CN111481956B - 一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置及方法，该方法包括以下步骤：a)将甲醛水溶液和过量甲醇混合并预热后送至预反应器进行反应，萃取剂水和预反应器出料别送至隔壁萃取催化精馏塔主塔的上进料口和下进料口；b)甲醛和甲醇在隔壁萃取催化精馏塔主塔内进行萃取反应精馏，在主塔塔顶得到高浓度甲缩醛，在副塔塔顶得到剩余甲醇；c)原料中的水及反应生成的水由隔壁萃取催化精馏塔塔底出料后，部分水作为萃取剂循环返回隔壁萃取催化精馏塔主塔的上进料口，其余水作为工艺废水外排。本发明使用隔壁萃取催化精馏塔生产高浓度甲缩醛，以无毒无害的水作为萃取剂，工艺方法流程简单，一步得到高浓度甲缩醛产品，显著节省分离能耗和设备投资。

Description

一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置及方法
技术领域
本发明属于化工生产工艺技术领域，具体地说是涉及一种采用隔壁萃取催化精馏塔制备高浓度甲缩醛的装置及方法。
背景技术
甲缩醛别名二甲氧基甲烷，是一种无色、无毒、环境友好的化工产品，可作为有机合成中间体、溶剂及柴油添加剂，是一种能够替代有毒有害溶剂、减少大气污染的环保产品，作为优良溶剂可广泛用于油漆涂料、橡胶、皮革、电子、工业清洗、杀虫剂、气雾剂等行业。
工业上甲缩醛通常由酸性催化剂催化甲醇和甲醛水溶液反应得到，由于甲缩醛和甲醇能够形成共沸物，理论上常压下的常规精馏分离只能得到甲缩醛质量分数约92～94％的产品，剩余6～8％为共沸的甲醇，市场上普通的甲缩醛含量一般仅有86～88％，剩余12～14％为甲醇。甲醇的毒性较高，较高的甲醇含量使得普通甲缩醛在精细化工行业以及使用高浓度甲缩醛作为有机合成中间体的行业应用受到限制。
甲缩醛和甲醇的共沸物难以通过普通精馏分离，目前工业上获取高浓度甲缩醛的方法主要有两种。一种方法是萃取精馏，通过选择合适的第三组分作为萃取剂，对甲缩醛-甲醇共沸物进行萃取精馏，利用萃取剂消除甲缩醛和甲醇的共沸现象，在萃取精馏塔塔顶得到高浓度甲缩醛，塔底的萃取剂和甲醇送至萃取剂再生塔分离甲醇和萃取剂，由塔顶蒸出甲醇后，萃取剂在萃取剂再生塔塔底采出返回萃取精馏塔循环使用，常见的萃取剂有乙二醇、丙二醇、丙三醇等系列多元醇以及N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜、离子液体等。另一种获得高浓度甲缩醛的方法是变压精馏，利用甲缩醛-甲醇共沸组成中甲醇含量随精馏压力增加而增加的原理，将常压下的甲缩醛-甲醇共沸物送入加压精馏塔精馏，塔顶蒸出甲醇含量大于进料甲醇含量的甲缩醛-甲醇共沸物，在塔底获得高浓度甲缩醛。
上述萃取精馏可获得高浓度甲缩醛产品，但也存在较多不足。萃取精馏添加有毒、有害的高沸点第三组分作为萃取剂，产品容易受到萃取剂污染，需要设置单独的萃取剂回收塔，并且萃取剂回收所需蒸汽品质较高，萃取剂循环量大，造成这些萃取精馏工艺能耗较高。此外，还发现循环使用的萃取剂质量对萃取精馏的效果影响较大，必须严格控制回收萃取剂中的杂质含量，否则循环使用的萃取剂无法保证萃取精馏塔塔顶甲缩醛质量。基于上述不足，现有工业装置中较少采用该工艺路线生产高浓度甲缩醛。
