【5000噸年對氯苯胺項目工藝設計8700字（論文）】

5000噸年對氯苯胺項目工藝設計TOC\o"1-3"\h\u中文摘要 1英文摘要 2153711緒論 [14]。加氫反應釜中的能量衡算進入反應釜的能量：假設進入反應釜物料的溫度為25℃，出反應釜的物料為85℃，對硝基氯苯：對硝基氯苯有從固相到液相，根據相關資料可知對硝基氯苯融化焓為14101.3KJ/kmol氫氣：乙醇：雷尼鎳：進入反應釜的總熱量為:設定出料溫度為60℃，帶出反應釜的能量:對氯苯胺：水：乙醇：雷尼鎳：帶出反應釜的總熱量：于是表3-2各物料熱量變化統(tǒng)計表名稱輸入系統(tǒng)熱量/KJ輸出系統(tǒng)熱量/KJ對硝基氯苯888462036000氫氣1042992000乙醇397440000149040000對氯苯胺0137100000催化劑1738800550620水0118587840移走的熱量088944403140總計89349681600893496816003.3小結本章節(jié)通過物料衡算，得出了每一步的進料與出料明細；也通過能量衡算，得出每一步的能量轉換情況。這些在實際生產中，對物料以及能量提供更加合理的分配方法。物料衡算與能量衡算計算的結果，將為下面反應設備與管道的選型提供參考依據。

4工藝安全設計及設備選型前面詳細介紹了生產目的，生產工藝。本章將以每年總生產8000小時來計算加氫反應釜的體積，并對管口尺寸進行計算，確定工藝設備的選型。來確保生產能正常、高效的進行，并達到節(jié)約成本、節(jié)能減排的目標。4.1工藝安全設計本工藝特別需要注意氫氣，因為根據GB18218-2018危險化學品重大危險源辨識，該工藝涉及氫氣、乙醇。需要氫氣的工廠，在實際生產中，都會建設氫氣生產裝置，設立氫氣柜進行周轉，輸送需要氫氣的車間，故本設計不考慮氫氣的儲存。每年生產時間為8000小時，故每小時生產對氯苯胺的質量流量是：V相當于每小時生產625kg對氯苯胺，按照第三章可知，一周生產對氯苯胺為823.5kmol，可推算需要乙醇1235.3kmol。乙醇儲量按照一周需求量計算是：儲存單元的危險化學品有氫氣、乙醇，氫氣構成重大危險源的臨界量是2噸，乙醇是500噸。儲存單元不構成重大危險源，但對于乙醇的儲存也要嚴格按照相關標準進行儲存，定時進行檢查維護。因為本設計氫氣不儲存，直接從氫氣柜輸送到車間，考慮輸送過程的安全問題，氫氣輸送管道不準鋪設在地里面，必須采用架空的方法，氫氣管道的排水裝置的位置必須是管道的最低點。在氫氣管道運輸過程中還要限制氫氣的流速(本文選用4m/s)，這是為了避免因為氫氣流速過高，導致氫氣輸送過程中與管道的管壁摩擦產生火花和靜電感應，發(fā)生爆炸事故。此對硝基氯苯催化加氫合成對氯苯胺的工藝流程圖，見附錄二工藝流程圖所示。4.2設備選型本設計將加氫反應釜作為主要選型設備，并對此設備進行介紹與設計。4.2.1加氫反應釜的體積企業(yè)每年生產對氯苯胺5000t，此刻體積為： 一年的生產時間按照8000個小時，每小時生產對氯苯胺的質量流量是：V由前一章的物料平衡計算，1000kg的對硝基氯苯可以生產出對氯苯胺的質量是793.7kg，于是加氫反應釜的換熱系數是：物料反應10小時一次，每年需投料故加氫反應釜的體積應為當選為15個加氫反應釜時：選用5m3的加氫反應釜時，由于4.22/5=0.844＞0.8，液面太滿，反應時可能存在安全隱患。需選用16個加氫反應釜：所以加氫反應釜應該選用體積為5000L。4.2.2進料管的設計（1）輸入對硝基氯苯的管道由前面可知反應10小時一次，8000小時需投料800次。對硝基氯苯的進料體積：進料時間定為30分鐘，那么對硝基氯苯的流量為：進料流速定成0.8m/s，于是對硝基氯苯管道的直徑是：經相關資料可得：選用Φ88.9×5mm的316L不銹鋼管道。（2）輸入乙醇的管道乙醇的進料體積：進料時間定為30分鐘，那么乙醇的流量為：進料流速定成1m/s，于是乙醇管道的直徑是：經相關資料可得：選用Φ76.1×4.5mm的316L不銹鋼管道。（3）輸入氫氣的管道氫氣的進入體積：進料時間定為90分鐘，那么氫氣的流量為：進料流速定成4m/s，于是氫氣管道的直徑是：經相關資料可得：選用Φ21.3×3.5mm的316L不銹鋼管道。4.2.3出料管的設計反應釜輸出對氯苯胺溶液的管道反應釜輸出體積：出料時間定為90分鐘，那么對氯苯胺的流量為：出料流速定成0.8m/s，于是對氯苯胺管道的直徑是：為保證加氫反應釜出料正常，選用Φ76.1×4.5mm的316L不銹鋼管道。4.2.4加氫反應釜的設計（1）反應釜的公稱直徑如果將反應釜視為筒體，槽體長徑比為L由知，可得到經過圓整，可知Di（2）反應釜的公稱壓力該反應釜的最高溫度為85℃，此時混合二氯苯的飽和蒸汽壓為1.1MPa，所以操作壓力為。反應釜的公稱壓力為1.21MPa。(3)反應釜的材質反應釜的釜體選用316L不銹鋼制造。（4）焊縫系數φ=1.0，采用雙面焊，并對反應釜整體進行無損檢測。（5）人孔=1\*GB3①安裝人孔的目的當加氫反應釜內在反應時，避免反應釜因為壓力變化巨大，導致生產事故發(fā)生，具有調節(jié)釜內壓力，使釜內壓力穩(wěn)定在正常范圍內，保護設備也保障生產的安全進行。=2\*GB3②人孔的選擇根據得到的壓力以及溫度的數據，人孔選用公稱壓力為1.21MPa，DN500的垂直掉蓋人孔，材質為316L不銹鋼，從標準HG21516-2004可以得知，此次選擇的人孔型號為MFM=8\*ROMANVIII（A）500—1.21HG21516-2014。（6）封頭的選型封頭可根據GB/T25198-2010，選用316L的封頭。①對硝基氯苯進料管對硝基氯苯進料管用DN80不銹鋼管道。選用的是凸密封面的長頸對焊法蘭，法蘭規(guī)格如下：HG/T20592法蘭PL80-0.22RF②乙醇進料管乙醇進料管用DN65不銹鋼管，將規(guī)格如下列的法蘭套在DN65不銹鋼的接口管內：HG/T20592法蘭PL65-0.22RF③氫氣進料管氫氣進料管用DN15不銹鋼管道，將規(guī)格如下列的法蘭套在DN15不銹鋼的接口管內：HG/T20592法蘭PL15-0.22RF④對氯苯胺出料管出料管接口管采用的是DN65襯釜，選用的是凸密封面帶頸對焊法蘭：HG/T20592法蘭PL65-0.22RF。反應釜的圖紙如附錄三所示。

