CN216106706U - 制备三聚甲醛的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备三聚甲醛的装置。装置包括反应浓缩系统、结晶系统和精馏系统。反应浓缩系统中包括一个TOX反应器和TOX浓缩塔C2。结晶系统包括甲酸吸附塔C3和TOX结晶器J4。精馏系统包括TOX精制塔C5、TOX回收塔C6和甲醛回收塔C7。在催化剂作用下，反应原料浓甲醛反应生成三聚甲醛，并通过提浓塔浓缩成40%的三聚甲醛合成液；通过吸附塔脱除合成液中的副产物甲酸，然后结晶得到93%的三聚甲醛晶体；将93%的三聚甲醛精制成99%以上的三聚甲醛产品。本实用新型采用固体酸催化剂体系，采用吸附法从源头上脱除甲酸，腐蚀性低，有效的降低了设备投资；工艺流程简单，避免了萃取剂苯的引入，减少了环境污染。非常适合大规模的工业化生产。

Description

制备三聚甲醛的装置

技术领域

本实用新型涉及一种制备三聚甲醛的装置。

背景技术

三聚甲醛（简称TOX）是一种重要的化工产品，是合成工程塑料聚甲醛的单体原料，也是杀虫剂（如草甘磷、乙草胺、丁草胺、八氯二丙醚等）、成型材料、粘结剂（如酚醛树脂、脲醛树脂、密胺树脂胶粘剂）、消毒剂、抗菌药、稳定剂的重要原料，并且TOX能解聚生成甲醛，特别是当需要无水甲醛作反应剂时它的应用更有价值。TOX在常温常压下呈固态，相对稳定，毒性小，易于储运。近年来，利用TOX合成聚氧甲基二甲醚作为清洁燃油组分也得到了广泛的重视。随着我国经济的增长，聚甲醛的需求量及增长率均居五大工程塑料之首，且呈连年递增态势，TOX作为生产聚甲醛树脂的重要原料，其重要性越来越突出。

目前，TOX合成技术主要采用的是硫酸催化法，尽管硫酸在催化活性上表现出了良好性能，但也存在均相酸催化不可避免的缺陷，如硫酸腐蚀性强，工艺中必须采用锆金属内衬；选择性差，在硫酸催化反应过程中易生成甲酸，后续设备需用昂贵的哈氏合金，造成设备投资增加；另外，硫酸的污染严重，处理较为困难。因此，替代硫酸催化剂的研究成为合成TOX的研究热点之一，固体酸、杂多酸、超强酸、酸性树脂等成为合成TOX催化剂的重要发展方向。有效的解决了催化剂分离困难的问题，但是普遍存在催化剂用量大、催化活性和选择性低、产品分离过程复杂等缺陷。因此，需要开发更高效成本更低的TOX合成技术。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种制备三聚甲醛的装置。

一种制备三聚甲醛（TOX）的装置，包括一个反应浓缩系统、一个结晶系统和一个精制系统；

所述的反应浓缩系统中包括一个TOX反应器和TOX浓缩塔C2，TOX反应器设有液体甲醛进料口和气体出料口，所述的气体出料口设于TOX反应器的顶部，与TOX浓缩塔C2中部进料口相连通；TOX浓缩塔C2顶部出口与甲酸吸附塔C3底部进料口相连通；

所述的结晶系统包括所述的甲酸吸附塔C3和TOX结晶器J4，甲酸吸附塔C3顶部出口与TOX结晶器J4进料口相连通；TOX结晶器J4具有两个出口，一个是TOX出口，与TOX精制塔C5中部进料口连接，另一个出口是含有TOX的残液，与精馏系统TOX回收塔C6中部进料口相连；

所述的精馏系统包括所述的TOX精制塔C5、TOX回收塔C6和一个甲醛回收塔C7，TOX回收塔C6底部出口与甲醛回收塔C7中部进料口相连通。

所述的TOX反应器为固定床反应器。

本实用新型的有益效果：

1）催化剂体系腐蚀性低，可以采用316L不锈钢替代锆材反应器，降低了设备投资；

2）采用吸附技术脱除反应过程中生成的甲酸，进一步降低了后续分离过程中甲酸对设备的腐蚀；

3）采用结晶技术分离三聚甲醛，工艺路线相对简单，避免了萃取剂苯的引入，减少了环境污染。

本实用新型采用固体酸催化剂体系，采用吸附法从源头上脱除甲酸，腐蚀性低，有效的降低了设备投资；工艺流程简单，避免了萃取剂苯的引入，减少了环境污染。非常适合大规模的工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型装置的一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