现有工业装置上一般采用甲缩醛-甲醇共沸物变压精馏工艺生产高浓度甲缩醛，变压精馏无需添加第三组分，产品不会受到污染，但也存在能耗高、单程收率低的不足，这是因为甲醇与甲缩醛的共沸物中甲醇含量较高，使得加压精馏塔塔底高浓度甲缩醛的收率较低，在0.6～1.5MPaG压力下，甲缩醛-甲醇共沸物中甲醇的质量分数约17～24％，以常压精馏获得的含甲醇质量分数8％的甲缩醛作为进料时，加压精馏塔塔底高浓度甲缩醛单程最大收率仅为53～67％，若以市场上甲缩醛浓度为86％的普通原料作为进料，高浓度甲缩醛单程最大收率则仅为18～42％，大量甲缩醛-甲醇共沸物循环，造成分离能耗高、设备投资大等缺点。
甲缩醛合成反应受化学平衡限制，一般控制进料中的甲醇过量从而提高甲醛的转化率，传统高浓度甲缩醛生产装置中，为了回收过量的甲醇以及确保高浓度甲缩醛产品质量，一般需要采用2～3台精馏塔，工艺流程长、设备多，并且为了降低分离能耗往往增设换热设备进行热集成，装置控制相对复杂，设备投资大、占地多。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提出一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置及方法。本发明以隔壁萃取催化精馏塔为核心设备，将反应精馏、萃取精馏及隔壁精馏等技术应用到同一台设备内，一步得到高浓度甲缩醛产品，避免了甲缩醛循环分离，且能够降低设备投资和生产能耗。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置，包括隔壁萃取催化精馏塔，该隔壁萃取催化精馏塔分为上塔区和下塔区，在上塔区的内部设置有竖直隔板，所述竖直隔板将上塔区分隔为一侧的主塔区和另一侧的副塔区；
所述主塔区从上至下依次由主塔精馏段、萃取精馏段和反应精馏段组成，在反应精馏段中装填固体酸催化剂；所述副塔区整个为副塔精馏段；所述下塔区中设置有公共提馏段；
在隔壁萃取催化精馏塔的顶部设置有主塔冷凝段和副塔冷凝段，主塔冷凝段包括主塔冷凝器、主塔回流罐和主塔回流泵，主塔区的顶部通过主塔塔顶气相出料管依次连接主塔冷凝器、主塔回流罐和主塔回流泵，主塔回流泵的出口连接高浓度甲缩醛出料管，主塔回流泵的出口还通过主塔回流管道与主塔区的顶部连通；
所述副塔冷凝段包括副塔冷凝器、副塔回流罐和副塔回流泵，副塔区的顶部通过副塔塔顶气相出料管依次连接副塔冷凝器、副塔回流罐和副塔回流泵，副塔回流泵的出口连接甲醇回收管道，副塔回流泵的出口还通过副塔回流管道与副塔区的顶部连通；
在下塔区的底部设置有再沸器和塔底出料泵，下塔区通过塔底出料管连接塔底出料泵，塔底出料泵的出口连接工艺废水排放管道，所述工艺废水排放管道还与工艺废水循环管道的一端连通，工艺废水循环管道的另一端连接主塔区上进料口；
在隔壁萃取催化精馏塔的中部连接有进料段，所述进料段包括甲醛水溶液进料管、甲醇进料管、进料预热器和预反应器，甲醛水溶液进料管和甲醇进料管均连接进料预热器，进料预热器与预反应器连接，预反应器与反应混合料输送管道的一端连接，反应混合料输送管道的另一端连接主塔区下进料口；
所述主塔区上进料口位于主塔精馏段和萃取精馏段之间，主塔区下进料口位于萃取精馏段和反应精馏段之间。
优选的，所述主塔区的横截面积占整个隔壁萃取催化精馏塔横截面积的50％以上。
在主塔精馏段、萃取精馏段、反应精馏段、副塔精馏段和公共提馏段均设置有塔内件，所述塔内件为填料、塔板或填料与塔板的组合。
优选的，所述隔壁萃取催化精馏塔整塔理论板数为25～60，整塔理论板数为主塔区中含有的理论板数或副塔区中含有的理论板数最大值与下塔区中含有的理论板数之和；其中主塔精馏段含有5～15块理论板，萃取精馏段含有2～13块理论板，反应精馏段含有8～20块理论板，副塔精馏段含有15～25块理论板，公共提馏段含有10～25块理论板。
