CN105884578A - 一种高温高压生产甲醇钠的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压生产甲醇钠的方法及其装置，生产方法包括溶碱、合成、干燥步骤，主要装置包括溶碱液槽、清液槽、反应塔、精馏塔、真空干燥机。本发明采用高温高压条件下反应生产甲醇钠，原料甲碱液中碱为过饱和状态，反应更加充分，收率相比传统工艺由约98％提高至99.5％，甲醇钠中的游离碱含量小于0.4％，每吨甲醇钠产品电耗降低18KWh、蒸汽降低2.5吨。本发明实现了DCS控制的连续化工业生产，大幅度降低工人劳动强度，且物料全部在密闭的空间输送，杜绝了有害气体对环境污染，该发明节能降耗佳，产品的竞争力强。

Description

一种高温高压生产甲醇钠的方法及其装置

技术领域

本发明涉及化工生产工艺及设备，尤其是一种高温高压生产甲醇钠的方法及其装置。

背景技术

目前，甲醇钠生产方法有二种：钠法与碱法，钠法又包含金属钠法和钠基钠法。其中，钠基法不能用于工业化生产，没有工业价值；金属钠法生产成本过高，且存在一定的安全隐患，导致其不能大规模地生产甲醇钠；碱法虽然原材料采购方便，安全隐患较低，但反应速度慢导致单套装置产能低，且反应生成的水必须使用无水甲醇及时除去反应才能继续进行，蒸汽消耗较高，能耗大。

中国发明专利CN 103288593B公开了一种机械蒸气再压缩甲醇钠生产装置及方法，其利用氢氧化钠与甲醇蒸汽反应，为传统工艺，且工业化程度未知；通过回收利用反应塔顶部出口气相出口物料的相变潜热，并用于为甲醇钠反应塔和甲醇精馏塔提供气提蒸气来达到节能的效果，其节能具体数据并未在公开文件中体现。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种高温高压生产甲醇钠的方法及其设备，在利用碱法“采购成本低、安全隐患低”的优势下，蒸汽消耗量显著降低，收率高，节能降耗佳，提高产品的竞争力。

具体方案如下：

一种高温高压生产甲醇钠的方法，包括以下步骤：

溶碱：向甲醇溶液中加入片碱，获得碱过饱和的甲碱液；

合成：将上步获得的甲碱液加热至120-175℃后从反应塔上部进入，无水甲醇蒸汽从反应塔底部进入，反应塔内的压力为0.3-2.5MPa，温度为125-245℃，在反应塔底部收集甲醇钠甲醇溶液；

干燥：将上步获得的甲醇钠甲醇溶液进行干燥，获得甲醇钠固体产品。

进一步的，所述的溶碱步骤中，温度控制在25-75℃。

进一步的，所述的溶碱步骤中，甲碱液中NaOH质量含量为18-23％。

一种生产甲醇钠的装置，包括溶碱液槽、清液槽、反应塔、精馏塔、真空干燥机；

其中，反应塔具有顶部气相出口、顶部液相进口、底部气相入口、底部液相出口，反应塔还设有釜底换热器、釜液冷却器、甲碱液预热器；

精馏塔具有顶部气相出口、上部液相进口、下部气相入口、底部液相出口，在精馏塔塔底设有再沸器，塔顶设置冷凝器；

所述的溶碱液槽经甲醇输送泵与清液槽相连，清液槽经甲碱液进料泵与釜底换热器相连，釜底换热器还与反应塔底部液相出口相连，使塔底液相与甲碱液进行换热，经吸热的甲碱液进入甲碱液预热器，甲碱液预热器的出口与反应塔的顶部液相进口相连；经放热的塔底液相进入釜液冷却器，釜液冷却器的出口与真空干燥机相连；

所述的反应塔顶部气相出口与所述的精馏塔底部气相进口相连，精馏塔顶部气相出口与反应塔底部气相入口相连。

进一步的，所述的清液槽中甲碱液经甲碱液进料泵输送至反应塔釜底换热器，与反应塔塔底液相换热后经甲碱液预热器预热至140℃后从反应塔上部进入，来自甲醇精馏塔的无水甲醇蒸汽从反应塔底部进入；反应塔内汽液相对流接触，无水甲醇蒸汽将反应生成的水分带走；含水的甲醇钠在反应塔内脱除水分后，从反应塔底部得到甲醇钠甲醇溶液，一部分经釜底换热器、釜液冷却器后送到产品区，一部分不需要冷却，直接送至真空干燥机进行干燥，获得甲醇钠固体；溶剂甲醇回收后送至溶碱液槽循环使用；反应塔顶部出来的含水甲醇蒸汽进入精馏塔，精馏后的无水甲醇蒸汽送入反应塔底部，循环使用；

