硝基氯苯生产工艺规程
1. 装置概况
1.1装置的目的
本装置的目的是利用氯苯与混酸在环形硝化器中在废酸存在的条件下，生成硝基氯苯，酸性硝基氯苯经中和、水洗、干燥、分离，得到对硝、邻硝和间硝成品。
1.2 设计能力
本装置设计能力为生产硝基氯苯100000吨/年。
2．产品讲明
2.1、产品名称
2.1.1、对硝基氯化苯
2.1.2、邻硝基氯化苯
2.2、分子式、结构式和分子量
2.2.1、对硝基氯化苯（以下简称对硝）
分子式：C6H4·NO2·Cl
分子量：157.5
2.2.2、邻硝基氯化苯（以下简称邻硝）
分子式：C6H4·NO2·Cl
分子量：157.5
2.3、物化性质
2.3.1、物理性质
2.3.1.1、对硝的物理性质
本产品为淡黄色的单斜形晶体,有甜味。
密度：68℃为1.520g/cm3 , 90℃为1.2979g/cm3 110℃为1.2722g/cm3 , 134℃为1.2457g/cm3凝固点：83.5℃
沸点：239.1℃（在101.33kPa<1atm>）
饱和蒸汽压与温度的关系：
lgP=3.66321 — 2184.9 t+230
P-MPa , t-℃
闪点：127℃（工业品为120℃）
熔化热：107.16 kJ/kg
汽化热：287.16 kJ/kg
热容量：固——1.088 kJ/kg·℃
液——1.633 kJ/kg·℃
溶解性：对硝难溶于水（见表一）,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。
毒性：人体受该物质作用后, 能引起血压降低、肝脏病、肾脏病、刺痛皮肤和头痛 ,对血液有剧毒。
能够引起血色素变性,从而引起急性或慢性心脏病。
其他：此产品还有腐蚀性；易燃 ,能无氧燃烧；在密闭容器中能够发生爆炸。
在操作厂房里最大同意浓度为1mg/m3。
2.3.1.2、邻硝的物理性质
本产品为黄色斜形晶体 ,有苦杏仁味。
密度：71.5℃为1.320 g/cm3 , 90.5℃为1.2945g/cm3
92.5℃为1.297g/cm3 ,110℃为1.276g/cm3
凝固点：32.5℃
沸点：246℃（在101.33kPa<1atm）
饱和蒸汽压与温度的关系：
lgP=3.68122 – 2225.6 t+230
闪点：127℃-133℃
熔化热：108.42 kJ/kg
汽化热：389.30 kJ/kg
热容量：固——1.088 kJ/kg·℃
液——1.633 kJ/kg·℃
溶解性：邻硝难溶于水, 50℃时在水中的溶解度为0.0125g, 但它易溶于乙醇、乙醚和苯等有机溶剂。
毒性：本品有剧毒,对人体造血系统、神经系统有损害, 能够通过呼吸道及皮肤引起人体中毒,能够造成皮肤炎、肝功能减退等症状。
其他：在操作厂房内最大同意浓度为1mg/m3。
2.3.2、化学性质
2.3.2.1、对硝的化学性质
a.苯环上的氯原子在一定温度和压力下能够水解。
b.苯环上的氢原子能够被亲电质子取代,如:-NO2、-SO3H
c.硝基在酸性介质中易被还原
d.在高温下脱氯形成树脂化合物
e.在加热加压下与甲醇或乙醇作用生成醚类化合物
f.氨化脱氯生成胺
2.3.2.2、邻硝的化学性质
发生在氯原子上的取代反应和热聚合作用
邻硝上的氯原子比对硝上的氯原子爽朗。
a.水解反应
b.在加热加压下与甲醇或乙醇作用生成醚类化合物
c.在4.0-5.0Mpa下,氨化脱氯生成胺
d.在高温下能够热敏脱氯,在铜或铁的作用下能够加速反应
发生在碳原子上的取代反应
发生在硝基上的还原反应
2.4、产品用途
2.4.1、对硝能够衍生为对硝基苯胺、对硝基苯酚、对氨基苯酚、对氨基苯乙醚、对氨基苯甲醚、4,4’—二氨基联苯醚等有机化工产品,它广泛用于染料中间体、农药、医药、橡胶助剂等化工行业。
2.4.2、邻硝为制造农药的中间体之一,它经氨化还原为邻苯
二胺,再经环化等过程而制成多菌灵；它也是制取染料的中间体之一,经还原、甲基氧化、缩合、偶合等过程,可制多种染料；经甲基化、还原、水解、醛化等过程可制成香料；经还原、硫化、闭环等过程,可制得橡胶促进剂。
5、生产工序
5.1、生产工艺概述
氯苯在硫酸的存在下与硝酸起反应生成硝基氯苯混合物,硝基氯苯混合物与硝化废硫酸（俗称废酸）用沉降法分离, 酸性硝基氯苯混合物去中和、水洗,使之达到中性。
中性硝基氯苯混合物经干燥除去其中的氯苯和水分等,得粗品硝基氯苯混合物,再用精馏和结晶相结合的分离方法分离出对硝和邻硝两种产品以及富含间硝基氯苯的间位油和高沸点有机物废液（简称邻硝焦油）。
硝化废酸通过真空浓缩脱水硫酸浓度超过88﹪后, 和硝酸配成混酸循环使用。
5.2化学反应方程式
