CN103657129A - 带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔 - Google Patents

带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：它主要由塔体、反应器、填料、输入管、输出管、抽液泵及料池构成，塔体的精馏段的侧壁上且位于所述填料的上方设有溶剂加入口，溶剂加入口连接有溶剂分布器。由于在塔体的精馏段的侧壁上且位于所述填料的上方设有溶剂加入口，从而解决了共沸的缺陷，大大提高了甲缩醛气体的精馏提纯的精度，使甲缩醛气体的纯度达到97%以上；由于将所述反应器设在塔体外，不仅方便了装料，而且还大大方便了对反应器的维护；由于废水排出管通过溶剂加入口与每个溶剂分布器连通，从而将废水作为溶剂使用，使废水得到了充分利用，充分体现了节能环保的特点。

Description

带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔
技术领域
本发明涉及一种化工设备，具体是一种甲缩醛精馏塔。
背景技术
反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，抑制串联副反应的发生，又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗，强化传质。因此，在化工生产中得到越来越广泛的应用。反应精馏经常采用的实验为醋酸与乙醇在硫酸催化剂存在下的酯化反应或甲醛与甲醇在硫酸催化剂存在下进行的缩醛合成反应。甲缩醛是C3H8O2。别名：二甲氧基甲烷，甲醛缩二甲醇（结构式CH2(OCH3)2无色澄清的挥发可燃液体，有氯仿气味和刺激味。熔点-104.8℃，相对密度（d204）0.8560,沸点44℃，折射率（n20D）1.3513,20℃水中溶解度32℅，能溶解多种溶剂。用途：生产离子交换树脂、溶剂、香料、雷博（合成）。反应介质：甲醛（水）36.5-37.4℅甲醇64.7℃甲醛–19.5℃反应条件：控制塔顶温度41.5-42℃馏分即为：甲缩醛以甲醛与甲醇缩合生产甲缩醛（沸点42.3℃）的反应为对象进行反应精馏工艺研究。合成甲缩醛的反应为：2CH3OH＋CH2O＝C3H8O2＋H2O 该反应是在酸催化条件下进行的可逆放热反应，受平衡转化率的限制，若采用传统的先反应后分离的方法，即使以高浓度的甲醛水溶液（38％～40％）为原料，甲醛的转化率也只能达到60％左右，大量未反应的稀甲醛不仅给后续的分离造成困难，而且稀甲醛浓缩时产生的甲酸对设备的腐蚀严重。而采用反应精馏的方法则可有效地克服平衡转化率这一热力学障碍，因为该反应物系中各组分相对挥发度的大小次序为：α甲缩醛＞α甲醇＞α甲醛＞α水，可见，由于产物甲缩醛具有最大的相对挥发度，利用精馏的作用可将其不断地从系统中分离出去，促使平衡向生成产物的方向移动，大幅度提高甲醛的平衡转化率，若原料配比控制合理，甚至可达到接近平衡转化率。此外，采用反应精馏技术还具有如下优点： 
（1）在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得合格的甲缩醛产品。 
（2） 反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用。
（3）反应热直接用于精馏过程，可降低能耗。
（4）由于精馏的提浓作用，对原料甲醛的浓度要求降低，质量百分数为7％-38％的甲醛水溶液均可直接使用。
现有的甲缩醛精馏塔中，反应器是设在塔体中的，故在生产过程中，对反应器的维护十分不便，具有维护成本高、强度大的缺点；传统的甲缩醛精馏塔上没有设溶剂入口，由于甲醛与甲醇存在共沸的问题，所以甲缩醛在精馏塔中精馏后，其纯度不高；另外，甲缩醛精馏塔在生产的过程中，废水没有得到循环利用，故浪费了大量的水资源，不符合节能环保的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高了甲缩醛气体精馏的纯度、方便维护、节能环保的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：它主要由塔体、反应器、填料、输入管、输出管、抽液泵及料池构成，所述塔体的顶部设有甲缩醛气体排出口，塔体的底部设废水排出口，塔体的上段为精馏段，下段为提纯段，所述反应器设在塔体外，填料设在塔体中的精馏段，所述输入管的一端伸入到塔体中且位于填料的上方，另一端与反应器的排液口连接，所述料池设在塔体中的精馏段且位于填料的下方，输出管的一端与料池的底部连通，另一端与反应器的入液口连接，所述抽液泵设在输出管上；所述塔体的精馏段的侧壁上且位于所述填料的上方设有溶剂加入口，所述溶剂加入口连接有溶剂分布器，所述溶剂分布器设在塔体的精馏段内。
所述反应器、填料、输入管、输出管、抽液泵、料池、溶剂加入口和溶剂分布器构成一组，共设有多组，多组沿着塔体的精馏段由上到下分隔分布。
所述溶剂分布器是由主导管和多个分支管构成，多个分支管在主导管的管壁上间隔分布且与主导管连通，每个分支管的管壁上分布有溶剂排出孔。
所述塔体的提纯段设有水输入口，所述塔体底部的废水排出口上连接有废水排出管。
外置反应器式甲缩醛精馏塔，还包括循环管和水泵，所述循环管的一端与废水排出管的管壁连接，另一端与水输入口连接，所述水泵设在循环管上。
