2.5万吨/年液相氧化甲苯制苯甲醛工艺设计(9)
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：2.5万吨/年，按320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
反应器：T304
反应压力：常压
反应温度：进口 353K 出口 363K
反应温度 353K
反应气体空速：1 h-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 主要化学反应[8]
2.2 工艺流程叙述[9]
2.2.1 氧化剂的研究选择
选择空气中氧气作为氧化剂是最为廉价的，经济效果最好的，然而用氧气作为氧化剂，会使反应产生副反应，氧化生成苯甲醛、苯甲酸以及苯甲醇等。
选择氧化铬-乙酸酐为氧化剂可以使反应停留在苯甲醛阶段，但是鉴于成本问题，选择此氧化剂就不如选择空气中的氧气为氧化剂合算。可以用过氧化氢作为氧化剂，也不会污染环境，是个很好的氧化剂，但是还是存在副反应产物的问题。
所以综上所述，选择空气为氧化剂既廉价又不污染环境，副产物问题可以用催化剂的效果来控制。
2.2.2 催化剂的研究选择
（1）钴基催化剂
Jonestone等在Co(OAC)2和NaBr存在时，用过氧化氢氧化甲苯，甲苯转化率达到90.6%，苯甲醛的选择性为29.0%，但产生超标溴苯或溴化物，限制此过程在工业上的应用。
Kantom等采用含铁钴钼镍成分的主催化剂，以含钴和铜的有机酸盐为助催化剂，Ｃｏ（Ｂｒ）3、ＮａＢｒ、ＺｎＢｒ2为引发剂，乙酸和丙酸为溶剂，在60-130℃，105-106帕下，反应0.5-15ｈ，甲苯转化率低于25％时，苯甲醛选择性可达40％～50％
Aprahamian等制备了有机金属复合催化剂，成分有铬、钴、铁、锰，有机部分是乙酸、丙酮、萘酚，考察其对甲苯液相空气氧化制苯甲醛的影响。
Imamura等以脂肪酸为溶剂，可溶性钴盐及溴铁作催化剂，研究了液相氧化甲苯衍生物实验，仍发现当甲苯转化率高时，醛类化合物的选择性差，苯甲醛收率为10％左右。
（2）八面体分子筛催化剂[10]
八面体分子筛催化剂（OMS-2）具有（MnO6）八面体共边组成双链的2×2孔道结构，表面酸碱性温和，易离子交换，而且还还有变价元素Mn，可释放出氧而表现出良好的氧化还原性。依次考察了Ce-OMS-2,Zr-OMS-2,Fe-OMS-2等八面体分子筛催化剂。催化剂的效果：Ce-OMS-2＞La-OMS-2＞Zr-OMS-2＞Fe-OMS-2。而研究发现是离子交换法制备的La-OMS-2催化剂活性最好。
2.3 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[11]
该装置中的物料甲苯属低毒类，易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。苯甲醛遇明火、高热可燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。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。因此生产单位必须在生产过程中严格遵守以下若干安全生产的规定和要求。在现场的操作人员必须遵守工艺技术规程、安全技术规程、岗位操作法以 及工厂各项安全生产规定，严禁违章操作。安全生产有关规定具体如下：