CN112479846A - 一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，该工艺装置包括吸收塔、脱水塔、塔顶分相罐、中间分相罐以及换热器、产品贮罐等。所述吸收塔和脱水塔均为板式塔，吸收塔内用溶剂一边吸收甲醛一边从塔顶带出部分水分，脱水塔内在中上部的适宜位置通过侧线采出分离出累积的水相，两塔串联操作，吸收塔塔底的液体通过塔底转料泵送到脱水塔顶部作为液相回流，脱水塔顶部的气体直接返回吸收塔底部，操作简单方便。该工艺方法针对甲醇完全氧化得到的原料气体物料进行溶剂直接吸收处理，可快速将水与甲醛分开，是无水甲醛生产的一种高效方法，与传统脱水法相比能耗显著降低，且可得到质量更优的无水甲醛产品。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产技术领域，具体涉及一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法。
背景技术
当前国内外甲醛吸收过程普遍采用水吸收获得福尔马林溶液，含水量多在50～65％范围内。为了获得无水甲醛产品，需要再进行脱水处理，常用的方法是采用精馏技术，由于甲醛在水中形成一系列半缩醛缔合物，很难与水有效分离且在精馏时还会出现共沸现象，单纯的精馏方法既不合理且能耗也很高。
在甲醇氧化生产甲醛的过程中，有一类是完全氧化工艺，如采用电解银或铁钼作为催化剂，这类过程得到的是高温气体物料，甲醇几乎完全转化为甲醛，为了抑制副反应的发生，通常采用急冷的方法降温到150～180℃再进行后续水吸收处理。为了避免水吸收后导致的含水量偏高问题，可以代替以溶剂直接吸收法，直接用溶剂吸收甲醛气体是生产无水甲醛的一个有效节能途径，但吸收后得到的是含有溶剂的甲醛水溶液，如何再进一步脱水生产无水甲醛目前未见这方面的技术发明报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，该工艺方法涉及基础化学工业中利用甲醇直接氧化得到的气相物料进行直接溶剂吸收脱水生产无水甲醛，能够快速有效脱除水分，获得无水甲醛产品，是无水甲醛生产的一种高效节能的工艺方法。
为此，本发明提供了一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其包括以下步骤：
生产操作时将甲醛生产车间中冷却后的原料气体物料直接送至吸收塔底进料口经吸收塔底罐进入板式的吸收塔，溶剂经溶剂加热器加热到一定温度后送至吸收塔顶进料口进入吸收塔，吸收塔内溶剂一边吸收甲醛一边从塔顶带出部分水分，从吸收塔顶部离开的气体在塔顶冷凝器中冷凝后液体送至下部的塔顶分相罐，未冷凝的气体去尾气处理系统；塔顶分相罐中分出的水相从底部的排水口排出系统，油相从上部的油相出口排出经脱水塔顶进料口进入板式的脱水塔，吸收塔底罐内的液体从吸收塔底罐出料口引出通过塔底转料泵增压后也经脱水塔顶进料口进入脱水塔，脱水塔底部的液体经塔底再沸器部分气化后经脱水塔底进料口返回脱水塔，脱水塔内气液两相经充分逆流传质后从脱水塔塔顶出来的气体送至吸收塔底进料口与原料气体一起进入吸收塔底罐；在脱水塔中上部位置的塔板上将塔内液体引出经过侧线冷却器冷却后送至中间分相罐分离排出水相，油相再返回采出塔板的相邻下一级塔板内；操作稳定后脱水塔底部的液体经产品转料泵送至换热器被冷却后进入产品贮罐中。
优选的，溶剂为具有较高沸点的正烷基伯醇或环烷基伯醇中的至少一种。
优选的，溶剂为正己醇、正庚醇、环己基甲醇或正辛醇中的至少一种。
优选的，原料气体中水的质量百分含量为40％左右(按甲醛和水计，不考虑氢气)，温度为140～180℃之间。
优选的，溶剂的用量按质量计与原料气体的质量比为3～5:1。
优选的，吸收塔理论塔板数量为10～18块，脱水塔理论塔板数量为12～25块。
优选的，脱水塔的侧线采出位置为第3～8块理论塔板(从上向下计)。
一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法采用甲醇氧化得到的气体物料进行溶剂吸收并脱水，是在甲醛和水分子没有形成链状多聚态半缩醛的条件下使甲醛和水快速进行分离的方法，比以液体福尔马林为原料再脱水的工艺要更有优势。多碳伯醇是较高效的吸收甲醛和脱水溶剂，其由于羟基的存在可以在一定的条件下与甲醛形成亚稳定的多碳醇半缩醛，同时多余的溶剂又与水形成最低共沸物，因而这类溶剂既是甲醛的吸收剂也是水的夹带剂，性能优异。
