1、7 万吨/年苯胺装置1 项目名称7 万吨/年苯胺装置2 工艺总说明反应过程： 硝酸和苯反应，生成硝基苯：C6H6+HNO3C6H5-NO2+H2O硝基苯加氢生成苯胺，硝基苯中 O 被 H 取代：C6H5-NO2+H2C6H5-NH2+O2生产苯胺的原料硝基苯由硝基苯单元提供，该原料的生产主要是苯绝热硝化后经分离、酸洗、碱洗后获得粗硝基苯，粗硝基苯进一步精制得精硝基苯。精硝基苯与氢气同时进入苯胺单元经气化混合、加氢还原，获得粗苯胺，粗苯胺经废水处理、精制，生产出 MDI 级苯胺产品。目前硝基苯生产主要采用混酸硝化法。一般有两种工艺，一种是传统的等温硝化法，另一种是绝热硝化法。绝热硝化法在国内还没
2、有应用到大规模生产中，国内采用的均为传统的等温硝化法，即苯硝化后经中和、分离、水洗，获得粗硝基苯，粗硝基苯进一步精制获得精硝基苯。生产苯胺所采用的工艺技术主要有铁粉还原法、催化加氢法及苯酚氨化法等。还原后的粗苯胺经进一步精制得到精苯胺。2.1 硝化工艺技术路线a) 传统硝化法（等温硝化法）传统硝化法是将苯与用硫酸和硝酸配制的混酸在釜式硝化器（硝化锅）中进行硝化，所用硝化器一般为带有强力搅拌的耐酸铸铁或碳钢釜。消化器内装有冷却蛇管，以导出硝化反应热。硝基苯生产采用连续化生产工艺技术。硝化时苯和混酸同时进料，硝化器串联操作，硝化温度控制在 6878。因硝化反应是强放热反应，及时有效地排除热量，是硝
3、化器设计的首要前提。当反应体系温升过高会引起副反应，使硝基酚类副产物增加，而这些酚类副产物是造成硝基苯生产发生爆炸事故的主要原因。因此硝化器应设有充分的搅拌和冷却装置，严格控制反应温度和搅拌效果。为保证安全操作，需设有自控仪表及安全连锁系统。在连续硝化生产工艺中，硝化器除釜式串联形式外，还有环形硝化器形式。环形硝化器是将两个列管式硝化器串联，在一侧硝化器上用立式轴流泵进行强制循环，用冷却水移出反应热。目前在国内，环形硝化器的生产能力均不大，还没有在大型的硝基苯生产装置上使用。釜式串联形式的硝化器目前在国内应用比较广泛，目前吉林石化分公司现有装置的硝化反应器即为四釜串联形式的传统的等温硝化反应器
4、，其单线生产能力可达到 10 万吨/年硝基苯。b) 绝热硝化法德国 PLINKE 公司的绝热硝化工艺有三个主要阶段：硝化、废酸浓缩、产品分离。其反应过程是将过量的苯预热到 100后与混酸一同加到硝化器中，在一定压力下进行反应。由于反应产生大量的热，物料的出口温度在 120140之间。反应物经分离后，分出的废酸进入闪蒸器，利用本身热量将废酸浓度提高到 70%，与 60%的硝酸混合后循环使用。有机相经酸洗、碱洗、水洗及分离后，得粗硝基苯。粗硝基苯经气提后，蒸出未反应的过量苯，可得到精硝基苯。c) 传统硝化法和绝热硝化法的比较绝热硝化与传统硝化方法相比，存在着重要的差别即：用稀硝酸替代浓硝酸，增加了
5、混酸中水的含量；取消硝化器中的冷却装置，在压力下完成硝化反应。采用绝热硝化法具有以下特点：（1）由于取消冷却装置，减少了水的消耗；（2）利用反应热在真空闪蒸器中进行废酸的浓缩，取消了传统硝化法的废酸浓缩过程，与传统硝化法比既节省了 90%左右的能源，又减少了很多昂贵的设备投资；（3）硝化反应是在封闭系统和压力下进行的，可以避免苯的挥发；（4）苯经气提、冷凝、分层后回收循环使用，减少了苯的损失。分出的水用于硝化的水洗，节省了水资源。 （5）废气中的氮氧化物和微量苯均经处理后排放，污染物排放较少，有利于环境保护和降低原料的消耗定额；（6）硝化时采用过量苯和高含水量的混酸，既避免了副反应的发生，又提
6、高产品质量、收率，降低了成本。传统硝化法和绝热硝化法各有优缺点，具体工艺条件及消耗定额比较列于表 2.1 及表 2.2。表 2.1 绝热硝化法与传统硝化法消耗定额比较（以吨硝基苯计）原料消耗 公用工程绝热硝化 传统硝化法 绝热硝化 传统硝化法苯（100%） 0.6365t 0.653t 冷却水 65t（循环水） 100t（循环水）硝酸（100%） 0.516t 0.540t 0.25（低温水） 1.5（低温水）硫酸（100%） 0.0022t 0.0293t 蒸汽 0.237t（1.0MPa） 0.504t（1.0MPa）碱（100%） 0.001t 0.00216t 0.3t（0.4MPa）
