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4万吨/年H酸生产工厂设计开题报告

 2020-05-19 09:05  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1 . H酸的用途

H酸是染料工业的重要中间体,主要用于生产活性染料、直接染料、酸性染料[1],也可以用于生产变色酸等其他中间体产品。该品种从问世到现在,一直畅销不衰。H酸传统的生产方法是以精萘为原料,经过磺化、硝化、还原、碱熔等单元操作得到膏状产品[2],再经过干燥后得粉状产品。

H酸是一个国内、外都需要大量使用的有机中间体,特别是对于生产偶氮染料非常重要[3]。

H酸(1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸)是生产活性、酸性、直接等染料的重要染料中间体,它能较好地溶于氢氧化钠、碳酸钠和氨等碱性溶液。H-酸既能作为偶合组分与其他的重氮盐发生偶合反应而制得染料,它也可以发生重氮化反应而与其他偶合组分反应生产染料。当作为偶合组分时,根据同的pH值[4],它既可以在2号位偶合(酸性),也可以在7号位偶合(碱性)。因此,H-酸被广泛应用含偶氮结构染料合成上,主要用于生产活性染料,酸性染料、直接染料、农药和药物等,最终制得的染料可以用于蛋白质纤维(毛、蚕丝、绒)、化纤(锦纶)产品、纸张和纤维纤维等高档织物的染色[5]。由此可见,H-酸的用途十分广泛,从问世到现在一直畅销不衰。

H-酸结构式

H-酸与不同的重氮组分或偶合组分反应,将得到颜色各不相同的染料,如下图所示。另外H-酸因既可在2号位偶合,有可以在7号位偶合,故其在合成双偶氮和多偶氮染料是应用更为广泛。采用H-酸合成的酸性、活性染料,因为染料分子结构复杂,分子量大,其干湿摩擦牢度、耐皂洗牢度均很好[6]。

H-酸作为偶合组分合成染料

H-酸作为重氮组分合成染料

含H-酸结构的染料主要有酸性品红6B、酸性大红G、酸性黑10B、直接黑、活性艳红K-2BP、活性紫K-3R、活性紫KP-5B、活性紫2、活性紫2R、活性溶蓝K-R、活性溶蓝171、活性溶蓝173、活性溶蓝194、活性红227、活性红240、活性紫红M-R、活性红241、活性红261等90余种[7]。具体例如下:

酸性坚牢绿BBL

酸性黑B

活性红111

活性红120

活性灰K-B4RP

活性黑 M-2R

活性蓝222

活性黑KN-B

H酸是染料工业中不可或缺的一种染料中间体,目前仍未有其他物质能取代它的作用。2013年,随着印度将国内重污染企业关停的措施,印度由H酸出口国成为进口国,以及国内对重污染行业的高强度监管,使得整个染料行业H酸供应不足,染整行业受到波及。目前,我国国内主要厂家有湖北楚源精细化工集团股份有限公司、江苏吉华化工有限公司、江苏明盛化工有限公司和德国拜耳公司等,各公司的具体产量和生产方法见表。

2.H酸的市场现状

2.1国内市场现状

1996年市场上H酸的畅销使一些厂家纷纷投资建厂,到1997年末H酸市场已开始下滑,这些新建成的H酸装置也开始生产,全国生产能力超过70 kt/a,使市场供过于求。抢市场、打价格战成为这些厂家共同的目标[8]。

我国H酸生产是从吉化染料厂投产之后开始的,20 世纪80 年代初全国仅两家企业生产[9],需求稳定随着活性染料开始走俏,其品种和产量的不断增加,H酸需求开始大幅度增长。2007 ~ 2011年,山东裕源集团有限公司新上马一套7 000吨/年 H 酸生产装置,该工艺每生产1吨H 酸产生的废水在30吨左右,COD 值在20 000 ~80 000 mg /L 之间,该工艺采用浓缩蒸干的办法除盐,减少了一定的废水排放;产品质量合格,生产稳定,加之劳动力便宜,生产成本低,有一定的竞争能力,成为H酸产品后起之秀2013年下半年,因为环保问题,天津 河北景德镇等地的数套 H 酸装置相继停止生产,减产总计达到近20 000吨/年。

近几年国内大企业之间 H 酸市场的竞争也十分激烈,浙江龙盛下属的内蒙古通辽明州化工股份有限公司,浙江吉华集团有限公司,闰土控股的江苏明盛化工有限公司,湖北楚源精细化工有限公司都有 H 酸装置在调试或正式生产,各自的生产能力都在10 000吨/年。

2.2 国外市场现状

由于 H 酸生产效率低 废水量大[10], 难于治理。近些年一些发达国家陆续停产 原来生产能力较大的有德国拜耳公司和捷克一些公司,其粉状产品质量远高于我国同类产品,都作为高品质染料的原料,现已经停止生产,并将原有的整套装置卖给我国的湖北楚源精细化工有限公司日本化药公司及住友公司曾生产 H 酸,但几年前由于环境污染已取消此项业务,前苏联在莫斯科附近有30 000吨/年的 H 酸装置,因污染问题关闭;ICI公司也因污染问题关闭了产量3 000吨/年的装置。 至 2013 年下半年印度大面积关闭 H 酸生产线,减少产能达20 000吨/年。一些被关闭的厂异地重建投产的计划遥遥无期,目前印度已经由 H 酸出口国变为完全依赖进口的国家。

主要H一酸厂家情况

序号

用户名称

产量t/年

1

上海染化八厂

6

2

浙江临安化工厂

7

3

江苏宜兴申新染料厂

4

4

江苏泰兴染料总厂

4

5

江苏张家港化工五厂

3

6

天津现代化工厂

5

7

天津西琉城金城染料有限公司

6

8

天津染料公司染化三厂

6

9

丹东锦龙染料有限公司

5

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

3..h酸的生产工艺

3.1 h酸的传统工艺

传统的生产h 酸的方法是将精萘用无水硫酸和65%发烟硫酸进行磺化,生成1,3,6 - 萘三磺酸,再经混酸( 硝酸与硫酸) 硝化、氨水中和,铁粉还原得t 酸铵盐,最后经碱熔、酸化,将一个磺酸基变成羟基而得h 酸。成品可以是40%膏状物或粉状

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