1. Обоснование технологической схемы и аппаратурного оформления производства нитробензола

В основу технологической схемы данного курсового проекта положен регламент производства нитробензола на ОАО «Промсинтез».

Процесс производства нитробензола является непрерывным и состоит из следующих стадий:

-приготовление кислотной смеси;

-нитрование бензола до нитробензола;

-кислая промывка нитробензола;

-аммиачная промывка нитробензола;

-водная промывка нитробензола.

Нитрование бензола в данном курсовом проекте предлагается непрерывно. Преимущество непрерывного способа нитрования по сравнению с периодическим способом:

-высокая производительность оборудования;

-малая затрата рабочей силы;

-доступность автоматизации;

-компактность установки;

-более низкая загрузка мастерской пожароопасными веществами.

На фазе нитрования бензол нитруется до нитробензола с дозировкой кислотной смеси и отработанной кислоты из буферного нитратора для поддержания необходимого модуля.

На фазе нитрования используется следующее оборудование:

-основной нитратор, где происходит нитрование 90% бензола;

-буферный нитратор, где происходит донитровывание бензола;

-разбавитель, где происходит разбавление части отработанной кислоты водой со стадии кислой промывки;

-сепаратор, где происходит разделение нитробензола и отработанной кислоты;

-отстойные колонные, обеспечивающие подготовку отработанной кислоты для регенерации.

Курсовым проектом предусмотрена промывка кислого нитробензола в три стадии и осуществляется в аппаратах совмещенного типа. На первой стадии промывку нитробензола ведут с целью удаления минеральных кислот. На второй стадии происходит нейтрализация остатков кислот аммиачным раствором и удаление динитрофенола. На третьей стадии промывки происходит окончательная промывка нитробензола водным конденсатом.

Процесс нитрования идет 50 минут, поэтому в производстве берется 2 аппарата (основной и буферный) для увеличения времени нитрования, так как времени пребывания нитромассы в одном аппарате недостаточно для полного нитрования.

В данном курсовом проекте используется основной аппарат, оставшийся от производства тротила, с целью меньших затрат на оборудование. Он является довольно скоростным и удобным для данного процесса производства нитробензола и представляет собой трубчатый аппарат с выносной зоной смешения. Мешалка также является насосом, в результате чего происходит циркуляция нитромассы по трубкам в камеру смешения. За счет того, что смешение происходит в выносной трубе, то более интенсивно происходит смешение компонентов. Использование в реакторе трубчатки позволяет увеличить площадь теплообмена, чего нельзя достигнуть в таких же аппаратах но змеевикового типа.

Буферный аппарат ставится для донитровывания и разделения нитромассы на продукт и отработанную кислоту, и для увеличения времени нитрования, для более полного использования азотной кислоты в процессе, чего нельзя добиться, проводя процесс лишь в одном реакторе.

Разбавитель представляет собой котел с мешалкой, так как здесь не происходит ярко выраженного процесса нитрования, а идет остаточный процесс донитровывания бензола азотной кислотой.

Центробежные сепараторы в процессе производства нитробензола были заменены на статические для снижения скорости движения потоков и большего времени пребывания в аппарате, т.е. для лучшей промывки. В сепараторе продукт идет через перегородки сепарируется, и отработанная кислота периодически выводится из сепаратора. Содержание кислоты мало, поэтому центробежный сепаратор не требуется, с данной работой справляется статистический сепаратор.

На стадии кислой промывки используются обычные аппараты с мешалкой, так как не требуется снимать тепло, а требуется большой объем аппарата для поддержания соотношения продукта и промывной воды. Затем стоит сепаратор для улавливания частиц нитробензола, так как основной аппарат промывки проводит не полную сепарацию. На последней стадии промывки также стоит статистический сепаратор. Он нужен для полного разделения воды и продукта.

Одна сепарационная и две отстоянные колонны установлены последовательно для того, чтобы выдержать время отстоя не менее 10 часов, и для того чтобы поддерживать постоянный уровень в первой и второй колоннах. Эти колонны закольцованы для поднятия уровня первой сепарационной колонне и перекачки от сепарировавшегося нитробензола. Первая сепарационная колонна работает на переливе, в верхней части находится экстрагированный бензол, и сколько пришло нитромассы, столько уходит бензола в объемном соотношении. В третьей колонне находится только отработанная кислота, которая идет на отгонку в цех регенерации отработанной кислоты.

Аварийные емкости находятся ниже уровня аппарата, под землей, для быстрого освобождения аппарата в аварийных ситуациях. Аварийные емкости делаются из кислотоустойчивых металлов, хромникеля.