管式苯硝化製取硝基苯生產裝置和生產方法
2023-10-09 20:17:19
專利名稱：管式苯硝化製取硝基苯生產裝置和生產方法
技術領域：
本發明涉及一種化工產品生產裝置和生產方法，具體涉及的是苯硝化製取硝基苯的生產裝置和生產方法。
背景技術：
目前，硝基苯的生產方法有傳統恆溫釜式硝化法和絕熱釜式硝化法兩種。
傳統恆溫釜式硝化法是在冷卻的條件下取出反應熱，在60～70℃的溫度下完成的硝化反應。恆溫硝化所用的硝化反應裝置為3～4臺串聯使用的攪拌混合硝化釜。苯硝化是一種強放熱反應。硝化釜的混合方式為機械攪拌混合，混合效果不佳，易出現釜內物料局部過熱現象，且物料在反應釜內的停留時間不均，易出現副產物和末硝化物。傳統恆溫釜式硝化技術成熟，但技術水平不高，生產效率低，且不安全因素多。
絕熱硝化在反應過程中不取出反應熱，利用反應熱提高溫度，增大反應速率。絕熱硝化反應速度快，副產物少，可提高產品的質量和產量。就工藝而言，絕熱硝化工藝有明顯的先進性，但絕熱硝化所用的硝化反應器，仍是多臺串聯的機械攪拌混合硝化釜。釜內物料混合不均局部過熱，物料在釜內停留時間不均等現象仍未得到解決。
發明內容本發明的目的是提供一種投資少、佔地面積小，生產效率高、生產過程安全的苯硝化製取硝基苯的生產裝置。該裝置也可用於其它硝基化合物生產中。
本發明的另一目的是提供一種新的苯硝化製取硝基苯的生產方法。
本發明採用的技術方案是管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，至少包括一段硝化反應管及混酸與苯入口管、硝化混合物出口管和硝化混合物分離器。
採用多段硝化反應管時，相鄰兩段硝化反應管之間採用對接或通過聯接管聯接。
在硝化反應管內裝有對物料產生切割、扭曲、置換、變形、分散、合併作用的內設構件，內設構件可是化工填料或混合元件。硝化反應管也可為空管。
上述硝化反應管外設有夾套，可通入換熱介質，同硝化反應管內的物料進行熱量交換。
上述硝化反應管，可垂直布置、水平布置或傾斜布置，也可垂直、水平、傾斜組合布置。
上述硝化反應管內徑為10～1000mm。
上述硝化反應管的長度為每段100～6000mm。
管式苯硝化製取硝基苯生產方法的技術要點是①硝化混酸與苯經入口管線進入硝化反應管；②混酸和苯在硝化反應管內流動，在硝化反應管內設構件的作用下，被迫產生混合，實現傳質、傳熱，完成硝化反應；③硝化反應生成的硝基苯和硝化廢酸由硝化混合物出口流出去硝化混合物分離器；④經硝化混合物分離器分離出硝化廢酸後得硝基苯。
上述硝化混酸的組成為硝酸(3～46％)，硫酸(46～72％)，水(5～39％)。
上述硝化反應管內的反應溫度為(50～145)℃。
上述硝化反應管內的操作壓力為(0～0.55)MPa。
本發明具有如下優點1.用本發明所述的管式苯硝化製取硝基苯裝置可代替國內外普遍採用的多臺攪拌混合硝化釜串聯使用生產硝基苯，使硝基苯製造實現管道化生產。
2.裝置佔地面積小，易於布置，設備投資少，同釜式硝化相比，可明顯節省設備投資。
3.硝化反應管內無運動構件，不易出現故障，可增加生產有效時間。
4.裝置全封閉、無洩漏、可減少環境汙染，改善生產條件。
5.裝置操作彈性大，可在較寬的產量範圍內穩定操作。
6.裝置結構簡單，易於操作。
7.採用該裝置生產硝基苯，可節省原料消耗和能量消耗。
圖1是垂直設置的管式苯硝化製取硝基苯生產裝置示意圖。
圖2是水平設置的苯硝化製取硝基苯生產裝置示意圖。
(五)具體實施例實施例一管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，包括混酸與苯入口管1、14段硝化反應管2、13段聯接管3、硝化混合物出口管4和硝化混合物分離器5。上述硝化反應管2內設化工填料或混合元件。每段硝化混合管的直徑為150mm，長度為6000mm。
具體安裝方式混酸與苯入口管1與硝化反應管2的入口聯接，硝化反應管2由聯接管3連通，硝化反應管2的出口與硝化混合物出口管4相聯，硝化混合物出口管2的另一端與硝化混合物分離器5相聯。硝化反應管2垂直布置。
實施例二管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，包括混酸與苯入口管1、24段硝化反應管2、23段聯接管3、硝化混合物出口管線4和硝化混合物分離器5。每段硝化反應管的直徑為300mm，長度為4000mm。
具體安裝方式具體安裝方式與實施例一相同。