一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，采用如上所述的装置，包括以下步骤：
a甲醛水溶液和过量甲醇混合后首先经进料预热器预热，然后送至预反应器进行反应，预反应器反应液出料经反应混合料输送管道送至隔壁萃取催化精馏塔的主塔区下进料口；
b预反应器反应液出料在隔壁萃取催化精馏塔主塔内进行萃取反应精馏，在主塔塔顶得到高浓度甲缩醛产品，在副塔塔顶得到剩余甲醇，剩余甲醇循环返回预反应器作为原料；
c原料带入的水及反应生成的水由隔壁萃取催化精馏塔塔底出料，部分水循环返回隔壁萃取催化精馏塔的主塔区上进料口，其余水作为工艺废水经工艺废水排放管道外排。
优选的，所述预反应器进料中甲醇与甲醛的摩尔比为2～5，更加优选2.2～3；预反应器进料温度为40～100℃，更加优选60～80℃。
上述预反应器的数量不少于1台，预反应器型式为固定床反应器、釜式反应器等非均相反应器的一种或两种以上组合。
优选的，所述隔壁萃取催化精馏塔的操作压力为绝对压力0.01～0.5MPaA，更加优选0.05～0.2MPaA。
优选的，上述公共提馏段的气相进入隔壁萃取催化精馏塔主塔区和副塔区的气相分配比为1～5:1。
优选的，所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区的回流比为0.5～5，更加优选1～2；隔壁萃取催化精馏塔副塔区的回流比为1～10，更加优选2～5。
优选的，所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区的进料中，主塔区上进料口所进萃取剂水与主塔区下进料口所进反应液的质量流量比为0.05～1，更加优选0.1～0.5。
本发明的有益技术效果是：
本发明以隔壁萃取催化精馏塔为核心设备，以水作为萃取剂制备高浓度甲缩醛，水的用量少并且无毒无害、不会污染产品甲缩醛，工艺方法流程简单，可一步得到高浓度甲缩醛产品，避免了甲缩醛循环分离，能够降低设备投资和生产能耗，非常适用于工业化生产。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛装置的结构原理示意图。
图中：R1-预反应器，T1-隔壁萃取催化精馏塔，E1-主塔冷凝器，E2-副塔冷凝器，E3-再沸器，E4-进料预热器，P1-主塔回流泵，P2-副塔回流泵，P3-塔底出料泵，V1-主塔回流罐，V2-副塔回流罐；
Ⅰ-主塔精馏段，Ⅱ-萃取精馏段，Ⅲ-反应精馏段，Ⅳ-副塔精馏段，Ⅴ-公共提馏段；
1-甲醛水溶液进料管，2-甲醇进料管，3-预热器进料管，4-预反应器进料管，5-反应混合料输送管道，6-主塔塔顶气相出料管，7-主塔冷凝器出料管，8-主塔回流泵进料管，9-高浓度甲缩醛出料管，10-主塔回流管道，11-副塔塔顶气相出料管，12-副塔冷凝器出料管，13-副塔回流泵进料管，14-甲醇回收管道，15-副塔回流管道，16-塔底出料管，17-工艺废水排放管道，18-工艺废水循环管道。
具体实施方式
如图1所示，一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置，包括隔壁萃取催化精馏塔T1，该隔壁萃取催化精馏塔T1分为上塔区和下塔区，在上塔区的内部设置有竖直隔板，所述竖直隔板将上塔区分隔为左侧的主塔区和右侧的副塔区。所述主塔区从上至下依次由主塔精馏段Ⅰ、萃取精馏段Ⅱ和反应精馏段Ⅲ组成，在反应精馏段Ⅲ中装填固体酸催化剂。所述副塔区整个为副塔精馏段Ⅳ。所述下塔区中设置有主塔和副塔的公共提馏段Ⅴ。
