年产1225吨对硝基乙苯的工艺流程设计.doc
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1、 年产1225吨对硝基乙苯的工艺流程设计 化工工艺课程设计院 系: 专业班级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成日期: 目录第1章总论 1.1概述.1 1.2产品合成方法.3 1.2.1产品(对硝基乙苯).4 1.2.2副产品邻位硝基乙苯结构式.4 1.2.3副产品间位硝基乙苯结构式.5 1.3用途、重要性和发展趋势.5第2章设计方法简介 2.1设计依据.6 2.2 设计任务及要求.7 2.2.1设计任务.7 2.2.2设计要求.7 2.3 厂生产工艺路线的评述.7第3章 厂址选择及厂生产方法 3.1厂址选择遵循的基本原则.8 3.2 生产方法.8 3.3流程示意图.9第4章物料衡算 4.
2、1.1硝化物料衡算.9 4.1.2硝化物料衡算表1-1.11 4.2分离物料衡算及物料流程框图.11 4.2.1物料衡算表.13第5章设备工艺计算及热量衡算5.1分馏塔.15 5.1.1物系基本性能数据.15 5.1.2塔的各部分压力和温度.16 5.1.2塔的各部分压力和温度.18 5.1.3填料位置的计算.19 5.1.4塔径计算.20 5.1.5塔高的计算.215.2冷凝器、再沸器换热面积及热量衡算.21 5.2.1 塔顶冷凝器.21 5.2.2 塔釜再沸器.23 5.2.3冷凝器和再沸器选型.23 5.2.3.1 塔顶冷凝器选型.24 5.2.3.2塔釜再沸器选型.25第6章定型设备的
3、计算过程6.1设备选型.25设备一览表.29第7章 生产车间布置 7.1 概述.31 7.2 车间布置的基本原则和要求.31 7.2.1 车间布置的基本原则.31 7.2.2 车间布置的要求.31 表7.1 设备安全距离.32第8章 三废处理基本方案8.1 能源的种类和数量.35 8.1.1 主要能源消耗种类.35 8.1.2能耗数量.358.2节能措施.35 8.2.1生产生活节能措施.35 8.2.2供变电系统和供水节能措施.36 8.2.3其他节能措施.368.3建筑节能.36 8.3.1建筑节能标准要求.36 8.3.2建筑节能措施.378.4能源管理.37 8.4.1管理组织和制度.
4、37 8.4.2能源计量.37参考文献.38 年产1225吨对硝基乙苯的工艺流程设计 一、总论 1.1概述 对硝基乙苯(C8H9NO2)是一种有毒的无色或淡黄色油状液体,可混溶于乙醇、醚等多数有机溶剂,沸点在245246。并且对环境有危害,遇明火、高热可燃。对硝基乙苯是重要的化工中间体,主要用于合成合霉素和氯霉素,也用于合成染料、农药、香料等。其中最为重要的就是用于氯霉素的生产。 乙苯(C8H10)是一种芳香烃无色液体,伴有芳香气味,不溶于水,可混溶于乙醇、醚等多数有机溶剂,沸点在136.2。.能溶解氯化橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙基纤维素、环氧树脂、滴滴涕、油脂、石蜡油、
5、蜡等。醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、三醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯等则不溶。对金属无腐蚀性。对酸碱比较稳定。氧化生成苯乙酮,脱氢生成苯乙烯。硝化反应生成-硝基-苯基乙烷。氯化反应生成1-氯-1-苯基乙烷。在铂、氧化硅-氧化铝催化作用下,发生异构化反应生成二甲苯。乙苯主要用于生产苯乙烯,进而生产苯乙烯均聚物以及以苯乙烯为主要成分的共聚物(ABS,AS等)。乙苯少量用于有机合成工业,例如生产苯乙酮、乙基蒽醌、对硝基苯乙酮、甲基苯基甲酮等中间体。在医药上用作合霉素和氯霉素的中间体。也用于香料。此外,还可作溶剂使用。 硝酸(HNO3)是一种强氧化性、腐蚀性的强酸。硝酸易溶
6、于水,常温下其溶液无色透明,浓硝酸为淡黄色液体。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等;在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂,还可以与醇类发生酯化反应,由于硝酸中氮元素为最高价态(+5)因此硝酸具有强氧化性,可以发生氧化还原反应。 硫酸(H2SO4),硫的最重要的含氧酸。无水硫酸为无色油状液体。硫酸是一种最活泼的二元无机强酸,能和许多金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性,可用作脱水剂,碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时,亦会放出大量热能。其具有强烈的腐蚀性和氧化性,故需谨慎使用。是一种重要的工业原料,可用于制造肥料、药物、