實施例三實施例三與實施例一基本相同，不同之處在於硝化反應管水平設置。
實施例四實施例四與實施例一基本相同，不同之處在於硝化反應管為空管。
實施例五管式苯硝化製取硝基苯生產方法，包括混酸組成為硝酸8％、硫酸69％、水23％，混酸和苯經混酸與苯入口管線1進入硝化反應管2內邊流動、邊混合、邊反應；硝化反應管內2的反應溫度為(80～100)℃，反應壓力為(0.2～0.5)MPa，物料在硝化反應管內的停留時間為10min；出硝化反應管2的硝化混合物經硝化物出口管4進入硝化混合物分離器5，分離出硝化廢酸得硝基苯。
實施例六實施例六與實施例五基本相同，不同之處在於混酸組成為硝酸6％、硫酸64％、水30％，硝化反應管內的反應溫度為(90～136)℃，反應壓力為(0.2～0.55)MPa，物料在硝化反應管內的停留時間為12min。
實施例七實施例七與實施例五基本相同，不同之處在於混酸組成為硝酸45％、硫酸47％、水8％，硝化反應管內的反應溫度為(60～75)℃，反應壓力為0.1MPa，物料在硝化反應管內的停留時間為30min。
權利要求
1.管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，包括混酸和苯入口管(1)、硝化反應管(2)、硝化混合物出口管(4)、硝化混合物分離器(5)，其特徵在於混酸和苯入口管(1)與硝化混合物出口管(4)間至少設置一段內部設有對在管內流動的物料起混合作用的化工填料或混合元件的硝化反應管(2)，混酸和苯入口管(1)與硝化反應管(2)入口端相聯，硝化反應管(2)出口端與硝化混合物出口管(4)相連，硝化混合物出口管(4)與硝化混合物分離器(5)相聯；混酸與苯入口管(1)和硝化混合物出口管(4)間設置多段硝化反應管(2)時，硝化反應管(2)間可採用對接聯通或使用連接管(3)聯通。
2.根據權利要求1所述的管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，其特徵在於硝化反應管(2)的直徑為10～1000mm，一段硝化反應管(2)的長度為100～6000mm。
3.根據權利要求1所述的管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，其特徵在於硝化反應管(2)可為空管。
4.根據權利要求1所述的管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，其特徵在於硝化反應管(2)外側設置夾套，可通入換熱介質，同硝化反應管(2)內物料進行熱量交換。
5.根據權利要求1所述的管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，其特徵在於硝化反應管(2)可垂直設置、水平設置或傾斜設置，也可垂直、水平、傾斜組合設置。
6.管式苯硝化製取硝基苯生產方法，其特徵在於硝化混酸和苯經混酸和苯入口管(1)進入硝化反應管(2)，邊流動、邊混合、邊反應，反應完成後的硝基苯和硝化廢酸經硝化混合物出口管(4)去硝化混合物分離器(5)，分離出硝化廢酸後得硝基苯；工藝控制參數為進入硝化反應管(2)的硝化混酸的組成為硝酸3～46％。硫酸46～72％，水5～39％；硝化反應管(2)內的反應溫度為50～145℃；硝化反應管(2)內的操作壓力為0～0.55Mpa。
全文摘要
管式苯硝化製取硝基苯生產裝置，包括混酸與苯入口管、硝化反應管、硝化混合物出口管、硝化混合物分離器；其特徵在於混酸和苯入口管與硝化混合物出口管間至少設置一段內部設有對在管內流動的物料起混合作用的化工填料或混合元件的硝化反應管，混酸和苯入口管與硝化反應管入口端相聯，硝化反應管出口端與硝化混合物出口管相連，硝化混合物出口管與硝化混合物分離器相聯；設置多段硝化反應管時，硝化反應管間可採用對接聯通或使用連接管聯通。本發明優點為使硝基苯製造實現管道化生產，裝置佔地面積小，易於布置，設備投資少；硝化反應管內無運動構件，不易出現故障，可增加生產有效時間；裝置全封閉、無洩漏、可減少環境汙染；裝置操作彈性大；裝置結構簡單，易於操作。
文檔編號C07C201/10GK1789235SQ200410082930
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月13日 優先權日2004年12月13日
發明者吳劍華, 郭瓦力, 王文江, 龔斌 申請人:瀋陽化工學院