季戊四醇设计实践毕业成果展示

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季戊四醇是由甲醛和乙醛缩合而成，在涂料、汽车、轻工、建筑、合成树脂、

炸药等方面具有广泛的应用，此外，还用于医药、农药等生产。基于在山西三维

有限企业实习所得，同步结合专业课的深入学习以及老师H勺悉心教导，我开展了

对季戊四醇的车间工艺设计。

本次设计内容以甲醛、乙醛和氢氧化钠为原料通过缩合反应，得到季戊四醇

混合物，在通过中和、脱醛、蒸发、结晶工序得到季戊四醇晶体，最终通过度离、

干燥等工序得到季戊四醇产品。由此工艺可知，设计任务是非常庞大的，这不仅

规定我们要有扎实的专业理论知识，更要有敏捷的理解感悟能力，同步要纯熟掌

握计算机，纯熟运用画图工具，其成果包括工艺流程图、主设备图、车间布置图、

物料衡算、热量衡算、工艺设备选型设计、经济核算、设计阐明书日勺撰写、查阅

英文文献并翻译等。由此可见任务极其艰巨，在设计中我多次无从下手，苦恼之

极，但静下心来仔细研究、探索，终有路可寻，虽然很辛劳，当从中所学知识及

能力是无法估计的，精神上愈加丰富。

本设计为初步设计，我按照设计任务书规定内容，一步一步完毕，但由于经

验局限性，理论和实践知识不够扎实，在设计中尚有大量局限性之处，诚请老师

予以指正。

2011年05月30日

年产10000吨季戊四醇生产车间工艺设计

摘要

本设计为年产10000吨季戊四醇生产车间工艺设计。季戊四醇是一种经典的

新戊基构造四元醇，又名四羟甲基甲烷，化学名称为2,2—双（羟甲基）一1,

3一丙二醇，其外观为白色粉末状结晶、无臭，略有甜味，可燃，无毒，溶于水,

微溶于乙醇，不可溶于甘油、乙二醇、甲酰胺、丙酮、苯、四氯化碳、乙醛和石

油酸等有机溶剂。

本设计所采用的工艺路线为：以甲醛和乙醛为原料，氢氧化钠为催化剂在缩

合釜内发生缩合反应，再通入中和釜中进行中和，通入脱醛塔脱除甲醛，通过蒸

发器蒸出部分水，再在结晶釜中结晶出季戊四醇，在通过干燥器干燥晶体，最终

就可获得产品。本设计内容重要包括工艺设计，物料衡算，热量衡算，工艺设备

计算与选型，安全与环境保护，经济核算。本设计所得成果重要有设计阐明书，

工艺流程图，主设备图，车间布置图。

关键词：季戊四醇，低温钠法，车间工艺，设计

目录

1引言...............................................

1.1产品简介.........................................

1.2国内外生产现实状况及市场分析.....................

1.2.1国外生产现实状况................................

1.2.2国内生产现实状况................................

1.2.3国内外季戊四醇市场分析..........................

1.3重要生产措施.....................................

1.3.1Cannizzaro（康尼扎罗）法........................

1.3.2缩合加氢法......................................

2生产工艺设计.......................................

2.1生产措施..........................................

2.2反应原理

2.3工艺流程

2.3.1缩合................................................

2.3.2中和...............................................

2.3.3脱醛...............................................

2.3.4蒸发................................................

2.3.5结晶分离...........................................

2.3.6干燥...............................................

3物料衡算...............................................

3.1工艺流程框图

3.2计算根据.............................................

3.3其他数据

3.4各工序的物料衡算....................................

3.4.1缩合................................................

3.4.2中和................................................

3.4.3脱醛................................................

3.4.4蒸发................................................

3.4.5结晶................................................

3.4.6分离................................................

3.4.7干燥................................................

4热量衡算...............................................

4.1热量衡算目H勺........

4.2热量衡算根据........

4.3各物质热力学参数

4.4各工段的热量衡算

4.4.1缩合...........

4.4.2中和................................................

4.4.3脱醛................................................

4.4.4蒸发................................................

4.4.5结晶................................................

4.4.6分离................................................

4.4.7干燥................................................

5设备设计与选型

5.1重要设备设计与计算..................................

5.1.1反应釜.............................................

5.1.2脱醛塔.............................................

5.1.3脱醛塔的进料储罐

5.2其他设备选型........................................

