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目录第一章概论.............................................................................................................................................11.1设计题目....................................................................................................................................11.2设计规模及其内容.....................................................................................................................11.3苯的酸催化硝化方法.................................................................................................................11.3.1固体酸催化的液相硝化..................................................................................................21.3.2固体酸催化的气相硝化..................................................................................................21.3.3Lewis酸催化的液相硝化................................................................................................31.3.4离子液体催化的液相硝化..............................................................................................3第二章工艺技术方案的选择...............................................................................................................52.1概述............................................................................................................................................52.2硝基苯传统硝化工艺和绝热硝化工艺的比较.........................................................................52.2.1传统硝化法......................................................................................................................62.2.2绝热硝化法......................................................................................................................72.2.3传统硝化法和绝热硝化法的比较..................................................................................7第三章物料衡算...................................................................................................................................103.1准备计算..................................................................................................................................103.2第一个釜的计算.......................................................................................................................123.3第二个釜的计算.......................................................................................................................123.4第三个釜的计算.......................................................................................................................133.5第四个釜的计算.......................................................................................................................14第四章工艺流程...................................................................................................................................164.1反应过程..................................................................................................................................164.2精制工序...................................................................................................................................164.3尾气处理工序............................................................................................................................17结语.......................................................................................................................................................18参考文献.................................................................................................................................................19内蒙古工业大学化工工艺课程设计1第一章概论1.1设计题目40kt/a硝基苯生产工艺设计1.2设计规模及其内容年产4万吨硝基苯是以苯和硝酸为原料，硫酸为催化剂，在一定反应条件下硝化。硝基苯的物理性质是，分子式是C6H5NO3，熔点为5．7，沸点为210．8℃，相对密度为1．20373/gcm，闪点为90℃，自燃点为495℃。硝基苯微溶于水，易溶于溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。纯净的硝基苯是无色油状液体，工业品常因含杂质而显黄色，有像杏仁油的特殊气味。其水溶液有甜味，能随水蒸气蒸发。易燃易爆。硝基苯是一种重要的基本有机化工原料，主要用途是制取苯胺，由苯胺进而生产各种有机中间体，也用于生产间硝基苯磺酸钠和偶氮苯等多种医药和染料中间体。目前工业上制取硝基苯是以苯和硝酸为原料，硫酸为催化剂，在一定反应条件下硝化。早期采用的是混酸间歇硝化法，逐渐发展了釜式串联、管式、环式或泵式循环等连续硝化工艺，而后又发展了绝热硝化法，这些工艺都是非均相混酸硝化工艺。硝基苯生产方法按硝化种类可分为硝酸硝化法、混酸硝化法、氮的氧化物硝化法及绝热硝化法；按反应物料的物理状态来分则有液相硝化、气-液相硝化和气相硝化。由于硝基苯的非均相混酸硝化工艺中产生废酸、废水需要进行处理，生产过程中对设备的腐蚀较严重。为此，取代混酸硝化技术的研究受到广泛关注，尤其是催化剂的研究。新型催化剂及催化工艺可减少污染物的排放，提高资源利用率，降低能源消耗，对深入研究绿色硝化及推动工业化进程具有重要意义。1.3苯的酸催化硝化方法目前有四类苯的酸催化硝化方法，主要有固体酸催化的液相硝化、固体酸催化的气相硝化、Lewis酸催化的液相硝化、离子液体催化的液相硝化。内蒙古工业大学化工工艺课程设计21.3.1固体酸催化的液相硝化（1）粘土类催化剂催化硝化这种方法是将硝酸铜负载于蒙脱土形成Claycop，它使用催化剂是乙酸酐、蒙脱土，以少量的发烟硝酸为引发剂，在室温下产率达到92％，不含氧化副产物。无论是产率还是选择性都优于常规方法，且后处理操作简便，仅过滤除去粘土催化剂即可得到产物。但是这种方法的缺点是对设备的要求较高，生产的成本也较高。虽然操做的方法简单，但是设备的维护也是相当的不容易。（2）分子筛催化剂催化硝化这种方法是用沸石作催化剂，以等摩尔的硝酸、乙酸酐作为硝化剂，对苯、烷基苯及卤苯在温和条件下进行硝化，异构体的产率可以达到70％～99％。反应过程中唯一的副产物乙酸可以通过蒸馏来与硝化产物进行分离，催化剂也能够很好的回收。这种方法以改进型MFI拓扑结构的沸石分子筛、氢型p沸石等为催化剂，选择质量分数为65％的硝酸为硝化剂，进行了苯硝化反应的研究。硝酸和苯的体积比为1．5～3．5、在常压下，温度为8O～100℃、反应时间3h的条件下，合成硝基苯的收率大于95％。这种方法的优点很多，但是对于催化剂的回收利用用很高的要求，而且催化剂的制取和购买成本都很高。1.3.2固体酸催化的气相硝化（1）分子筛催化剂催化硝化文献报道，用于苯气相硝化合成硝基苯的沸石分子筛有：丝光沸石、改性丝光沸石、Y沸石、改性Y沸石、13沸石、ZSM一5等。ZSM一5、丝光沸石、Y沸石和改性的Y沸石作催化剂，可有效催化硝酸与苯气相硝化反应。用H2s0、MCM--41为催化剂，以60％～70％的稀硝酸为硝化剂进行苯的气相硝化反应。实验发现，在苯与硝酸摩尔比为2．5，MCM-41上硫酸负载量为2O％，反应温度150～160℃，空速3279/h条件下，硝化产率大于99％。采用改性HZSM一5分子筛为催化剂，研究了反应温度、原料配比、空速、水蒸汽含量、沸石硅铝比对苯与NO2进行气相硝化合成硝基苯的影响，硝基苯的收率大于50％。此类方法优点多多，但是生产操作实现程度有待于考证。理论的基础有，但是实内蒙古工业大学化工工艺课程设计3践的操作还是不够太成熟的。（2）杂多酸催化剂催