CN102633769A - 一种生产三聚甲醛的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产三聚甲醛的方法及装置，属于三聚甲醛的合成领域。生产三聚甲醛的方法包括将浓甲醛和酸性离子液催化剂加入反应釜进行反应、三聚甲醛的浓缩和萃取，其特征在于：在反应和浓缩步骤中间加入除甲酸步骤；所述除甲酸步骤为：在喷淋塔中，用喷淋液喷淋反应釜出来的蒸汽，除去甲酸；生产三聚甲醛的装置，包括反应釜、离子液储槽、提浓塔、第一循环泵、提浓塔冷凝器、提浓塔缓冲罐、回流泵萃取塔，其特征在于还包括喷淋液储槽、喷淋塔和第二循环泵。本发明能有效去除三聚甲醛中的甲酸，解决了以酸性离子液作为催化剂时反应釜中甲酸含量过高的问题，减少了甲酸对设备的腐蚀提高了设备使用寿命，并有效提高三聚甲醛的纯度。

Description

一种生产三聚甲醛的方法及装置
技术领域
本发明涉及三聚甲醛的合成技术领域，尤其是一种生产三聚甲醛的方法及装置。
背景技术
聚甲醛是世界上第三大通用型工程塑料，具有良好的着色性，较高的弹性模量，很高的刚性和硬度，比强度和比刚性接近于金属，常用来代替铜、锌、锡、铅等有色金属，广泛应用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器等工业部门。聚甲醛属于技术密集型产品，生产具有高额的利润回报率，国外公司对生产技术严格控制，国内能真正生产的厂家少且技术落后，能耗高，与国外相比不具有竞争力。
三聚甲醛是生产聚甲醛过程中重要的中间体，对其聚合要求的纯度很高，纯度一般要在99.99%以上。国内基本都是利用硫酸作为催化剂，对材料的抗腐蚀要求很高，一般选用锆材制造设备，投资较大。离子液作为催化剂时的腐蚀性较小，但当反应釜中甲酸的积累浓度较高时，甲酸会对设备产生腐蚀仍然较大，而且甲酸的存在会降低三聚甲醛的纯度。
发明内容
本发明提供一种生产三聚甲醛的方法及装置，加入喷淋塔进行除甲酸，能有效去除三聚甲醛中的甲酸，解决了以酸性离子液作为催化剂时，反应釜中甲酸含量过高的问题，减少了甲酸对设备的腐蚀，提高了设备的使用寿命，并有效提高三聚甲醛的纯度。
本发明所采取的技术方案是：
一种生产三聚甲醛的方法，包括将浓甲醛和酸性离子液催化剂加入反应釜进行反应、三聚甲醛的浓缩和萃取，其改进之处在于在反应和浓缩步骤中间加入除甲酸步骤；所述除甲酸步骤为：
在喷淋塔中，用喷淋液喷淋反应釜出来的蒸汽，除去甲酸；
其中，喷淋液为含有除酸剂的甲醛溶液；除酸剂为碳酸钙、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾中的一种或几种。
喷淋液中除酸剂的质量浓度为5%-10%。
甲醛溶液中甲醛的质量浓度为36-40%。
喷淋前将喷淋液加热到80-90℃。
喷淋塔塔底液中甲醛的质量浓度小于65%；当喷淋塔塔底液中甲醛的质量浓度大于65%时，加入50℃以上的水稀释至小于65%。
