经上级主管部门的批准，一部分向国内厂商购买，另一部分由本厂合成，可以节省经费，并且能够做到产品统一规格。 1.5.2 指导方针 （1）遵守国家的政策规定；（2）符合城市规划和工业布局；（3）利于生产，便于生活；（4）对环境不会造成威胁；（5）合理利用资源；（6）节约投资，留有余地。1.5.3 选厂经过厂址选择工作组（又设计部门与工业局主管组成）依据市委指示，经过多方磋商，考虑到地势、交通、协作等问题，作为大型的化工原料生产基地，厂址定在河北省藁城市开发东区的郊区。主要理由如下：1. 厂址应当靠近主要原材料供应地区或产品销售地区。2. 厂址应有较好的交通运输条件。3. 必须有充足的水资源保证供应，如有温度较低的充足水资源则更好，这样可以节省冷却设备，节约投资，水温一般要求在25-32以下。4. 能可靠地获得大量蒸汽和电力供应。5. 化工厂是危险系数较大的精细化工厂，必须要相对的远离人口集中的市区，但有离城市不是太远或靠近已建成投产的其他企业，这样既以免有原料或者产品外泄，给环境造成不可挽回的破坏，又可以利用城市或原有企业的各种设施。6. 应在居民区的下风向和江河下游，但又不受其他企业的烟气的影响的地方建厂。7. 厂址面积与外形应适应工厂总平面布置，并有发展余地，一般要求平坦，稍能向外倾斜，有一定的坡度，以利于雨水排除。8. 尽量不占或少占农田。9. 化工厂排出的污水应尽量予以处理后，达到国家规定的排放标准。10. 化工厂产生的废渣要有适当的洼地堆放或填埋。11. 厂址应不受洪水淹没，地下水位最好在4米以下或低于地下建筑物的深度。12. 厂址尽量不选在7度以上的地震区，9度以上不能建厂。13. 化工厂的高层建筑物及地下管道较多，在下沉级以上大孔性黄土上不宜建厂。14. 地质情况要好，地耐力一般要求在147kPa(1.5kgf/cm2)以上。若小于98 kPa(1.0kgf/cm2)则不能建厂。15. 在具有喀斯特地貌的地区，土崩地段和地下有淤泥或流沙处不宜建厂，已采矿坑上面亦不宜建厂。16. 有用矿藏的上部地面一般不宜建厂。1.6 气象地质资料月份1.6.1气象资料（1）气温 年最高温度为41.5，年最低气温为-20，一月份平均温度为1，七月份平均温度为25。（2）相对温度 全年七月份平均为60%，约平均为40%。（3）降水量 年降雨量平均为1000mm左右，最少有750mm，最多为1400mm,雨量集中在夏末秋初，最大降雪量88mm。（4） 风 主导风向为西北风，夏季为东南风或东风，平均风速为2.5m/s。1.6.2地质资料（1）工程地质数据 地势平坦、坡度小、土质良好，为冲击性粘土，地耐力均为28t/m2。经现场勘测、钻探确定地下没有文物、古墓葬、古文化。据钻探资料该地区不属于地震区，海拔高度380-420m。（2）水文资料厂址标高45m，无洪水淹没的危险，地下水位在多米以下，并且水位标高多年不变。1.7 环境保护及废物处理随着世界特别是我国环境的明显恶化，国民的环境保护意识逐步提高，为了我们生存环境，为了我们自己，为了我们的子孙后代，必须保护环境。对污染源、废水、废气、废渣、噪音粉尘烟等的具体防止和处理方法主要依据环境保护法及相应的可行性研究、环保报告和初审意见来确定。 2 工艺设计2.1工艺流程设计2.1.1 工艺流程设计的重要性（1）工艺流程设计是工艺设计的基础。工艺流程设计是工厂设计中最主要的内容，是工艺设计的核心。因为工艺流程设计的质量直接决定车间的生产产品质量、生产能力、操作条件、安全生产、三废治理、经济效益等一系列根本性问题。