任选的，所述的甲碱液进料速度为4～6m³/h，碱的质量浓度为20.5％；

任选的，所述的无水甲醇蒸汽的流量为12000～16000Nm³/h，温度为140℃，压力为0.9Mpa；

任选的，所述的反应塔塔顶温度为125～235℃，塔中部温度为135～240℃，塔釜温度为140～245℃，塔内压力为0.3～2.5Mpa；

任选的，所述的甲醇钠甲醇溶液中甲醇钠的质量含量为27.5～31％。

本发明所述的高温高压是相对于传统生产甲醇钠工艺中，微热和常压的反应条件而言，由于反应条件发生改变，产品质量和收率也发生改变，具体来说，在本发明所述的反应温度和压力条件下，甲碱液处于过饱和状态，反应会向生成产物甲醇钠的方向倾斜，促进反应继续，反应的收率会提高；且由于氢氧化钠的转化率提高，产品甲醇钠中的游离碱含量下降，产品质量提升。本发明所述的方法和装置适用于工业化连续生产。

本发明所述的高温高压虽然需要消耗一定的能量，但由于整套工艺和装置循环利用能量，采取节能设计，因此相对传统工艺能耗更低。

具体的，本发明所采取的节能措施如下：

(1)本发明所述的装置设计中，充分考虑反应热量的回收，多级利用反应热，极大程度降低蒸汽和循环冷却水的用量，相比传统生产工艺，生产吨产品循环水耗用量减少约20吨，例如利用反应塔塔底液相与甲碱液进料进行换热，很好地利用了彼此的温度差，有效节约能源；

(2)本发明所述的工艺中，由于高温高压条件下(125～245℃，0.3～2.5Mpa)，碱在甲醇中可以达到过饱和，促使反应平衡向生成甲醇钠方向倾斜，反应更加充分，收率相比传统工艺更高，具体而言，相比传统工艺，收率由约98％提高至99.5％；

(3)采用本发明所述的方法，相比传统工艺而言，反应塔出口甲醇蒸汽的带水量可显著提高，具体的，传统工艺反应塔出口甲醇蒸汽的带水量～2％，本发明反应塔出口甲醇蒸汽的带水量达到3.7～3.9％，需要的无水甲醇蒸汽量减少约50％，对应的蒸汽耗量减少约50％。

本发明所述的装置使用DCS控制，可进行连续化工业生产，大幅度降低工人劳动强度，且物料全部在密闭的空间输送，杜绝了有害气体对环境污染，该发明节能降耗佳，产品的竞争力强。

有益效果：(1)甲醇中氢氧化钠的含量传统工艺控制在17.5％，而本发明甲碱液中氢氧化钠的含量提高至20.5％，氢氧化钠含量提高3％，在同样进料量情况下，仅此项改进措施,即可提高甲醇钠产量4.05％，且对应每吨甲醇钠产品电耗降低3.9％、蒸汽降低3.9％。

(2)传统工艺甲醇钠中的游离碱含量小于0.78％。本发明所述的方法中，温度压力提高后氢氧化钠的转化率提高，甲醇钠中的游离碱含量小于0.4％(与传统工艺相比游离碱含量降低了49％)，产品质量达到甚至超过了“金属钠法”生产的产品质量。

(3)效率提高：传统工艺单套装置产量为1万吨/年，而反应温度、压力提高后，单套装置的产量提高至4.0万吨/年，核心设备反应塔实现工业化连续生产。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的高温高压生产甲醇钠的装置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。文中相同的附图标记始终代表相同的元件，相似的附图标记代表相似的元件。

实施例1

来自外界的甲醇和片碱进入溶碱液槽V1101，控制溶碱温度在75℃以下，使NaOH完全溶解，至过饱和，通过甲醇输送泵P1101A/B将该溶液送入清液槽V1102。

清液槽V1102中甲碱液经甲碱液进料泵P1103A/B输送至反应塔釜底换热器E1202，与反应塔T1201塔底液相换热后经甲碱液预热器E1204预热至140℃后从反应塔T1201上部进入，甲碱液进料速度为4～6m³/h，碱的质量浓度为20.5％，来自甲醇精馏塔T1202的无水甲醇蒸汽从反应塔T1201底部进入，无水甲醇蒸汽的流量为12000～16000Nm³/h，温度为140℃，压力为0.9Mpa。反应塔T1201为板式塔，塔顶温度为125～235℃，塔中部温度为135～240℃，塔釜温度为140～245℃，塔内压力为0.3～2.5Mpa。汽液相在每层塔板上进行对流接触，无水甲醇蒸汽将反应生成的水分带走。含水的甲醇钠在反应塔T1201内脱除水分后，从反应塔T1201底部得到质量含量为27.5～31％的甲醇钠甲醇溶液，一部分经釜底换热器E1202(加热原料甲碱液)、釜液冷却器E1203(用循环水冷却)后送到产品区，一部分不需要冷却，直接送至真空干燥机P1105进行干燥，获得甲醇钠固体，经包装后入库，溶剂甲醇回收后送至溶碱液槽V1101循环使用。反应塔T1201顶部出来的含水3.7～3.9％甲醇蒸汽经压缩机P1201增压后送入精馏塔T1202，精馏塔T1202设有塔顶冷凝器E1205和精馏塔再沸器E1206，精馏后的无水甲醇蒸汽送入反应塔T1201底部，循环使用。

