年产10000吨季戊四醇工艺设计

设计任务书

1.设计任务

年产10000吨的工业季戊四醇生产工艺设计

2.设计依据

（1）产品名称:季戊四醇

分子式：C5H12O4 分子量：M=136.15

（2）产品要求：颜色纯净，纯度较高。

（3）用途：季务四醇用于生产醇酸树脂，用作涂料工业的原料。此外，也用于制烈性炸药、地板漆、清漆、印刷油墨、增塑剂、油品乳化剂、干性油、航空润滑油等

（4）设计规模：年产10000吨

3．设计内容

（1）产品介绍

（2）原材料的选择与配方设计

（3）生产工艺过程设计（绘出方块图）

（4）工艺过程与操作说明及工艺条件确定

（5）物料衡算

（6）设计说明和设计小结

4．设计要求

（1）设计内容完整合理，文理通顺，层次分明。

（2）参数选取适当，数据准确可靠。

（3）理论论据充分，资料来源可靠。

（2）图纸视图规范，图面整洁

（4）按时完成任务

年产10000吨季戊四醇工艺设计

0、前言

近年来，中国季戊四醇发展迅速，不仅产能快速增加，而且生产技术也取得较大进步。1997年中国季戊四醇的产能和产量分别为5万吨和2万吨，2002年分别增加到10万吨以上和5万吨左右。目前中国有季戊四醇生产厂家近30家，其中规模超过万吨级的企业主要有衡阳三化实业股份有限公司、湖北宜化集团有限责任公司、云天化集团公司和保定化工原料厂等。过去5年间，中国季戊四醇产能和产量年均增长率分别为15%和20%；表观消费量从1998年的2.8万吨增加到2002年的6.1万吨，年均增长率约17%。尽管中国季戊四醇发展很快，但与国际水平相比仍存在较大差距：一是装置规模小，80%的企业年产能力低于5000吨，多数企业为1000-3000吨，有的采用落后的钙法生产，环境污染严重，生产成本高，长期处于停产或半停产状态；二是装置能力过剩，开工率低下，近年来有一半装置处于停产状态；三是合成技术落后，国内能够采用自行开发技术建设万吨级装置，但与国外先进技术相比，仍存在环境污染严重、产品结构单一、质量较差等差距。因此，尽管近年来中国产能逐年增加，而进口量仍呈现上升趋势，2002年进口量高达9822吨。中国季戊四醇主要用于生产醇酸树脂，在聚氨酯、松香酯、润滑油、表面活性剂、增塑剂、医药和炸药等领域也有应用。醇酸树脂以季戊四醇为原料合成的醇酸树脂具有快干、高硬度、良好的光泽和不易褪色等特点。该树脂2002年消耗季戊四醇约3.8万吨。我国已成为世界最大涂料生产国多年，近年来珠江和长江三角洲两大涂料生产基地开始结构调整，走高档化、环保化和专用化道路。随着国内涂料工业结构调整和汽车、建筑工业快速发展，必将推动季戊四醇在醇酸树脂中的应用，预计未来对季戊四醇需求将保持年均8%-10%的增长速度，2005年将需求季戊四醇4.8万-5万吨。聚氨酯季戊四醇可作为甘油的替代品，用于生产聚醚多元醇和聚酯多元醇，进而合成聚氨酯泡沫材料。2002年中国聚氨酯工业消耗季戊四醇约4000吨。近年来中国聚氨酯工业发展迅速，今后消费量将持续增加。预计2005年聚氨酯工业将消耗季戊四醇约6000吨。润滑油季戊四醇与C5-C10脂肪酸反应生成的脂肪酸酯，主要用于

合成高档润滑油。这种润滑油耐高温，多用于喷气式飞机引擎的润滑，目前国内有生产。另外，一些新的不破坏臭氧层的新型致冷剂需要大量季戊四醇脂肪酸酯类润滑剂。季戊四醇脂肪酸酯还是性能优异的耐高温增塑剂，用于高绝缘性聚氯乙烯电缆生产。2002年该领域约消耗季戊四醇3000吨。随着国内开发力度加大，预计2005年将消耗季戊四醇7000吨。松香酯季戊四醇松香酯主要用于涂料、造纸、胶粘剂、橡胶助剂和油墨生产。2002年松香酯领域消耗季戊四醇约3500吨，预计2005年将消耗季戊四醇5500吨。其他方面，预计2005年将消耗季戊四醇1.5万吨。综上合计，中国2005年季戊四醇总需求量将达到8万吨以上。其中，醇酸树脂所占比例将有所下降，而润滑油、松香酯和聚氨酯领域所占比例将有所上升。从以上数据分析可以看出，中国季戊四醇市场前景非常看好，但对质量和品种也提出了更高要求。

1、生产方法简述及设计路线选择

2、设计思路

2.1流程简图

2.2 工艺设计

2.2.1 生产原理：

反应方程式：

4HCHO+CH3CHO+NaOH→C(CH2OH)4+HCOONa

季戊四醇的合成四摩尔甲醛与一摩尔乙醛；在氢氧根离子的催化下反应而成。反应以两个不同的步骤进行。第一个步骤为在PH=10~11下的醛酚缩合，其中三摩尔的甲醛与一摩尔的乙醛缩合。

3CH2O+CH3CHO→（HOCH2）3C-HO

然后，在不低于9的PH值下，醛酚缩合中得到的醛进行交叉的Cannizzaro 反应，还原成季戊四醇，另外甲醛被氧化成甲酸，它在氢氧化钠碱性介质中形成甲酸钠。

CH2O+（HOCH2）3-HO+NaOH→（HOCH2）4C+HCOONa

在主反应过程中还会产生许多副反应：

会产生二季戊四醇和多季戊四醇，乙醛在碱性的条件下，可记性羟醛缩合反应生成В—羟基丁醛，甲醛也可以在碱性条件下，花生自身氧化还原反应生成甲醇和甲酸钠，以及季戊四醇缩醛类。

所有以上反应都取决于温度，PH值和反应时间以及加入的反应物的浓度，量和顺序，因此必须寻找产生高产率的季戊四醇，的到进可能减少杂质。

2.2.2 流程原理：

将原料甲醛，回收甲醛和水按工艺要求配制成甲醛液，并按工艺配比，投入缩合釜，再根据工艺配比在规定时间内分别加入乙醛、液碱。甲醛、乙醛在碱性条件下发生阿尔德尔和康尼扎罗反应，声成季戊四醇和甲酸盐，过量的碱用甲酸中和PH=6.4左右。缩合液经脱醛塔脱除过量的甲醛和原材料中带进及反应过程中生成的甲醛，同时得到第一次缩合后进入蒸发器，进行第二次浓缩至所需浓度，经冷冻降温结晶后，通过离心分离并洗涤得半成品季戊四醇，然后经干燥制成符合质量标准的季戊四醇产品，其母液经过沉淀处理回收季戊四醇和甲酸钠。

附：甲酸钠在水中的溶解度