CN113307722B - 一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法 - Google Patents

一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，包括如下步骤：新戊二醇的缩合反应液先通入脱轻塔进行轻组分的脱除；然后进入浓缩塔采出一定量的水，采出的水蒸汽经过蒸汽引射器混合后作为浓缩塔塔底的热量来源；浓缩塔塔底的物料在分相器中静置分成两相，上层的新戊二醇和水相，先进入脱水塔采出其中的水，然后进入精制塔，塔顶采出新戊二醇，塔底重组分作为燃料油使用；分相器下层物料进入萃取塔中，先用萃取剂萃取，萃余相浓缩，得到含有大量甲酸钠盐固体的湿浆料，然后进行二次结晶、过滤和干燥，得到甲酸钠产品。本发明所公开的方法得到的新戊二醇和甲酸钠的纯度高，产品质量好，并且连续化操作简单，蒸汽充分利用有利于节约能源。

Description

一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法
技术领域
本发明涉及一种新戊二醇反应液的处理方法，特别涉及一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法。
背景技术
新戊二醇学名2,2-二甲基-1,3-丙二醇，简称NPG，是生产聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、粉末涂料、光敏涂料、聚氨酯树脂和醇酸树脂的原料，还可用于医药、溶剂、增塑剂等。
目前国内外工业生产NPG均采用异丁醛路线，即异丁醛和甲醛(一般为甲醛水溶液)经稀碱液催化发生羟醛缩合反应生成HPA，HPA在浓碱液中与甲醛发生坎尼扎罗歧化反应，生成含有最终产物NPG和副产物甲酸钠的反应液，反应机理如下所示。
Figure BDA0003115171600000011
上述的新戊二醇的缩合反应液中除了最终产物NPG和副产物甲酸钠外，还含有少量未反应的异丁醛、甲醛，为了中和碱而引入的甲酸，少量副反应生成的杂质以及大量的水。上述浓缩反应液需先分离为含新戊二醇为主的部分和含甲酸钠为主的部分，然后再分别精制得新戊二醇产品以及甲酸钠副产品。工业生产中传统的新戊二醇和甲酸钠分离的方法是水蒸气间接蒸发法，即：将含有新戊二醇和甲酸钠的反应液利用水蒸气间接换热经减压蒸发出新戊二醇水溶液，新戊二醇水溶液经进一步减压脱水、精馏得成品；甲酸钠在蒸发釜底浓缩结晶析出，经离心与反应液分离得副产品。但该方法得到的甲酸钠外观为棕黑色结晶、纯度低，含有较多的新戊二醇、其他有机杂质和水，仅能作为低品质甲酸的原料外售，且新戊二醇收率不高。
目前也有将反应液减压脱水，再利用密度差进行分层，分层后将新戊二醇水溶液相在减压下进行脱水，剩余物精馏，得新戊二醇，精馏后，釜底剩余物加入甲酸钠水溶液相中；下层甲酸钠水溶液相再进行萃取，萃取后的溶液浓缩、析晶，得甲酸钠。该方法从降低原料甲醛、碱液消耗以及提高新戊二醇产品和副产物甲酸钠的质量方面进行了改进，但缺点是新戊二醇精馏后的重组分等杂质没有脱除，而是进入了甲酸钠中，影响了甲酸钠产品的质量，且是间歇工艺，操作复杂，能耗较大，而且对甲醛等轻组分没有进行脱除，导致分离后的新戊二醛和甲酸钠纯度不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，以达到减少新戊二醇损失，提高了副产物甲酸钠的质量，节约蒸汽的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，包括如下步骤：
(1)新戊二醇的缩合反应液先通入脱轻塔进行轻组分的脱除；
(2)然后进入浓缩塔采出一定量的水，采出的水蒸汽经过蒸汽引射器混合后作为浓缩塔塔底的热量来源；
(3)浓缩塔塔底的物料在分相器中静置分成两相，上层的新戊二醇和水相，先进入脱水塔采出其中的水，然后进入精制塔，塔顶采出新戊二醇，塔底重组分作为燃料油使用；
(4)分相器下层物料为少量的新戊二醇和大量的甲酸钠水溶液，进入萃取塔中，先用萃取剂异丁醛将其中的新戊二醇萃取出来，萃余相进入闪蒸罐进行浓缩，得到含有大量甲酸钠盐固体的湿浆料，然后进行二次结晶、过滤和干燥，得到甲酸钠产品。
上述方案中，步骤(1)中的轻组分包括甲醛，轻组分采出量为反应液的2.5％-4.5％。
上述方案中，步骤(2)中，浓缩塔采出水量为进料量的28％-30％。
上述方案中，所述脱轻塔操作压力为0.02-0.04MPa，温度为70-80℃。
上述方案中，所述浓缩塔的操作压力为0.03MPa，温度为80℃。
上述方案中，所述蒸汽引射器的引射流体为浓缩塔塔顶的压力为0.03MPa的水蒸汽，从外部引入的高压蒸汽压力为6MPa，混合后的蒸汽压力为0.12MPa。