5.3设备一览表.......

6安全与环境保护..

6.1安全..........

6.1.1危险原因分析

6.1.2拟采用的措施....................................

6.2环境保护..........................................

6.2.1重要污染源......................................

拟采用的措施.........................................

7车间布置设计.......................................

7.1车间布置的基本原则和规定.........................

7.1.1基本原则........................................

7.1.2基本规定........................................

7.2车间布置.........................................

7.2.1厂房布置........................................

7.2.2设备布置........................................

8经济核算...........................................

8.1概述

8.2原材定义书签。

8.3经济签。

工程费用.............................................

8.3.2义书签。

8.3.3义书签。

8.3.4定义书签。

8.3.5。

8.3.6

8.3.7所得税..........................................

8.3.8投资回收期（静态分析法）........................

参照文献..............................................

结束语................................................

致谢...............................................

1引言

1.1产品简介

季戊四醇（pentaerythritol,简称PE）是一种经典的新戊基构造四元醇，又名

四羟甲基甲烷，化学名称为2,2—双（羟甲基）一1,3一丙二醇，分子式:C5Hl2。4,

构造式见图1.1，其外观为白色粉末状结晶、无臭，略有甜味，可燃，无毒，溶于

水，微溶于乙醇，不可溶于甘油、乙二醇、甲酰胺、丙酮、苯、四氯化碳、乙醛

和石油酸等有机溶剂。其部分物性数据见表l.kPE与醛、酮反应生成缩醛和

缩酮，与硝酸反应生成四硝基季戊四醇。与有机酸、酸酊反应制成7T机酯，

与卤化氢反应生成季戊四醇卤化物。季戊四醇是由甲醛和乙醛缩合而成，在涂

料、汽车、轻工、建筑、合成树脂、炸药等方面具有广泛日勺应用，重要用于制树

脂、涂料和炸药等，也用于生产色漆、清漆和印刷油墨等日勺松香脂，还可用于制

干性油、阻燃性涂料和航空润滑油等。季戊四醇的脂肪酸酯是高效的润滑剂和聚

氯乙烯增塑剂，其环氧衍生物则是生产非离子表面活性剂H勺原料。此外，还用于

医药、农药等生产小汽

0H

I

CH）

I-

HO-HoC—C—CH-OH

~I2

CHo

I-

OH

图1.1季戊四醇构造式

表1.1季戊四醇部分数据

物性参数数值

相对密度1.39宠/cn?

分子量136.15

熔点261-262C

沸点276℃

折射率1.548

溶解性lg/18mL水(15C)

