年产2万吨对硝基乙苯反应及分离工段工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

对硝基乙苯（c₈h₉no₂）又称4-硝基乙苯，是一种有毒的无色或淡黄色油状液体，易溶于乙醇、乙醚，可溶于丙酮、苯，不溶于水；沸点在245~246℃。对硝基乙苯是重要的化工中间体，主要用于合成氯霉素和合霉素，也用于合成染料、农药、香料等。

硝基苯在酸性或碱性介质中电还原可生成十几种中间体和产物,在碱性电解质中,硝基苯电还原的主要产物为苯胺,并可形成偶氮苯或氧化偶氮苯等产物。以硝基苯为原料进行电还原特性研究和电化学还原合成对氨基苯酚的已经进行了大量研究, 对在酸性介质中芳香硝基化合物电还原制备氨基酚已经有较多的研究。

氯霉素(chloramphenicol，cap)又称左霉素，是一种人工合成的抑菌性广谱抗生素。氯霉素为白色或无色的针状或片状结晶。氯霉素分子中含有对位硝基苯基基团、丙二醇和二氯乙酰胺基。氯霉素的广谱抑菌性使其对革兰氏阳性、阴性菌均有抑制作用，主要用于治疗伤寒、副伤寒、沙门菌和其他脆弱拟杆菌感染。

2. 研究内容和预期目标

（1）本设计主要选定最优的合成工艺，通过催化硝化法确定对硝基乙苯的生产路线；

（2）明确对硝基乙苯合成的工艺流程，对其中的反应工段和分离工段进行工艺流程设计；（3）对合成中反应以及分离工段工艺流程进行物料衡算和热量衡算，明确进出每个设备的物流的流量及组成，以及换热设备的换热量和所需的冷热流体的量、换热面积大小绘制物料流程图和带控制点工艺流程图；

（4）对反应以及分离工段工艺过程所需设备进行设计计算或选型(对标准设备进行计算后对设备进行选型，非标设备给出设计尺寸),列出所需设备清单、所需设备的类型、设备结构及尺寸，绘制反应设备条件图；

3. 研究的方法与步骤

（1）通过查阅文献资料，了解用乙苯催化硝化制对硝基乙苯以及由副产物邻硝基乙苯转化成对硝基乙苯的生产方法：

首先，由催化剂与硝化剂作用产生硝基阳离子，该反应是可逆的，如在低温下，硝基阳离子与体积较大的酸阴离子结合较稳定，从而与乙苯反应时就有较多的硝基阳离子进攻乙苯相应的，增加了乙苯空间障碍较少对位上的进攻几率，从而对硝基乙苯产率更高。其次作为副产物的邻硝基甲苯通过上述合成方法再次转化为对硝基乙苯，尽可能降低损耗。

（2）利用对比分析的方法，确定工艺设计方案。在配混酸反应和副产物分离工段进行计算，将反应得到的粗产物依次用分馏塔、精馏塔分离，再将副产物回收套用，得到含量纯度达99%的对硝基乙苯。先将混硝基物通入釜，经过蒸馏除去混在硝基物中的乙苯和水，再将剩余组分过滤之后得到的混硝基物通入分馏塔。从分馏塔塔底往塔内通进压缩空气，在塔中部进料。分馏塔塔顶将得到粗邻位硝基乙苯，塔釜将得到粗对位硝基乙苯，再将粗对位硝基乙苯通入精馏塔。从精馏塔塔底往塔内通进压缩空气，在塔中部进料，精馏塔塔顶将得到对位硝基乙苯产物，其中轻馏分地主要成分为间位硝基乙苯。将整个过程中产生的副产物，如邻位硝基乙苯、间位硝基乙苯进行回收套用，提高物料利用率同时也可减少能耗；

4. 参考文献

[1] 娄爱娟，化工设计[m]. 上海：华东理工大学出版社，2002

[2] 陈敏恒，化工原理(第三版)[m]. 北京：化学工业出版社，2006

5. 计划与进度安排

2024-12-19～2024-02-28 查看任务书，查阅文献，了解课题相关背景资料，熟悉软件操作和外网论文查阅;

2024-03-01～2024-03-07 选择一篇外文逐句翻译，编写开题报告并与指导教师进行学习和探讨，确定生产规模、生产方式、工艺流程，完成开题报告;

2024-03-08～2024-03-13 编写概述、产品合成方法、用途和发展趋势。确定设计方法、厂址选择、生产方法；