摘 要

苯甲醛是重要的有机化合物，可用来生产药物、香料、化妆品、染料和农药等多种化工产品。对其进行制备方法的研究和理论性的探讨，不但具有良好的经济效益，而且具有较高的学术价值，多年来一直是化工行业研究的重点领域。

我国生产苯甲醛的主要方法是氯化苄水解法和甲苯直接催化氧化法，氯化苄水解法引入了有毒的氯气，容易对环境造成污染并且产品不可以用于食品和医药领域，而甲苯直接催化氧化法收率低。在全世界人民对于环境保护的呼吁与倡导下，反应环保化、过程集成化是目前化工行业绿色持续发展的潮流。本文研究了金属有机框架下负载金属粒子的催化剂，催化氧化苯甲醇生成苯甲醛的过程。并进行物料衡算，从而设计出完整的流程。绘制主要带控制点的工艺流程图、装配图。在苯甲醛大规模生产的今天有重要的意义。

关键词：金属有机框;催化氧化;苯甲醛;

Abstract

Benzaldehyde is an important organic compound that can be used to produce a variety of chemical products such as drugs, fragrances, cosmetics, dyes, and pesticides. The research and theoretical discussion of its preparation methods not only have good economic benefits, but also have high academic value. For many years, it has been the focus of research in the chemical industry.

The main methods of producing benzaldehyde in China are benzyl chloride hydrolysis and toluene direct catalytic oxidation. The benzyl chloride hydrolysis method introduces toxic chlorine gas, which is easy to cause environmental pollution and the product cannot be used in food and pharmaceutical fields. The yield of the catalytic oxidation method is low. With the appeal and advocacy of people around the world for environmental protection, it is the trend of the green and sustainable development of the chemical industry to reflect environmental protection and process integration. In this paper, the process of catalysts loaded with metal particles under the metal-organic framework to catalyze the oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde was studied. And material balance calculation, so as to design a complete process. Draw process flow charts and assembly drawings with main control points. The large -scale production of benzaldehyde is of great significance today.

Keyword: Metal organic framework;Catalytic oxidation;Benzaldehyde;

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 苯甲醛生产概述 2

2.1 苯甲醛简介 2

2.2 苯甲醛的用途 2

2.3 苯甲醛的生产工艺 2

2.3.1 氯化水解法 3

2.3.2 甲苯气相氧化法 3

2.3.3 甲苯液相氧化法 3

2.3.4 还原法 3

2.3.5 间接电氧化法 4

2.3.6 苯乙烯氧化法 4

2.3.7 苯羰基化反应 4

2.3.8 苯甲醇氧化法 4

2.4 苯甲醇制取苯甲醛催化剂的相关研究 5

2.4.1 分子筛类负载型催化剂 5

2.4.2活性炭负载型催化剂 5

2.4.3氧化物类负载型催化剂 5

2.4.4 金属有机框架结构 5

2.5 MOFs材料简介 6

2.5.1 MOFs的发展 6

2.5.2 MOFs的合成方法 6

2.5.3 MOFs 材料的分类 7

2.5.4 MOFs材料的活化方法 7

2.5.5 MOFs材料的应用 8

2.6 本论文研究的意义 9

第3章 设备设计与计算 10

3.1 生产规模 10

3.2 物化性质 10

3.2.1 苯甲醇（C₇H₈O） 10

3.2.2苯甲醛（C₇H₆O） 10

3.3 反应釜的设计 10

3.3.1 对反应釜进行物料衡算 10

3.3.2 确定筒体的高度与直径 11

3.3.3 确定夹套的直径和高度 12

3.3.4 夹套以及筒体的设计壁厚和材料 13

3.3.5 水压试验和强度校核 14

3.3.6 反应釜设计厚度总结 14

3.3.7 传动装置和搅拌器的设计 15

3.3.8 容器支座的选用 16

3.4 精馏塔的设计计算 18

3.4.1 物料计算 18

3.4.2 热量衡算 20

3.4.3 精馏塔主要尺寸的计算 23

3.4.4 塔体和塔板的工艺尺寸 27

3.4.5辅助设备的计算与选型 35

3.4.6 塔高 36

3.4.7 筒体 37

3.4.8 封头 37

3.4.9 吊柱 38

第4章 车间布置原则 39

4.1 要求 39

4.2 原则 39

第5章 三废处理 41

5.1 废气 41

5.2 废渣 41

5.3 废液 41

结论 42

参考文献 43

致 谢 45

第1章 绪论

作为一种不可或缺的有机化学工业原材料，苯甲醛在我们生活中的用处十分广泛，包含了食品加工，医药产品、使用香料等各行各业。在我们的生活中有着举足轻重的地位。

目前，我国生产苯甲醛采用的主要方法是水解苄基氯的方法和甲苯直接催化氧化的方法^[1]，对于苄基氯水解制取苯甲醛的方法而言，经过了许多步的有机合成反应，并且在反应过程中引进了氯气等毒性高的物质，工艺过程极其复杂，而且其中的酸对于设备腐蚀很严重，增加了设备的耗材费，不利于工厂产生效益；而且在生产的过程中排放了大量的工业三废，尤其是腐蚀性的液体和腐蚀性的气体，对于我们日益生存的环境来说，产生了很大的污染；最主要的问题是在过程中引入的氯气无法全部除去，有些残留在了产品之中，一定程度上限制了产品在食品和医药领域的使用。甲苯直接催化氧化的方法使用了氧化性高的氧化剂，这些氧化剂常含有重铬酸根离子和高锰酸根离子，严重的腐蚀了生产设备。工艺复杂，产品的收率低，而且反应的转化率和选择性都不高。在当今保护环境和国家的严厉监督之下，开发出一种新型环保的苯甲醇生产方法，对于社会的可持续和高效发展来说有着重要的意义。

苯甲醛及其衍生物都是不可或缺的有机化学合成原材料，在化学工业中有着广泛的用处。近些年来，国内苯甲醛市场活跃，苯甲醛的市场缺口也越来越大，企业通过研发高附加值的苯甲醛产品可为其带来丰厚的收益。因其具有强烈的杏仁和樱桃香气，苯甲醛也常常被用于香料行业，目前，苯甲醛是世界消费第二大主要香料，每年的需求量高达7000吨，广泛用于食品、烟草等行业。特别在欧洲和美洲，占有很高的市场份额；同时作为医药行业许多药品中间体的也常用苯甲醛作为其原材料，许多药物如卡那霉素，硝苯甲乙吡啶等的生产都是以苯甲醛为起始的原材料进行合成的，随着世界人民对食品安全意识的提高，人们更倾向于纯天然的食品添加剂，天然化合物要比人工生产的添加剂更安全，因而苯甲醛的需求量日益增高。据推测，我国苯甲醛的需求量将达到30万吨，其中无氯苯甲醛的需求量占据苯甲醛总需求量的46%左右^[2]。因此有关苯甲醛，特别是无氯苯甲醛的合成受到了工业界和学术界越来越多的关注。

第2章 苯甲醛生产概述

2.1 苯甲醛简介

苯甲醛又称人造苦杏仁油，分子式为C₇H₆O，相对摩尔质量106.12 g/mol，CAS 100-52-7。苯甲醛的苯基和醛基直接相连接，苯甲醛被称为苦杏仁油，主要是因为苯甲醛具有苦杏仁的香味。