在主塔精馏段Ⅰ、萃取精馏段Ⅱ、反应精馏段Ⅲ、副塔精馏段Ⅳ和公共提馏段Ⅴ中均设置有塔内件，塔内件为填料、塔板或填料与塔板的组合。
在隔壁萃取催化精馏塔的顶部设置有主塔冷凝段和副塔冷凝段，主塔冷凝段包括主塔冷凝器E1、主塔回流罐V1和主塔回流泵P1，主塔区的顶部高浓度甲缩醛物料出口通过主塔塔顶气相出料管6连接主塔冷凝器，主塔冷凝器通过主塔冷凝器出料管7连接主塔回流罐V1，主塔回流罐V1通过主塔回流泵进料管8连接主塔回流泵，主塔回流泵的出口连接高浓度甲缩醛出料管9，主塔回流泵的出口还通过主塔回流管道10与主塔区的顶部主塔回流口连通。
所述副塔冷凝段包括副塔冷凝器E2、副塔回流罐V2和副塔回流泵P2，副塔区的顶部甲醇物料出口通过副塔塔顶气相出料管11连接副塔冷凝器，副塔冷凝器通过副塔冷凝器出料管12连接副塔回流罐，副塔回流罐通过副塔回流泵进料管13连接副塔回流泵，副塔回流泵的出口连接甲醇回收管道14，副塔回流泵的出口还通过副塔回流管道15与副塔区的顶部副塔回流口连通。
在下塔区的底部设置有再沸器E3和塔底出料泵P3。下塔区通过塔底出料管16连接塔底出料泵P3，塔底出料泵的出口连接工艺废水排放管道17，所述工艺废水排放管道17还与工艺废水循环管道18的一端连通，工艺废水循环管道18的另一端连接主塔区上进料口。
在隔壁萃取催化精馏塔的中部连接有进料段，所述进料段包括甲醛水溶液进料管1、甲醇进料管2、进料预热器E4和预反应器R1，甲醛水溶液进料管1和甲醇进料管2均通过预热器进料管3连接进料预热器E4，进料预热器E4通过预反应器进料管4与预反应器R1连接，预反应器R1与反应混合料输送管道5的一端连接，反应混合料输送管道5的另一端连接主塔区下进料口。
所述主塔区上进料口位于主塔精馏段Ⅰ和萃取精馏段Ⅱ之间，主塔区下进料口位于萃取精馏段Ⅱ和反应精馏段Ⅲ之间。也就是说，所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区由位于萃取剂水的上进料口上方的精馏段Ⅰ、位于上进料口(萃取剂水)和下进料口(预反应器出料)之间的萃取精馏段Ⅱ以及位于下进料口下方的反应精馏段Ⅲ组成，所述隔壁萃取催化精馏塔副塔区包括隔板右侧的整个精馏段Ⅳ。
作为对本发明的进一步设计，所述隔壁萃取催化精馏塔的竖直隔板位于塔顶至公共提馏段Ⅴ上方的整个区域，竖直隔板将上塔区分割成互不联通、完全独立的两部分，隔板左侧主塔区的横截面积占整个隔壁塔横截面积或者说上塔区横截面积的50％以上。公共提馏段Ⅴ的气相进入隔壁萃取催化精馏塔主塔区和副塔区的气相分配比为1～5:1。
进一步的，在主塔精馏段、萃取精馏段、反应精馏段、副塔精馏段和公共提馏段均设置有塔内件，所述塔内件为填料、塔板或填料与塔板的组合。
更进一步的，所述隔壁萃取催化精馏塔整塔理论板数为25～60，整塔理论板数为主塔区中含有的理论板数或副塔区中含有的理论板数最大值与下塔区中含有的理论板数之和。其中主塔精馏段Ⅰ含有5～15块理论板，萃取精馏段Ⅱ含有2～13块理论板，反应精馏段Ⅲ含有8～20块理论板，副塔精馏段Ⅳ含有15～25块理论板，公共提馏段Ⅴ含有10～25块理论板。
一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，采用如上所述的装置，包括以下步骤：
a甲醛水溶液和过量甲醇混合后首先经进料预热器预热，然后送至预反应器进行反应，预反应器反应液出料经反应混合料输送管道送至隔壁萃取催化精馏塔的主塔区下进料口。