本发明还提供了生产三聚甲醛的装置，包括反应釜、离子液储槽、提浓塔、第一循环泵、提浓塔冷凝器、提浓塔缓冲罐、回流泵萃取塔，其特征在于还包括喷淋液储槽、喷淋塔和第二循环泵；其连接关系为：反应釜的顶部蒸汽出口与喷淋塔的底部蒸汽进口通过管道相连通；喷淋液储槽与喷淋塔的进液口通过管道相连通；喷淋塔的顶部蒸汽出口与提浓塔的进口通过管道相连通；喷淋塔的底部出口与上部回流口通过带有第二循环泵的管道相连通。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.采用喷淋塔喷淋除甲酸剂，有效去除三聚甲醛中的甲酸，解决了以离子液为催化剂时，反应釜中甲酸含量过高的问题，减少了甲酸对设备的腐蚀，提高了设备使用寿命。
2.控制甲酸含量在一定的范围内，提高了三聚家醛的纯度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的装置图。
具体实施方式
 实施例1
(1) 预热反应釜至80℃，然后加入质量浓度为60%的浓甲醛溶液，向反应釜中加入酸性离子液催化剂，使反应釜中酸性离子液催化剂的质量浓度为3%。
(2) 称取40kg的碳酸钙，质量浓度为38%的甲醛溶液560kg，配制成质量浓度为6.6%的碳酸钙溶液，加入喷淋塔中，用蒸汽加热泵打循环。保持喷喷淋塔中的甲醛质量浓度在65%以下，如果质量浓度高于65%，加入温水稀释。
(3) 继续加热反应釜，同时向反应釜连续加入浓甲醛，使浓甲醛溶液在釜内的停留时间在6小时左右，稳定液位。
(4) 反应釜出来的蒸汽进入喷淋塔后，用喷淋液喷淋，同时加热喷淋液，并保持塔底部液位不变。
(5) 经喷淋后的蒸汽进入进入提浓塔中，经过提浓后的三聚甲醛进入萃取塔中进行萃取分离。提浓塔底部的浓醛溶液经过循环泵打入反应釜中继续反应。测定提浓塔底部甲酸的浓度，如果甲酸的浓度超过500ppm，向喷淋塔中补充新的碳酸钙溶液。
实施例2
(1) 预热反应釜至90℃，然后加入质量浓度为50%的浓甲醛溶液，向反应釜中加入酸性离子液催化剂，使反应釜中酸性离子液催化剂的质量浓度为4%。
(2) 称取25kg的磷酸氢二钠，质量浓度为36%的甲醛溶液475kg，配制成质量浓度为5%的碳酸钙溶液，加入喷淋塔中，用蒸汽加热泵打循环。保持喷喷淋塔中的甲醛质量浓度在65%以下，如果质量浓度高于65%，加入温水稀释。
(3) 继续加热反应釜，同时向反应釜连续加入浓甲醛，使浓甲醛溶液在釜内的停留时间在6小时左右，稳定液位。
(4) 反应釜出来的蒸汽进入喷淋塔后，用喷淋液喷淋，同时加热喷淋液，并保持塔底部液位不变。
(5) 经喷淋后的蒸汽进入进入提浓塔中，经过提浓后的三聚甲醛进入萃取塔中进行萃取分离。提浓塔底部的浓醛溶液经过循环泵打入反应釜中继续反应。测定提浓塔底部甲酸的浓度，如果甲酸的浓度超过500ppm，向喷淋塔中补充新的磷酸氢二钠溶液。
实施例3
（1）预热反应釜至85℃，然后加入质量浓度为70%的浓甲醛溶液，向反应釜中加入酸性离子液催化剂，使反应釜中酸性离子液催化剂的质量浓度为5%。
（2）称取50kg的磷酸氢二钾，质量浓度为40%的甲醛溶液450kg，配制成质量浓度为10%的碳酸钙溶液，加入喷淋塔中，并加热至80-90℃，并用循环泵打循环。保持喷淋塔中的甲醛质量浓度在65%以下，如果质量浓度高于65%，加入50℃以上水稀释至小于65%。
（3）继续加热反应釜，同时向反应釜连续加入浓甲醛，使浓甲醛溶液在釜内的停留时间在6小时左右，稳定液位。
（4）反应釜出来的蒸汽进入喷淋塔后，用喷淋液喷淋，同时加热喷淋液，并保持塔底部液位不变。
