硝基苯法生產(chǎn)4-氨基二苯胺技術經(jīng)濟分析

1、3000t/a硝基苯法生產(chǎn)4氨基二苯胺技術經(jīng)濟分析來源：中國化工信息網(wǎng)2009年1月6日1我國4-氨基二苯胺產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景4-氨基二苯胺又名rt-培司，是一種重要的精細化工中間體，主耍用于生產(chǎn) 橡膠防老劑4010na、4020及688等，此外還可用于合成藍色vrt,也用于染料、 紡織、印刷及制藥方面11j。據(jù)不完全統(tǒng)計，在輪胎制造中，目前發(fā)達國家4010na 和4020占防老劑總量的70%以上。隨著世界輪胎工業(yè)發(fā)展重點逐漸轉(zhuǎn)移到亞洲, 輪胎用助劑必然本土化以及我國輪胎工業(yè)尤其是子午胎工業(yè)巨大發(fā)展空間，都給 4-氨基二苯胺帶來極好的發(fā)展機遇。國內(nèi)原有生產(chǎn)企業(yè)近十家，主要有南京化工廠、山東圣奧

2、化工集團、銅陵市 信達化工有限公司、泰安飛達助劑有限公司、江蘇省東龍化工有限公司、中石油 蘭化公司有機廠等，大部分采用甲酰苯胺法生產(chǎn)工藝。銅陵市信達化工有限公司 率先投產(chǎn)了硝基苯法4-氨基二苯胺的生產(chǎn)工藝，隨后山東圣奧、江蘇東龍也投 產(chǎn)了該工藝。近幾年，山東圣奧兼并了銅陵信達公司及湖北十堰助劑廠。目前， 國內(nèi)4-氨基二苯胺主要生產(chǎn)廠家有南京化工廠（10 000t/a,甲酰苯胺法），山東 圣奧化工集團（30 000t/a,硝基苯法），江蘇東龍化工有限公司（5 000t/a,硝基 苯法），其它助劑生產(chǎn)廠家由于技術及其它方面的原因，產(chǎn)量逐漸萎縮。硝基苯 法生產(chǎn)4-氨基二苯胺顯示岀強大的競爭優(yōu)勢。對氨

3、基二苯胺主要用于生產(chǎn)對苯二胺類防老劑，因此對氨基二苯胺的發(fā)展前 景與對苯二胺類防老劑發(fā)展休戚相關。對苯二胺類防老劑是目前國內(nèi)外橡膠工業(yè) 常用的優(yōu)良品種，也是今后防老劑的發(fā)展方向。目前國內(nèi)外主要使用的對苯二胺 類防老劑主要是防老劑4010na（n-異丙基- n-苯基對苯二胺）；防老劑 4020 n- （1, 3-二甲基丁基）-n' -苯基對苯二胺）。2004年我國輪胎產(chǎn)量為23 926萬條，同比增長24.3%,其中子午線輪胎產(chǎn) 量約10 436萬條，同比增長51.5%0我國輪胎不僅供應國內(nèi)使用，還大量出口， 2004年我國輪胎出口量為6875, 2萬條，同比增長44.8%。2005年1-

4、11月我國 子午線輪胎產(chǎn)量為12356萬條，同比增長了 40. 2%。目前國內(nèi)新增輪胎尤其是子 午線輪胎能力增長迅猛，據(jù)我國橡膠工業(yè)協(xié)會提供數(shù)據(jù)顯示2005-2006年我國僅 子午線輪胎新增生產(chǎn)能力將超過2 000萬條/a。輪胎產(chǎn)量快速增長，尤其是子午 化率不斷提高，對助劑數(shù)量和優(yōu)質(zhì)高效比例提岀更高要求。因此，作為高性能的 對苯二胺類防老劑未來需求強勁。根據(jù)輪胎工業(yè)的發(fā)展速度來推算，預計我國對 苯二胺類防老劑未來5年將保持年均15%-17%的增長速度，2010年國內(nèi)對苯二胺 類防老劑（主要指na和4020）需求量將達到7. 86萬-8. 72萬t屆時需4-氨基二 苯胺約6萬-7萬t。另外，近年