1.2国内外生产现实状况及市场分析

国外生产现实状况

据有关文献得知1百61，2023年产量为38万吨左右，装置动工率约为76%,

其生产重要集中在西欧、北美和亚洲地区，其中西欧地区生产能力为15.9

万吨/年；亚洲地区(除口本外)生产能力为15.6万吨/年；北美地区生产

能力为101万吨/,年；日本生产能力为43万吨/年；其他地区和国家生产能

力为4.0万吨/年左右。至2023年，当年全世界季戊四醇的总生产能力约为

61.0万吨，产量约为45.0万吨，装置动工率约为73.8%,其重要生产地仍

然在欧美地区。

到2023年为」二，国外有25家季戊四醇生产企业，其总生产能力为44万吨/

年，其中美国占12.95%。重要日勺生产厂家有美国Hercules企业、美国赫司特/

塞拉尼斯企业、瑞典柏仕德(Perstorp)企业、中国台湾李长荣化工企业、加拿大

Chemcel企业、德国德固萨企业、日本三菱瓦斯化学企业、日本广荣化学企业等,

详情见表1.2。其中柏仕德(Perstorp)企业为全球最大日勺季戊四醇生产厂家，它在印

度、意大利、、美国和德国都建有生产企业和装置。其拥有5.7万吨/年的季戊四

醇生产能力，占全球生产总能力的9%。

2023-2023年期间，美国醇酸树脂消费量的年增长率2%；西欧季戊四醇硝

酸酯日勺年均增长率1%;期间日本由于醇酸树脂需求少，季戊四醇消费量日勺年均

增长率较缓慢。

表1.2国外季戊四醇口勺生产厂单位：万吨/年

国家企业名称生产能力备注

美国Aquaion企业2.2

美国赛拉尼斯（Celanese）企业3.5

美国柏仕德（Pcrstorp）企业2

美国Hercules2.5

加拿大Chemcell2.5

巴西COPENOR企业0.88

智利OXIQUIM企业1.5

意大利阿尔德（Alder）企业（）.8

意大利柏仕德（Perstorp）企业3

意大利Polioli1.2

西班牙PolialcoSA3.3

续表1.2

国家企业名称生产能力备注

智利OXIQUIM企业

意大利阿尔德（Alder）企业

意大利柏仕德（Perstorp）企业

意大利Polioli

西班牙PolialcoSA

瑞典太尔（Dynea）企业Perslorp与

NesteOxo合资

德国DcgussaAG

俄罗斯Uralkhimplast企业

俄罗斯Mctafrax企业

土耳其PolisanBoya企业

印度AlliedRcsins&Chemicals

印度Kanoria企业

印度柏仕德印度化工（PerstorpIndiaChemicals）企业

印度Rinki企业

日本广荣（Koei）企业

日本三菱瓦斯（MGC）企业

日本三菱（Mitsui）化学企业

日本三井化学企业

韩国Yu-Jin企业

国内生产现实状况”671

我国季戊四醇的生产始于1957年，当时年产量只有20吨，到20世纪90年

代才开始迅速发展，1997年国内生产能力和产量分别为5万吨/年和2万吨左右,

2023年的生产能力和产量分别为10万吨/年和5.1万吨。隔年2023年生产能力

和产量又增长到12万吨/年以上和6.5万吨左右，生产能力与产量年均增长率分

别为15.7%和21.7%。到2023年终，我国季戊四醇日勺生产能力到达16.5万吨/

年，2023年产量到达1().8万吨/年。截止到2023年8月，我国季戊四醇产能已

到达29万吨/年，产量为17.5万吨，动工率约58%。通过几十年日勺发展，国内

季戊四醇日勺生产规模、生产水平逐渐得到了较大的提高。至20世纪90年代以来

到目前为止我国季戊四醇生产厂家有近3()家,其中生产规模较大的企业有湖北省

宜化集团有限责任企业、湖南衡阳三化实业股份有限企业、云南天然气化工厂和

保定市化工原料厂等。表1.3为我国季戊四醇重要生产厂家和生产能力。

表1.3我国李戊四醇重要生产厂家和生产能力(t/a)

生产厂家生产能力备注

湖北省宜化集团有限责任企业150002023年扩能

湖南衡阳三化实业股份有限企业13000

云天化集团企'业100001999年建成投产

定市化工原料厂100002023年建成投产

吉化企业长松化工厂750()