所述废水排出管通过溶剂加入口与每个溶剂分布器连通。
所述甲缩醛气体排出口通过管路与冷凝器连接；所述塔体的上端部设有吊钩。
本发明的有益效果：由于在塔体的精馏段的侧壁上且位于所述填料的上方设有溶剂加入口，从而解决了共沸的缺陷，大大提高了甲缩醛气体的精馏提纯的精度，使甲缩醛气体的纯度达到97%以上；由于将所述反应器设在塔体外，不仅方便了装料，而且还大大方便了对反应器的维护；由于废水排出管通过溶剂加入口与每个溶剂分布器连通，从而将废水作为溶剂使用，使废水得到了充分利用，充分体现了节能环保的特点。
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说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1所示溶剂分布器放大的结构示意图。
图中：1、塔体； 2、反应器； 3、填料； 4、输入管； 5、输出管； 6、抽液泵； 7、料池；8、甲缩醛气体排出口；9、废水排出口；10、水输入口；11、废水排出管；12、循环管；13、水泵；14、吊钩；15、溶剂加入口；16、溶剂分布器；17、主导管；18、分支管；19、溶剂排出孔。
具体实施方式
如图1所示，带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，它主要由塔体1、反应器2、填料3、输入管4、输出管5、抽液泵6及料池7构成，所述塔体1的顶部设有甲缩醛气体排出口8，塔体1的底部设废水排出口9，塔体1的上段为精馏段，下段为提纯段，所述反应器2设在塔体1外，填料3设在塔体1中的精馏段，所述输入管4的一端伸入到塔体1中且位于填料3的上方，另一端与反应器2的排液口连接，所述料池7设在塔体1中的精馏段且位于填料3的下方，输出管5的一端与料池7的底部连通，另一端与反应器2的入液口连接，所述抽液泵6设在输出管5上。所述塔体1的精馏段的侧壁上且位于所述填料3的上方设有溶剂加入口15，所述溶剂加入口15连接有溶剂分布器16，所述溶剂分布器16设在塔体1的精馏段内。所述反应器2、填料3、输入管4、输出管5、抽液泵6、料池7、溶剂加入口15、溶剂分布器16构成一组，共设有多组，多组沿着塔体1的精馏段由上到下分隔分布。
塔体1的提纯段设有水输入口10，所述塔体底部的废水排出口9上连接有废水排出管11。还包括循环管12和水泵13，所述循环管12的一端与废水排出管9的管壁连接，另一端与水输入口10连接，所述水泵13设在循环管12上，废水排出管11通过溶剂加入口15与每个溶剂分布器16连通。
塔体1的上端部设有吊钩14。甲缩醛气体排出口9通过管路与冷凝器连接。
如图2所示，所述溶剂分布器16是由主导管17和多个分支管18构成，多个分支管18在主导管17的管壁上间隔分布且与主导管17连通，每个分支管18的管壁上分布有溶剂排出孔19。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：它主要由塔体、反应器、填料、输入管、输出管、抽液泵及料池构成，所述塔体的顶部设有甲缩醛气体排出口，塔体的底部设废水排出口，塔体的上段为精馏段，下段为提纯段，所述反应器设在塔体外，填料设在塔体中的精馏段，所述输入管的一端伸入到塔体中且位于填料的上方，另一端与反应器的排液口连接，所述料池设在塔体中的精馏段且位于填料的下方，输出管的一端与料池的底部连通，另一端与反应器的入液口连接，所述抽液泵设在输出管上；所述塔体的精馏段的侧壁上且位于所述填料的上方设有溶剂加入口，所述溶剂加入口连接有溶剂分布器，所述溶剂分布器设在塔体的精馏段内。
2.根据权利要求1所述的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：所述反应器、填料、输入管、输出管、抽液泵、料池、溶剂加入口和溶剂分布器构成一组，共设有多组，多组沿着塔体的精馏段由上到下分隔分布。
3.根据权利要求1或2所述的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：所述溶剂分布器是由主导管和多个分支管构成，多个分支管在主导管的管壁上间隔分布且与主导管连通，每个分支管的管壁上分布有溶剂排出孔。
4.根据权利要求3所述的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：所述塔体的提纯段设有水输入口，所述塔体底部的废水排出口上连接有废水排出管。
5.根据权利要求4所述的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：还包括循环管和水泵，所述循环管的一端与废水排出管的管壁连接，另一端与水输入口连接，所述水泵设在循环管上。
6.根据权利要求4所述的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：所述废水排出管通过溶剂加入口与每个溶剂分布器连通。
7.根据权利要求4所述的带有溶剂加入口的甲缩醛精馏塔，其特征在于：所述甲缩醛气体排出口通过管路与冷凝器连接；所述塔体的上端部设有吊钩。
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