5、來國外主要輪胎生產(chǎn)商為了降低成本和開發(fā)市場，紛紛在東亞地 區(qū)投資，輪胎行業(yè)東移和激烈競爭推動了助劑木土化，也給我國對苯二胺類橡膠 防老劑技術和質(zhì)量提升帶來良好的機遇。由于國內(nèi)市場需求強勁，新投產(chǎn)的硝基苯法生產(chǎn)成本國際競爭力較強，隨著 輪胎工業(yè)快速發(fā)展刺激與拉動，我國4-氨基二苯胺及對苯二胺類防老劑發(fā)展前 景廣闊。2 4-氨基二苯胺生產(chǎn)工藝評述4-氨基二苯胺目前生產(chǎn)方法主要有苯胺法、甲酰苯胺法、二苯胺法和硝基苯 法。2. 1苯胺法苯胺法又稱直接縮合法，是指（摩爾比為1： 1.78）對硝基氯苯與苯胺在銅催 化劑伯口氧化銅）和縛酸劑碳酸鉀存在下，于170-215°c、常壓下直接縮合生成 4

6、-硝基二苯胺，然后再經(jīng)硫化堿或加氫還原、電化學還原制得4-氨基二苯胺， 收率為96%。該法原料價廉易得，反應不引入暫時性基團，不消耗酸，生產(chǎn)成木 低，但反應條件較苛刻，反應溫度高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，環(huán)境污染嚴重。2.2甲酰苯胺法甲酰苯胺法是一種改進的苯胺法。甲酸與苯胺縮合得甲酰苯胺，甲酰苯胺再 與對硝基氯苯在縛酸劑碳酸鉀存在下，于120-195°c反應得到4-硝基二苯胺，然 后再經(jīng)硫化堿或加氫還原、電化學還原制得4-氨基二苯胺。該法原料價廉易得、 反應溫度低、反應時間短、副產(chǎn)物少、所得產(chǎn)品質(zhì)量好，后處理較為簡單。但由 于使用甲酸，增加了生產(chǎn)成本，對設備有一定的腐蝕性，廢水排放較為嚴重。

7、2. 3二苯胺法二苯胺法是二苯胺在無機酸存在下，于甲苯正丁醇及正己醇等有機溶劑中用 亞硝酸鹽進行亞硝化，得到廳-亞硝基二苯胺，再用無水氯化氫進行重排牛成4- 硝基二苯胺鹽酸鹽，用堿中和生成4-硝基二苯胺，最后經(jīng)還原得到4-氨基二苯 胺。該法生產(chǎn)工藝簡單、反應條件溫和、能耗低但廢水污染嚴重，原料二苯胺 工藝落后，成本高嚴重影響了該法的推廣應用。2. 4硝基苯法硝基苯法是近年來新開發(fā)的牛產(chǎn)4-氨基二苯胺的工藝路線，它是用硝基苯 代替對硝基氯苯與苯胺縮合制得4-硝基二苯胺，再經(jīng)還原得4-氨基二苯胺。硝 基苯法與國內(nèi)普遍采用的甲酰苯胺法相比,廢水排放量人幅減少，生產(chǎn)成本降低o 兩種方法的廢水排放量比較

8、如表1所示。由表1可見，硝基苯法與甲酰苯胺法相 比廢水排放量大幅減少，且廢水的處理難度較小。采用甲酰苯胺法的許多廠家的 生產(chǎn)廢水因難于處理尤其是難于生化處理，因此往往直接排放，產(chǎn)生較嚴重的環(huán) 境污染。且因硝基二苯胺中夾雜有較多氯離子，因此在還原牛產(chǎn)4-氨基二苯胺 的過程中，大部分廠家采用硫化堿還原，造成更人的環(huán)境污染。國內(nèi)甲酰苯胺法 生產(chǎn)廠家只有南京化工廠采用催化加氫生產(chǎn)4-氨基二苯胺，為減少硝基二苯胺 中夾雜的氯離子對加氫催化劑的毒害作用，要多次水洗，造成廢水排放量在表1 數(shù)據(jù)基礎上進一步增大，且水中含有致癌性的硝基化合物，廢水處理難度很大。表1硝基苯法與甲酰苯胺法廢水排放比較0成量生水l/

