苯胺生产工艺过程研究与开发
发布时间：2021-08-19 12:31
自20世纪以来,最常用生产苯胺的方法是硝基苯催化加氢法,为了适应国家新型政策要求,加强对环境的保护和资源的节约利用,不断地对苯胺生产工艺进行详细研究与开发,确保硝基苯气相催化法生产苯胺工艺绿色化生产。以10万吨/年苯胺产量,使用硝基苯、氢气作为原料,其中氢气可以自产。首先在流化床反应器内原料硝基苯催化加氢发生还原反应生成苯胺,然后经过一系列的脱水、精制等过程生成产品苯胺。通过利用Aspen Plus化工流程模拟软件建立苯胺生产工艺流程,并通过对苯胺生产工艺流程中所含的物质性质以及流程特征,选取了适合苯胺生产工艺流程的单元模块以及物性方法,选用的物性方法为NRTL。然后对苯胺生产工艺流程进行设计以及模拟计算。为了使苯胺生产工艺流程达到最佳状态,以及得到符合标准的苯胺产品,对苯胺生产工艺流程中的工艺参数及条件进行不断的调试。对苯胺生产过程系统中的换热网络进行设计与优化。在流化床内进行硝基苯催化加氢反应,选用合适的氢气和硝基苯摩尔比为10:1,最终使得原料硝基苯的转化率达到99%。对苯胺生产工艺中各个单元进行优化分析,经过优化后,脱水塔、废水塔以及精馏塔确定最佳理论塔板数,最佳回流比等。优化...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
019年苯胺下游产品消耗占比图
青岛科技大学研究生学位论文7图1-22005~2019年国内苯胺产能趋势图Figure1-2Trendchartofdomesticanilineproductioncapacityfrom2005to2019由上图可以看出，2005~2016年我国苯胺产能迅速增加，2016~2017年苯胺产能处于平稳状态，并达到了历史的最高点。但在2017~2019年起，苯胺产能的增长趋势逐渐减缓。随着国内苯胺新建装置投产，国内苯胺供应迅速增加，苯胺生产在发展的过程中，由于下游产品MDI对其需求量的加大，即使苯胺生产有着很大的发展潜力，国内生产企业也需要考虑其生产利润和成本。目前，苯胺生产行业应该围绕着MDI大型企业发展，赚取相应的利润及成本。在大力进行苯胺生产的同时，苯胺生产工艺过程中应紧紧追随、积极响应国家提倡的环保、安全以及节能等方面的号召，并采取相应的措施，在安全保证的前提下，改善并创新新型生产工艺，是发展过程中必不可少的重要环节之一。这样才不会被国家淘汰，被企业淘汰。所以，技术的创新，产品质量提升以及环保安全的工艺研究与开发是时代的要求，也是苯胺生产的发展方向，并有效提高苯胺生产工艺在国内的生产企业的竞争力。1.3苯胺生产技术概况苯胺生产工艺是在1857年开始的。到目前为止，国内外苯胺生产工艺方法较为成熟，主要的方法有：硝基苯催化加氢法，苯酚氨化法，硝基苯铁粉还原法[14]。硝基苯铁粉还原法是苯胺生产最先采用的生产工艺，在生产过程中由于苯胺废水的大量产生，设备被腐蚀程度严重，消耗大量的铁粉，“三废”污染问题以及后期处理困难的大量的铁泥等不足，所以此方法在20世纪50年代后被国内外基本淘汰，美国拜耳莫贝公司利用硝基苯铁粉还原法生产氧化铁的颜料，并生产苯胺，因此在国外极少数企业使用；1962年生产苯胺的方法是苯酚氨化法，1970年实现了苯酚氨化法的投?