（2）工艺流程设计是物料衡算、设备选型的基础。从哲学角度来说，工艺流程设计是定性分析工作阶段，物料衡算是定量计算阶段。一般来说，先定性后定量，所以，工艺流程设计是物料衡算的前提和基础。2.1.2 工艺流程设计的原则（1）先进性工艺流程的先进性从两个方面考虑：一方面是技术的先进；一方面是经济上的合理。两方面同等重要，缺一不可。（2）可靠性所设计的工艺流程必须可靠即经过实验室、工业小试、中试，证明技术是成熟的，生产安全可靠，才可以设计选用。（3）结合国情，因地制宜工艺流程的选择从技术角度来说，应尽量采用新工艺、新技术，单从具体情况考虑，并不必选择国外的先进的技术。因为国外的技术往往价格较高，技术保密性强，没有实用价值。所以，结合实际，选择自己易于掌握和改进的技术要方便、实用。2.1.3 工艺流程选择分析与研究鉴于现代工业生产能力与实际需要之间的差距，我国近几年来纺织业等大量需用染料行业的崛起，以及近几年来我国酸性染料进出口的需求，我国大型酸性染料生产装置以引进技术为主，中型和小型酸性染料生产装置以国产化技术为主。拟设计年产5万吨酸性染料化工厂，现代酸性染料的工业化生产技术比较先进，但是还有更多的新技术可以应用到新的生产线上，对染性燃料的改性合成机理及其应用方面进行了研究,以及拉动我国酸性染料市场开发,适应环保事业发展要求,推动社会经济发展。在酸性染料中，金属络合型染料占有相当重要的位置(包括1：1型和1：2型金属络合染料，前者国内称作酸性络合染料，后者国内称作中性染料)。国果扣除国外淘汰停产品种16个，实际国内生产的酸外生产的金属络合型染料259个，占酸性染料品种数性金属络合染料只有67个品种属于国外生产品种，355，国内开发研究，曾生产和现生产的酸性金属约占国外酸性金属络合染料品种数26。国内外生络合染料83个，占国内酸性染料品种数28。9，如产的酸性金属络合染料品种数见表1。表1国内外生产的酸性金属络合染料品种数 项目/色谱黄橙红紫蓝绿棕黑合计 国外生产品种（个）302543930186044259国内品种数（个）118144127131483其中国外停产淘汰品种数（个）31122232 16单偶氮酸性金属络合染料色谱齐全，从黄到黑的色谱我国均有生产，双偶氮酸性金属络合染料色谱仅限于棕色和黑色，且以棕色为主，多偶氮型酸性金属络合染料色谱只有棕色，且品种少。国内双偶氮型和多偶氮型酸性金属络合染料均未生产。我国酸性染料生产，无论品种、产品质量等方面与国外相比，还有一定差距，因此酸性染料进口长期以来持高不下。以2004年为例，酸性染料进口量超万吨，达到113433吨(比2003年增加99)，约占染料进口总量175，其进口量仅低于活性染料居第二位，进口酸性染料耗汇7423万美元。进口平均价格6544美元吨，仅低于还原染料居第二位。 目前，酸性染料是各类染料中品种最多的一类染料，比其它类染料更具有品种多、批量小的特点。目前我国生产的酸性染料品种已超过百种，经常生产的品种有80多种。涉及八种色谱共41只酸性染料品种，主要包括：（1）偶氮型偶氮型染料生产过程均包括重氮化、偶合、后处理等生产单元。（2）蒽醌型蒽醌型染料生产过程主要有磺化、缩合、后处理等生产单元。（3）三芳甲烷型三芳甲烷型染料生产过程一般包括缩合、氧化、后处理等生产单元。酸性染料的这三种化学结构类型的染料品种几乎占到所有酸性染料品种的95%左右，并涵盖了所有的色谱，而且所涉及的偶氮型结构种类居多。