9、t加量外水/t總水 量/t水度 廢難硝苯產(chǎn)無易基胺 氨苯產(chǎn)1 4-二生甲酰 苯胺生 基胺 硝苯1ao43 生有宀婦 jw制 劇洗 多陋 較耳 量如 大以 水機法產(chǎn)硝基物等理基胺 氨苯產(chǎn)14-二生0.2無注：1)表中水量為生產(chǎn)lt4-氨基二苯胺所產(chǎn)生水量。2)由硝基二苯胺生產(chǎn)4-氨基二苯胺采用催化加氫方法。 通過以上分析可見，該法與其它工藝相比，主要有以下優(yōu)點。(1) 解決了污染問題。由于原料中沒有氯基團，從而不會產(chǎn)生大量的氯化鉀 廢液，廢水排放量減少了 95%以上。該工藝無廢氣產(chǎn)生，廢渣量少，是一種名副 其實的綠色工藝。、(2)降低了生產(chǎn)成本。硝基苯法采用硝基苯為原料，提高了原子經(jīng)濟性，大 幅

10、降低了牛產(chǎn)成木，比國內(nèi)普遍采用的甲酰苯胺法生產(chǎn)成木低30%左右，極大提 高了企業(yè)的競爭力。(3) 提高了產(chǎn)品純度。硝基苯法的工藝特點決定了該法生產(chǎn)出來的4-氨基二 苯胺雜質(zhì)含量少，初熔點一般在70. 5-71. 5°c間，從而提高了后續(xù)產(chǎn)品4010na、 4020的產(chǎn)品質(zhì)量，使得4010xa> 4020的產(chǎn)品質(zhì)量達到了國際先進水平，超越了 國內(nèi)其它工藝生產(chǎn)出的4-氨基二苯胺產(chǎn)品質(zhì)量。(4) 有利于后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)。4-氨基二苯胺產(chǎn)品質(zhì)量的提高，減少了對 4010na. 4020生產(chǎn)所用催化劑的毒害作用，大幅延長了 4010na、4020生產(chǎn)的催 化劑壽命，減少了 4010na、4

11、020生產(chǎn)中次品數(shù)量，進一步降低了生產(chǎn)成本，提 高了產(chǎn)品質(zhì)量。3硝基苯法牛產(chǎn)工藝及技術經(jīng)濟分析3. 1工藝技術路線硝基苯與苯胺在縮合催化劑-四甲基氫氧化錢存在下發(fā)生縮合反應，生成水、 4-亞硝基二苯胺、4-硝基二苯胺及少量偶氮苯、吩嗪等雜質(zhì)，蒸發(fā)反應生成的水 有利于反應向產(chǎn)物方向移動；縮合反應產(chǎn)物不經(jīng)分離，在加氫催化劑、溶劑存在 下，發(fā)生還原反應，生成4-氨基二苯胺；加氫反應混合物經(jīng)萃取、蒸發(fā)、蒸館 等工序分離出溶劑循環(huán)使用于加氫工序，分離出縮合催化劑用于縮合工序；油相 混合物經(jīng)蒸發(fā)、蒸惚操作分離出苯胺循環(huán)使用于縮合工序，蒸憾出的4-氨基二 苯胺作為產(chǎn)品，蒸惘殘渣作為固體廢渣焚燒處理。工藝流程