（5）经喷淋后的蒸汽进入进入提浓塔中，经过提浓后的三聚甲醛进入萃取塔中进行萃取分离。提浓塔底部的浓醛溶液经过循环泵打入反应釜中继续反应。测定提浓塔底部甲酸的浓度，如果甲酸的浓度超过500ppm，向喷淋塔中补充新的磷酸氢二钾溶液。
实施例4
一种生产三聚甲醛的装置，包括反应釜1、离子液储槽2、提浓塔3、第一循环泵4、提浓塔冷凝器5、提浓塔缓冲罐6、回流泵7萃取塔8，其特征在于还包括喷淋液储槽9、喷淋塔10和第二循环泵11；其连接关系为：喷淋塔10的底部蒸汽进口与反应釜1的顶部蒸汽出口通过管道12相连通；喷淋液储槽9与喷淋塔10的进液口通过管道13相连通；喷淋塔10的顶部蒸汽出口与提浓塔3的进口通过管道14相连通；喷淋塔10的底部出口与上部回流口通过带有第二循环泵11的管道形成回路。
工作时，浓甲醛和酸性离子液催化剂在反应釜1中反应，反应釜1顶部出口的蒸汽经管道12从喷淋塔10的底部蒸汽进口进入喷淋塔10；经喷淋液喷淋后，从喷淋塔10的顶部蒸汽出口经管道14进入提浓塔3提浓。喷淋塔10的塔底液经第二循环泵11循环使用。
提浓塔3底部的浓液经第一循环泵4打回反应釜1重新反应，甲醛和三聚甲醛的蒸汽经提浓塔冷凝器5冷凝后进入提浓塔缓冲罐6，提浓塔缓冲罐6中的三聚甲醛一部分经回流泵7回到提浓塔3进一步提浓，一部分进入萃取塔8进行萃取分离。

Claims (6)

1.一种生产三聚甲醛的方法，包括将浓甲醛和酸性离子液催化剂加入反应釜进行反应、三聚甲醛的浓缩和萃取，其特征在于：在反应和浓缩步骤中间加入除甲酸步骤；所述除甲酸步骤为：
在喷淋塔中，用喷淋液喷淋反应釜出来的蒸汽，除去甲酸；所述喷淋液为含有除酸剂的甲醛溶液；所述除酸剂为碳酸钙、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾中的一种或几种。
2.根据权利要求１所述的一种生产三聚甲醛的方法，其特征在于：所述喷淋液中除酸剂的质量浓度为5%-10%。
3.根据权利要求１所述的一种生产三聚甲醛的方法，其特征在于：所述甲醛溶液中甲醛的质量浓度为36-40%。
4.根据权利要求１所述的一种生产三聚甲醛的方法，其特征在于：喷淋前将喷淋液加热到80-90℃。
5.根据权利要求１所述的一种生产三聚甲醛的方法，其特征在于：喷淋塔塔底液中甲醛的质量浓度小于65%；当喷淋塔塔底液中甲醛的质量浓度大于65%时，加入50℃以上的水稀释至小于65%。
6.一种生产三聚甲醛的装置，包括反应釜（1）、离子液储槽（2）、提浓塔（3）、第一循环泵（4）、提浓塔冷凝器（5）、提浓塔缓冲罐（6）、回流泵（7）萃取塔（8），其特征在于还包括喷淋液储槽（9）、喷淋塔（10）和第二循环泵（11）；其连接关系为：喷淋塔（10）的底部蒸汽进口与反应釜（1）的顶部蒸汽出口通过管道（12）相连通；喷淋液储槽（9）与喷淋塔（10）的进液口通过管道（13）相连通；喷淋塔（10）的顶部蒸汽出口与提浓塔（3）的进口通过管道（14）相连通；喷淋塔（10）的底部出口与喷淋塔（10）上部回流口通过带有第二循环泵（11）的管道相连通。
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