7、 0.36t（0.4MPa）0.36t（2.5MPa）电 13kW?h 20kW?h表 2.2 绝热硝化法与传统硝化法工艺条件的比较项目 绝热硝化法 传统硝化法 项目 绝热硝化法 传统硝化法混酸组成 操作温度， 120140 6078HNO3，% 33.7 4451 闪蒸或浓缩条件 100，10kPaA 150H2SO4，% 58.566.5 4148 废酸浓度，% 70 71H2O， % 2837 510 收率， % 99.9 98.5硝酸与硫酸比 1.0:1.1 1.08:1.0 二硝基物含量，% 90 比表面积 m2/g 350400 单程寿命(小时) 1000 孔容积 ml/g 0.6
8、5 活性 转化率99.5%，选择率99% 4.2.1.4 产品本项目实施后主要产品产量为 7 万吨/年苯胺。产品质量执行 MDI 级苯胺标准。MDI 级苯胺产品规格见表 4.2-5。表 4.4 MDI 级苯胺产品质量标准序号 指标名称 指标优等品 一等品1 外 观 无色至浅黄色透明液体，贮存时颜色允许变深2 色度(铂-钴号) 60 603 热稳定性（铂-钴号） 150 4 水份 % 0.05 0.15 硝基苯含量% 0.0001 0.00026 环己醇 % 0.0020 0.00257 环己胺 % 0.0005 0.00108 甲苯胺 % 0.0040 0.00509 甲苯含量 % 0.000
9、3 10 苯含量 % 0.0005 11 乙苯含量 % 0.0003 12 二甲苯 % 0.0003 13 纯度 % 99.99 99.955 消耗定额5.1 物料平衡进入苯胺装置的原料为 184496.0 吨/年，苯胺产品及废物 184461.5 吨/年，其中的差额为生产过程中的损耗。进出苯胺装置的物料平衡见表 5.1。表 5.1 苯胺装置物料平衡表（t/a）进装置 出装置 备注序号 物料名称 数量（吨/年） 物料名称 数量（吨/年） 1 苯 59630 苯胺 70000 产品2 硝酸 80487.4 残液 850 废物3 硫酸 222.6 废水 84800+28800 4 液碱 292.5
10、 废气 11.5 5 蒸汽 35028.3 6 软水 2807.7 7 氢气 56700000Nm3/a 合计 184496.0 184461.5 5.2 装置消耗定额本项目实施后苯胺装置消耗定额见表 5.2。表 5.2 苯胺装置消耗定额表（以每吨苯胺计）序号 名称 规格 单位 消耗定额 消耗量 备注每小时 每年 1 原料及催化剂 1.1 苯 99.9% t 0.852 8.28 59630 1.2 硝酸 60% t 1.1498 11.17 80487.4 1.3 硫酸 92.5% t 0.003 0.031 222.6 1.4 液碱 32% t 0.004 0.0406 292.5 1.5
11、 氢气 98.5% t 810Nm3 7875 56700000 1.6 触媒 t 0.000418 0.004 28 2 公用工程 2.1 循环水 t 262.5 2552.08 18375000 2.2 低温水 t 20.3 197.36 1421000 2.3 过滤水 t 0.5 4.86 35000 2.4 生活水 t 0.5 4.86 35000 2.5 脱盐水 t 0.0401 0.39 2807 2.6 仪表空气 Nm3 9.8 95.28 686000 2.7 氮气 Nm3 4.57 44.43 319900 2.8 电 kWh 154 1497.2 10780000 2.9
12、低压蒸汽(0.4MPa) t 0.65 6.32 45500 2.10 中压蒸汽(3.0MPa) t 0.75 7.29 52500 2.11 低压蒸汽(1.0MPa) t 1.90 18.4 133000 6 装置规模和投资项目的主要评价指标，见表 1.5-1。表 1.5-1 主要评价指标一览表序号 项 目 单位 指标 备注1 建设规模 1.1 苯胺 t/a 70000 2.0 项目投入总资金 万元 33422 2.1 建设投资 万元 29650.59 2.2 建设期利息 万元 270.44 2.3 流动资金 万元 3500.97 3 主要效益指标 3.1 年均销售收入 万元 45269 3
