1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计年产6000吨苯甲酸生产工艺设计年产6000吨苯甲酸生产工艺设计摘要本设计为年产6000吨苯甲酸生产工艺设计。本设计简单介绍了苯甲酸的主要用途、生产现状及发展趋势，主要内容为苯甲酸生产工艺的设计。首先确定工艺流程及工艺条件，再进行物料衡算和热量衡算，然后确定工艺生产所需的设备参数以及原料和公用工程的消耗量。之后对生产线的管道选型和对工艺设计一个自动控制方案。完成以上步骤后再合理布置车间。另外还对苯甲酸生产过程产生的三废提出完整的治理方案。最后还需对生产建设进行了简单的初步技术经济评价。关键词：苯甲酸；甲苯；精馏；流程模拟Production process design of 6, 000 tons of benzoic acid per yearAbstractThis design is the production process design of 6000 tons benzoic acid per year. This design briefly introduces the main use, production statu

2、s and development trend of benzoic acid. Benzoic acid production process is the main part.First, determine the process flow and process conditions. And then implement material balance and heat balance. Then determine the equipment parameters required for process production and the consumption of raw materials and utilities.Then, set up an automatic control scheme to select pipes and production methods. Arrange the workshop reasonably after the above steps are completed. In addition, a complete t

3、reatment plan for the three wastes produced in the benzoic acid production process is proposed. At last, a simple technical and economic evaluation of production and construction is needed.Keywords:Benzoic acid; Toluene; Distillation; Process simulationIII北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计目录诚信承诺书I摘要IIAbstractIII1 前言11.1合成方法11.1.1三氯甲苯水解法11.1.2邻苯二甲酸酐脱羧法21.1.3甲苯液相空气氧化法21.2苯甲酸的分离技术31.2.1精馏31.2.2升华结晶31.2.3熔融结晶41.2.4溶液重结晶42 工艺流程设计52.1反应过程52.1.1主副反应式52.1.2反应条件52.2工艺流程53 物料衡算83.1 生产能力的计算83.1.1质量守恒83.2基准计算83.3 反应器10

4、3.4 闪蒸罐133.5 氧化塔塔顶冷凝器143.6 脱甲苯塔153.7 脱轻塔163.8 苯甲醛塔173.9 苯甲酸塔193.10水油分离器204 热量衡算214.1热量守恒214.2反应器214.3闪蒸罐244.4脱甲苯塔264.5脱轻塔274.6苯甲醛塔294.7苯甲酸塔305 设备设计计算及选型325.1反应器325.1.1内置换热管设计325.1.2选材335.1.3体积计算335.2.精馏塔355.2.1脱轻塔设备设计计算355.2.2脱甲苯塔设备计算数据475.2.3苯甲醛塔设备计算数据485.2.4苯甲酸塔设备计算数据495.3换热器495.3.1进料预热器495.3.2冷凝器505.3.3再沸器515.4储罐535.5泵555.6水油分离器565.7闪蒸罐575.7.1浮动流速575.7.2尺寸585.7.3气液分离器接管计算596 自控方案616.1泵类616.2换热器616.3反应器616.4精馏塔627 管道设计及选型638 车间布置和厂房布置658.1车间布置设计重要性658.2车间生产要求658.3布置详情658.3.1管廊的布置668.3.2建筑物的布置6

5、68.3.3设备的布置669 公用工程、环境保护与安全措施679.1公用工程679.1.1供电679.1.2供热679.1.3给排水679.2环境保护679.2.1废气679.2.2废水709.2.3废固709.3安全措施7010 工程设计概算及技术经济7110.1投资估算7110.1.1固定资产投资估算7110.1.2建设期投资及贷款利息7410.1.3流动资金7410.1.4项目总投资估算7410.2成本估算7510.3税金及利润估算7610.3.1增值税7710.3.2城市维护建设税7710.3.3教育附加税7710.3.4企业所得税78结论79参考文献80致谢81附录82附录一：物料流程图（PFD）82附录二：工艺管道及仪表流程图（PID）83附录三：车间布置图84附录四：主要设备装配图884北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1 前言苯甲酸的用途很多。苯甲酸可作食品防腐剂和抑菌剂。它也是合成尼龙、聚酯纤维、苯酚的原料。还能做醇酸树脂的改性剂，改善树脂的耐化学腐蚀性、粘性和强度。另外它具有良好的缓蚀作用，可作钢铁防锈剂。能作染色的媒染剂，加快染色速度，增强耐洗度。虽然无

