Общая характеристика производства.
a-нафтиламин (Азоамин гранат С) получают восстановлением дисульфидом натрия нейтрализованного нитронафталина с последующим разделением и дистилляцией сырца.
Производство a-нафтиламина периодическое, организовано в один поток.
Характеристика производимой продукции.
1.a – нафтиламин (Азоамин гранат С).
Эмпирическая формула: C10H9N
Структурная формула: 
Молекулярная масса: 143,19.
Торговое наименование продукта: Азоамин гранат С.
2.Физико-химические свойства и константы.
Внешний вид химически-чистого продукта: кристаллы белого цвета.Плотность, г/см3 при 25оС- 1,123
при 50оС - 1,114
| Температура кипения при нормальном давлении | +300,8 оС |
| Температура плавления | +50 оС |
| Температура воспламенения | +15 оС |
| Горюч, не взрывоопасен. | |
| Удельная теплоемкость при 60-65оС | 0,476 ккал/кг |
| при 20-25оС | 0,326 ккал/кг |
Теплота плавления 22,3ккал/кг.
Теплота сгорания (жидкого) 8873ккал/кг.
a-нафтиламин растворим в бензоле, толуоле, спирте, эфире, керосине, дихлорбензоле и т.п.
a-нафтиламин применяется в анилинокрасочной промышленности для производства полупродуктов и красителей, для получения ускорителей вулканизации каучука.
По физико- химических показателям альфа-нафтиламин технический должен соответствовать требованиям и нормам ТУ 6-14-666-76.
Таблица 1.1
| № П.п. | Наименование показателей | Нормы | ||
| 1 сорт | 2 сорт | |||
| I | ||||
| 1. | Внешний вид – чешуированного плавленого | Чешуйки от желтого до розового цвета. Допускается при хранении изменение цвета до темно-серого с фиолетовым и зеленоватым оттенком. Кристаллический монолитный плав или куски разной величины от желтого до розового цвета. Допускается изменение цвета на поверхности кусков до зеленовато-серого или темно-коричневого цвета. | ||
| 2. | Температура кристаллизации оС,не ниже – чешуированного плавленого. | 45,8 46,0 | 45,4 45,4 | |
| 3. | Суммарное содержание аминов в расчете на α-нафтиламин, % не менее | 99,0 | 99,0 | |
|
|
Характеристика сырья и материалов.
Таблица 1.2
| № п.п. | Наименование. | № ГОСТ или ТУ. | Показатели, обязательные для проверки перед использованием в производстве. | Показатели пожаро-взрывоопасности и токсичности. |
| I | ||||
| 1. | a- нитронафталин. | ТУ № П-1-71 | а)температура застывания не ниже 51,6оС б)кислотность в пересчете на серную кислоту не более 1% | Температура плавления 59оС Температура воспламенения 164оС Кипения 304оС, токсичен. |
| 2. | Дисульфид натрия. | ТУ № П-2-71 | Состав молекулы Na2S2 c отклонением S ±0,06,концентрация 330-380 г\л. Содержание не растворимого остатка не более 0,25%. | Не горит. Токсичен. |
| 3. | Сода кальцинированная. | ГОСТ 5100-73 | Содержание Na2CO3не менее 99%. | Не горит. Токсична. |
| 4. | Натр едкий, жидкий. | ГОСТ 2263-71 м.” PX-2”. | Содержание NaOH не менее 43% | Не горит. Вызывает химические ожоги. |
| 5. | Отработанная серная кислота. | - | Содержание H2SO4 от 23-70%. | Не горит. Вызывает окислы азота. |
| 6. | Сернистый натрий (раствор). | ТУ № П-2-61 | Содержание Na2S18-30%. Нерастворимый остаток 0,1%. . | Не взрывоопасен,не пожароопасен, токсичен, вызывает химические ожоги. |
| 7. | Сера | ГОСТ 127-76 | Содержание серы | - |
Раздел1.4.Химизм и стадии процесса.
1.Приготовление раствора дисульфида натрия
|
|
Na2S+S→Na2S2
2. Восстановление a-нитронафталина.
а) Нейтрализация свободной кислоты, содержащейся в a-нитронафталине
H2SO4+Na2CO3→Na2SO4+CO2↑+H2O
б)Восстановление
3.Разделение редукционной массы.
4.Дистиляция a-нафтиламина.
5.Чешуирование a-нафтиламина.
Раздел1.5.Описание технологического процесса.
1. Приготовление раствора дисульфида натрия.
Таблица загрузок на одну операцию.
Таблица 1.3
| № п /п. | Наименование | Молярная масса | Массовая доля, % | Масса, кг | Плотность, кг\м3 | Объем, л. | Число молей, кг\моль | |
| 100% | техн. | |||||||
| 1. | Сернистый натрий (раствор) | 23,9 | 1381,7 | 5781,3 | 4464,3 | 17,705 | ||
| 2. | Сера комовая | 99,5 | 555,3 | 558,0 | - | - | 17,318 | |
| 3. | Вода | техн. | 400,8 | 400,8 | 400,8 | 22,242 |
Раствор сернистого натрия по трубопроводу подается самотеком в стальной аппарат(А2) со змеевиком для обогрева паром. Аппарат емкостью 8000л снабжен рамной мешалкой, делающий 48 об/мин. Температура в аппарате замеряется термометром сопротивления, количество раствора сернистого натрия загружают по счетчику. После загрузки и подогрева раствора в аппарате отбирают пробу для определения концентрации и состава молекулы Na2S в щелоке. Подогрев проводят паром через змеевик до 70оС. Загрузка серы осуществляется с помощью электротельфера при работающей мешалке. Количество загружаемой серы рассчитывает лаборатория. По окончании загрузки серы и достижения температуры массы в аппарате 75-80оС прекращают подогрев и производят размешивание в течении 3-х часов,не допуская при этом снижение температуры ниже 75оС. Затем останавливают мешалку, дают отстой в течении 5 минут, отбирают пробу и в лаборатории определяют состав и концентрацию дисульфида натрия, состав должен соответствовать формуле Na2S.
|
|
Выход дисульфида натрия от теории по сернистому натрию составляет 99,76%. В результате отстаивания в нижней части отстойников и аппарата накапливается незначительное количество шлама, который периодически (один раз в 4-6 месяцев) откачивается на схему растворения сернистого натрия в аппарат для репульпации.