江苏力强集团企业化工厂6000

河南濮阳甲醇厂5000

辽河油田有机化工厂3000

近几年来我国李戊四醇迅速发展，1995〜2023年，我国季戊四醇产量年均增

长率为16.2%。并且也由仅有一套万吨级规模增长到四套。其中有二套生产装置

为采用先进技术新建H勺装置。尽管我国近年来季戊四醇发展加紧，不过与国际水

平和国内下游产品需求仍存在较大差距。存在重要问题有：一是装置规模小，至

2023年国内生产能力超过5000t/a厂家仅有7家，80%企业生产能力低于5000t

/a,并且多数能力为1000-3000t/a左右，尚有的采用落后的钙法生产，环境污

染严重，生产成本高，长期处在停产或半停产状态；二是装置能力过剩，动工率

低下，尽管到2023年国内产量增长幅度高于生产能力增长幅度，装置动工率由

1998年的40%增长到目前日勺55%左右，不过仍有近二分之一装置处在停产状态；

三是合成技术落后，目前国内可以采用自行开发技术建设万吨级装置，不过合成

技术与国外先进技术相比，仍存在环境污染严重，产品构造单一，档次低，产品

质量较差等差距。2023年此前我国每年大量进口季戊四醇满足国内需求，从某种

程度也阐明了当时我国季戊四醇已存在产品质量低、构造不合理等问题。

国内外季戊四醇市场分析

目前全球季戊四醇供需基本平衡，消费需求稳步缓慢增长，近年明年均增长

率约为2.5%左右，从区域性构造来看，亚洲仍是此后世界季戊四醇工业发展日勺

重点地区。市场需求增长速度较快，近儿年亚洲地区(除日本外)市场需求年均

增长率为8%左右，此后继续保持较高增K速度。从产品构造上看，由于高档特

种涂料及飞机、轿车润滑油工业发展，二和三季戊四醇市场需求增长。目前全球

生产能力难以满足市场需求，且供需矛盾日益突出，成为世界季戊四醇工业新日勺

增长点。

在2()23年此前，我国季戊四醇日勺进口量一直呈增长趋势，其中2023年进口

量到达10667吨，历史最高记录。随即，伴随国内生产能力和产量H勺不停增长,

进口量大幅度减少。2023年进口量2445吨，2023年为2283吨，2023年进口量

为2万吨，同比减少约7.8%。2023年1〜6月份进口量为914吨，同比减少25.4%；

在进口的同步，我国季戊四醇也有少许出口，且出口量逐年增长。2023年出口量

为32665吨,2023年增长到46014吨,2023年深入增长到63274吨,同比增长

37.5%,2023年1〜6月份出口量到达22429吨，同比减少39.3%网。近儿年我国

季戊四醇日勺进出口状况见表1.4。

表1.4我国季戊四醵H勺进出11状况

年份进口量进口平均金额出口量出口平均金额

/(t/a)।/（万美元八）/(t/a)/（万美元/t）

20239822867.41321984.8

202326411126.578471008.9

202322311289.1156051081.8

202319861353.5202311094.0

202324551349.5326651154.9

202322831825.7460141567.0

202321042281.4632741876.3

2023(1-6)2141935.4224291300.7

1997年至2023年终,季戊四醇市场大起大落。国内某些老企业退出，滦阳

化工、鹏鑫化工等新兴企业加入；国外塞拉尼斯装置关闭、Perstorp德国工厂爆

炸，国内外季戊四醇产能、产量的变化导致产品价格大幅波动，最高到达13300

元/吨，最低仅为5500元/吨⑼。表1.5为近几年来我国季戊四醇日勺供需平衡状

况。

表1.5近几年来我国季戊四醇日勺供需平衡状况（单位：万t/a）

年份产量进口量出口量表观消费量

20235.100.980.016.07

20236.500.260.785.98

202310.800.221.569.46

续表1.5

年份产量进口量出口量表观消费量

202314.600.202.0212.78

202314.000.253.2710.98

202315.000.234.6010.63

202317.500.216.3311.38

据估计，到2023年我国对季戊四醇的总需求量将到达约15.7万吨，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比例将有所上升，这

