8万吨/年苯甲醇氧化法制备苯甲醛工艺设计(7)
1.4 主要原料性质及用途
1.4.1 苯甲醇[5]
分子式为C7H8O，分子量为108.13
外观： 无色液体,有刺激性气。香气：有微弱的芳香，几乎无香。有时苯甲醇在久置后，会因为氧化微带苯甲醛苦杏仁气息。熔点(℃)：-15.3。沸点(℃)：205.45。 相对密度(水=1)：1.0455(20℃)。 相对蒸气密度(空气=1)：3.72。饱和蒸气压(kPa)：0.13(58℃)。折光率1.5380-1.5420。闪点(℃)： 100.6（开口）。 溶解性：易溶于乙醇、 乙醚等有机溶剂，能溶于水。20℃时溶于水3.8% 。
经氧化或脱氢反应生成苯甲醛。加氢可生成甲苯、联苄或甲基环己烷、环己基甲醇。与羧酸进行酯化反应生成相应的酯。在氯化锌、三氟化硼、无水硼酸或磷酸及硫酸存在下，缩合成树脂状物。
1.5 本设计的主要任务和目标
1.5.1 设计的任务
本课题产品为苯甲醛，生产规模：8万吨/年，一年按300天计算。
1.5.2 设计的目标
本课题对苯甲醛的生产进行工艺设计，物料衡算，热量衡算，主要设备的设计和计算，绘制工艺流程图及生产车间布置图，设备的平面、立面布置图。本课题工作量适中，具有一定的广度和深度。
1.5.3 生产工艺条件[6]
反应器：T304
反应压力：0.8-0.9MPA
反应温度：进口：25℃，出口：96℃
反应器进口苯甲醇的含量：3115.72kmol
反应空速比：1h-1
反应器的结构：列管式固定床反应器
2 工艺流程设计
2.1 工艺路线及其基本原理
2.1.1 工艺路线
苯甲醇制备苯甲醛的工艺流程如图1所示。将四氯化碳加入含有苯甲醇，充分混合，加入硝酸，经加热器加热并充分反应，反应得到的NO2在装有水的容器中，充分吸收得到硝酸，回流到加热器中，再通过精制塔得到苯甲醛和四氯化碳。其中四氯化碳又可作为催化剂循环利用。
2.1.2 基本原理
（1） 催化剂[7]
硅胶作为催化剂载体能有效提高Zn(NO3)2利用率，同时其表面硅羟基具有温和的反应活性，从而抑制苯甲酸的形成。
Zn(NO3)2在酸性条件下作为温和的氧化剂直接参与反应，有效地将苯甲醇氧化为苯甲醛。同时在反应过程中因被还原而失去活性的Zn(NO3)2在硝酸作用下又得以再生继续循环使用。滴加硝酸控制反应在pH 2~3范围进行，反应在pH小于2的条件下进行，会生成苯甲酸。
（2） 反应温度
温度是影响氧化反应进程的最重要因素，为避免苯甲酸副产物的生成，通过合适的四氯化碳加入量以控制反应温度在最佳温度98℃，进行，温度过高会生成苯甲酸副产物。一般来说，催化剂寿命或使用初期，反应温度相对略低，随着使用时间变化，为保证反应转化率和产物收率，会逐步提高反应温度。要注意的是温度过高可能会使反应（特别是深度氧化反应）过于剧烈，大量反应热会导致催化剂床层温度（首先是热点温度）急剧升高，一方面可能出现温度失控（“飞温”），对装置及人身安全造成威胁，另一方面，也会对催化剂造成损伤。
生产中，一般理想的反应状态是诸多反应条件相互匹配的结果。
2.2 主要化学反应
该方法以苯甲醇和硝酸为原料，在78～96℃反应温度条件下通过催化剂床层进行反应。反应式为：
2.3 生产控制说明及控制项目
(1) 用能标准和节能规范
(2) 能源供应状况
(3) 能源消耗状况
(4) 能源消耗指标分析
(5) 节能措施和效果分析
2.4 工业安全[8]
该装置中的物料苯甲醇属于具有麻醉作用，对眼、上呼吸道、皮肤有刺激作用。摄入引起头痛、恶心、呕吐、胃肠道刺激、惊厥、昏迷。可燃并有刺激性，所以要防止泄露。因此极易发生火灾和爆炸事故。引起火灾和爆炸危险的主要因素有大量泄漏，如反应器、冷凝器、蒸馏釜等处；控制失灵，如阀门、仪表损坏或安全装置失效，使生产工艺过程失去了控制；误操作，由于操作工的工作失误，造成物料跑损、泄漏；如一旦遇到火源，有可能造成火灾爆炸事故。安全生产有关规定具体如下：
下一篇：废水处理方法研究