年产300吨对羟基苯甲醛生产车间工艺设计 毕业设计

中国矿业大学银川学院本科毕业设计（2015 届）题目年产2.5万吨甲醛生产工艺设计系别化学工程系专业煤化工年级 11级2班学生姓名魏杰指导教师张霞年月日本设计为年产2.5万吨37%甲醛水溶液的生产工艺设计，本设计采用银催化法工艺，根据设计要求对工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能量的衡算，对主要设备和管道进行了设计及选型，同时对本装置安全生产与“三废”治理作了相关讨论。

关键词: 甲醛: 甲醇: 氧化: 工艺: 电解银:甲醛是重要的有机化工基础原料，是甲醇最重要的衍生物产品之一，甲醛的用途十分广泛，主要用于生产脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生产医药产品、农药和染料以及消毒剂、杀菌剂、防腐剂等。

目前甲酴的生产均采用甲醇为原料，银催化剂，经空气氧化得到，其浓度为37%左右，其余为水，含甲醛40%、甲醛80%的水溶液叫做福尔马林，是常用的杀菌剂和防腐剂。

甲醛是脂肪族中的最简单的醛，化学性质十分活泼。

甲醛最早由俄国化学家A.M.Butlerov于1895年通过亚甲基二乙酯水解制得。

1868年，A.M.Hoffmann使用铂催化剂，用空气氧化甲醇合成了甲醛，并且确定了它的化学特性。

1886年Loews使用铜催化剂和1910年Blank使用银催化剂使甲醛实现了工业化生产。

1910年，由于酚醛树脂的开发成功，使甲醛工业得到了迅猛的发展。

随着甲醛工业生产的不断扩大和甲醛产品的深入研究，其生产工艺的日渐完善，对甲醛生产设备的要求也在不断提高。

工业甲醛生产典型的有机合成工艺，在我国已有近五十年的历史。

我国的甲醛生产技术无论在装置技术、催化剂的改进、还是余热利用方面都已有了长足的进步，其主要技术经济指标已过到国际上同类生产工艺先进水平。

从我国甲醛的生产现状看，结合毕业实习的相关内容，此设计采用的是银催化剂氧化生产甲醛的生产工艺流程。

在整个设计过程中，按照设计任务书的要求，对年产2.5万吨甲醛装置进行了完整的物料衡算与热量衡算，对工艺过程中的主要设备进行了较为详细的工艺计算。

摘要甲醛是一种重要的有机化工原料，主要用于生产酚醛树脂(PP)、脲醛树脂(UF)等，还可用作杀菌剂、消毒剂、防腐剂、溶剂、还原剂以及尿素—甲醛型缓效肥料等，在农业、水处理、涂料、医药以及染料等方面具有广泛的用途。

本套设计是根据国内甲醛工业现状、产品要求，采用铁、钼、钒等金属氧化物作为催化剂，在“铁钼法”传统生产工艺的基础上，设计出具有创新性“铁钼法”工艺，反应原理简单，所得产品纯度高，污染少的一套装置。

关键词：铁钼法，原理方法，工艺设计，尾气循环，物料衡算引言甲醛用途非常广泛，合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛，可以说甲醛是化学工业中的多面手，但任何东西的使用都必须有个限量，有一个标准，一旦使用超越了标准和限量，就会带来不利的一面。

国外甲醛衍生产品多达近百种。

甲醛生产企业应根据本地区的原料及产品供求情况，不失时机和因地制宜的发展一些附加值更高的甲醛衍生产品，加快甲醛衍生产品的品种及其生产技术的发展进程。

与此同时，应重点关注催化剂性能的改进和提高工作，大力加强业已成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料的推广应用，不断提高装置的技术含量，加大技术进步力度。

本次设计在“铁钼法”传统生产工艺的基础上，设计出“尾气循环工艺”、“热量循环工艺”等多种改良创新性节能、环保的新型“铁钼法”工艺，解决了实际生产中尾气、热量的再次利用。

由于甲醛是有毒有害气体，生产过程中一定要注意环保，尾气和废碱，废酸必须经过处理达排放标准后才能排放。

这次设计有成功也有不足。

对所需的各种参数都做到了有据可查，计算过程有理有据。

从铁钼催化法甲醛生产工艺设计流程出发，系统的进行了物料衡算，但是，由于此设计资料有限，反应器的动力学模型无法建立，不能进行反应器设备设计，又因为自身水平的限制，尽管已尽最大努力，最终不足之处仍然存在,希望大家批评指正。