基于上述分析，本发明将整个分离工艺分割成两段，在吸收塔内直接用溶剂对甲醛进行吸收，该溶剂在吸收塔内一边将甲醛吸收进入塔底一边通过共沸从塔顶脱除水分，使甲醛和水实现了快速分离，且塔底得到的吸收液体含水量较低。对于吸收后仍残留的水分再通过脱水塔的气提原理进行深度脱水，为此采用了侧线分水技术将剩余的水进一步从系统内分出，得到含水量更低的甲醛产品。
本发明提供一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，具有如下有益效果：
(1)本发明通过设置两段分离塔，使吸收塔一边进行溶剂吸收一边进行夹带脱水，具有快速分离甲醛和水的优点，联合脱水塔即可将产品中的水分降至极低，节能效果显著。
(2)本发明选择的溶剂既是甲醛的吸收剂也是水的夹带剂，性能优异，且与甲醛可形成相对稳定的多碳醇半缩醛。
(3)本发明所述的工艺过程简单，系统内物流相互换热方便，易于根据生产状况进行工艺参数调节，操作灵活方便。
(4)采用本发明在生产无水甲醛时，获得的产品质量较高，含水量很低。
本发明是一种简便的吸收和气提联合生产无水甲醛的工艺方法，可以针对工业中的气体原料进行快速脱水，也可以直接以福尔马林液体为原料在全部气化的条件下采用本工艺方法进行脱水，比传统的精馏分离方法能耗低得多。且由于本工艺方法在脱水环节使甲醛和水实现了快速分离，因而获得的产品质量稳定可靠，各方面技术指标均能满足工业生产的要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程结构示意图。
图中标记：1.吸收塔，2.脱水塔，3.塔顶分相罐，4.中间分相罐，5.吸收塔底进料口，6.吸收塔底罐，7.溶剂加热器，8.吸收塔顶进料口，9.塔顶冷凝器，10.排水口，11.油相出口，12.脱水塔顶进料口，13.吸收塔底罐出料口，14.塔底转料泵，15.塔底再沸器，16.脱水塔底进料口，17.侧线冷却器，18.产品转料泵，19.产品贮罐，20.换热器。
图中箭头所示方向为气液体流动方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的原料和装置，如无特殊规定，均为常规的市售产品。
一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其包括以下步骤：
生产操作时将甲醛生产车间中冷却后的原料气体物料直接送至吸收塔底进料口5经吸收塔底罐6进入板式的吸收塔1，溶剂经溶剂加热器7加热到一定温度后送至吸收塔顶进料口8进入吸收塔1，吸收塔1内溶剂一边吸收甲醛一边从塔顶带出部分水分，从吸收塔1顶部离开的气体在塔顶冷凝器9中冷凝后液体送至下部的塔顶分相罐3，未冷凝的气体去尾气处理系统。塔顶分相罐3中分出的水相从底部的排水口10排出系统，油相从上部的油相出口11排出经脱水塔顶进料口12进入板式的脱水塔2，吸收塔底罐6内的液体从吸收塔底罐出料口13引出通过塔底转料泵14增压后也经脱水塔顶进料口12进入脱水塔2，脱水塔2底部的液体经塔底再沸器15部分气化后经脱水塔底进料口16返回脱水塔2，脱水塔2内气液两相经充分逆流传质后从脱水塔2塔顶出来的气体送至吸收塔底进料口5与原料气体一起进入吸收塔底罐6内。在脱水塔2中上部位置的塔板上将塔内液体引出经过侧线冷却器17冷却后送至中间分相罐4分离排出水相，油相再返回采出塔板的相邻下一级塔板内；操作稳定后脱水塔2底部的液体经产品转料泵18送至换热器20被冷却后进入产品贮罐19中。
溶剂为具有较高沸点的正烷基伯醇或环烷基伯醇中的至少一种。
溶剂为正己醇、正庚醇、环己基甲醇或正辛醇中的至少一种。
原料气体中水的质量百分含量为40％左右(按甲醛和水计，不考虑氢气)，温度为140～180℃之间。
溶剂的用量按质量计与原料气体的质量比为3～5:1。
吸收塔1理论塔板数量为10～18块，脱水塔2理论塔板数量为12～25块。
脱水塔2的侧线采出位置为第3～8块理论塔板(从上向下计)。
实施例1
按图1所示生产工艺，吸收塔1共计12块理论塔板，脱水塔2共计15块理论塔板，常压操作。
温度为150℃含水40％(质量百分比)的甲醛和水混合气体以流量150kg/h从吸收塔1底进入；温度为30℃纯溶剂正己醇被加热到100℃以流量650kg/h从吸收塔1顶加入塔内。脱水塔2在第4块理论塔板位置(从上向下计)引出液体冷却到60℃在中间分相罐4内分出水相，油相返回至第5块理论塔板处。
操作稳定后，在脱水塔2底部得到流量为729kg/h的产品物料，甲醛、水的含量分别为11.4％和0.018％，其余为正己醇。
实施例2
按图1所示生产工艺，吸收塔1共计16块理论塔板，脱水塔2共计20块理论塔板，常压操作。
