摘 要

邻位和间位目前国内外已经有合理的分离方法，但由于间、对位的沸点相近，对硝基乙苯的沸点245~246℃，间硝基乙苯的沸点为242~243℃，两者难以分离，需要利用萃取精馏，寻找合适的萃取剂，对两者进行分离。

本设计是对、间硝基乙苯的精馏工段。通过查阅文献，了解产品质量和技术指标及产品的用途和意义，利用aspen进行萃取精馏模拟。原料在25℃，1atm，2000t/y的条件下以邻苯二甲酸二丁酯为萃取剂，采用两塔精馏流程进行模拟，混合物首先进入进入萃取精馏塔，在塔顶得到间硝基乙苯产品，塔底的对硝基乙苯与萃取剂邻苯二甲酸二丁酯一同进入溶剂回收塔，在溶剂回收塔顶馏出对硝基乙苯，塔底流出的邻苯二甲酸二丁酯再循环使用进入萃取精馏塔。在进行优化，从而达到所需标准，从模拟中得到物料衡算，热量衡算的数据，进而进行设备计算，得到年产2000吨对、间硝基乙苯的精馏工段设计说明书。

关键词：对硝基乙苯；分离；设备计算；萃取精馏；

Abstract

The ortho - and meta position currently at home and abroad have reasonable separation method, but the meta and para positions, the boiling point is similar, P Nitroethylbenzene boiling point 245~246 DEG C, the boiling point of nitro benzene 242~243 DEG C, both difficult to separation, using extractive distillation, looking for a suitable extraction agent, for both were isolated.

This design is the distillation section, P nitroethylbenzene. Through consulting the literature, to understand the product quality and technical indicators and the use and significance of the product, the use of Aspen to carry out the simulation of extractive distillation. Raw materials at a temperature of 25 DEG C and 1atm. Under the condition of 2000t/y using dibutyl phthalate as extractant by two tower distillation process was simulated, the mixture is first entered into the extractive distillation column and in the top between nitro product ethylbenzene, the tower bottom of nitro benzene and extraction agent adjacent benzene two formic acid dibutyl together into the solvent recovery tower, in the solvent recovery distillation tower of nitro benzene, tower bottom outflow of dibutyl phthalate recycling use into the extractive distillation column. In optimization, so as to achieve the required standard, from simulated by material balance, heat balance data and computing devices, has an annual output of 2000 tons of nitro benzene distillation section design specification.

Keywords: P Nitroethylbenzene; separation equipment; calculation; extractive distillation;

目 录

第一章 文献综述 - 1 -

1.1理化常数 - 1 -

1.1.1对硝基乙苯 - 1 -

1.1.2间硝基乙苯 - 1 -

1.2电还原特性 - 1 -

1.3催化硝化制法 - 1 -

1.4导数示波法测对硝基乙苯 - 2 -

1.5气液色谱对硝基乙苯异构体的分析 - 3 -

1.6同分异构体分离方法 - 3 -

1.6.1精馏分离法 - 3 -

1.6.2蒸馏分离法 - 4 -

1.6.3萃取分离法 - 4 -

1.7分离方法总结 - 5 -

1.8Aspen Plus软件模拟简介  - 5 -

1.8.1 Aspen Plus软件简介   - 5 -

1.8.2 Aspen Plus软件模拟模块   - 6 -

1.9课题设计及意义 - 7 -

第二章 设计部分 - 8 -

2.1普通精馏 - 8 -

2.2萃取精馏 - 9 -

2.2.1萃取精馏技术原理  - 9 -

2.2.2萃取精馏溶剂的筛选依据 - 11 -

2.3 工艺路线的选择  - 12 -

2.3.1 萃取工艺简介  - 12 -

2.3.2 萃取工艺设备的改进  - 13 -

2.4工艺流程简介 - 14 -

2.5工艺参数 - 14 -

2.6设备优化 - 15 -

2.6.1. 塔板数的确定 - 15 -

2.6.2原料的进料位置  - 16 -

2.6.3回收塔的进料位置  - 16 -

2.6.4萃取剂的质量流量  - 17 -

2.6.5两个塔的参数  - 18 -

第三章 工艺计算 - 19 -

3.1 物料衡算 - 19 -

3.1.1物料衡算的目的及意义  - 19 -

3.1.2 物料衡算原理  - 19 -

3.1.3进出物料衡算参数  - 20 -

3.2热量衡算 - 21 -

3.2.1热量衡算的目的及意义 - 21 -

3.2.2衡算依据 - 22 -

3.2.3热量衡算数据  - 22 -

第四章 设备设计与选型 - 24 -

4.1设备选型原则  - 24 -

4.2精馏塔及其工艺选型计算  - 24 -

4.2.1 精馏塔形式概述 - 24 -

4.2.2精馏塔工艺设计计算过程  - 26 -

4.2.3塔设计汇总 - 35 -

4.3换热器及其设计选型  - 36 -

4.3.1 换热器及其分类 - 36 -

4.3.2管壳式换热器的结构 - 37 -

4.3.5换热器设计举例 - 38 -

结 论 - 44 -

致 谢 - 45 -

参考文献 - 46 -

附录一 工艺流程图 - 1 -

附录二 萃取塔设备图 - 1 -

第一章 文献综述

1.1理化常数

1.1.1对硝基乙苯

对硝基乙苯（4-nitroethylbenzene），又称4-硝基乙苯。国标编号为61676，CAS号是100-12-9。它是一种有毒的无色或淡黄色油状液体，对环境有危害，遇明火、高热可燃。分子式为C8H9NO2。分子量为151.17。

其蒸汽压为3.06kPa/135℃，闪点是112℃，熔 点-32℃，沸点245～246℃，不溶于水，溶于醇、醚等多数有机溶剂。相对密度(相对于水=1)是1.12，性质稳定。主要用于有机合成。

1.1.2间硝基乙苯

纯品的沸点为242~243℃，比重1.135（26℃）。

1.2电还原特性

经过循环伏安行为研究和恒电位电解实验,可以得出在20%乙醇--20%硫酸水溶液中,扩散控制了对硝基乙苯的电还原过程,由于乙基的存在使峰电位负迁移。测得扩散系数0.17×10-4cm2/s，反映电子数为5.5，恒电位电解电流效率为58%，产品收率是43%。^[5]

1.3催化硝化制法

采用对甲基苯磺酸等作为催化剂，将混酸与乙苯放在一起进行硝化反应生产制出对硝基乙苯。有效的让产出的产品对硝基乙苯/邻硝基乙苯（P/O比）增加，同时减少了硫酸的消耗。^[7]