鉴于同类化学结构的生产过程基本相似的特点，所以利用设计一个车间，从而可以实现生产这一类型的酸性染料，这样就达到了一个车间多种产品的目的。使得工厂实现了有需就产，多销多产，少销少产的风格，生产非常灵活，产品转型快的特点。这也大大地降低了本项目的投资风险。用磺酰基取代二氨基N苯甲酰苯胺中甲酰基制成的二氨基一N一苯磺酰苯胺是一只很好的二氨基化合物，可用来制造无致癌活性的环保型酸性染料和环保型直接染料 。弱酸性黑NBG(CI酸性黑234)染料是以4，4 二氨基苯磺酰苯胺为原料合成的环保型酸性染料，它是一支牢度优良的黑色酸性染料，可用于羊毛、丝绸、棉和粘胶的染色，也可以用于皮革染色；对纤维素纤维有直接性，也能作为环保型直接染料用于棉、粘胶等的染色，可用来取代含致癌芳香胺结构的CI直接黑38。2.1.4 工艺流程设计参见工艺流程图2.1.5生产工艺流程叙述（1）4，4 -二氨基-苯磺酰苯胺重氮在三楼反应釜（R-101）中，加入水和4，4 -二氨基-苯磺酰苯胺,开动搅拌，打浆1小时。加入盐酸使其溶解，常温打浆1小时以上，使得4，4 -二氨基-苯磺酰苯胺全部溶解，降温至5-8左右。 将亚硝酸钠溶液快速地加入到上述4，4 -二氨基-苯磺酰苯胺的浆液中，在滴加过程中，控制温度在5-8，pH值为1-2。使得亚硝酸微过量（其检测方法：加完亚硝酸钠经约30分钟，测得反应液仍能使得淀粉碘化钾试纸变蓝，即认为亚硝酸钠已微过量）。加毕，再加入OP-10（乳化剂），在5-8保温搅拌约1小时，重氮液透明或只有少量的悬浮物为反应的终点，加入尿素消除过量的亚硝酸。 为了重氮化反应的完全且生成的重氮盐不分解，盐酸的使用量高于理论量而且在低温下进行，同时为了减少反应副产物的产生，始终保持溶液中亚硝酸钠过量。此重氮化反应属常规方法，温度要求不超过8 ，酸的用量要保证，本反应中酸的用量达到了1：56摩尔，以保护重氮盐。原料氨基物产品质量较稳定，含量和实验过程中以亚硝酸钠用量计算出的含量相吻合。该重氮化反应的摩尔比为：氨基物：亚硝酸钠：盐酸=1：21：56。（2）H酸的溶解 在三楼的反应釜（R-1）中，先放入水，投入H酸，再加入Y-2试剂，打浆3-4小时，使得H酸全部溶解，调温为10左右，PH值不要超过7。（3）苯胺重氮化在三楼5吨的反应釜（R-102）中，加入水，加入盐酸,再加入苯胺,搅拌使反应釜中的苯胺完全溶解，降温至0以下。将亚硝酸钠溶液快速地加入到上述苯胺的浆液中，在滴加过程中，控制温度在3-6，pH值为1-2。同样使得亚硝酸微过量（其检测方法：加完亚硝酸钠经30分钟，测得反应液仍能使得淀粉碘化钾试纸变蓝，即认为亚硝酸钠已微过量）。加毕，在5保温搅拌1小时，重氮液透明或只有少量的悬浮物为反应的终点，加入氨基磺酸消除过量的亚硝酸。（4）一次偶合将（1）步骤反应完成的4，4 -二氨基-苯磺酰苯胺的重氮液放入二楼反应釜（R-103）中。用一小时将（2）步骤溶解的H酸溶液通过分布板，加入到4，4 -二氨基-苯磺酰苯胺的重氮液中，在5-10保温搅拌5小时后，再在10搅拌5小时以上。H酸稀溶液检查润圈无红色润圈为终点。偶合I是在H一酸的氨基邻位偶合，适宜的pH为34，更低的pH值会使偶合速度大幅度降低，更高的偶合pH会使反应发生在H酸羟基的邻位 。4，4一二氨基苯磺酰苯胺重氮液是较强的酸性，因为反应介质也是强酸性，加入H酸后偶合较困难。为了避免一次偶合pH过低，所以在重氮液中加入醋酸钠和纯碱，适当调整重氮液的pH值。（5）二次偶合一次偶合达到终点后，从二楼反应釜（R-103）中转料到二楼另一个反应釜（R-104）中，降温至0-5,加氢