6、添加食品及更优质的防腐添加剂（如山梨酸钾）在逐步提升市场占比，但总体来说苯甲酸钠还是有着较为稳健的发展前景，2018年该领域占苯甲酸消费的55%以上1。工业级别的苯甲酸市场已经相对饱和，但高纯度苯甲酸的市场需求仍然很大。本设计针对的99.5%纯度的苯甲酸生产。1.1合成方法工业生产使用的合成方法主要有三种：三氯甲苯水解法、邻苯二甲酸酐脱羧法和甲苯液相空气氧化法。1.1.1三氯甲苯水解法甲苯在100-150进行光氯化反应，所得三氯苄基苯在氯化锌(或用石灰乳加铁粉)存在下与水反应得苯甲酸。以三氯苄基苯计，苯甲酸产率为74 % -80 %。反应式为： 该生产方法耗氯，氯化氢水溶液对设备的腐蚀严重，环境污染较大，且该法生产的苯甲酸不适应用于食品。1.1.2邻苯二甲酸酐脱羧法该方法可分为液相法和气相法。气相法生产的脱羧催化剂为等量的碳酸铜、氢氧化钙混合物；液相法的催化剂为等量的邻苯二甲酸铬盐和钠盐混合物。由于该生产方法所得最终产品有害杂质较少，但高纯度产品制作成本高，只在批次不大的医药等产品的制造过程中采用。反应式如下：1.1.3甲苯液相空气氧化法其反应机理为自由基反应，反应温度为165左右，压

7、力为0.6-0.8MPa，为放热反应。副产物主要有苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸苄酯等2。副产物的附加价值要比苯甲酸高，分离出来能提高该工艺整体的经济效益。另外该方法也是相对环保的生产方法。因此，本次设计采用此生产工艺。当下，工业上生产苯甲酸的方法主要是甲苯液相空气氧化法。代表性的工艺有SINA 工艺、Amoco公司的MC苯甲酸生产工艺和DOW化学公司作为苯酚生产原料的苯甲酸生产工艺。Amoco 公司用的是金属盐/溴化物催化体系，SINA工艺、DOW化学公司都没有使用溴化物。SINA工艺是用醋酸钴或环烷酸钴作催化剂，在165°C±5、0.6-0.8MPa条件下，液相空气氧化得到苯甲酸。甲苯液相空气氧化法的合成路线比较短，产率相对较高，反应条件也很温和，并且安全性也好 3。目前，国内采用甲苯液相氧化法的公司有：石家庄炼油厂化纤公司、武汉有机实业有限公司等。前者采用的就是SINA法，但是是间歇生产工艺，使用的能量和产生的废热都存在波峰波谷的现象，不利于利用反应热节能。而武汉有机实业将间歇工艺改为连续工艺，有利于废热回收利用4。该反应是自氧化的自由基反应。自由基反应步骤有三：链引

8、发、链增长和链终止。链引发：C6H5CH3+O2 C6H5CH2COOHC6H5CH2COOH+Co3+C6H5CH2OO·+H+Co2+C6H5CH2COOH+Co2+OH- +Co3+链增长：C6H5CH2·+O2 C6H5CH2O·C6H5CH2O·+C6H5CH2-HC6H5CH2·+C6H5CH2COOH链终止：C6H5CH2·+C6H5CH2OO·C6H5CH2OOCH2C6H5C6H5CH2·+C6H5CH2OO·C6H5CHO+C6H5CH2OH2 C6H5CH2OO·C6H5CH2OOCH2C6H5+O21.2苯甲酸的分离技术主要分离方法有：精馏、升华结晶、熔融结晶、溶液重结晶等。1.2.1精馏精馏法是最常使用的方法，且设备简单、处理量大、操作容易。一般用常压精馏或减压精馏。分离出来的未反应的甲苯可以回流到反应器中继续反应，产物进一步分离可得到附加价值比甲苯更高的苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸苄酯，提高装置运行的经济效益。控制好精馏的操作条件，可以得到纯度为98.5%-99.5

9、%的苯甲酸产品。1.2.2升华结晶升华结晶利用苯甲酸易升华的特性。100的苯甲酸能在微微降压后升华，升华后的苯甲酸纯度很高，杂质都在原固相。但是升华结晶法能耗大，不利于环保节能，生产能力效率低，产品损失多。1.2.3熔融结晶苯甲酸熔点为122.4，熔融结晶是先使粗苯甲酸形成低熔混合物，再使低熔混合物逐渐冷却析出纯苯甲酸，经过多级结晶得到纯度99.9%以上的苯甲酸。1.2.4溶液重结晶苯甲酸溶解度随温度变化大，因此冷却高温的苯甲酸饱和溶液会析出较多晶体。经多次重结晶可有效地除去杂质，但该方法产生废水较多，不符合绿色化工的原则。本次设计参考武汉有机实业的生产方法，采用甲苯液相空气氧化法的SINA法连续工艺氧化，经多塔耦合精馏分离出副产苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸苄酯，以提高经济效益。2 工艺流程设计本次设计采用的是甲苯液相空气氧化法进行生产苯甲酸，采用SINA工艺技术，使用的反应器是鼓泡式氧化塔。主要生成的副产品为苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸苄酯。2.1反应过程2.1.1主副反应式化学计量式如下：主反应： C7H8+3/2O2 C7H6O2+H2O主要副反应： C7H8+1/2O2 C7H8O C7H8+O2 C7H6O+H2OC7H8O+C7H6O

《年产6000吨苯甲酸生产工艺设计.docx》由会员文****分享，可在线阅读，更多相关《年产6000吨苯甲酸生产工艺设计.docx》请在八斗文库上搜索。