b预反应器反应液出料在隔壁萃取催化精馏塔主塔内进行萃取反应精馏，在主塔塔顶得到高浓度甲缩醛产品，在副塔塔顶得到剩余甲醇，剩余甲醇循环返回预反应器作为原料。
c原料带入的水及反应生成的水由隔壁萃取催化精馏塔塔底出料，部分水循环返回隔壁萃取催化精馏塔的主塔区上进料口，其余水作为工艺废水经工艺废水排放管道外排。
作为对本发明方法的进一步设计，所述预反应器进料中甲醇与甲醛的摩尔比为2～5，优选的摩尔比为2.2～3。预反应器进料温度为40～100℃，优选的进料温度为60～80℃。预反应器的数量不少于1台，预反应器型式为固定床反应器、釜式反应器等非均相反应器的一种或两种以上组合。
更进一步的，所述隔壁萃取催化精馏塔的操作压力为绝对压力0.01～0.5MPaA，优选为0.05～0.2MPaA。
进一步的，所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区的回流比为0.5～5，优选的回流比为1～2；隔壁萃取催化精馏塔副塔区的回流比为1～10，优选的回流比为2～5。
更进一步的，所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区的进料中，主塔区上进料口所进萃取剂水与主塔区下进料口所进反应液的质量流量比为0.05～1，优选的流量比为0.1～0.5。
下面通过具体实施例对本发明作更为具体地说明：
实施例1
含甲醛质量分数37％的甲醛水溶液以6000kg/h的速率由甲醛水溶液进料管1进料，质量分数为99.9％的新鲜甲醇以4739.1kg/h的速率由甲醇进料管2进料，隔壁萃取催化精馏塔T1的副塔塔顶回收的循环甲醇以470.9kg/h的速率由甲醇回收管道14进料，甲醛水溶液进料管1、甲醇进料管2和甲醇回收管道14的三股物料混合后首先由进料预热器E4预热至65℃，然后经预反应器进料管4进入预反应器R1，经过预反应器R1初步反应后的物料由反应混合料输送管道5进入隔壁萃取催化精馏塔T1主塔的下进料口，来自隔壁萃取催化精馏塔T1塔底的循环工艺废水作为萃取剂，以2100kg/h的速率由工艺废水循环管道18进入隔壁萃取催化精馏塔T1主塔的上进料口。
隔壁萃取催化精馏塔T1的塔内件为塔板，竖直隔板位于塔顶直至第30块理论板的全部塔段，隔板左侧主塔的横截面积占隔壁萃取催化精馏塔T1全塔横截面积的65％，用于萃取剂水所进入的上进料口处于8块理论板，预反应器R1出料所在的下进料口为第20块理论板，T1主塔塔顶为常压，回流比为2，塔顶温度41.9℃，T1主塔的反应精馏段装填固体酸催化剂和分离塔板。经过T1主塔的萃取反应精馏作用，质量分数为99.07％的高浓度甲缩醛产品以5674.2kg/h的速率采出，过量甲醇和水在T1副塔内继续精馏分离，T1副塔共23块理论板，塔顶为常压，回流比为4.5，塔顶温度64.5℃，经过T1副塔的精馏作用，过量甲醇和水得以分离，甲醇、水、甲缩醛质量分数分别为99.78％、0.1％和0.12％的回收甲醇以470.9kg/h的速率由T1副塔塔顶采出，然后作为原料循环返回预热器E4继续反应。公共提馏段Ⅴ包含16块理论板，经过公共提馏段作用，含剩余甲醛0.022％的工艺废水以7164.9kg/h的速率由T1塔底出料，其中2100kg/h的工艺废水循环返回T1主塔上进料口作为萃取剂再利用，其余5064.9kg/h作为工艺废水排出。
在上述条件下，原料甲醛的转化率为99.93％，产品甲缩醛浓度达到99.07％。
实施例2