一、甲醛生产的目的及意义甲醛是脂肪族等系列中最简单的醛,化学性质十分活泼,可合成多种化合物,是重要的大宗基本化工原料之一,广泛应用于化工、医药、染料和农业等领域,大部份用作脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺—甲醛树脂的原料，还可用作生物合成香料、合成炸药、合成螯合剂、合成助剂以及合成重要的中间体等，甲醛的用途分布为图1所示。

对羟基苯甲醛的生产工艺及下游产品的开发来源:中国化工信息网 2007年7月3日对羟基苯甲醛(PHB)分子式为C7H6O2，呈白色或浅黄色针状结晶，微溶于水，溶于甲醇、丙酮和苯等有机溶剂。

是重要的有机化工原料，是精细化学品的重要中间体，广泛应用于医药、农药、香料等领域，其需求量呈不断增长趋势。

1 生产工艺国内主要生产厂家有辽宁新民有机化工厂、南京晶美化学有限公司、安徽潜山药物化工厂、山东淄博大华化工公司、山东春光化工有限公司、盐城隆达公司农药厂、高邮市康乐精细化工厂、上海宝山月浦化工厂等十余家企业。

对羟基苯甲醛合成路线较多，国内多采用苯酚-甲醛法，而国外则多采用空气氧化对甲酚法。

目前国内对羟基苯甲醛与国外先进水平和国内精细化学品工业发展的要求尚存在较大差距，近年来虽然国内有多家企业计划采用对甲酚路线建设该项目，如大庆萨南实业有限公司、湖州市加成石油化工厂、嘉兴市华杰精细化工有限公司等数家企业。

但是技术不甚成熟，尤其是对甲酚氧化产物分离技术不过关，导致产品质量较差，不能满足下游精细化学品对纯度的要求。

下面介绍一下各种合成工艺的概况。

1.1 苯酚法(1)苯酚-甲醛法苯酚和液体氢氧化钠混和反应物形成钠盐，在50℃下慢慢加入甲醛，得到邻和对位的羟甲基苯酚；产物不需分离，在50℃下通入氧气，并加入苯酚质量分数5%的Pt/C催化剂和Bi2(SO4)3，反应1.5h后过滤催化剂，再经酸化、蒸馏得到PHB。

以间硝基苯磺酸为催化剂时产率为55%左右，若以氟硼酸作催化剂，产率则可达80%以上。

该法对设备要求不高，合成路线较短，技术成熟，但产率和选择性高，环境污染比较严重，目前国内多采用该法生产。

(2)氯仿法(Reimer-Tiemann法)在碱金属氢氧化物作用下，苯酚与氯仿反应生成邻羟基苯甲醛和PHB。

将三氯甲烷加入苯酚碱溶液中，在80℃下反应4h，得到PHB和邻羟基苯甲醛，混合物经酸化、蒸馏、分离、纯化，得到PHB，收率50%左右。

甲醛生产工艺设计
甲醛是一种重要的化工原料，广泛应用于树脂、合成纤维、橡胶、塑料等行业，因此甲醛生产工艺设计非常重要。

下面我会介绍一个常用的甲醛生产工艺设计。

1. 原料准备：甲醇和空气是甲醛生产的主要原料，因此需要准备充足的甲醇和空气供应。

2. 催化剂选择：甲醛的生产是通过将甲醇在催化剂的作用下氧化为甲醛。

常用的催化剂包括银催化剂、氯化亚砜催化剂等，选择适当的催化剂对提高甲醛生产效率和质量非常重要。

3. 生产过程：甲醇和空气通过一定比例进入反应器，在催化剂的作用下进行氧化反应。

反应器通常采用高温高压的条件，确保反应的进行。

同时，需要控制反应的温度和压力，以保证反应的效果和安全。

4. 产物分离和纯化：甲醛生产过程中还会伴随着一些副产物的生成，需要对产物进行分离和纯化。

常用的方法包括蒸馏、吸附、冷凝等，可以将甲醛和其他组分分离开来，得到高纯度的甲醛。

5. 安全控制：甲醛作为一种有毒有害物质，工艺设计中需要注意安全控制。

采取合适的工艺措施，确保工艺操作人员的安全。

例如，需要对生产装置进行密封处理，以减少有毒气体的泄漏；安装监测仪器，实时监测关键参数，及时发现异常情况。

以上就是一个常用的甲醛生产工艺设计的概述。

当然，实际的甲醛生产工艺设计还需要结合具体的企业条件、工艺设备等方面进行详细设计。

在设计过程中，还需要充分考虑安全性、经济性和环保性，并根据实际情况进行调整和优化，以达到高效、稳定、可持续生产的目标。

一、总体技术经济指标
1.实施单位：XXXXX
2.发电量：最小3×10^4千瓦时
3.甲醛产量：3×10^4吨/年
4.厂用电率：90%
5.气体消耗量：3.7×10^4立方米/年
6.酸性废水负荷：1.5×10^3立方米/年
7.固体废物负荷：6×10^3吨/年
二、工艺流程
1.原料准备
本工艺采用聚氯乙烯（PVC）作为原料，其初始质量分数为99.9%以上。

