摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1硝基苯简介 1

1.2硝基苯用途及国内外市场需求预测 1

1.3硝基苯研究工艺的意义 2

第2章 工业合成介质硝基苯机理、方法与主流工艺选择 3

2.1合成硝基苯机理 3

2.2硝基苯的生产方法 3

2.2.1混酸硝化法 3

2.2.2硝酸硝化法 4

2.2.3氮的氧化物硝化法 5

2.3生产工艺的比较与选择 6

2.3.1等温硝化工艺 6

2.3.2绝热硝化工艺 7

2.3.3等温硝化工艺与绝热硝化工艺的比较 10

2.3.4硝化工艺的选择 13

第3章 釜式绝热硝化工艺设计流程、参数及危险性分析 14

3.1釜式工艺流程 14

3.2釜式工艺设计参数 14

3.2.1原料与产品 15

3.2.2釜式反应阶段 16

3.2.3中和水洗阶段 17

3.2.4精制阶段 17

3.3釜式绝热工艺危险性分析 18

3.3.1混酸配置单元 19

3.3.2釜式绝热硝化单元 19

3.3.3中和水洗单元 20

3.3.4脱水精制单元 20

3.3.5配套的罐区单元 21

3.3.6操作区单元 21

3.4针对生产工艺的安全对策措施 21

第4章 介质危险性分析 24

4.1硝基苯生产过程中的危险介质 24

4.2危险介质的危险性分析 24

4.2.1硝基苯 24

4.2.2苯 25

4.2.3二硝基苯、硝基酚类 26

4.2.4氢氧化钠 28

4.2.5混酸类 28

4.3针对危险介质的安全对策措施 30

4.3.1预防腐蚀性介质腐蚀的防护措施 30

4.3.2预防危险介质引发中毒的防护措施 31

4.3.3应对有毒介质泄漏措施 31

4.3.4其他安全措施 31

论文结语 33

论文结论 33

感悟 33

参考文献 35

致谢 37

毕业设计（论文）

二〇一六年六月

摘 要

本文根据年产1万吨硝基苯工艺安全设计的课题要求，对目前硝基苯生产工艺的几种现行工艺进行了比较与选择，最终决定选择釜式绝热硝化工艺进行工艺设计。之后根据要求确定工艺参数进行工艺设计（AutoCAD软件制作工艺流程简图），并且对硝基苯的生产工艺进行工艺危险性分析及针对工艺的安全对策措施。最后，对生产硝基苯装置中的危险介质进行了介质危险性分析及针对危险介质的安全对策措施。

关键词：硝基苯 生产工艺 安全设计 安全对策

Abstract

First,our topic is the safety design about annual output of ten thousand tons of nitrobenzene process.In this paper,we have carried on the comparison and selection about the current nitrobenzene production technology of several kinds of current process and decided to choose kettle type adiabatic nitration process for the process design finally ,according to the requirements of the topic.Then,I made the process design(software AutoCAD process flow diagram)according to the requirement of process parameters,and made the hazard analysis of nitrobenzene production process and gave some safety countermeasures for the process.In the end,I made the medium risk analysis about the dangerous medium and gave some security countermeasures.

Key Words:nitrobenzene;production process;Safety design;Safety countermeasures

第1章 绪论

1.1硝基苯简介

在一八三四年，英国科学家米尔斯奇由苯硝化制取了硝基苯，并且于一八五六年在英国实现了硝基苯的工业化生产，到今天已经有100多年的历史了。硝基苯是最早发展起来的化学工业原料之一，它在有机化工原料工业中一直占有非常重要的地位。

硝基苯是一种无色或微黄油状透明液体，分子式是C₆H₅NO₂，又名密斑油、苦杏仁油。硝基苯的工业品由于含杂质而呈微黄色，并且具有类似苦杏仁油味的特殊味道。纯硝基苯的熔点为5.7℃ ，凝固点为5.85℃，沸点为210.9℃，相对密度为1.2037（20℃），闪点为90℃，自燃点为495℃，爆炸下限为1.8％（93.3℃）。硝基苯的密度比水要大且微溶于水，易溶于苯、甲苯、乙醚、乙醇、油等有机溶剂。在它遇明火、高热时会燃烧、爆炸。硝基苯与硝酸反应剧烈。硝基苯具有低毒性，其水溶液有甜味，能随水蒸气蒸发，半数致死量为经口640mg/kg（大鼠）。

