对苯二酚的产品设计.doc

产品设计

课题名称： 对苯二酚
系部： 染化系
班级： 07化工
姓名： 陆晓晓

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目录

第一章 产品概述 1
1.1 产品的名称，化学结构及理化性质 1
1.1.1 产品名称 1
1.1.2 对二苯酚的化学式与结构式 1
1.1.3 对二苯酚的性质 2
1.1.4 产品的合成方法 2
1.1.5 对二苯酚的主要用途 2
第二章 原料及仪器设备 3
2.1原料 3
2.1.1 苯胺 3
2.1.2 硫酸 4
2.1.3二氧化锰 4
2.1.4石灰浆 4
2.2 仪器设备 5
2.2.1 反应器 5
2.2.2 预热器 5
2.2.3 氧化反应器 5
2.2.4 泡罩塔 5
2.2.5 蒸馏槽 6
2.2.6 结晶槽 6
2.2.7 干燥器 6
第三章 生产工艺设计说明 7
3.1 主要生产过程 7
3.2 生产工艺流程（附图） 7
第一章 产品概述
1.1 产品的名称，化学结构及理化性质
1.1.1 产品名称
法定名称：对二苯酚
英文名称：(1,4一Benzendiol)
其他名称：几奴尼；氢醌；鸡纳酚；1,4-二羟基苯；1,4-苯二酚
1.1.2 对二苯酚的化学式与结构式

分子式：C6H6O2
分子量：110.12
1.1.3 对二苯酚的性质
对二苯酚为无色、无味的结晶体, 稍带甜味, 具有多种晶型。在水中成为六角形针状, 而从水中结晶出来的是稳定的α型, 升华时得到的是不稳定的γ型, 而β型则是少量氢一氢醒的络合物存在下, 不接触空气的异丙醇中的结晶体。比重为1.330, 熔点170℃, 沸点℃, 闪点160℃, 自燃温度516℃
1.1.4 产品的合成方法
对苯二酚最早于1821年由prtlier和caventou将奎宁酸干馏而制得, 后来,Wohler F作了进一步的研究, 确定了结构,并命名为“ 氢醒” 。工业化生产则是在第一次世界大战以后, Dupout公司采用重铬酸钠为氧化剂, 由苯胺制成氢醒。对苯二酚的合成方法较多, 到目前为止已有10 余种, 其中已实现工业化生产的有苯胺氧化法、对二异丙苯过氧化法、苯酚过氧化氢羟基化法、双酚A 法等; 中试规模的有电化学法, 其余方法均处于研究阶段。其中，苯胺法是主要的生产方法，国外一些企业还在使用Eastman Kodak公司每年使用苯胺法生产7200t。因此本文着重介绍苯胺法生产工艺。
1.1.5 对二苯酚的主要用途
对苯二酚是橡胶、医药、染料、农药和精细化工的重要原料、助剂和中间体, 主要用于制摄影胶片的黑白显影剂、生产蒽醌染料和偶氮染料、合成气脱硫工艺的催化剂、制造橡胶和塑料的防老剂、单体阻聚剂、食品及涂料清漆的稳定剂和抗氧化剂、石油抗凝剂等。此外, 对苯二酚还可延伸加工为其它精细化工产品, 如对羟基苯甲醚、1, 4-二氨基隐色体、醌茜等。近年来, 对苯二酚的应用领域还在逐渐拓宽。
第二章 原料及仪器设备
2.1原料
2.1.1 苯胺