以下的实施例便于更好地理解本实用新型，但并不限定本实用新型。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为常规生化试剂商店购买得到。

如图1所示（只画出主要设备，其他的仪表、泵、阀门、中间罐等设备均已省略，结构示意不会影响本领域技术人员的理解和实施），一种制备三聚甲醛（TOX）的装置，包括一个反应浓缩系统、一个结晶系统和一个精制系统。

所述的反应浓缩系统中包括一个TOX反应器和TOX浓缩塔C2，TOX反应器设有液体甲醛进料口和气体出料口，所述的气体出料口设于TOX反应器的顶部，与TOX浓缩塔C2中部进料口相连通；TOX浓缩塔C2顶部出口与甲酸吸附塔C3底部进料口相连通。

所述的结晶系统包括所述的甲酸吸附塔C3和TOX结晶器J4，甲酸吸附塔C3顶部出口与TOX结晶器J4进料口相连通；TOX结晶器J4具有两个出口，一个是92%~94% TOX出口，与TOX精制塔C5中部进料口连接，另一个出口是含有5%~15% TOX的残液，与精馏系统TOX回收塔C6中部进料口相连。

所述的精馏系统包括所述的TOX精制塔C5、TOX回收塔C6和一个甲醛回收塔C7，TOX回收塔C6底部出口与甲醛回收塔C7中部进料口相连通。

应用实施例1

1、三聚甲醛的合成反应

在合成TOX反应器R1中装填有一定量的改性的磺酸基树脂催化剂，将浓甲醛（50%的甲醛水溶液）经浓醛泵送入TOX 反应器R1；甲醛溶液在催化剂作用下发生环化三聚反应生TOX（气体）。在反应体系中，反应温度为100℃，压力为0.1MPa，反应停留时间为8小时。反应器再沸器提供反应所需热量，反应液通过反应器循环泵在TOX反应器和反应器再沸器中循环。反应器的压力用安全阀加以保护。

2、三聚甲醛提浓

TOX反应器R1中的气体进入TOX提浓塔C2（塔底温度为95~100℃，塔顶温度为90~94℃）；TOX、甲醛和水的恒沸物从塔顶蒸出，易挥发组分TOX在TOX提浓塔顶部增浓；塔顶气体进入提浓塔气相冷凝器，冷凝后一部分回流至TOX提浓塔，另一部分作为TOX产品进入TOX合成液储罐；回流比为3：1。TOX提浓塔中的残留液体（低TOX组分）进入提浓塔底部自回流至TOX反应器。

将TOX合成液储罐中的水溶液进行色谱分析，TOX含量为40.5%、甲醛含量为10.0%，甲醇含量为1.0%，甲酸含量为0.05%，水48.5%。

3、甲酸吸附

甲酸吸附塔中装填有碱性树脂，将TOX合成液经泵送入甲酸吸附塔C3塔底，经吸附后从塔顶排除，停留时间为6~8h，吸附后TOX合成液中甲酸含量低于50ppm。

4、结晶

从甲酸吸附塔塔顶采出的TOX合成液经泵送入TOX结晶器J4；在-5~ -10^oC下结晶得到TOX晶体，离心分离晶体与结晶残液，晶体中含有93.0%的TOX、0.3%的甲醛、0.1%的甲醇、50ppm的甲酸和6.6%的水；结晶残液含有10.0%的TOX、50ppm的甲酸，其余为甲醛和水。

Claims (2)

1.一种制备三聚甲醛（TOX）的装置，其特征在于：它包括一个反应浓缩系统、一个结晶系统和一个精制系统；

所述的反应浓缩系统中包括一个TOX反应器和TOX浓缩塔C2，TOX反应器设有液体甲醛进料口和气体出料口，所述的气体出料口设于TOX反应器的顶部，与TOX浓缩塔C2中部进料口相连通；TOX浓缩塔C2顶部出口与甲酸吸附塔C3底部进料口相连通；

所述的结晶系统包括所述的甲酸吸附塔C3和TOX结晶器J4，甲酸吸附塔C3顶部出口与TOX结晶器J4进料口相连通；TOX结晶器J4具有两个出口，一个是TOX出口，与TOX精制塔C5中部进料口连接，另一个出口是含有TOX的残液，与精馏系统TOX回收塔C6中部进料口相连；

所述的精馏系统包括所述的TOX精制塔C5、TOX回收塔C6和一个甲醛回收塔C7，TOX回收塔C6底部出口与甲醛回收塔C7中部进料口相连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的TOX反应器为固定床反应器。

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