甲酸钠法生产甲酸

课程设计任务书

一、设计要求：

1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。（字数不小于8000字）

2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。

3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。

二、进度安排：

教学内容学时地点备注查资料、说明书提纲、流程论证、工艺

第一周设计室

流程图

设备布置图、说明书整理、答辩。第二周设计室

三、指定参考文献与资料

《过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）《过程装备成套技术》《化工单元过程及设备课程设计》

目录

摘要 (3)

前言 (4)

第1章工艺流程论证 (5)

1.1 甲苯氧化法 (5)

1.2 甲苯氯化法 (5)

1.3 格氏试剂法 (5)

1.3.1 制备的基本原理 (5)

1.3.2 格氏试剂的化学性质 (7)

1.4 工艺流程的选择 (8)

第2章物料衡算 (9)

2.1 物料的衡算的意义 (9)

2.2 甲苯氧化法至苯甲酸的物料衡算 (9)

第3章塔设备和泵的选型和论证 (10)

3.1塔设备 (10)

3.1.1塔设备的应用 (10)

3.1.2塔设备的选型 (11)

3.1.3吊柱 (13)

3.2离心泵 (13)

3.2.1离心泵的特点 (13)

3.2.2离心泵的适用范围 (13)

3.2.3离心泵的类型 (14)

3.2.4离心泵的特性 (14)

3.2.5离心泵的选择步骤 (15)

结论 (17)

参考文献 (18)

致谢 (19)

摘要

此设计围绕着苯甲酸的制作方法展开，其中介绍了甲苯氯化法、格氏试剂法、邻苯

二甲酸酐脱羧法、和甲苯氧化法制作苯甲酸。并在其中包含了各方法的工艺流程论证，物料衡算与能量衡算。并对甲苯氧化法的过程中涉及到的填料反应塔设备和输送机器泵进行了选型和论证。

关键词：苯甲酸甲苯氧化法工艺流程论证设备选型和论证泵填料塔

前言

甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。甲酸可直接用于织物加工、鞣革、纺织品印染和青饲料的贮存，也可用作金属表面处理剂、橡胶助剂和工业溶剂。在有机合成中用于合成各种甲酸酯、吖啶类染料和甲酰胺系列医药中间体。具体分类如下：（1）医药工业：咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶碱、可可碱冰片、维生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑。（2）农药工业：粉锈宁、三唑酮、三环唑、三氨唑、三唑磷、多效唑、烯效唑、杀虫醚、三氯杀螨醇、写嘌呤等。（3）化学工业：甲酸钙、甲酸钠、甲酸铵、甲酸钾、甲酸乙酯、甲酸钡、二甲基甲酰胺、甲酰胺、橡胶防老剂、季戊四醇、新戊二醇、环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、特戊酰氯、脱漆剂、酚醛树脂、酸洗钢板等。（4）皮革工业：皮革的鞣制集、脱灰剂和中和剂。（5）橡胶工业：天然橡胶凝聚剂。（6）其它：还可以制造印染煤染剂，纤维和纸张的染色剂、处理剂、增塑剂、食品保鲜和动物饲料添加剂等。（7）制取CO 。化学式： HCOOH(浓H2SO4催化)加热=CO+H2O。

我国从1989年开始采用甲酸钠法生产甲酸，截止到2006年3月份统计，共有生产厂家60余家，总装置能力约24万t/a，其中山东肥城阿斯德化工公司（6万t/a）、南京扬巴合资装置（5万t/a）、济南化工厂(2万t/a)和新安江化工厂(1万t/a)采用甲酸甲酯水解工艺，其余皆为甲酸钠法工艺，生产水平较低，物耗能耗较高。我国历年甲酸的消耗量逐年上升。目前，国内甲酸的市场消费量约为15万t，其消耗比例为医药50%、化工15%、农药13%、橡胶化学品9%、其他13%。

本设计的内容是在简要介绍甲酸的发展状况及其性质，用途，工艺方法选择的基础上，重点介绍甲苯氧化法氧化法的工艺过程。设计的主要内容：根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，在此基础上，通过分析研究，选定适宜的流程方案和设备类型，确定原则的工艺流程。同时，对选定的流程方案和设备类型进行简要论述。

由于设计者的理论知识有限，设计经验的缺乏，在设计的过程中难免会有一

些不足和错误之处，敬请各位老师批评指正。

第一章工艺流程论证

苯甲酸的性质：苯甲酸为无色、无味片状晶体。在100摄氏度时迅速升华，

它的蒸汽有很强的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇。苯甲酸

是弱酸，比脂肪酸强。它们的化学性质相似，都不易被氧化。

制备苯甲酸的方法很多，常见的有甲苯氯化法、格氏试剂法和甲苯氧化法。现将各个方法依次列出：

一.甲苯氧化法

甲苯在可溶性钴盐催化剂的作用下空气液相均相氧化法制取苯甲酸。

O

2 CH

3

COOH 空气，140~150℃

醋酸钴/醋酸锰

或苯环不易被氧化，但苯环上有侧链后侧链就容易氧化。一般情况下往往用甲苯和高锰酸钾反应制备苯甲酸。由于在酸性条件下反应过分剧烈，因而本实验在水溶液中进行，然后再酸化。

二.甲苯氯化法

工业上制取苯甲酸常采用甲苯氯化后水解法

CH

3

COOH

CCl

3

Cl

2

，光

100~150℃

H

2

O，ZnCl

2

100~150℃

三.格氏试剂法

格氏试剂的介绍

1.制备的基本原理

格氏试剂由有机卤化物(如卤代烷、卤代芳烃等)和金属镁在醚类如乙醚或四氢呋喃中作用而成。RX+Mg→RMg)而格氏试剂在反应液中不只是以RMgX的形式单独存在，而是R

2

Mg，MgX，(RMgx)n等多种物质的混合物各物质在溶液中存在动态平衡。2RMg→R2Mg+Mgx2在制备结束之后不需将溶剂除去便可直接进行下步的反应，因此也有文献将有机卤化物与金属镁在醚中反应所形成的浑浊液体称为格氏试剂。通常情况下，大部分的格氏试剂在溶剂中以四面体的形式存在(图1A)，如果配位体结构适合也可以形成三角双锥分子结构(图1B)。