三维模型
苯分子中的一个氢原子为氨基取代而生成的化合物。分子式C6H5NH2。是最简单的一级芳香胺。无色油状液体。熔点－6.3℃，沸点184℃，相对密度 1.02173 （20／4℃），加热至370℃分解。稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。暴露于空气中或日光下变为棕色。可用水蒸气蒸馏，蒸馏时加入少量锌粉以防氧化。提纯后的苯胺可加入 10～15ppm的NaBH4，以防氧化变质。
分子结构： 苯环上的C原子以sp2杂化轨道成键，N原子以sp3杂化轨道成键。
苯胺呈碱性，与酸易生成盐。其氨基上的氢原子可被烃基或酰基取代，生成二级或三级苯胺及酰基苯胺。当苯胺进行取代反应时，主要生成邻、对位取代产物。苯胺与亚硝酸反应生成重氮盐，由此盐可制成一系列苯的衍生物和偶氮化合物。
苯胺是重要的化工原料，主要用于医药和橡胶硫化促进剂，也是制造树脂和涂料的原料。苯胺对血液和神经的毒性非常强烈，可经皮肤吸收或经呼吸道引起中毒。
2.1.2 硫酸
浓硫酸是一种无色无味油状液体。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。”
硫酸是重要的基础化工原料之一，是化学工业中最重要的产品，主要用于制造无机化学肥料，其次作为基础化工原料用于有色金属的冶炼、石油精炼和石油化工、纺织印染、无机盐工业、某些无机酸和有机酸、橡胶工业、油漆工业以及国防军工、农药医药、制革、炼焦等工业部门，此外还用于钢铁酸洗。
2.1.3二氧化锰
与浓硫酸反应有氧气生成；急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性。氧化锰粉尘可引起人的锰尘肺。高价锰氧化物，不论侵入机体的途径，其毒性作用对大脑有损伤。
2.1.4石灰浆
石灰经消化后与水混合呈糊状的浆液，石灰浆用水稀释后的混浊液就是大家熟悉的石灰乳。
　　石灰浆体的硬化包括干燥结晶和碳化两个同时进行的过程。石灰浆体因水分蒸发或被吸收而干燥，在浆体内的孔隙网中，产生毛细管压力。使石灰颗粒更加紧密而获得强度。这种强度类似于粘土失水而获得的强度，其值不大，遇水会丧失。同时，由于干燥失水。引起浆体中氢氧化钙溶液过饱和，结晶出氢氧化钙晶体，产生强度；但析出的晶体数量少，强度增长也不大。在大气环境中，氢氧化钙在潮湿状态下会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，并释放出水分，即发生碳化。
2.2 仪器设备
2.2.1 反应器
用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。
2.2.2 预热器
空气预热器就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。
　　一般简称为空预器。多用于燃煤锅炉。在锅炉中的应用一般为三分仓式。
　　使用时空预器缓慢旋转，烟气入口和空气入口不变。烟气进入空预器的烟气侧后排出，吸收了烟气热量的散热片在空预器的旋转下来到空气侧，将热量传递给空气。
　　附带系统主要有火灾报警（热点探测）、间隙调整、变频控制。
2.2.3 氧化反应器
反应器设置多个气密性和透氧性膜元件，所述膜元件外表面设置在可填充催化剂的反应腔的侧面，且可透过含氧气体的膜元件构成反应器的分配腔和收集腔和／或排放段之间的空间连接。所述反应器的特征在于借助一个或多个间隔元件保证在膜元件的外表面和反应腔的催化剂之间特定的最小距离。
2.2.4 泡罩塔
在其内气体或蒸汽以泡状通过液体的一种塔;尤指板式塔(如用于分馏石油馏出物),其中塔板上具有许多泡罩
又称泡帽塔和泡盖塔。塔设备的一种。通常用来使蒸气（或气体）与液体密切接触以促进其相互间的传质作用。塔内装有多层水平塔板，板上有若干个供蒸气（或气体）通过的短管，其上各覆盖底缘有齿缝或小槽的泡罩，并装有溢流管。操作时，液体由塔的上部连续进入，经溢流管逐板下降，并在各板上积存液层，形成液封；蒸汽（或气体）则由塔底进入，经由泡罩底缘上的齿缝或小槽分散成为小气泡，与液体充分接触，并穿过液层而达液面，然后升入上一层塔板。
2.2.5 蒸馏槽
是利用蒸馏法分离物质的器具
2.2.6 结晶槽
一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。
2.2.7 干燥器
干燥器是通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。

第三章 生产工艺设计说明
3.1 主要生产过程

将反应所需总酸量的60%加入到苯胺硫酸盐反应器内, 稀释到浓度为35%, 并冷却至室温, 然后加入苯胺, 搅拌15min, 使苯胺完全变成硫酸盐。剩下的硫酸加入到氧化反应器, 也稀释至浓度为35%。加入反应所需MnO2总量的20%（软锰矿经干燥、球磨粉碎至能通过200目筛子）, 搅拌并冷却至5℃,苯胺硫酸盐及剩余部分的MnO2缓慢加入氧化反应器, 保持反应温度不超过8℃。苯胺硫酸盐加完约需8h, 在8℃时维持搅拌数小时, 然后加入熟石灰浆。氧化结束后物料中有苯醒、硫酸按、硫酸锰、硫酸钙和其他不溶物, 用泵打入预热器, 升温至约95℃ 。然后, 进入12层不锈钢泡罩塔顶部, 苯醒从氧化溶液中被汽提进入还原部分, 其他氧化物从塔底排入回收贮槽。
苯醒、水蒸汽混合液从蒸馏塔进入喷射冷凝器, 立即冷凝在铁屑浆状物上, 苯醒还原为对苯二酚。然后于60~85℃浓缩（黄色针状苯醒溶于热水）, 在急骤蒸发槽中的对苯二酚溶液中含有铁、氧化铁。用泵打入处理醋后,加入活性炭, 过滤, 除去铁泥, 滤液真空结晶。为防止对苯二酚氧化, 结晶时加入少量SO2。然后, 料液进入离心分离机, 母液用于后一批苯醒的还原结晶经回转真空干燥器干燥。
此法若操作控制良好, 所用MnO2适当,收率可达88%以上, 副产品硫酸锰及硫酸钱可作肥料, 供应市场。但由于以苯胺为原料,以MnO2为氧化剂, 生产时三废仍然较严重。
3.2 生产工艺流程（附图）

参考文献：
1 章思规主编.精细有机化学品技术手册.天津;科学出版社,1991
2 姚蒙正.精细化工产品合成原理.北京;中国石化出版社,1993
3 魏文德主编.有机化工原料大全.北京;化学工业出版社,1990
4 顾祥和.对苯二酚生产中含硫酸锰废水的综合利用.环境科学1991;12.6
5 刘迎新 李新学 魏雄辉.对苯二酚合成方法的研究进展. 化学通报2004年第12 期