含甲醛质量分数44.5％的甲醛水溶液以3768kg/h的速率由甲醛水溶液进料管1进料，质量分数为99.9％的新鲜甲醇以3580.5kg/h的速率由甲醇进料管2进料，隔壁萃取催化精馏塔T1的副塔塔顶回收的循环甲醇以1069.5kg/h的速率由甲醇回收管道14进料，甲醛水溶液进料管1、甲醇进料管2和甲醇回收管道14的三股物料混合后首先由进料预热器E4预热至60℃，然后经预反应器进料管4进入预反应器R1，经过预反应器R1初步反应后的物料由反应混合料输送管道5进入隔壁萃取催化精馏塔T1主塔的下进料口，来自T1塔底的循环工艺废水作为萃取剂，以1350kg/h的速率由工艺废水循环管道18进入T1主塔的上进料口。
隔壁萃取催化精馏塔T1主塔的反应精馏段装填催化填料，T1主塔和副塔的其他塔段装填规整填料，竖直隔板位于塔顶直至第31块理论板的全部塔段，隔板左侧主塔的横截面积占T1全塔横截面积的60％，T1主塔精馏段Ⅰ含有12块理论板，主塔萃取精馏段Ⅱ含有8块理论板，主塔反应精馏段Ⅲ含有11块理论板，副塔精馏段Ⅳ含有22块理论板，公共提馏段Ⅴ包含14块理论板。
T1主塔塔顶为负压，操作压力0.05MPaA，回流比为1.8，塔顶温度24.2℃，经过T1主塔的萃取反应精馏作用，质量分数为99.56％的高浓度甲缩醛产品以4265.9kg/h的速率采出，过量甲醇和水在T1副塔内继续精馏分离。T1副塔共22块理论板，塔顶压力与主塔相同，回流比为2.4，塔顶温度48.2℃，经过T1副塔的精馏作用，过量甲醇和水得以分离，甲醇、水、甲缩醛质量分数分别为99.86％、0.1％和0.04％的回收甲醇以1069.5kg/h的速率由T1副塔塔顶采出，然后作为原料循环返回预热器E4继续反应。经过公共提馏段作用，含剩余甲醛0.015％的工艺废水以4432.6kg/h的速率由T1塔底出料，其中1350kg/h的工艺废水循环返回T1主塔上进料口作为萃取剂再利用，其余3082.6kg/h作为工艺废水排出。
在上述条件下，原料甲醛的转化率为99.96％，产品甲缩醛浓度达到99.56％。
实施例3
含甲醛质量分数21.7％的甲醛水溶液以7259kg/h的速率由甲醛水溶液进料管1进料，质量分数为99.9％的新鲜甲醇以3362.7kg/h的速率由甲醇进料管2进料，隔壁萃取催化精馏塔T1的副塔塔顶回收的循环甲醇以672.3kg/h的速率由甲醇回收管道14进料，甲醛水溶液进料管1、甲醇进料管2和甲醇回收管道14的三股物料混合后首先由进料预热器E4预热至70℃，然后经预反应器进料管4进入预反应器R1，经过预反应器R1初步反应后的物料由反应混合料输送管道5进入隔壁萃取催化精馏塔T1主塔的下进料口，来自T1塔底的循环工艺废水作为萃取剂，以2820kg/h的速率由工艺废水循环管道18进入T1主塔的上进料口。
隔壁萃取催化精馏塔T1主塔的反应精馏段装填催化填料，T1主塔和副塔的其他塔段为分离塔板，竖直隔板位于塔顶直至公共提馏段Ⅴ上方的整个区域，隔板左侧主塔的横截面积占T1全塔横截面积的60％，T1主塔精馏段Ⅰ含有10块理论板，主塔萃取精馏段Ⅱ含有12块理论板，主塔反应精馏段Ⅲ催化填料含有10块理论板，副塔精馏段Ⅳ含有25块理论板，公共提馏段Ⅴ包含18块理论板。
T1主塔塔顶操作压力0.16MPaA，回流比为1.75，塔顶温度55.5℃，经过T1主塔的萃取反应精馏作用，质量分数为98.73％的高浓度甲缩醛产品以4038.5kg/h的速率采出，过量甲醇和水在T1副塔内继续精馏分离。T1副塔塔顶压力与主塔相同，回流比为4.6，塔顶温度76.8℃，经过T1副塔的精馏作用，过量甲醇和水得以分离，甲醇、水、甲缩醛质量分数分别为99.8％、0.14％和0.06％的回收甲醇以672.3kg/h的速率由T1副塔塔顶采出，然后作为原料循环返回预热器E1继续反应。经过公共提馏段作用，含剩余甲醛0.018％的工艺废水以9403.2kg/h的速率由T1塔底出料，其中2820kg/h的工艺废水循环返回T1主塔上进料口作为萃取剂再利用，其余6583.2kg/h作为工艺废水排出。