温度为180℃含水40％(质量百分比)的甲醛和水混合气体以流量150kg/h从吸收塔1底进入；温度为30℃纯溶剂正己醇被加热到110℃以流量500kg/h从吸收塔1顶加入塔内。脱水塔2在第5块理论塔板位置(从上向下计)引出液体冷却到60℃在中间分相罐4内分出水相，油相返回至第6块理论塔板处。
操作稳定后，在脱水塔2底部得到流量为581kg/h的产品物料，甲醛、水的含量分别为14.0％和0.032％，其余为正己醇。
实施例3
按图1所示生产工艺，吸收塔1共计18块理论塔板，脱水塔2共计24块理论塔板，常压操作。
温度为150℃含水40％(质量百分比)的甲醛和水混合气体以流量150kg/h从吸收塔1底进入；温度为30℃纯溶剂正庚醇被加热到120℃以流量500kg/h从吸收塔1顶加入塔内。脱水塔2在第7块理论塔板位置(从上向下计)引出液体冷却到60℃在中间分相罐4内分出水相，油相返回至第8块理论塔板处。
操作稳定后，在脱水塔2底部得到流量为589kg/h的产品物料，甲醛、水的含量分别为14.4％和0.019％，其余为正庚醇。
实施例4
按图1所示生产工艺，吸收塔1共计12块理论塔板，脱水塔2共计16块理论塔板，常压操作。
温度为150℃含水40％(质量百分比)的甲醛和水混合气体以流量150kg/h从吸收塔1底进入；温度为30℃纯溶剂正庚醇被加热到110℃以流量650kg/h从吸收塔1顶加入塔内。脱水塔2在第4块理论塔板位置(从上向下计)引出液体冷却到60℃在中间分相罐4内分出水相，油相返回至第5块理论塔板处。
操作稳定后，在脱水塔2底部得到流量为736kg/h的产品物料，甲醛、水的含量分别为11.6％和0.012％，其余为正庚醇。
采用本发明生产无水甲醛时，通过调整工艺条件，在脱水塔2底部得到的溶剂、甲醛混合物的含水量小于0.05％，甲醛浓度范围为10～20％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，其包括以下步骤：
生产操作时将甲醛生产车间中冷却后的原料气体物料直接送至吸收塔底进料口经吸收塔底罐进入板式的吸收塔，溶剂经溶剂加热器加热到一定温度后送至吸收塔顶进料口进入吸收塔，吸收塔内溶剂一边吸收甲醛一边从塔顶带出部分水分，从吸收塔顶部离开的气体在塔顶冷凝器中冷凝后液体送至下部的塔顶分相罐，未冷凝的气体去尾气处理系统；塔顶分相罐中分出的水相从底部的排水口排出系统，油相从上部的油相出口排出经脱水塔顶进料口进入板式的脱水塔，吸收塔底罐内的液体从吸收塔底罐出料口引出通过塔底转料泵增压后也经脱水塔顶进料口进入脱水塔，脱水塔底部的液体经塔底再沸器部分气化后经脱水塔底进料口返回脱水塔，脱水塔内气液两相经充分逆流传质后从脱水塔塔顶出来的气体送至吸收塔底进料口与原料气体一起进入吸收塔底罐；在脱水塔中上部位置的塔板上将塔内液体引出经过侧线冷却器冷却后送至中间分相罐分离排出水相，油相再返回采出塔板的相邻下一级塔板内；操作稳定后脱水塔底部的液体经产品转料泵送至换热器被冷却后进入产品贮罐中。
2.根据权利要求1所述的一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，所述溶剂为具有较高沸点的正烷基伯醇或环烷基伯醇中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，所述溶剂为正己醇、正庚醇、环己基甲醇或正辛醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，所述原料气体中水的质量百分含量为40％左右(按甲醛和水计，不考虑氢气)，温度为140～180℃之间。
5.根据权利要求1所述的一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，所述溶剂的用量按质量计与原料气体的质量比为3～5:1。
6.根据权利要求1所述的一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，所述吸收塔理论塔板数量为10～18块，所述脱水塔理论塔板数量为12～25块。
7.根据权利要求1所述的一种溶剂直接吸收法生产无水甲醛的工艺方法，其特征在于，所述脱水塔的侧线采出位置为第3～8块理论塔板(从上向下计)。
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| CN109701293A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-03 | 潍坊惠丰化工有限公司 | 一种溶剂置换缩合塔和生产无水甲醛的方法 |
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