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自20世纪以来,最常用生产苯胺的方法是硝基苯催化加氢法,为了适应国家新型政策要求,加强对环境的保护和资源的节约利用,不断地对苯胺生产工艺进行详细研究与开发,确保硝基苯气相催化法生产苯胺工艺绿色化生产。以10万吨/年苯胺产量,使用硝基苯、氢气作为原料,其中氢气可以自产。首先在流化床反应器内原料硝基苯催化加氢发生还原反应生成苯胺,然后经过一系列的脱水、精制等过程生成产品苯胺。通过利用Aspen Plus化工流程模拟软件建立苯胺生产工艺流程,并通过对苯胺生产工艺流程中所含的物质性质以及流程特征,选取了适合苯胺生产工艺流程的单元模块以及物性方法,选用的物性方法为NRTL。然后对苯胺生产工艺流程进行设计以及模拟计算。为了使苯胺生产工艺流程达到最佳状态,以及得到符合标准的苯胺产品,对苯胺生产工艺流程中的工艺参数及条件进行不断的调试。对苯胺生产过程系统中的换热网络进行设计与优化。在流化床内进行硝基苯催化加氢反应,选用合适的氢气和硝基苯摩尔比为10:1,最终使得原料硝基苯的转化率达到99%。对苯胺生产工艺中各个单元进行优化分析,经过优化后,脱水塔、废水塔以及精馏塔确定最佳理论塔板数,最佳回流比等。优化后硝基苯的转化率达到99.8%,优化后脱水塔在塔底回收率99.86%,得到粗苯胺的质量分数为99.7%,然后再通过精馏塔对粗苯胺进行苯胺精制过程进行优化,优化后的苯胺精制精馏塔的塔板数为12块,进料塔板在第5块,回流比为2,并获得质量分数为99.9%的苯胺产品。经过精馏塔分离后得到质量流率为12370.5kg/h的苯胺产品。采用过程动态模拟软件Aspen Plus Dynamics建立了相应的苯胺精制过程控制结构。通过动态模拟,得到了该控制方案在±10%流量和组成扰动下的动态运行数据,分析了产品纯度、产品流量、热负荷和塔板温度等动态特性。本文提出的温度控制方案,可有效处理±10%的流量和组成扰动。利用Aspen Energy Analyzer软件对整个苯胺生产工艺过程进行换热网络优化设计,经优化后苯胺生产工艺过程中所消耗的公用工程量降低6.39%。利用通过利用Aspen Economic对优化苯胺生产过程设备以及公用工程进行经济估算,苯胺生产过程总操作费用为3071万元/a,总投资7759万元,总安装费用为3154万元,公用工程成本169.1万元,用电费用为31.03元/h,设备费用1513万元,总期望回报率为30%,可实现并得到较好的收益。