7、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等,也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作化学试剂,在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。 1.2产品合成方法 催化硝化法制备对硝基乙苯催化硝化的反应机制大致入下:首先由催化剂与硝化剂作用产生硝基阳离子,而该反应是可逆的、如在低温下,硝基阳离子与体积较大的磺酸阴离子结合较稳定,从而与乙苯反应时,就有较多的硝基阳离子进攻乙苯,相应增加了向乙苯空间障碍较少的对位上的进攻几率 1.2.1产品(对硝基乙苯) 名称、化学结构、理化性质中文名称:4-硝基乙苯对硝基乙苯英文名称:4-Nitroethylbenzenep-Nitroethylbenzene结构式:CAS:
8、 612-22-6分子式:C8H9NO2 分子质量:151.16性状描述:黄色至浅棕色油状液体,熔点-23,沸点228,116(2.93kPa),相对密度1.126(24.5/4),折射率1.5354。不溶于水,溶于乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。浅黄色液体,有毒。易溶于乙醇、乙醚,溶于丙酮、苯,不溶于水。1.2.2副产品邻位硝基乙苯结构式:CAS: 612-22-6分子式: C8H9NO2 分子质量:151.16中文名称:2-硝基乙苯 邻硝基乙苯英文名称:2-Nitroethylbenzeneo-Nitroethylbenzene 结构式: 性质描述:无色或淡黄色到绿色油状液体。 熔点-23。沸
9、点228,116(2.93kPa),相对密度1.126(24.5/4),折射率1.5354。不溶于水,溶于乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。 用途:用于有机合成,染料制造。1.2.3副产品间位硝基乙苯结构式: 纯品沸点242243,比重1.135(26)。 先将混硝基物通入粗蒸釜,经过粗蒸除去混在硝基物中的乙苯和水,再将剩余的重组分过滤之后得到的干混硝基物通入分馏塔。从分馏塔塔底往塔内通进压缩空气,使塔釜压力达96mmHg,温度为444K;塔顶压力达40mmHg,温度为405K。在塔中部进料,压力约为73.5mmHg,温度为431K。分馏塔塔顶将得到粗邻位硝基乙苯,塔釜将得到粗对位硝基乙苯,再将粗对
10、位硝基乙苯通入精馏塔。从精馏塔塔底往塔内通进压缩空气,使塔釜压力达47.27mmHg,温度为424K;塔顶压力达17.26mmHg,温度为395K。在塔中部进料,压力约为35.4mmHg,温度为416K。精馏塔塔顶将先后得到轻馏分与精对位硝基乙苯两部分产物,其中轻馏分的主要成分为间位硝基乙苯;塔釜将得到杂质。将整个过程中产生的副产物,如邻位硝基乙苯、间位硝基乙苯进行回收套用,提高物料利用率同时也可减少能耗。 1.3用途、重要性和发展趋势 该品是重要的化工中间体,主要用于合成合霉素和氯霉素,也用于合成染料、农药、香料等。其中最为重要的就是用于氯霉素的生产。氯霉素(chloramphenicol,
11、chloromycetin)是由委内瑞拉链丝菌产生的抗生素。氯霉素的化学结构含有对硝基苯基、丙二醇与二氯乙酰胺三个部分,分子中还含有氯。其抗菌活性主要与丙二醇有关。氯霉素临床可用为广谱抗生素,主要用于伤寒杆菌,痢疾杆菌,脑膜炎双球菌,肺炎双球菌及其他固紫染色阴性杆菌的感染,亦可应用于立克次体的感染。它亦为广谱抑菌剂,通过脂溶性可弥散进入细菌细胞内,主要作用于细菌70s核糖体的50s亚基,抑制转肽酶,使肽链的增长受阻,抑制了肽链的形成,从而阻止蛋白质的合成。高浓度时或对本品高度敏感的细菌也呈杀菌作用。氯霉素又称左霉素、氯胺苯醇,为抗肠道细菌感染的合成抗生素。由于氯霉素在临床应用中对人体有一定毒副
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