1.2硝基苯用途及国内外市场需求预测

硝基苯不仅是化工行业一种重要的有机中间体而且也是一种基本的化工原料。硝基苯经过加铁粉或者催化加氢可以制取苯胺，进而应用于皮革的合成、橡胶的制取、燃料合成、染料的合成、医药和农药的制取以及其他军事工业原料的制取等；硝基苯还可以经过与发烟硫酸或三氧化硫反应制得间硝基苯磺酸钠，间硝基苯磺酸钠可以作为电镀的退镍剂和染料、染料的助剂、船舶的除锈剂以及医药的中间体等等；硝基苯在与甲醇和氢氧化钠反应后再经过与锌粉的反应可制取偶氮苯，偶氮苯是联苯染料和橡胶硫化生产的促进剂；硝基苯与混酸进行再硝化反应制得间二硝基苯，则可以制取合成染料、农药和医药等；硝基苯还可以与氯气反应（铁作催化剂）制取间硝基氯苯，进而制取间氯苯胺（橙色基GC），进而应用于农、医药行业和香料行业等等^[2]。当然由于硝基苯具有苦杏仁味，曾被一度被用于做涂料的溶剂、皮革上的光剂、地板的抛光剂等以此来遮掩材料本身的异味，并且硝基苯在刚刚生产未发现具有低毒时还被用于做肥皂的香料剂。

自对外开放以来，我国化工、医药、染料等行业迅速发展，所以国内对硝基苯的需求量不断加大，国外尤其是发达国家对硝基苯的需求量也非常大。近年来，我国的工业硝基苯生产后有一大部分被用来生产苯胺，其余硝基苯用来生产二硝基苯、间氨基苯磺酸以及染料和医药行业等方面，目前仅仅国内生产不能满足国内市场。再加之，国外市场对硝基苯需求量也很大，前景很也很广阔，我国硝基苯行业应该优化生产工艺并且加快发展。如果仅仅依靠普通的等温硝化反应工艺来制取硝基苯，不仅会对环境造成很大的危害，在生产过程中也有可能会发生热失控等危害进而产生火灾爆炸等事故，而且产量也受到装置、工艺等的限制。在现阶段，随着国家对环保、安全投入的加大，科研人员应该顺应新阶段的发展研究新的生产工艺和方法。随着绿色硝化工艺（诸如固体酸催化苯的气相硝化工艺、氮的氧化物硝化工艺以及管式绝热硝化工艺等）研究的深入，硝化工艺一定会逐步完善。将来，绿色硝化工艺应用于工业化生产必将会产生巨大的经济效益和社会效益。

1.3硝基苯研究工艺的意义

随着社会发展，国外国内对硝基苯使用量的增加，硝基苯工业规模也需要大幅度的增加。2001年，长春某公司硝基苯的精馏工序段装置开车时发生爆炸。该事故造成10多人受轻伤，造成的直接经济损失达70多万元。此次事故直接原因是精馏装置的加热器列管和与塔釜的液相相连通的管道发生了堵塞进而导致液相硝基苯在加热器和塔釜之间不能形成热循环导致热量积聚。该工艺工作下二硝基苯、硝基苯酚及其盐类等副产物发生富集，在高温的情况下发生分解进而引发爆炸，导致事故发生。该公司采用的是等温硝化工艺，会产生大量的副产物，而其副产物具有热敏感性容易发生分解爆炸。并且近年来，由于硝基苯生产的扩产爆炸事故也不断的发生，事故不仅会造成财产损失也会造成人员伤亡，阻碍社会的发展。因此，如果从根本上避免事故的发生，就需要从源头遏制危险源或者控制危险源，就需要从工艺上进行改进。