年产1000吨苯甲醛工艺的设计.ppt

年产1000吨苯甲醛的生产工艺 摘要 苯甲醛是重要的有机化合物，可用于合成药物、香料、化妆品、染料和农药等多种化工产品，应用领域非常广泛，对其进行制备方法的研究和理论性的探讨，不仅具有良好的经济效益，而且具有较高的学术价值，多年来一直是化学工作者研究的重点课题。 反应绿色化、设备小型化、过程集成化是目前化学及化工行业发展的趋势，开发安全、清洁、高效的生产过程己成为化学、化工界的迫切任务。本文采用研究了在近临界水中，无催化剂条件下，用过氧化氢作为氧源，氧化甲苯生成苯甲醛。并进行一系列的物料衡算，能量衡算及简单的经济核算，从而设计出完整的工艺。绘制带主要控制点的工艺流程图，进行工段设备设计、选型，制备设备一览表。绘制主要设备结构图。在苯甲醛大规模生产的今天，有重要的意义。 一、苯甲醛的简介及主要生产方法 二、本设计工艺流程介绍 三、物料衡算，能量衡算 四、化工设备工艺参数计算 五、根据工艺参数进行化工设备设计 六、小结 一、苯甲醛简介及其主要生产方法 A、苯甲醛简介 苯甲醛又称为安息香醛，分子式 C7H6O，分子量 106.12。苯甲醛是醛基直接与苯基相连接而生成的化合物，因为具有类似苦杏仁的香味，曾称苦杏仁油。苯甲醛广泛存在于植物界，特别是在蔷薇科植物中，主要以苷的形式存在于植物的茎皮、叶或种子中，例如苦杏仁中的苦杏仁苷。苯甲醛天然存在于苦杏仁油、藿香油、风信子油、依兰依兰油等精油中。 苯甲醛及其衍生物都是重要的有机中间体，在化学工业中有着广泛的应用。目前，国内苯甲醛市场需求量逐年增加，开发高附加值产品苯甲醛可以为企业带来良好的经济效益。 B、苯甲醛的主要生产方法 苯甲醛生产新工艺的开发，国内外都做了大量的研究工作，其中最重要的有：以甲苯为原料的气相或液相氧化法、间接电解氧化法、三氧化二锰非均相氧化法、超(近)临界流体中氧化法和仿生催化氧化法。除此以外，还有苯甲醇氧化法或苯甲酸还原法，最近又有文献报道了在近临界水中肉桂醛水解法。 二、本设计工艺流程介绍 本设计采用近临界水法实现苯甲醛生产的工业化，由于水在近临界条件下，t = 250 ~ 350 ℃、p≥p0(p0为饱和蒸汽压)，具有较低的介电常数, 并且氢键能力减弱, 使得近临界水具有有机溶剂的特性，能溶解有机物，而且对氧也具有很大的溶解度。甲苯在308 ℃ 可以与水完全互溶，因此，近临界水、甲苯和氧可以共存于一相，形成均相体系，使原来的非均相反应转变为均相反应，极大地提高了反应速率。与超临界水相比较，近临界水更具有实际可操作性。 A、近临界水法制取苯甲醛的机理及反应条件的选择： T（甲苯） BA（苯甲醛） BAC（苯甲酸） 主要的反应物为甲苯和工业级双氧水（35%）。 由温度、时间、及压力对苯甲醛的收率的影响可得该工艺的最佳条件为反应压力为22Mpa，最佳反应温度为345℃，最佳反应时间是55min,最佳双氧水与甲苯的摩尔比为3.5。 由反应动力学得到返混对苯甲醛收率不利，故采用管式反应器（PFR）。 苯甲醛的生产工艺如图：  本工艺主要包括：粗苯甲醛生产工艺；粗苯甲醛冷却工艺；粗苯甲醛分离工艺；粗苯甲醛精馏工艺 三、物料衡算，能量衡算 物料衡算结果如下表： 投料量（产量） 投料时刻 初始 循环后 双氧水的投料量(Kg/h) 1872.97 366.6 甲苯的投料量(Kg/h) 692.76 272.16 苯甲醛的产量(Kg/h) 138.89 138.89 苯甲酸（副产物）的产量(Kg/h) 201.10 201.10 水的投料量(Kg/h) 1487.4 0 能量衡算如下： 根据反应式 ，设计合适的路径： 根据下面公式计算反应热： 得到总反应热： 四、化工设备工艺参数计算 4.1 泵的工艺计算(输送过氧化氢的泵的计算) 由柏努利方程： 得，净功： ，有效功率： 查化工原理附录（IS型单级离心泵性能表）可选IS100-65-315（流量：100m3/h，扬程：125m, η=0.66，N：51.6KW） 4.2 反应器的工艺计算（PFR） 总体积为：4m3,管长：7.42m，管数：20根。 4.3 精馏塔的工艺计算 理论板数NT=n-1=7-1=6（不包括再沸器），实际塔板数：Np=10。 塔径：1.5m,塔高：3.6m. 五、根据工艺参数进行化工设备设计 5.1 反应管的选型 选择无缝铜管(TP1,磷脱氧铜)： =134MPa, φ86×8mm 5.2 反应器的水箱选型 选择Q345, ,长7.6m，宽3