氯苯与混酸中的硝酸进行硝化反应, 要紧生成对、邻硝基氯苯和少量的间位异构体。
5.3副反应方程式
5.3.1、硝基氯苯与硝酸在硫酸的存在下生成二硝基氯苯。
5.3.2、氯苯中含有少量的苯和二氯苯的硝化反应
5.3.3、发生在苯环上的亲核反应
6、工艺流程叙述
6.1、原料接收
氯苯由氯化苯装置经泵输送沿架空管至本装置氯苯储罐，32﹪液碱由离子膜烧碱装置经泵输送沿架空管至本装置液碱罐，硝酸、硫酸经泵输送沿架空管进入硝酸大罐和硫酸大罐中。
硝酸、硫酸、氯苯、30﹪液碱供硝化岗位使用。
6.2、混酸配制
将符合原料规格的硫酸、废酸、硝酸按各自的用量,分不加入混酸釜内,进行搅拌,在混酸过程中放出的热量由混酸釜内的蛇管冷却器带走。
取样分析合格的混酸由混酸循环泵输送至混酸中间罐C,供硝化工序使用。
6.2.1、混酸配制的原料条件
原料名称原料浓度﹪
硫酸 H2SO4≥88 或≥98
硝酸 HNO3≥97.2 或≥98.2
抽取后废酸 H2SO4≥70
6.2.2、混酸组成
H2SO4 53.5±0.5﹪
HNO3 39±0.5﹪
H2O 7.5±0.5﹪
D.V.S 2.75~3.00
6.3、氯苯硝化
6.3.1、连续硝化加料表
硝化按最小生产量和最大生产量计算每小时所加的酸性氯苯（简称洗后油）。
酸性氯苯：混酸为（0.95~1.1）：1（体积比）。
混酸：循环废酸为 1：（1.5~2.5）（体积比）计算。
6.3.2、生产工序叙述
6.3.2.1、硝化器A有效容积为4.34m3,材质为316L/Q235-B （管程/壳程）,内有换热列管,装有混流泵,硝化器上设有温度计。
混流泵停止运转时,安全连锁装置开始运转，操作室内报警器自动报警，混酸进料切断阀、酸性氯苯进料切断阀同时关闭，洗后油泵和混酸输送泵的电源同时被切断。
6.3.2.2、硝化器B有效容积为2.17m3,材质为316L/Q235-B （管程/壳程）,内有换热列管,装有混流泵,硝化器上设有温度计,混流泵停止运转时,安全连锁装置开始运转，操作室内报警器自动报警，硝化器A的混酸进料切断阀、酸性氯苯进料切断阀同时关闭，洗后油泵和混酸输送泵的电源同时被切断。
6.3.2.3、硝化锅A,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B （内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,
锅上设有温度计。
6.3.2.4、硝化锅B,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B （内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。
6.3.2.5、硝化锅C,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B （内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。
6.3.2.6、硝化锅D,有效容积为6.35m3,材质为304/Q235-B （内盘管/夹套）,内有换热蛇管,外有夹套,装有推进式搅拌器,锅上设有温度计。
6.2.3.7、酸性氯苯（又称洗后油）从酸性氯苯贮罐用卧式泵经流量计连续加入硝化器A；废酸从废酸高位罐底部,经流量计连续进入酸混合器内；混酸从混酸输送罐用混酸泵经流量计连续进入酸混合器内,混酸与废酸在酸混合器内混合后,进入硝化器A。
酸性氯苯与混酸在硝化器A中反应,反应物料由溢流管连续溢流到硝化器B, 然后进入硝化锅A，硝化锅B,硝化锅C，硝化锅D, 并连续反应, 硝化反应热由冷却水及废酸带走。
硝化温度较低达不到工艺指标时, 应调节冷却水量或用蒸汽保温。
6.3.2.8、硝化器和硝化锅内产生的氮氧化物废气,集中用废
酸汲取,含有氮氧化物的废酸进入废酸高位罐。
6.3.2.9废酸高位罐中的废气用碱性水汲取，进入汽液分离器。
6.3.2.10汽液分离器中的废气去尾气汲取塔，再次经碱性水汲取后，去废水储罐。
6.3.3、各硝化器、硝化锅反应温度操纵
注：加料应连续均匀, 温度操纵应准确, 否则会造成副反应增加或反应转化率过低。
硝化器A、B高位报警温度为45℃。
6.3.4、其他工艺操纵指标
工艺操纵指标见10.2,硝化工序生产操纵一览表见10.1。
6.3.5、硝化锅D的反应物料,由溢流管流出,分不沿切线方向进入硝化分离器A中部。
酸性硝基氯苯和废酸在分离器中进行连续分层, 上层为酸性硝基氯苯, 流向硝化分离器B,沿切线方向从硝化分离器B中部进入, 酸性硝基氯苯和废酸在分离器B中再次进行分层, 上层为酸性硝基氯苯流入中和锅A。
硝化分离器。