上述方案中，步骤(3)中，分相器的操作温度为60-80℃，脱水塔操作压力为0.02MPa，温度为158℃。
上述方案中，步骤(3)中，精制塔的操作压力为0.01MPa，温度为204℃。
上述方案中，步骤(4)中，所述萃取剂异丁醛和分相器下层物料的质量比为0.3-0.5。
上述方案中，步骤(4)中，萃余相浓缩时采出水的质量为总质量的45％-55％时停止。
通过上述技术方案，本发明提供的连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法具有如下有益效果：
(1)本发明采用连续工艺进行分离，操作简单，分离效率高；
(2)本发明将新戊二醇精馏后的重组分等杂质作为燃料油取出，使最终甲酸钠的纯度和质量得到提高；
(3)本发明先将甲醛等轻组分进行脱除，最终得到的新戊二醇和甲酸钠纯度高，甲醛等轻组分的存在会影响后续的分离过程；
(4)本发明将浓缩塔顶部出来的部分水蒸汽作为了浓缩塔塔底加热能量的来源，有效的节约了蒸汽的使用，使得该工艺更经济，更节能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法工艺流程图。
图中，1、脱轻塔；2、浓缩塔；3、蒸汽引射器；4、脱水塔；5、精制塔；6、再沸器；7、分相器；8、萃取塔；9、闪蒸罐；10、后处理装置；S1、新戊二醇缩合反应液；S2、轻组分(甲醛等物质)；S3、水蒸气；S4、水；S5、新戊二醇产品；S6、重组分；S7、萃取后异丁醛相；S8、浓缩水；S9、含有大量甲酸钠盐固体的湿浆料；S10、异丁醛；S11、蒸汽凝液；S12高压蒸汽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，如图1所示，采用的装置包括：
通过管道顺次连接的脱轻塔1、浓缩塔2、分相器7、萃取塔8、闪蒸罐9和后处理装置10，后处理装置10包括一次结晶罐、二次结晶罐、过滤器和干燥器等。浓缩塔2塔顶的水蒸汽管道连接蒸汽引射器3入口，蒸汽引射器3的另一入口连接高压蒸汽，蒸汽引射器3的出口连接再沸器6，再沸器6通过管道连接于浓缩塔2底部，用于加热浓缩塔2塔底物料；分相器7顶部出口管路连接脱水塔4，脱水塔4底部出口连接精制塔5。
实施例1
1.将22313.2kg/h的新戊二醇缩合反应液S1输送到脱轻塔1，脱轻塔1操作压力为0.03MPa，温度为74℃，塔顶采出758kg/h的甲醛水溶液(轻组分S2采出量为反应液的3.4％)，塔底物料进入浓缩塔2中。
2、浓缩塔2操作压力为0.03MPa，温度为80℃，塔顶采出6400kg/h压力为0.03MPa的水蒸汽S3，其中5560kg/h的水蒸汽与6MPa的高压蒸汽S12在蒸汽引射器3中混合，得到0.12MPa的蒸汽供给浓缩塔2塔底的再沸器6作为热量来源可满足浓缩塔2塔底热负荷的需求。浓缩塔2塔顶采出蒸汽杂质含量为41ppm，可节约5560kg/h的蒸汽量，再沸器6底部排出蒸汽凝液S11。
3.浓缩塔2塔底的物料进入分相器7中，在80℃下静置分层，上层物料进入脱水塔4，操作压力为0.02MPa，温度为158℃，塔顶采出256kg/h的水S4，塔底物料进入精制塔5，操作压力为0.01MPa，温度为204℃，塔顶采出精制新戊二醇产品S5的产率为3067kg/h，纯度为99.9％，塔底采出重组分S6产量为46kg/h，作为燃料油使用。
4.分相器7中的下层物料与5000kg/h的萃取剂异丁醛S10进入萃取塔8中，异丁醛和分相器下层物料的质量比为0.42，萃取后的轻相为含有新戊二醇的异丁醛相S7，可作为新戊二醇的合成原料进入反应装置，萃取后的重相为含有甲酸钠的水溶液，进入闪蒸罐9中蒸出5553.8kg/h的浓缩水S8，与总量的比为0.54，浓缩后的含有大量甲酸钠盐固体的湿浆料S9进入后处理装置10进行二次结晶、过滤以及干燥等操作得到甲酸钠产品。甲酸钠纯度为99.6％。
实施例2
1.将22313.2kg/h的新戊二醇缩合反应液S1输送到脱轻塔1，脱轻塔1操作压力为0.02MPa，温度为78℃，塔顶采出1005kg/h的甲醛水溶液(轻组分S2采出量为反应液的4.5％)，塔底物料进入浓缩塔2中。
2、浓缩塔2操作压力为0.03MPa，温度为80℃，塔顶采出6100kg/h压力为0.03MPa的水蒸汽S3，其中5300kg/h的水蒸汽与6MPa的高压蒸汽S12在蒸汽引射器3中混合，得到0.12MPa的蒸汽供给浓缩塔2塔底的再沸器6作为热量来源可满足浓缩塔2塔底热负荷的需求。浓缩塔2塔顶采出蒸汽杂质含量为0.004ppm，可节约5300kg/h的蒸汽量，再沸器6底部排出蒸汽凝液S11。
3.同实施例1，得到精制新戊二醇3060kg/h，纯度为99.9％。