13、.2 年均总成本费用 万元 38338.33 3.3 年均增值税 万元 1659.26 3.4 年均利润总额 万元 5105.48 3.5 项目财务内部收益率 税前 21 税后 15.32 3.6 项目财务净现值 I=12 税前 万元 14720.44 税后 万元 5185.44 3.7 投资回收期 税前 年 5.57 自建设之日起税后 年 6.81 自建设之日起3.8 投资利润率 % 15.28 3.9 投资利税率 % 20.74 3.10 借款偿还期 年 3.38 自建设之日起3.11 盈亏平衡点 49.68% 正常年苯胺投资表内容 1 万吨 2 万吨 7 万吨 14 万吨建设投资 500
14、0 万 9300 万 2.96 亿 7 工程量或工期设计工期：初步设计 2 个月，施工图 4 个月施工工期：5 个月本项目新增建、构筑物详见表 7.1。表 7.1 建、构筑物建筑面积和占地面积(m2)序号 名 称 层数 总高度（m ） 结构型式 建筑（m?） 地面积(m?) 备注1 综合楼 4 15 框架 1260 315 2 硝基苯单元 3 20 钢框架 2400 800 甲类3 精制工段 3 21 框架 900 300 丙类，仅一层封闭4 还原工段 3 21 框架 900 300 甲类，仅一层封闭5 氢压机厂房 1 12 排架 735 735 甲类6 苯胺成品库 1 15 排架 600 6
15、00 丙类7 硝酸罐区 砖围堰 475 乙类8 化苯库 1 8 排架 1104 1104 甲类9 冷冻站 1 15 排架 464 464 乙类合计 8363 5093 新建装置实施后定员 100 人，其中管理人员 11 人；分析化验及操作人员 89 人。8 已完工项目完工报告（设备情况）表 8.1 设备分类汇总表序号 分 类 国内订货 国外订货 合计 备 注台数 金属重（吨） 台数 金属重（吨） 台数 金属重（吨） 1 非定型 58 591.494 58 591.494 2 定型 9 138.69 9 138.69 3 机泵 63 108.926 63 108.926 4 工业炉 5 其他 合
16、计 130 839.11 130 839.11 表 8.2 机泵分类汇总表序号 分类 国内订货 国外订货 合计 备注台数 金属重（吨） 台数 金属（吨） 台数 金属重（吨） 1 真空泵 4 456 4 456 2 离心泵 4 4 4 4 3 循环泵 2 2 2 2 4 喷射泵 1 5 1 5 5 屏蔽泵 13 3.56 13 3.56 6 磁力泵 14 3.146 14 3.146 7 氢气压缩机 2 74 2 74 8 空气压缩机 1 12 1 12 9 汽车鹤管 2 0.04 2 0.04 10 火车鹤管 9 0.18 9 0.18 11 卷扬机 1 1.5 1 1.5 合计 73 110
17、.946 73 110.946 表 8.3 非定型设备分类汇总表序号 类 型 国内订货 国外订货 备注台数 金属重量（吨） 台数 金属重量（吨） 总重量 合金钢或不锈钢 总重量 合金钢或不锈钢 材料 质量 材料 质量 1 容器 43 249.281 16MnR 0Cr18Ni9 2 反应器 1 175.603 16MnR 140 4 塔器 3 79.875 0Cr18Ni9 36.56 5 换热器 12 86.735 6 其他 合计 63 591.494 表 8.4 定型设备分类汇总表序号 类 型 国内订货 国外订货 备注台数 金属重量（吨） 台数 金属重量（吨） 总重量 合金钢或不锈钢 总重
18、量 合金钢或不锈钢 材料 质量 材料 质量 1 换热器 8 138.59 0Cr18Ni9 2 旋风分离器 1 0.1 合计 9 138.69 9 已建成类似装置的地点我国苯胺主要生产企业生产能力（万吨）企业名称 生产能力 下游产品吉林石化分公司双苯厂 13.6 2,6-二乙基苯胺，色酚 AS南京化工厂 3.5 橡胶助剂，环己胺辽宁庆阳化工（集团）有限公司 2.6 二苯胺兰州化学工业公司有机厂 2.4 橡胶助剂，环己胺邯郸富达化工有限公司 1.4 河南开普化工股份有限公司 1.4 河北冀中化工有效责任公司 1.3 环己胺山东胶南化肥厂 1 宁波海利化工有限公司 1 江苏盐城新浦化工集团公司 1 环己胺南京化学工业（集团）公司磷肥厂 4 环己胺南京四力化工有限公司 2.4 橡胶助剂重庆长风化工厂 1 染料中间体烟台万华聚氨酯集团有限公司 2.5 MDI金田化工股份公司南京六合化工厂 2 章丘第二化肥厂 2.4 山东曙光集团新型化工厂 1 平顶山飞行集团 1 兰化公司 7 投资 3.2 亿烟台万华聚氨酯有限公司 16 建在宁波大榭岛山西天脊集团 13 投资 3.9 亿元
