【5000吨年对氯苯胺项目工艺设计8700字（论文）】

5000吨年对氯苯胺项目工艺设计TOC\o"1-3"\h\u中文摘要 1英文摘要 2153711绪论 [14]。加氢反应釜中的能量衡算进入反应釜的能量：假设进入反应釜物料的温度为25℃，出反应釜的物料为85℃，对硝基氯苯：对硝基氯苯有从固相到液相，根据相关资料可知对硝基氯苯融化焓为14101.3KJ/kmol氢气：乙醇：雷尼镍：进入反应釜的总热量为:设定出料温度为60℃，带出反应釜的能量:对氯苯胺：水：乙醇：雷尼镍：带出反应釜的总热量：于是表3-2各物料热量变化统计表名称输入系统热量/KJ输出系统热量/KJ对硝基氯苯888462036000氢气1042992000乙醇397440000149040000对氯苯胺0137100000催化剂1738800550620水0118587840移走的热量088944403140总计89349681600893496816003.3小结本章节通过物料衡算，得出了每一步的进料与出料明细；也通过能量衡算，得出每一步的能量转换情况。这些在实际生产中，对物料以及能量提供更加合理的分配方法。物料衡算与能量衡算计算的结果，将为下面反应设备与管道的选型提供参考依据。

4工艺安全设计及设备选型前面详细介绍了生产目的，生产工艺。本章将以每年总生产8000小时来计算加氢反应釜的体积，并对管口尺寸进行计算，确定工艺设备的选型。来确保生产能正常、高效的进行，并达到节约成本、节能减排的目标。4.1工艺安全设计本工艺特别需要注意氢气，因为根据GB18218-2018危险化学品重大危险源辨识，该工艺涉及氢气、乙醇。需要氢气的工厂，在实际生产中，都会建设氢气生产装置，设立氢气柜进行周转，输送需要氢气的车间，故本设计不考虑氢气的储存。每年生产时间为8000小时，故每小时生产对氯苯胺的质量流量是：V相当于每小时生产625kg对氯苯胺，按照第三章可知，一周生产对氯苯胺为823.5kmol，可推算需要乙醇1235.3kmol。乙醇储量按照一周需求量计算是：储存单元的危险化学品有氢气、乙醇，氢气构成重大危险源的临界量是2吨，乙醇是500吨。储存单元不构成重大危险源，但对于乙醇的储存也要严格按照相关标准进行储存，定时进行检查维护。因为本设计氢气不储存，直接从氢气柜输送到车间，考虑输送过程的安全问题，氢气输送管道不准铺设在地里面，必须采用架空的方法，氢气管道的排水装置的位置必须是管道的最低点。在氢气管道运输过程中还要限制氢气的流速(本文选用4m/s)，这是为了避免因为氢气流速过高，导致氢气输送过程中与管道的管壁摩擦产生火花和静电感应，发生爆炸事故。此对硝基氯苯催化加氢合成对氯苯胺的工艺流程图，见附录二工艺流程图所示。4.2设备选型本设计将加氢反应釜作为主要选型设备，并对此设备进行介绍与设计。4.2.1加氢反应釜的体积企业每年生产对氯苯胺5000t，此刻体积为： 一年的生产时间按照8000个小时，每小时生产对氯苯胺的质量流量是：V由前一章的物料平衡计算，1000kg的对硝基氯苯可以生产出对氯苯胺的质量是793.7kg，于是加氢反应釜的换热系数是：物料反应10小时一次，每年需投料故加氢反应釜的体积应为当选为15个加氢反应釜时：选用5m3的加氢反应釜时，由于4.22/5=0.844＞0.8，液面太满，反应时可能存在安全隐患。需选用16个加氢反应釜：所以加氢反应釜应该选用体积为5000L。4.2.2进料管的设计（1）输入对硝基氯苯的管道由前面可知反应10小时一次，8000小时需投料800次。对硝基氯苯的进料体积：进料时间定为30分钟，那么对硝基氯苯的流量为：进料流速定成0.8m/s，于是对硝基氯苯管道的直径是：经相关资料可得：选用Φ88.9×5mm的316L不锈钢管道。（2）输入乙醇的管道乙醇的进料体积：进料时间定为30分钟，那么乙醇的流量为：进料流速定成1m/s，于是乙醇管道的直径是：经相关资料可得：选用Φ76.1×4.5mm的316L不锈钢管道。（3）输入氢气的管道氢气的进入体积：进料时间定为90分钟，那么氢气的流量为：进料流速定成4m/s，于是氢气管道的直径是：经相关资料可得：选用Φ21.3×3.5mm的316L不锈钢管道。4.2.3出料管的设计反应釜输出对氯苯胺溶液的管道反应釜输出体积：出料时间定为90分钟，那么对氯苯胺的流量为：出料流速定成0.8m/s，于是对氯苯胺管道的直径是：为保证加氢反应釜出料正常，选用Φ76.1×4.5mm的316L不锈钢管道。4.2.4加氢反应釜的设计（1）反应釜的公称直径如果将反应釜视为筒体，槽体长径比为L由知，可得到经过圆整，可知Di（2）反应釜的公称压力该反应釜的最高温度为85℃，此时混合二氯苯的饱和蒸汽压为1.1MPa，所以操作压力为。反应釜的公称压力为1.21MPa。(3)反应釜的材质反应釜的釜体选用316L不锈钢制造。（4）焊缝系数φ=1.0，采用双面焊，并对反应釜整体进行无损检测。（5）人孔=1\*GB3①安装人孔的目的当加氢反应釜内在反应时，避免反应釜因为压力变化巨大，导致生产事故发生，具有调节釜内压力，使釜内压力稳定在正常范围内，保护设备也保障生产的安全进行。=2\*GB3②人孔的选择根据得到的压力以及温度的数据，人孔选用公称压力为1.21MPa，DN500的垂直掉盖人孔，材质为316L不锈钢，从标准HG21516-2004可以得知，此次选择的人孔型号为MFM=8\*ROMANVIII（A）500—1.21HG21516-2014。（6）封头的选型封头可根据GB/T25198-2010，选用316L的封头。①对硝基氯苯进料管对硝基氯苯进料管用DN80不锈钢管道。选用的是凸密封面的长颈对焊法兰，法兰规格如下：HG/T20592法兰PL80-0.22RF②乙醇进料管乙醇进料管用DN65不锈钢管，将规格如下列的法兰套在DN65不锈钢的接口管内：HG/T20592法兰PL65-0.22RF③氢气进料管氢气进料管用DN15不锈钢管道，将规格如下列的法兰套在DN15不锈钢的接口管内：HG/T20592法兰PL15-0.22RF④对氯苯胺出料管出料管接口管采用的是DN65衬釜，选用的是凸密封面带颈对焊法兰：HG/T20592法兰PL65-0.22RF。反应釜的图纸如附录三所示。