4.同实施例1，得到甲酸钠纯度为99.5％。
实施例3
1.将22313.2kg/h的新戊二醇缩合反应液S1输送到脱轻塔1，脱轻塔1操作压力为0.02MPa，温度为70℃，塔顶采出558kg/h的甲醛水溶液(轻组分S2采出量为反应液的2.5％)，塔底物料进入浓缩塔2中。
2、浓缩塔2操作压力为0.03MPa，温度为80℃，塔顶采出6250kg/h压力为0.03MPa的水蒸汽S3，其中5430kg/h的水蒸汽与6MPa的高压蒸汽S12在蒸汽引射器3中混合，得到0.12MPa的蒸汽供给浓缩塔2塔底的再沸器6作为热量来源可满足浓缩塔2塔底热负荷的需求。浓缩塔2塔顶采出蒸汽杂质含量为0.28ppm，可节约5430kg/h的蒸汽量，再沸器6底部排出蒸汽凝液S11。
3.同实施例1，得到精制新戊二醇3050kg/h，纯度为99.9％。
4.同实施例1，得到甲酸钠纯度为99.5％。
对比例1
1.将22313.2kg/h的新戊二醇缩合反应液S1输送到脱轻塔1，脱轻塔1操作压力为0.02MPa，温度为82℃，塔顶采出1115kg/h的甲醛水溶液(轻组分S2采出量为反应液的5％)，塔底物料进入浓缩塔2中。
步骤2-4同实施例1，得到精制新戊二醇纯度为96.8％，甲酸钠纯度为98.6％。
对比例2
1.将22313.2kg/h的新戊二醇缩合反应液S1输送到脱轻塔1，脱轻塔1操作压力为0.03MPa，温度为68℃，塔顶采出700kg/h的甲醛水溶液(轻组分S2采出量为反应液的3％)，塔底物料进入浓缩塔2中。
步骤2-4同实施例1，得到精制新戊二醇纯度为97.2％，甲酸钠纯度为98.2％。
对比例3
将22313.2kg/h的新戊二醇缩合反应液S1直接输送到浓缩塔，不经过脱轻塔处理，后续步骤同实施例1，得到精制新戊二醇纯度为96.2％，甲酸钠纯度为98.1％。
由上述实施例以及对比例可以看出，新戊二醇的缩合反应液先通入脱轻塔，在操作压力为0.02-0.04MPa，温度为70-80℃的条件下进行轻组分的脱除，轻组分采出量为反应液的2.5％-4.5％，轻组分脱除后再进行后续的分离，制得的新戊二醇和甲酸钠的纯度明显高于不经过轻组分的脱除(对比例3)以及轻组分采出量超过2.5％-4.5％(对比例1和2)的纯度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）新戊二醇的缩合反应液先通入脱轻塔进行轻组分的脱除；
（2）然后进入浓缩塔采出一定量的水，采出的水蒸汽经过蒸汽引射器混合后作为浓缩塔塔底的热量来源；
（3）浓缩塔塔底的物料在分相器中静置分成两相，上层的新戊二醇和水相，先进入脱水塔采出其中的水，然后进入精制塔，塔顶采出新戊二醇，塔底重组分作为燃料油使用；
（4）分相器下层物料为少量的新戊二醇和大量的甲酸钠水溶液，进入萃取塔中，先用萃取剂异丁醛将其中的新戊二醇萃取出来，萃余相进入闪蒸罐进行浓缩，得到含有大量甲酸钠盐固体的湿浆料，然后进行二次结晶、过滤和干燥，得到甲酸钠产品；
步骤（1）中的轻组分包括甲醛，轻组分采出量为反应液的2.5%-4.5%；
所述脱轻塔操作压力为0.02-0.04MPa，温度为70-80℃。
2.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，步骤（2）中，浓缩塔采出水量为进料量的28%-30%。
3.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，所述浓缩塔的操作压力为0.03MPa，温度为80℃。
4.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，所述蒸汽引射器的引射流体为浓缩塔塔顶的压力为0.03MPa的水蒸汽，从外部引入的高压蒸汽压力为6MPa，混合后的蒸汽压力为0.12MPa。
5.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，步骤（3）中，分相器的操作温度为60-80℃，脱水塔操作压力为0.02MPa，温度为158℃。
6.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，步骤（3）中，精制塔的操作压力为0.01MPa，温度为204℃。
7.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述萃取剂异丁醛和分相器下层物料的质量比为0.3-0.5。
8.根据权利要求1所述的一种连续法分离新戊二醇和甲酸钠的方法，其特征在于，步骤（4）中，萃余相浓缩时采出水的质量为总质量的45%-55%时停止。
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