苯胺生产工艺过程研究与开发14表1-4流化床气相催化加氢工艺与固定床气相催化加氢工艺对比Table1-4Comparisonofgas-phasecatalytichydrogenationprocessinfluidizedbedandfixedbed对比项目流化床气相催化加氢工艺固定床气相催化加氢工艺氢/硝基苯（摩尔比）催化剂活性催化剂消耗指标（kg/t）技术可靠性工艺传热状况安全环保9:1活性较好0.2~0.5高控制反应温度环保1:1~6:1容易失活1~1.4高容易局部过热环保性差由上表1-4得知，流化床气相催化加氢工艺与固定床催化加氢工艺在产品质量，纯度与能耗等方面指标相似，但在催化剂消耗指标、催化剂活性以及工艺传热状况方面存在一些差异。固定床催化加氢工艺过程由于传热效果差，容易造成局部过热，从而使工艺条件苛刻，最重要的是给工艺过程带来安全隐患，而流化床气相催化加氢工艺在固定床的基础上极大改善了工艺过程中传热效果，使工艺过程的安全性提高。在国内，流化床气相催化加氢工艺已成为生产苯胺主要工艺，并在工艺过程中对反应设备，工艺装置不断地改进与开发，从而满足国内外对苯胺的需求[31]。1.4.1苯胺生产改造前工艺1.工艺流程图图1-3改造前苯胺工艺流程Figure.1-3Anilineprocessflowbeforemodification从上图可知，硝基苯与氢气进入流化床反应器前，硝基苯经过预热、气化，而氢气经过换热，在硝基苯与氢气反应过程中，混合气体通过流化床反应器的顶部流出，气液两相分离是经过换热后而实现的，分离后得到苯胺和水，将多余的氢气进行加压操作，以实现循环使用，而粗苯胺则经过精制后得到成品苯胺。2.苯胺节能改造工艺流程[32]
本文编号：3351415
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
019年苯胺下游产品消耗占比图
青岛科技大学研究生学位论文7图1-22005~2019年国内苯胺产能趋势图Figure1-2Trendchartofdomesticanilineproductioncapacityfrom2005to2019由上图可以看出，2005~2016年我国苯胺产能迅速增加，2016~2017年苯胺产能处于平稳状态，并达到了历史的最高点。但在2017~2019年起，苯胺产能的增长趋势逐渐减缓。随着国内苯胺新建装置投产，国内苯胺供应迅速增加，苯胺生产在发展的过程中，由于下游产品MDI对其需求量的加大，即使苯胺生产有着很大的发展潜力，国内生产企业也需要考虑其生产利润和成本。目前，苯胺生产行业应该围绕着MDI大型企业发展，赚取相应的利润及成本。在大力进行苯胺生产的同时，苯胺生产工艺过程中应紧紧追随、积极响应国家提倡的环保、安全以及节能等方面的号召，并采取相应的措施，在安全保证的前提下，改善并创新新型生产工艺，是发展过程中必不可少的重要环节之一。这样才不会被国家淘汰，被企业淘汰。所以，技术的创新，产品质量提升以及环保安全的工艺研究与开发是时代的要求，也是苯胺生产的发展方向，并有效提高苯胺生产工艺在国内的生产企业的竞争力。1.3苯胺生产技术概况苯胺生产工艺是在1857年开始的。到目前为止，国内外苯胺生产工艺方法较为成熟，主要的方法有：硝基苯催化加氢法，苯酚氨化法，硝基苯铁粉还原法[14]。硝基苯铁粉还原法是苯胺生产最先采用的生产工艺，在生产过程中由于苯胺废水的大量产生，设备被腐蚀程度严重，消耗大量的铁粉，“三废”污染问题以及后期处理困难的大量的铁泥等不足，所以此方法在20世纪50年代后被国内外基本淘汰，美国拜耳莫贝公司利用硝基苯铁粉还原法生产氧化铁的颜料，并生产苯胺，因此在国外极少数企业使用；1962年生产苯胺的方法是苯酚氨化法，1970年实现了苯酚氨化法的投?
苯胺生产工艺过程研究与开发14表1-4流化床气相催化加氢工艺与固定床气相催化加氢工艺对比Table1-4Comparisonofgas-phasecatalytichydrogenationprocessinfluidizedbedandfixedbed对比项目流化床气相催化加氢工艺固定床气相催化加氢工艺氢/硝基苯（摩尔比）催化剂活性催化剂消耗指标（kg/t）技术可靠性工艺传热状况安全环保9:1活性较好0.2~0.5高控制反应温度环保1:1~6:1容易失活1~1.4高容易局部过热环保性差由上表1-4得知，流化床气相催化加氢工艺与固定床催化加氢工艺在产品质量，纯度与能耗等方面指标相似，但在催化剂消耗指标、催化剂活性以及工艺传热状况方面存在一些差异。固定床催化加氢工艺过程由于传热效果差，容易造成局部过热，从而使工艺条件苛刻，最重要的是给工艺过程带来安全隐患，而流化床气相催化加氢工艺在固定床的基础上极大改善了工艺过程中传热效果，使工艺过程的安全性提高。在国内，流化床气相催化加氢工艺已成为生产苯胺主要工艺，并在工艺过程中对反应设备，工艺装置不断地改进与开发，从而满足国内外对苯胺的需求[31]。1.4.1苯胺生产改造前工艺1.工艺流程图图1-3改造前苯胺工艺流程Figure.1-3Anilineprocessflowbeforemodification从上图可知，硝基苯与氢气进入流化床反应器前，硝基苯经过预热、气化，而氢气经过换热，在硝基苯与氢气反应过程中，混合气体通过流化床反应器的顶部流出，气液两相分离是经过换热后而实现的，分离后得到苯胺和水，将多余的氢气进行加压操作，以实现循环使用，而粗苯胺则经过精制后得到成品苯胺。2.苯胺节能改造工艺流程[32]
本文编号：3351415
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