12、見圖1(略)。3.2投資估算規(guī)模3000t/a4-氨基二苯胺總投資3 500萬元，其中流動資金1 000萬元， 投資估算見表2。表2 3000t/a硝基苯法4-氨基二苯胺裝置總投資估算項目金額/萬元生產(chǎn)設施投資2500設備投資1550安裝費用450土建費用400其他費用50不可預見費用50流動資1000合計35003. 3消耗定額及成本4-氨基二苯胺的消耗定額與成本見表3o 表3硝基苯法4-氨基二苯胺的消耗定額及成木原料名稱單價/ (元.t'1)單耗/(t. f1)金額/元直接材料費16785硝基苯85000. 837055苯胺140000.57000四甲基氫氧化錢300000. 03

13、900加氫催化劑1500000. 0081200氫氣(標準狀態(tài))1. 5 7u/m3350m3525溶劑35000. 03105燃料及動力費1860水0.3600180電0.6800480蒸汽1208960煤4000.6240合計186453. 4經(jīng)濟效益分析3.4.1分析依據(jù)(1) 設備折舊(按 10 年計,余值 10%)： 15 500000 元x (l-10%)/(10ax 3000t/a) =465 元/t。(2) 工人及管理人員工資(共70人，平均工資12萬元/ 人)：12000 元/ (a 人)x 70 人/3000t/a=280 元/t。(3) 維修費(按生產(chǎn)設施投資扣除土建費后

14、的3%提取)：21 000 000元/ax 3%/3 000t/a=210 元/t。(4) 土建工程折舊(按 15 年計，余值 10%) : 4000000 x (1-10%)/(15a x3000t/a)=80元/t。(5)投資利息(按貸款1 500萬元，1 000萬元用于投資,500萬元用于流動資金，按年利率8%計算):生產(chǎn)設施貸逆:利息：_10 000000 元/ax8%/3 000t/a： 266. 7 元/t：流動資金利息：5 000000 元/ax8%/3 000t/a=133. 3 元/t。(6) 動力消耗見表3,燃料與動力消耗費用為1 860元/t。(7) 原料現(xiàn)價及產(chǎn)品現(xiàn)售價

15、：原料現(xiàn)價16785元/t (表3),產(chǎn)品售價29 000 元/to(8) 稅金(為計算方便，按售價的10%計算)：29000 元/t x 10%=2 900 元/t。(9) 管理費(按售價的1%計算)：29 000 元/t xi%二290 元/t。(10) 年產(chǎn)值29000 元/t x3 000t/a=8 700 萬元/a。3.4.2成本概算成本概算見表4。表4 3000t/a硝基苯法牛產(chǎn)4-氨基二苯胺單位成木概算 元/t項目金額固定成本1591. 7設備折舊465工資280維修費210管理費290土建折舊80生產(chǎn)設施貸款利息266.7可變成本1877& 3原材料16785燃料與動力

16、消耗1860流動資金貸款利息133.3總成本20370稅2900利57303. 4. 3主要經(jīng)濟指標 主要經(jīng)濟指標見表5。3. 4. 4盈虧平衡點分析（1）盈虧平衡產(chǎn)量點產(chǎn)量點二年固定成本總額/（單位售價-單位變動成本總額）二1 591.7元/tx3 000t/a（29 000 元/t-18 778. 3 元/t）二467. 2 t/a即年產(chǎn)467. 2t產(chǎn)品即可保本。表5 3000t/a硝基苯法生產(chǎn)4-氨基二苯胺主要經(jīng)濟指標項目數(shù)額規(guī)模/ (t. a-1)3000總投資/萬元3500固定資金/萬元2500流動資金/萬元1000銷售總收入/（萬元.a '）8700銷售成本/（萬元 a-1）6111稅金/（萬元 a1）870稅后利潤/（萬元 a1）1719投資利潤率/%49投資利稅率/%74投資冋收期ai1.5（2）經(jīng)營安全率經(jīng)營安全率二（達產(chǎn)時年產(chǎn)量-盈虧平衡產(chǎn)量）/達嚴時年產(chǎn)量=（3 000t/a-467. 2t/a）/3 000 t/a二8