化工过程设计讲解.doc

课程设计 间氟甲苯生产工艺设计 班 级： 应化二班 姓 名： 朱翔 学 号：114103000316 专 业： 化学工程 课程名称： 化工过程设计 指导老师： 胡炳成 化学工程专业 2014年12月  目 录 一．产品概述 1 1.1基本物化性质 1 1.2间氟甲苯的应用 1 1.3 间氟甲苯的研究进展 2 1.4研究背景及意义 2 1.5市场供需状况 2 1.6国内外工业生产技术现状 2 二．设计基础 5 2.1工艺路线的选择 5 2.2原材料规格及产品 5 2.3间氟甲苯制备反应装置 5 2.4副产物情况 5 三 工艺设计 7 3.1工艺流程简图 7 3.2 工艺过程原理 7 3.3制备反应工艺条件 7 3.4 工艺流程说明 8 3.5 三废处理方案及环保方案 8 3.6工艺流程 9 3.7反应的操作条件及物料热量衡算 9 4 工艺计算 11 4.1 已知数据 11 4.2 合成部分物料衡算 11 5 设备计算 15 5.1 反应器类型 15 5.2 汽化器选型 15 5.3 预热器选型 15 5.4 高压计量泵 15 5.5 产品储罐 15 6 平面布置 17 6.1 设备平面布置的原则 17 6.2 车间设备布置大体上应考虑下列问题 17 设计体会和收获 19 一、产品概述 在芳香族氟化物中,含氟医药的开发最为活跃,有关的各种研究报告、专利比比皆是,有着奇特效能的新品种不时涌现。目前,已商品化的和正在开发的产品有近百种,而且应用于药物化学的各个领域中。与不含氟的有机中间体相比,含氟的有机中间体通常具有较高附加价值,合成难度较高,单一产品的生产规模相对较小,由于中间体分子中氟原子数的不同,以及同时存在其他官能团如硝基、胺基等,品种繁多,往往合成方法各不相同,这些芳香族氟化物在医药、农药、染料中应用非常广泛。 1.1基本物化性质 间氟甲苯外观为无色至浅黄色液体,不溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯等。常用镀锌铁桶装,储存在通风、阴凉处。其主要物理性质见表1 表1间氟甲苯的性质 性质 数据 分子式 C7H7F 分子量 110.13 沸点 112~116℃ 熔点 -87℃ 密度 0.991 折光率 1.437 闪点 9℃ 相对密度（13℃） 0.997 1.2间氟甲苯的应用 间氟甲苯是一个重要的医药工业中间体,在医药、农药、染料和氟塑料等领域都有广泛的应用。可用于合成新型抗生素,哇诺酮类化合物,合成治高血压药,合成一些消炎药,是合成强力安眠剂氟安定的重要中间体。自50年代中期以来,通过化学界和医学界共同协作和努力,在化学治疗药物应用方面取得巨大的进展,含氟芳杂环药物用于抗癌、抗炎症和治疗中枢神经系统疾病等效果显著。进入90年代,由于含氟医药合成业的飞速发展,对氟系列中间体产品的需求品种、数量不断增加。尤其随着新型、功能型农药、医药、染料工业的迅速发展,对芳香族有机氟产品的需求量迅速增加。国内在含氟中间体方面也作了大量的研究,不少产品也形成了一定的规模。 氟代甲苯是一个重要的医药工业原料,可用于合成新型抗生素,喳诺酮类化合物,合成治高血压药,合成一些消炎药,是合成强力安眠剂氟安定的重要中间体,也用于合成治疗神经系统疾病的药物氟呱嗦、氟呱利多等。随着其应用领域的不断扩大,国内外需求量激增,产品的发展前景广阔,吸引了很多企业和研究者们的注意。此外,可进一步合成重要的有机中间体间氟苯甲醛。 1.3间氟甲苯的研究进展 由于近年来间氟甲苯展现的广阔应用前景,间氟甲苯的合成及其应用研究也越来越多的得到世界各国学者的关注。目前,间氟甲苯还是以间接重氮化法(主要是希曼反应)、卤素交换法、催化卤化及特殊氟化剂氟化法。其中重氮化氟化法的研究比较多。除了传统的希曼反应生产工艺以外,有人在含有按离子的无水氟化氢中,将间甲苯胺进行重氮化、氟化反应,生成的氟硼酸重氮盐在溶液中分解,得到产品,收率较高;日本人研究了使用无水氟化氢作为无机酸,使产率提高。 1.4研究背景及意义 甲苯的硝化是化工生产的重要有机反应,可以得到60%的邻硝基甲苯,36%的对硝基甲苯和4%的间硝基甲苯。邻、对硝基甲苯是工业上重要的有机中间体,而间硝基甲苯一般是作为邻、对硝基甲苯的副产物直接焚烧或经进一步硝化后焚烧,这不仅造成巨大资源浪费,而且严重污染了环境。虽然间硝基甲苯在国内几乎无市场需求,但其深加工产品却极为紧俏,需从国外大量进口。由于间硝基甲苯的开发和利用技术没有及时跟上,间硝基甲苯常常被作为副产物低价出售或库存积压,甚至于焚烧处理,造成化工资源的极大浪费,生产过程的原子经济性低。因此,深入进行间硝基甲苯的转化利用研究具有必要性和紧迫性。以间硝基甲苯为原料可开发许多下游产品,