催化反应精馏合成甲缩醛的工艺研究.pdf

2010年第 3期 炼 油 与 化 工 R E FIN IN G A N D C H E M ICA L IN D U ST R Y 7 催化反应精馏合成甲缩醛的工艺研究 王艳飞 董炳利 周金波 张松显 马艳捷 樊英杰 兰州化工研究中心 甘肃 兰州 730060 摘要 在催化反应精馏制 甲缩醛的过程中 影响工艺过程的因素很多 实验以甲醇和甲醛为 原料 以树脂催化剂催化精馏制甲缩醛 在其它条件不变的情况下 考察了反应中精馏塔内部 温度 浓度梯度变化 醛醇比和投料量对甲缩醛产物的影响 关键词 催化精馏 甲缩醛 甲醇 甲醛 中图分类 TQ 420 文献标识码 A 文章编号 1671 4962 2010 03 0007 02 甲缩醛经氧化可获得高纯度的甲醛 而传统 的 甲醇 氧 化法 得 到 的 甲醛浓 度较 低 约 50 左 右 高纯度的甲醛可用于生产缩醛树脂 反应精 馏法u 是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技 术 该工艺技术将 反应 过程 与分 离设备 的工程特 性有机结合在一起 既能利用精馏的分离作用提 高反应 的平衡转化率 抑制副反应 的发生 又能利 用放热反应的热效应降低精馏 的能耗 强化传 质 因此是典型的工程与工艺结合的工艺口 在 甲缩醛合成研究 中 选择 甲醛和 甲醇为原 料 树脂催化剂 应用反应精馏工艺进行研究 考 察了反应中反应精馏塔内部温度 浓度梯度变化 醛醇比和投料量对 甲缩醛产物的影响 1 实验部分 1 1 实验原料及催化剂性质见表 1 表1原料及催化剂性质 1 2 实验装置 实验采用 反应精馏塔合成 甲缩醛 反应精馏 塔塔釜溶剂20 L 精馏塔结构示意见图1 该塔 由精 馏段 反应段 和提馏段 构成 在反 应段中充填树脂催化剂 塔顶设有冷凝器 并在反 应精馏塔上设置温度探点共5个 取样点5个 依 次设在塔釜 提馏段 反应段下部 反应段上部和 精馏段 为了防止形成 甲缩醛一 甲醇一 水三元系 甲缩醛一 甲醛一 水三元系 和甲醇一 甲缩醛一 甲醛一 水 四元系 1 选择 甲醛溶剂从反应段上部进料 甲醇 由提馏段进料 样品分析采用Agi lent公司6890N 进行分析 图 1 反应精馏塔 2 实验结果与讨论 2 1 反应精馏塔内温度变化 反应精馏是集反应和精馏分离于一体的单元 操作过程 它是伴有化学反应的精馏方法 有的用 精馏促进反应 有的用反应促进精馏 由于反应精 馏塔内反应和精馏同时进行 因此塔内温度和浓 度 与普通的精馏塔有很大差别 塔 内温度分布出 现异常 普通精馏 温度分布是由相平衡决定的 塔釜温度最高 由下而上温度逐渐升高 但反应 精馏塔不同 由于反应 的存在 反应段温度 出现异 常 破坏了温度梯度 反应精馏塔内温度分布见图2 图2反应精馏塔内温度分布 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 炼 油 与化 工 8 REFINING A ND CH EM ICAL IN DUSTRY 第 21卷 与温度分布相对应的是浓度梯度 分别在5个 测样 口的液相和气相取样进行分析 得 出甲醇在 反应精馏塔内的浓度分布 在反应段和精馏段甲 醇的浓度急速减少 见图3 图3 反应精馏塔内浓度分布 2 2 醇醛比对反应的影响 反应开始前 塔釜首先冲人不同容积的甲醇 然后 甲醇以 1 L h 甲醛 以3 L h 的速率进行进料 考察了反应开始后 2 h的反应体系中醇醛比对反 应的影响 见表 2 由表 2 可以看 出 随着醇醛 比的增大 塔顶 的 甲缩醛的含量随着增加 因此甲醇过量可以促进 甲缩醛的生成 因此 要想获得浓度较高的甲缩 醛 需要 甲醇适当过量 2 3 投料速率对反应的影响 为考察催化精馏塔 的实际生产能力 将反应 精馏塔的投料速率从 1 L h t 大到6 L h 其反应结 果 见表 3 表2醇醛比对反应结果的影响 由表 3 可以看出 随着投料量 的增大 塔顶产 物中的甲缩醛的浓度略有降低 3 结论 在催化反应精馏制 甲缩醛 的工艺 中 影响 因 素很多 实验以甲醇和甲醛为原料 以树脂催化 剂催化精馏制 甲缩醛 反应精馏塔 内的 甲醇浓度 和温度分布于普通精馏塔内的分布不同 存在一 定差异 这是由于反应存在的缘故 发生反应 放 出热量 从而使塔内的浓度和温度梯度在反应段 出现异常 随着醇醛 比的增大 塔顶 的甲缩醛 的 含量随着增加 随着投料量的增大 塔顶产物中的 甲缩醛的浓度略有降低 参考文献 1 晋正茂 王维德 反应精馏及其研究进展 J 化学工业与工程 技术 2006 27 3 10 13 2 张霞 刘世燕 催化反应精馏制甲缩醛 Jj 内蒙古石油化工 2008 6 29 30 3 绍利 杨彩娟 许春建 等 浆料催化精馏制备甲缩醛 J 化学 工业与工程 2006 23 6 471 474 4 邱祖民 骆赞椿 胡英 甲缩醛一 甲醇 水三元系的气液平衡研 究 J 南昌大学学报 理科版 1996 20 2 161 164 5 邱祖民 骆赞椿 胡英 甲缩醛一 甲醛 水三元系的汽液平衡研 究 J1 南昌大学学报 工科版 1996 18 4 42 44 6 邱祖民 柳雪芳 倪柳芳 等 甲醇一 甲缩醛一 甲醛一 水四元系的 汽液平衡研究 J 南昌水利学报 1998 1