原料经过筛分、破碎处理后运至入料口，经过磨机、碎料机破碎处理后，再经过型料机后分成片状物，备用。

2.反应
a.预处理
将片状物材料经过前处理反应器，加入磷酸、四氟乙烷酸钠及抗氧剂，在130-150℃、压力1.5Mpa的条件下，反应1~2小时，使原料材料颗粒
度细化，其中磷酸发生水解反应，产生磷酸根和氢氧化钾，以及氢氧化钙
的混合液，产生的磷酸根可促使实现分子链氧化，从而降低了氧化反应的
温度，从而达到改变材料分子结构的目的。

b.甲醛氧化反应
将处理后的原料材料运至氧化反应釜，加入相应的磷酸根及氢氧化钙储存液，以及氢氧化钾及硫酸，在220-240℃、压力2.5MPa的条件下，反应6~8小时，使原料聚氯乙烯和氢氧化钾发生氧化反应，生成甲醛、水及其他副产物，从而实现甲醛制备的目的。

3.产物回收。

对羟基苯甲醛的生产工艺及下游产品的开发来源:中国化工信息网 2007年7月3日对羟基苯甲醛(PHB)分子式为C7H6O2，呈白色或浅黄色针状结晶，微溶于水，溶于甲醇、丙酮和苯等有机溶剂。

是重要的有机化工原料，是精细化学品的重要中间体，广泛应用于医药、农药、香料等领域，其需求量呈不断增长趋势。

1 生产工艺国内主要生产厂家有辽宁新民有机化工厂、南京晶美化学有限公司、安徽潜山药物化工厂、山东淄博大华化工公司、山东春光化工有限公司、盐城隆达公司农药厂、高邮市康乐精细化工厂、上海宝山月浦化工厂等十余家企业。

对羟基苯甲醛合成路线较多，国内多采用苯酚-甲醛法，而国外则多采用空气氧化对甲酚法。

目前国内对羟基苯甲醛与国外先进水平和国内精细化学品工业发展的要求尚存在较大差距，近年来虽然国内有多家企业计划采用对甲酚路线建设该项目，如大庆萨南实业有限公司、湖州市加成石油化工厂、嘉兴市华杰精细化工有限公司等数家企业。

但是技术不甚成熟，尤其是对甲酚氧化产物分离技术不过关，导致产品质量较差，不能满足下游精细化学品对纯度的要求。

下面介绍一下各种合成工艺的概况。

1.1 苯酚法(1)苯酚-甲醛法苯酚和液体氢氧化钠混和反应物形成钠盐，在50℃下慢慢加入甲醛，得到邻和对位的羟甲基苯酚；产物不需分离，在50℃下通入氧气，并加入苯酚质量分数5%的Pt/C催化剂和Bi2(SO4)3，反应1.5h后过滤催化剂，再经酸化、蒸馏得到PHB。