些领域对季戊四醇质量规定比醇酸树脂领域要高，并且对双季戊四醇和三季戊四

醇的需求将迅速增长。届时的产能将到达约35万吨，届时产能将过剩，市场竞争

将愈加剧烈〔⑼。

1.3重要生产措施

自从1938年美国以甲醛与乙醛在碱性介质中缩合季戊四醇实现了工业化生

产以来，国内外对季戊四醇的合成工艺的研究就一直没有停止，其生产技术得到

了迅速的发展。重要的措施有Cannizzaro法和缩合加氢法两类。

Cannizzaro（康尼扎罗）法u,u/2】

在碱存在下，首先是三分子甲醛与一分子乙醛缩合反应形成季戊四糖（多羟

甲基醛），季戊四糖与甲醛都无。氢原子，深入发生氧化还原，甲醛较活泼，被

氧化为酸，生成甲酸钠，季戊四糖被还原成醇根据催化剂日勺不一样，该法又分为

如下四种。

.1氢氧化钙法

以氢氧化钙作为碱性催化剂，简称“钙法”。“钙法”原材料成本低廉，但后

处理增长沉淀和过渡环节以除去钙离子。止匕外，产品中残存“钙灰”在高温下对

季戊四醇日勺分解有催化作用。此外有些研究认为Ca2+会催化甲醛缩合为甲醛聚糖

日勺副反应，对提高季戊四醇的收率不利。

.2氢氧化钠法

氢氧化钠法是以氢氧化钠作为碱性催化剂，简称钠法。季戊四醇的生产经历

了由钙法向钠法转变日勺过程。根据反应温度时不一样，钠法又分为高温法和低温

法。高温法使反应的温度控制在40~80℃,在反应终了时升温至85℃,以甲醛自

身的Cannizzaro反应破坏过量甲醛。低温法则将反应温度控制在25~3()℃,以减

少副反应。

.3混合碱法【⑶

该措施采用碱性相对较弱日勺碳酸盐和碳酸氢盐混合物作为碱性缩合反应的催

化剂，合成原理与老式措施“钠法”相似，即先进行Aldol醇醛缩合反应，再通

过Cannizzaro反应得到季戊四醇和甲酸钠，不一样的是该工艺中增长了将甲酸盐

在贵金属催化剂作用下，通过氧化或水解转化为碳酸盐和碳酸氢盐日勺工序，作为

后批次生产用催化剂从而实现催化剂欧J循环运用，节省了大量的碱，减少了生产

成本，有助于提高产量和经济效益；该工艺副产物少，无“三废”产生，对设备

的腐蚀性小是一种可持续发展H勺绿色工艺，发展前景看好。目前，该工艺还处在

中试阶段。

.4互换离子催化法

该工艺使用的是固定床间歇式反应器，以强碱性离子互换树脂为缩合剂，控

制一定的停留时间。互换柱的流出物经蒸储分离出甲醛，母液浓缩分离出季戊四

醉和甲酸钠。离子互换树脂用稀的强碱溶液（如质量分数为6%的NaOH溶液）

再生，然后用蒸镭回收的甲醛溶液进行洗涤。该法能有效地克制甲醛的自身缩合

日勺副产物，但工艺较为复杂，对离子互换树脂日勺再生和洗涤较为繁琐，且同样面

临着副产物甲酸钠的问题，产品的规模也不会太大，该法尚处在探索阶段。

缩合加氢法日~⑸

该措施是将甲醛、乙醛和三乙胺及水按一定比例混合后，在低温下缩合生成

三羟甲基乙醛，再在减压下蒸馀，分离出来的三乙胺返回缩合工序循环使用。三

羟甲基乙醛再在加压下催化加氢，使醛基还原为羟基而制得季戊四醇。与老式的

措施相比较。该法不仅反应温度较低、后处理环节简朴、产品质量好、节省了甲

醛和大量的碱。并且处理了老式生产措施中副产甲酸盐的存在问题，对环境污染

较小。此外，该法提纯精制工艺简朴、所需设备少、投资省、成本低，适合规模

化持续生产，但该工艺对氢源质量、加氢设备和催化剂等的规定高，因而目前还

没有实现工业化生产。

2生产工艺设计

2.1生产措施

本设计采用以氢氧化钠为催化剂的“氢氧化钠法”(即钠法)。虽然氢氧化钠

的价格较贵，但由于副产物甲酸钠易溶于水，使后处理环节减少，减少了处理成

本。此外，产品中“钠灰”的存在不致增进季戊四醇的分解反应，减少了副产物

的生成，提高了产品质量，并且钠法工艺在我国普遍采用，技术成熟易于操作。

2.2反应原理

反应式：

4CH2O+CH3CHO+NaOH、―C(CH2OH)4+HCOONa

反应机理：

CH3cHO+HCHOCH2OH—CH2-CHO

CH2OH-CH2-CHO+HCHOHOH2C—CH-CHO

CH2OH

CHoOH

I-

HOH^C-CH-CHO+HCHOHOHoC-C—CHO