整套装置使用DCS控制，可进行连续化工业生产，物料全部在密闭的空间输送，杜绝了有害气体对环境污染。

该装置生产甲醇钠的流量为3.5～5.5m³/h，且甲醇钠中的游离碱含量小于0.4％，产品质量好。每吨产品的消耗蒸汽(1.25MPa饱和蒸汽)2.0～2.7，电约20(KWh)，消耗循环水约为55(m³/h)，收率为99.5％。而传统甲醇钠生产每吨产品消耗蒸汽(1.25MPa饱和蒸汽)4.5～5.0，电约150(KWh)，消耗循环水约为300(m³/h)，可见本发明所述的方法和装置节能降耗佳，产品的竞争力强。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种高温高压生产甲醇钠的方法，其特征在于：包括以下步骤：

溶碱：向甲醇溶液中加入片碱，获得碱过饱和的甲碱液；

合成：将上步获得的甲碱液加热至120-175℃后从反应塔上部进入，无水甲醇蒸汽从反应塔底部进入，反应塔内的压力为0.3-2.5MPa，温度为125-245℃，在反应塔底部收集甲醇钠甲醇溶液；

干燥：将上步获得的甲醇钠甲醇溶液进行干燥，获得甲醇钠固体产品。

2.根据权利要求1所述的高温高压生产甲醇钠的方法，其特征在于：所述的溶碱步骤中，温度控制在25-75℃。

3.根据权利要求1所述的高温高压生产甲醇钠的方法，其特征在于：所述的溶碱步骤中，甲碱液中NaOH质量含量为18-23％。

4.一种利用权利要求1所述的方法生产甲醇钠的装置，其特征在于：包括溶碱液槽、清液槽、反应塔、精馏塔、真空干燥机；

其中，反应塔具有顶部气相出口、顶部液相进口、底部气相入口、底部液相出口，反应塔还设有釜底换热器、釜液冷却器、甲碱液预热器；

精馏塔具有顶部气相出口、上部液相进口、下部气相入口、底部液相出口，在精馏塔塔底设有再沸器，塔顶设置冷凝器；

所述的溶碱液槽经甲醇输送泵与清液槽相连，清液槽经甲碱液进料泵与釜底换热器相连，釜底换热器还与反应塔底部液相出口相连，使塔底液相与甲碱液进行换热，经吸热的甲碱液进入甲碱液预热器，甲碱液预热器的出口与反应塔的顶部液相进口相连；经放热的塔底液相进入釜液冷却器，釜液冷却器的出口与真空干燥机相连；

所述的反应塔顶部气相出口与所述的精馏塔底部气相进口相连，精馏塔顶部气相出口与反应塔底部气相入口相连。

5.根据权利要求4所述的生产甲醇钠的装置，其特征在于：所述的清液槽中甲碱液经甲碱液进料泵输送至反应塔釜底换热器，与反应塔塔底液相换热后经甲碱液预热器预热至140℃后从反应塔上部进入，来自甲醇精馏塔的无水甲醇蒸汽从反应塔底部进入；反应塔内汽液相对流接触，无水甲醇蒸汽将反应生成的水分带走；含水的甲醇钠在反应塔内脱除水分后，从反应塔底部得到甲醇钠甲醇溶液，一部分经釜底换热器、釜液冷却器后送到产品区，一部分不需要冷却，直接送至真空干燥机进行干燥，获得甲醇钠固体；溶剂甲醇回收后送至溶碱液槽循环使用；反应塔顶部出来的含水甲醇蒸汽进入精馏塔，精馏后的无水甲醇蒸汽送入反应塔底部，循环使用；

任选的，所述的甲碱液进料速度为4～6m³/h，碱的质量浓度为20.5％；

任选的，所述的无水甲醇蒸汽的流量为12000～16000Nm³/h，温度为140℃，压力为0.9Mpa；

任选的，所述的反应塔塔顶温度为125～235℃，塔中部温度为135～240℃，塔釜温度为140～245℃，塔内压力为0.3～2.5Mpa；

任选的，所述的甲醇钠甲醇溶液中甲醇钠的质量含量为27.5～31％。