2.Восстановление a- нитронафталина.
а)Нейтрализация свободной кислоты, содержащейся в a- нитронафталине.
Таблица загрузок на одну операцию.
Таблица 1.4
| № п /п. | Наименование | Молярная масса | Массовая доля, % | Масса, кг | Плотность, кг\м3 | Объем, л. | Число молей, кг\моль | |
| 100% | техн. | |||||||
| 1. | Нитронафталин кислый | 96,3 | 2640,8 | 2876,9 | 2338,9 | 15,249 | ||
| 2. | Сода кальцинированная (раствор) | 20,0 | 29,7 | 148,3 | 123,6 | 0,280 |
Кислый нитронафталин с температурой около 70 оС поступает в автоцистерне,откуда засасывается вакуумом в горизонтальную емкость(Е1), емкостью 10000л. Предварительно из автоцистерны обирается проба для определения точки застывания сырья.
Из емкости кислый альфа-нитронафталин засасывают вакуумом в аппарат – порционник(А1)емкостью 5000 л. С пропеллерной мешалкой, делающей 60 об\мин. Порционник снабжен двумя выдавливающими линиями,одна из которых доходит до дна и служит для выдавливания нитронафталина в редуктор, другая оканчивается на уровне соответствующем, требуемому объему нитронафталина для загрузки в редуктор. По этой линии, не доходящей до дна, происходит засасывание нитронафталина из емкости. Засасывание производят, наблюдая через смотровое стекло в крышке аппарата- порционника до тех пор, пока уровень нитронафталина не дойдет до конца трубы, по которой идет засасывание. После этого вакуум снимают, а избыточный нитронафталин отдавливают обратно в емкость по той же укороченной трубе.
Таким образом, в аппарат – порционник остается постоянный объем нитронафталина равный 2280 литров и предназначенный для последующей загрузки в редуктор на операцию восстановления.
Из аппарата(А1) после тщательного перемешивания отбирают пробу для определения кислотности в нитронафталине.
Содовый раствор с удельным весом 1,2 – 1,22 приготавливают на несколько операций нейтрализации нитронафталина в коробке(К). Для этого загружают соду в количестве 250 кг в расчете на 100 % -ную (252,5 кг технической) и 1000 л воды. Содержимое коробки размешивают при помощи барботирования паром в течение 5 минут и отбирают пробу.
По окончании размешивания отбирают пробу на полноту нейтрализации. По окончании нейтрализации кислоты, содержащейся в нитронафталине, содержимое аппарата передавливают в редуктор(Р).
Б)Восстановление.
Таблица загрузок на одну операцию.
Таблица 1.5
| № п /п. | Наименование | Молярная масса | Массовая доля, % | Масса, кг | Плотность, кг/м3 | Объем, л | Число молей, кг\моль | |
| 100% | техн. | |||||||
| 1. | a-нитронафталин нейтрализованный | 91,7 | 2640,8 | 2878,1 | 2338,9 | 15,2 | ||
| 2. | Дисульфид натрия (раствор) | 29,0 | 1948,6 | 6719,3 | 5168,7 | 17,7 |
Восстановление проводят в редукторе(Р), емкостью 10000 л с двухпропеллерной мешалкой, делающей 113 об/мин, рубашкой для подогрева и охлаждения и гильзой термометра.
Редуктор соединен с обратным холодильником(Х).
Во время процесса восстановления редуктор и холодильник сообщаются атмосферой через специальную атмосферную трубу, идущую от нижней части змеевика холодильника.
В редуктор(Р) выдавливают из аппарата- порционника(А1) нейтрализованный нитронафталин.
При достижение температуры 90- 96 оС автоматически отключается клапан на подаче пара в рубашку и включается в работу клапан на подаче воды в обратный холодильник(Х). Одновременно автоматически включается клапан подачи дисульфида натрия в редуктор.
Спуск дисульфида натрия проводят по заданной программе в течение 10 часов при температуре 104-106оС.
В случае повышения температуры или остановки мешалки автоматически отключается подача дисульфида натрия в редуктор и подается ода в рубашку.
После загрузки рассчитанного количества дисульфида натрия дают выдержку в течение одного часа, температура массы в редукторе повышается до 107-108 оС.
После часовой выдержки из редуктора отбирают пробу для определения конца восстановления.
При наличии непрореагировавшего α- нитронафталина делают добавку дисульфида натрия по данным анализа.
После добавки вновь дают часовую выдержку при температуре кипения массы.
Восстановление считают законченным в том случае, если в пробе отсутствует нитронафталин и избыток дисульфида натрия не превышает 35 г/л.
Когда процесс восстановления закончился, редукционную массу из редуктора с помощью сжатого воздуха по укороченной на 30 см давильной трубе выдавливают в напорную коробку, из которой она подается на разделение.
Выход от теории по нитронафталину по стадии восстановления 87,56%.