在上述条件下，原料甲醛的转化率为99.89％，产品甲缩醛浓度达到98.73％。
上述具体实施例仅仅用于说明本发明，而不在于限制本发明的保护范围，在阅读本发明后，相关领域技术人员根据本发明的实质原理所做的各种等价形式的修改均属于本申请所述权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于，采用隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的装置，该装置包括隔壁萃取催化精馏塔，该隔壁萃取催化精馏塔分为上塔区和下塔区，在上塔区的内部设置有竖直隔板，所述竖直隔板将上塔区分隔为一侧的主塔区和另一侧的副塔区；
所述主塔区从上至下依次由主塔精馏段、萃取精馏段和反应精馏段组成，在反应精馏段中装填固体酸催化剂；所述副塔区整个为副塔精馏段；所述下塔区中设置有公共提馏段；
在隔壁萃取催化精馏塔的顶部设置有主塔冷凝段和副塔冷凝段，主塔冷凝段包括主塔冷凝器、主塔回流罐和主塔回流泵，主塔区的顶部通过主塔塔顶气相出料管依次连接主塔冷凝器、主塔回流罐和主塔回流泵，主塔回流泵的出口连接高浓度甲缩醛出料管，主塔回流泵的出口还通过主塔回流管道与主塔区的顶部连通；
所述副塔冷凝段包括副塔冷凝器、副塔回流罐和副塔回流泵，副塔区的顶部通过副塔塔顶气相出料管依次连接副塔冷凝器、副塔回流罐和副塔回流泵，副塔回流泵的出口连接甲醇回收管道，副塔回流泵的出口还通过副塔回流管道与副塔区的顶部连通；
在下塔区的底部设置有再沸器和塔底出料泵，下塔区通过塔底出料管连接塔底出料泵，塔底出料泵的出口连接工艺废水排放管道，所述工艺废水排放管道还与工艺废水循环管道的一端连通，工艺废水循环管道的另一端连接主塔区上进料口；
在隔壁萃取催化精馏塔的中部连接有进料段，所述进料段包括甲醛水溶液进料管、甲醇进料管、进料预热器和预反应器，甲醛水溶液进料管和甲醇进料管均连接进料预热器，进料预热器与预反应器连接，预反应器与反应混合料输送管道的一端连接，反应混合料输送管道的另一端连接主塔区下进料口；
所述主塔区上进料口位于主塔精馏段和萃取精馏段之间，主塔区下进料口位于萃取精馏段和反应精馏段之间；该方法包括以下步骤：
a甲醛水溶液和过量甲醇混合后首先经进料预热器预热，然后送至预反应器进行反应，预反应器反应液出料经反应混合料输送管道送至隔壁萃取催化精馏塔的主塔区下进料口；
b预反应器反应液出料在隔壁萃取催化精馏塔主塔内进行萃取反应精馏，在主塔塔顶得到高浓度甲缩醛产品，在副塔塔顶得到剩余甲醇，剩余甲醇循环返回预反应器作为原料；
c原料带入的水及反应生成的水由隔壁萃取催化精馏塔塔底出料，部分水循环返回隔壁萃取催化精馏塔的主塔区上进料口，其余水作为工艺废水经工艺废水排放管道外排。
2.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述主塔区的横截面积占整个隔壁萃取催化精馏塔横截面积的50％以上。
3.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：在主塔精馏段、萃取精馏段、反应精馏段、副塔精馏段和公共提馏段均设置有塔内件，所述塔内件为填料、塔板或填料与塔板的组合。