5結論本設計是為了響應國家可持續(xù)發(fā)展的理念，在適合工業(yè)生產的前提下，尋找一種綠色的反應工藝將對硝基氯苯轉化為對氯苯胺，最大可能節(jié)約原料，提高對氯苯胺的產率與質量。傳統(tǒng)的化學還原方法，存在著“廢水、廢固、廢氣難以處理，消耗大量原料，成本高昂，轉化率過低，反應所需的設備、條件過于復雜”一種或多種缺點。本論文將對硝基氯苯催化加氫通過混合、還原、過濾、結晶、蒸餾、干燥等操作，得到對氯苯胺。該工藝產生的廢水、廢固、廢氣量低，該工藝可連續(xù)反應，選用的氫氣是綠色能源，對氯苯胺產率高，乙醇和催化劑可回收套用，提高企業(yè)的經濟效益。得到的主要結論如下：1、對比多種由對硝基氯苯合成對氯苯胺的方法，選用了對硝基氯苯催化加氫來合成對硝基氯苯，并介紹了對硝基氯苯、對氯苯胺的毒性，提出相應的安全措施。2、設計了年產量5000噸的對氯苯胺的工藝流程圖。3、對年產量5000噸的對氯苯胺進行了物料衡算和能量衡算，消耗對硝基氯苯6300噸、氫氣2696.63立方米，生產對氯苯胺5000噸。4、在第四章工藝設備選型中，針對關鍵設備-加氫反應釜進行了詳細設計，確定反應釜的體積為5m3，反應釜的材質為316L不銹鋼。

參考文獻羅雄軍,嚴新煥,孫軍慶,王文靜,楊建峰.非晶態(tài)Pd-B/Al2O3催化劑用于鄰氯硝苯加氫合成鄰氯苯胺的研究[J].高?；瘜W工程報,2006(03):476-480.王建.介孔TiO2負載Pt(Fe)催化對氯硝基苯選擇加氫制對氯苯胺的研究[D].重慶師范大學,2014.陳玉山（TranNgocSon）.有氧條件下黃鐵礦活化過硫酸鹽降解水中對氯苯胺的研究[D].華南理工大學,2015.王茂清.2,4-二硝基氯苯工業(yè)生產工藝對比分析[J].山西化工,2020,40(03):131-132.李有江.雷尼鎳催化劑的常用制備工藝概述[J].化工管理,2015(16):169.任敬陽,黃治清,石桂林.對氯苯胺的新制法[J].遼寧化工,1993(04):55-56.梅建庭,蔣景陽,金子林.Ru/TPPTS催化的水/有機兩相對氯硝基苯CO還原為對氯苯胺的研究[J].分子催化,2001(06):438-440.廖齊,周瑩,鄧洪,羅耀平,孫漢洲.Fe-Al復合催化劑催化水合肼選擇性還原硝基制備對氯苯胺[J].染料與染色,2004(05):279-280+258.高全昌,陳栓虎,王愛戎.電化學法還原對硝基氯代苯[J].西北大學學報(自然科學版),1995(02):107-108+116.繆榮榮,王芳.負載型Ni-Cr-B非晶態(tài)合金催化對氯硝基苯加氫制備對氯苯胺[J].工業(yè)催化,2016,24(11):75-77.李秀瑜,侯都興,趙愛東.催化加氫還原法制備對氯苯胺的工藝研究[J].化學研究與應用,2008(11):1529-1531.吳指南.《基本有機化工工藝學》化學工業(yè)出版社，1990.巫煒寧，李雯香，戴良.物料衡算法在電鍍企業(yè)清潔生產評估中的應用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2018(11):41-45.趙建章,尹兆明,蔡香麗,楊智勇,吳進喜.物料衡算在化工單元仿真課程中實際應用[J].山東化工,2016,45(11):128-130.WeiShouxiang,MiaoJingjing,LiYuhan,LiYusong,WangXiufen,PanLuqing,LiYun,WuJiangyue,LinYufei.Toxiceffectofp-chloroanilineandbutylacrylateonNannochloropsisoc