~I■I

CHoOHCH2OH

CH9OHCH^OH

I-NaOHI~

HOHrC—C—CHOHCHOHOHoC—C—CHoOH+HCOONa

-I~I

CH9OHCHoOH

2.3工艺流程

本设计采用低温钠法，生产过程分为七个工序，包括缩合、中和、脱醛、蒸

发、结晶、分离、干燥。

首先甲醛（过量较多）与乙醛在碱性水溶液中反应，生成物为具有季戊四醇、

甲酸钠和甲醛H勺水溶液，其中甲酸钠含量约是季戊四醇的二分之一。由于甲酸钠

在水中的溶解度比季戊四醇大H勺多（季戊四醛易溶于热水），因此将缩合反应液通

过脱醛、降温、浓缩、结晶、离心分离、水洗等环节处理后得到不含甲酸钠和甲

醛日勺季戊四醇湿结晶，最终干燥得到季戊四醇成品。结晶后的母液经分步结晶法

逐一回收甲酸钠及季戊四醇。为提高回收率，可进行多次循环回收。图2.1为生

产工艺流程方框图。

甲醛■甲酸A脱醇

TA

乙醛HIHO

氢氧化钠

成品7口I口^由

副产物舄工

图2.1季戊四醇生产工艺方框图

缩合

缩合为放热反应，反应釜为夹套式，冷却介质为冷冻盐水。

首先将适量的甲醛溶液（浓度为37%）用泵送入缩合釜。在搅拌的状况下，

调整冷却器盐水，使温度保持在10〜12℃。于15分钟内将适量的稀碱（30%NaOH

溶液）加入缩合釜内。调整盐水量控制料温，逐渐升温至15〜18℃,然后将适量

的乙醛（98%）根据先快后慢日勺程序在4小时内加完。在前半小时内加入乙醛总

量日勺60%。使料液上升到高峰温度33〜34℃,然后继续加乙醛用盐水将温度控制

在（29±1）℃。其反应条件如下：投料配比（甲醛：乙醛：碱）为6.5：1：1.3

（摩尔比）。

中和

加完乙醛后，保温反应1.5小时，料液残醛、残碱合格为反应终点，用甲酸

中和至酸值为pH=5〜7为中和终点，将此缩合液用泵送入缩合液贮槽。

脱醛

缩合液自缩合液贮槽，经预热器，从塔中部进入脱醛塔。通过脱醛塔精储，

一次浓缩液自塔釜流出，进入蒸发原液槽。塔顶镭出稀醛溶液，从塔中部进入加

压脱醇塔，通过脱醇塔精储，塔顶储出甲醇液，进入甲醇贮槽，甲醛自塔釜流出

进入甲醛槽。

蒸发

脱醛浓缩液进入蒸发器，用蒸汽加热蒸发，真空度控制在（47〜54）kPa,水

分在加热室里汽化，在蒸发室里进行汽液分离，水蒸汽被抽真空的下水冷凝带走。

料液在设备内浓缩。当相对密度到达1.20〜1.28后，停止加热，将浓缩液放入结

晶釜搅拌、冷却。

结晶分离1回2。）

蒸发浓缩液在结晶釜内搅拌、冷却降温至3（）〜25℃,形成季戊四醇结晶液，

流入离心机内进行分离。母液用泵打入母液沉降槽，滤饼用水洗涤至洗液有甜味

为止，洗液再打入蒸发原液槽。洗涤后时滤饼继续脱水5〜15分钟，含水（6〜12）%

为离心终点，停机后将湿结晶出料至料斗，用螺旋输送机送去干燥。

干燥

空气通过滤器、风机、蒸汽加热器、电加热器等设备加热到150〜180℃,再

通过文丘里管，进入干燥直管。离心后的季戊四醇湿结晶经料斗、螺旋输送机进

入文丘里管上口与热风混合，在干燥直管内被热风干燥，干料进入一级旋风分离

器进行气固分离，干料自底部流入料仓，具有细料日勺粉尘自上部排出进入二级旋

风分离器。分离的细料每小时放料一次进行回收。分离后具有粉尘H勺热空气进入

脉冲袋滤器进行过滤，每两小时放料一次。化验合格后包装入库。

3物料衡算

3.1工艺流程框图

Nra

os

3.2计算根据

(1)生产能力：年产1万吨季戊四醇

按工作日为300天每年来计算

日产量二谈=33吨

30()

(2)有关物性数据

表3.1物性数据表

原料名称规格配比分子量熔点℃沸点℃密度g/cm5

氢氧化钠纯度30%1.340.00318.413901.3279

甲醛纯度37%6.530.03-92-19.20.815

乙醛纯度98%144.05-123.5210.788

甲酸纯度87%0.346.038.6100.81.226

甲酸钠68.012533601.92

注：以日产量为基准

物料比：甲醛：乙醛：NaOH=6.5：1：1.3(摩尔比)