4.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述隔壁萃取催化精馏塔整塔理论板数为25～60，整塔理论板数为主塔区中含有的理论板数或副塔区中含有的理论板数最大值与下塔区中含有的理论板数之和；其中主塔精馏段含有5～15块理论板，萃取精馏段含有2～13块理论板，反应精馏段含有8～20块理论板，副塔精馏段含有15～25块理论板，公共提馏段含有10～25块理论板。
5.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述预反应器进料中甲醇与甲醛的摩尔比为2.2～3，预反应器进料温度为60～80℃。
6.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述隔壁萃取催化精馏塔的操作压力为绝对压力0.05～0.2MPaA。
7.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述公共提馏段的气相进入隔壁萃取催化精馏塔主塔区和副塔区的气相分配比为1～5:1。
8.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区的回流比为1～2；隔壁萃取催化精馏塔副塔区的回流比为2～5。
9.根据权利要求1所述的一种隔壁萃取催化制备高浓度甲缩醛的方法，其特征在于：所述隔壁萃取催化精馏塔主塔区的进料中，主塔区上进料口所进萃取剂水与主塔区下进料口所进反应液的质量流量比为0.1～0.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112679315B (zh) * 2020-12-18 2022-08-19 北京化工大学 一种基于离子液体混合萃取剂与隔壁塔耦合工艺分离低碳醇-水的方法
CN114192086B (zh) * 2021-12-16 2023-04-14 中建安装集团有限公司 一种隔板反应精馏生产丙二醇单甲醚醋酸酯的装置及工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102188831B (zh) * 2010-03-03 2013-12-25 中国石油化工股份有限公司 反应蒸馏的方法
CN102070417A (zh) * 2011-01-06 2011-05-25 福州大学 甲缩醛催化精馏生产工艺及其生产设备
CN109096033A (zh) * 2018-07-17 2018-12-28 天津大学 脱除费托合成油窄馏分中含氧化合物的方法与装置
US10377690B1 (en) * 2018-08-22 2019-08-13 Eastman Chemical Company Method for catalytic production of refined enal products from an aldehyde feed stream using a single enclosed unit
CN109053421A (zh) * 2018-09-18 2018-12-21 福建师范大学福清分校 一种萃取-分隔壁精馏处理羧酸纤维素中混合酸废水的设备及方法
CN110256213B (zh) * 2019-07-29 2022-04-19 福建师范大学福清分校 一种隔壁催化精馏生产聚甲醛二甲醚的生产方法

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