以间硝基苯磺酸为催化剂时产率为55%左右，若以氟硼酸作催化剂，产率则可达80%以上。

该法对设备要求不高，合成路线较短，技术成熟，但产率和选择性高，环境污染比较严重，目前国内多采用该法生产。

(2)氯仿法(Reimer-Tiemann法)在碱金属氢氧化物作用下，苯酚与氯仿反应生成邻羟基苯甲醛和PHB。

将三氯甲烷加入苯酚碱溶液中，在80℃下反应4h，得到PHB和邻羟基苯甲醛，混合物经酸化、蒸馏、分离、纯化，得到PHB，收率50%左右。

毕业设计（论文）任务书一．设计（论文）题目：300吨年对羟基苯甲酸丁酯生产车间工艺设计二．现有文献、资料：[1] 北京石油化工学院学报，2004，12(3)：9-14[2] 中国食品添加剂，2003，(2)：19-25三．设计（论文）要点：[1]分析评估各生产方法和工艺，市场状况[2] 完成物料衡算和热量衡算[3] 完成投资估算[4] 绘制工艺流程图四．毕业设计（论文）完成项目：1.译文 2 篇2.文献综述 1 篇3.开题报告 1 份4.设计（论文）说明书▉有□无5.设计（论文）图纸▉有□无五．毕业设计（论文）工作期限:任务书发给日期2013 年12 月9 日设计（论文）工作自2013 年12 月9日至2014年4月31 日设计（论文）指导教师系主任主管院长300吨年对羟基苯甲酸丁酯生产车间工艺设计摘要对羟基苯甲酸丁酯目前是世界上用途最广、用量最大、应用频率最高的一系列防腐剂，在食品，医药，化妆品等多个领域得到广泛应用[1]。

本文通过对几种催化剂的比较，决定选择使用浓硫酸为本次设计的生产工艺催化剂，并对羟基苯甲酸和正丁醇为原料，以环己烷为带水剂，进行对羟基苯甲酸丁酯的生产。

该工艺过程简单，产品纯度高，是对羟基苯甲酸丁酯生产的一条高产、优质、低成本的有效途径。

本论文设计了一个年产300吨对羟基苯甲酸丁酯的生产车间，在该工艺过程中，原料进料条件是25℃，1bar，对于一次反应，对羟基苯甲酸进料424.91Kg；正丁醇进料797.28Kg；浓硫酸进料4.50Kg；环己烷进料257.60 Kg。

得到的产品的纯度是99.7％，收率是83.8％。

此外，反应釜一年工作2400小时，年产量达到300吨。

同时，对反应釜，精馏塔等进行物料衡算，对反应釜、对换热器等进行热量衡算，对釜体、精馏塔等进行设备评估。

最后对产品的经济合理性、投资等进行分析，即投资估算，得到投资回收期为2.8年，对该工厂的财务、利润等进行评价，确认该工艺在经济上可行。

对羟基苯甲醛生产新工艺对羟基苯甲醛(简称P )耶是一种重要的合成医药、香料、液晶材料的中间体。

以对羟基苯甲醛为原料可以发展一系列医药、农药和香料产品及一系上提高了一个新的水平。

平均收率达8% 5以上，成品含量稳定在9% 9以上。

主要的改进之处有：1使用多组分催化剂、()主列更高层次的精细化工产品[]在较新的生产香兰1。

- 3素(又称香兰醛)的工艺中，就以对羟基苯甲醛为主催化剂及助催化剂筛选得当，小试最高收率达9% 2; ( ) 0气体分布及搅拌形式上有较大改进，2在在设计上努力使气(2一固( o)催化剂)一液(甲醇)三相达到最大可能的充分混合，同时优化了工艺参数，要原料。

它还是生产大吨位农药――溴苯腈和杀螟腈的关键中间体原料。

目国内外对羟基苯甲醛被前大量用于合成心脑血管药物艾司洛尔，新一代口服抗菌素羟氨苄基青霉素(阿莫西林)和抗菌磺胺增效剂三甲氧基苄胺嘧啶(M ) 作为磺胺药物产品质量稳定方面已达到了国内先进水平。

TP。

T 及抗生素的增效剂配用，前大量出口，目因而也带动了对羟基苯甲醛的需求。

PB还可用于合成对羟基H1原理为大吨位生产提供了可靠的设计依据；3新技术()的运用加上生产管理的加强，在原料消耗方面以及1 1合成反应 .在催化剂和溶剂的存在下，氧气与对甲酚的钠苯甘氨酸、羟氨苄头孢霉素、人造天麻、杜鹃素等。

对羟基苯甲醛国际市场的需求量近期大幅增加，价格不断上涨，国内贸易公司纷纷组织该产品出口欧美等国。

盐发生氧化反应，生成的对醛基钠盐再与盐酸作用制得对羟基苯甲醛。

详细反应机理文献均有叙述。

主反应：H - e4 H+№0― O-H-3 C C HN O q￣C 3+ 0― a― I- H zN O1H C O+ H I― a -6‘ H:一C尽管PB H有多种合成工艺，由于受原料、但工艺过程、三废治理、技术经济等多种因素的制约，真正实现工业生产价值的工艺为数不多。

由于该产品在多个行业中均有重要用途，其合成机理、过程、工业NO CH- H a - e4C 3NOCICO a -￣￣H -H_一H oC CO副反应：H 6 H+ 0一C} O{‘ 2H_扎-H Oc - s+ C删C HH -晶一O H O1 C O :生产研究一直为广大科研工作者所关注。