损耗率：1%

日最终身产季戊四醇量二33**98%=()2375x106moi

136.15

日实际生产季戊四醇量=2375xIO,=2*1()5gi

0.997

反应式：

4CH2O+CH3CHO+NaOH--C(CH2OH)4+HCOONa

B用氢氧化钠量=2.548xl05xl.3=3.3124xl05mol

日甲醛用量=2.548X105X6.5=16.562x105mol

日乙醛用量二2.548xlO5xl=2.548x105mol

日甲酸用量=2.548xlO5xO.3=0.7568X105mol

3.4各工序的物料衡算

缩合

(1)流程示意图

1

；缩合40

(2)反应式

一

4cH2。+CH3CHO+NaOH_C(CH2OH)4+HCOONa

(3)计算过程

流股1为30%NaOH溶液，其中：

①NaOH：2.548x105x1.3=3.3124x105mol=13.2496吨

②水：17.1754*101。。1=3().9157吨

流股2为37%甲醛溶液，其中：

①甲醛：2.548x10'x6.5=16.562x10'mol=49.7357吨

②水：47.0473x10’mol=84.6851吨

流股3为98%乙醛溶液，其中：

①乙醛：2.548xl0'xl=2.548xl0'mol=11.2239吨

②水：0.1273x10'mol=0.2291吨

流股4为混合液，其中：

①季戊四醇：2.5225xlO5mol

②氢氧化钠：0.7568x10'mol

③甲醛：6.3063xlO5mol

④双季戊四醇：2.5225x105x2%=0.05045x105mol

⑤甲酸钠：2.5225xlO5mol

⑥水：63.7319xl05mol

(4)物料衡算一览表

表3.2缩合工序物料衡算一览表

进料（流股1）出料（流股2）

组分一

kmol/d%(mol)kmol/d%(mol)

H2O643574.166373.1983.99

NaOH331.243.8275.681.00

CHO1656.219.09630.638.31

CH3CHO254.82.94

C10H24O75.0450.066

HCOONa252.253.32

C5H12O4252.253.32

总计8677.241007589100

中和

(1)流程不意图

2

W

1A中和3»

(2)反应式

HCOOH+NaOH--------►HCOONa+H2O

(3)计算过程

流股1为缩合釜出来日勺混合液，其中：

①季戊四醇：2.5225xl05mol

②氢氧化钠：0.7568xl()5mol

③甲醛：6.3063xlO5mol

④双季戊四醇：2.5225x1()5x2%=0.05045x1()5mol

⑤甲酸钠：2.5225x10smol

⑥水：63.7319xl()5mol

流股2为85%甲酸溶液，其中：

①甲酸：2.548xlO'x0.3=0.7568x1()5mol

(!-85%)x0.7568xl0^034i5xl05mol

85%x68.01

流股3为中和釜出来口勺混合液，其中：

①季戊四醉：2.4973xlO5mol

②甲醛：6.2432x10smol

③双季戊四醇：0.0499455x1()5mol

④甲酸钠：0.7492x10s+2.4973xlO5=3.2465x105mol

⑤水：63.4327xlO5mol

(4)物料衡算一览表

表3.3中和工序物料衡算一览表

进料(流股1)进料(流股2)出料(流股3)

组分

kmol/d%(mol)kmol/d%(mol)kmol/d%(moi)

NaOH75.681.00

HCOOH630.6394.86

C5HI2O252.253.64249.733.31

续表3.3

进料(流股1)进料(流股2)出料(流股3)

组分

kmol/d%(mol)kmol/d%(mol)kmol/d%(mol)

C10H24O75.0450.704.994550.066

CHO252.253.64624.328.27

H2O6339.0491.0234.155.146343.2784.06

HCOONa324.654.30

总计6924.265100664.78l(X)7547100

脱醛

(I)流程示意图

2

।H脱盟3-

(2)计算过程

流股1为中和釜山来的混合液，其中：

①季戊四醇：2.4973xlO5mol

②甲醛：6,2432xlO5mol

③双季戊四醇：0.0499455x1()5mol

④甲酸钠：0.7492x1()5+2.4973x105=3.2465xlO5mol

⑤水：63.4327x1()5moi

流股2为轻组分，其中：

甲醛：6.1808x1()5mol

由于甲醛沸点低常温下就为气体，故假设其完全脱除

流股3为脱醛塔出来H勺混合液，其中：

①季戊四醇：2.4723xl05mol

②双季戊四醇：0.04945xIO5mol

③甲酸钠:3.2140x1()5mol

④水：62.7984xl()5mol

(3)物料衡算一览表

表3.4脱醛工序物料衡算一览表

进料(流股1)出料(流股2)出料(流股3)

组分-

kmol/d%(mol)kmol/d%(mol)kmol/d%(mol)

C5H12。249.733.31247.233.61

C10H24O74.990.0664.9450.72

CHO624.328.27618.08100

H2O6343.2784.066279.8491.63

HCOONa324.654.30321.404.04

总计7547100618.081006853.415100

蒸发

(1)流程示意图

2

3

I仁蒸发-

(2)计算过程