5结论本设计是为了响应国家可持续发展的理念，在适合工业生产的前提下，寻找一种绿色的反应工艺将对硝基氯苯转化为对氯苯胺，最大可能节约原料，提高对氯苯胺的产率与质量。传统的化学还原方法，存在着“废水、废固、废气难以处理，消耗大量原料，成本高昂，转化率过低，反应所需的设备、条件过于复杂”一种或多种缺点。本论文将对硝基氯苯催化加氢通过混合、还原、过滤、结晶、蒸馏、干燥等操作，得到对氯苯胺。该工艺产生的废水、废固、废气量低，该工艺可连续反应，选用的氢气是绿色能源，对氯苯胺产率高，乙醇和催化剂可回收套用，提高企业的经济效益。得到的主要结论如下：1、对比多种由对硝基氯苯合成对氯苯胺的方法，选用了对硝基氯苯催化加氢来合成对硝基氯苯，并介绍了对硝基氯苯、对氯苯胺的毒性，提出相应的安全措施。2、设计了年产量5000吨的对氯苯胺的工艺流程图。3、对年产量5000吨的对氯苯胺进行了物料衡算和能量衡算，消耗对硝基氯苯6300吨、氢气2696.63立方米，生产对氯苯胺5000吨。4、在第四章工艺设备选型中，针对关键设备-加氢反应釜进行了详细设计，确定反应釜的体积为5m3，反应釜的材质为316L不锈钢。

参考文献罗雄军,严新焕,孙军庆,王文静,杨建峰.非晶态Pd-B/Al2O3催化剂用于邻氯硝苯加氢合成邻氯苯胺的研究[J].高校化学工程报,2006(03):476-480.王建.介孔TiO2负载Pt(Fe)催化对氯硝基苯选择加氢制对氯苯胺的研究[D].重庆师范大学,2014.陈玉山（TranNgocSon）.有氧条件下黄铁矿活化过硫酸盐降解水中对氯苯胺的研究[D].华南理工大学,2015.王茂清.2,4-二硝基氯苯工业生产工艺对比分析[J].山西化工,2020,40(03):131-132.李有江.雷尼镍催化剂的常用制备工艺概述[J].化工管理,2015(16):169.任敬阳,黄治清,石桂林.对氯苯胺的新制法[J].辽宁化工,1993(04):55-56.梅建庭,蒋景阳,金子林.Ru/TPPTS催化的水/有机两相对氯硝基苯CO还原为对氯苯胺的研究[J].分子催化,2001(06):438-440.廖齐,周莹,邓洪,罗耀平,孙汉洲.Fe-Al复合催化剂催化水合肼选择性还原硝基制备对氯苯胺[J].染料与染色,2004(05):279-280+258.高全昌,陈栓虎,王爱戎.电化学法还原对硝基氯代苯[J].西北大学学报(自然科学版),1995(02):107-108+116.缪荣荣,王芳.负载型Ni-Cr-B非晶态合金催化对氯硝基苯加氢制备对氯苯胺[J].工业催化,2016,24(11):75-77.李秀瑜,侯都兴,赵爱东.催化加氢还原法制备对氯苯胺的工艺研究[J].化学研究与应用,2008(11):1529-1531.吴指南.《基本有机化工工艺学》化学工业出版社，1990.巫炜宁，李雯香，戴良.物料衡算法在电镀企业清洁生产评估中的应用[J].资源节约与环保,2018(11):41-45.赵建章,尹兆明,蔡香丽,杨智勇,吴进喜.物料衡算在化工单元仿真课程中实际应用[J].山东化工,2016,45(11):128-130.WeiShouxiang,MiaoJingjing,LiYuhan,LiYusong,WangXiufen,PanLuqing,LiYun,WuJiangyue,LinYufei.Toxiceffectofp-chloroanilineandbutylacrylateonNannochloropsisoc