萃取工艺在三聚甲醛生产应用中的优化.pdf

第5期(总第168期
煤化工
No 5(Total No168)
2013年10月
oal Chemical Indust
O0ct.2013
萃取工艺在三聚甲醛生产应用中的优化
杨洪庆,王成
(河北省煤化工工程技术研究中心,河北那台054001)
摘要简述了将萃取法应用于二聚甲醛生产的工艺流程,分析了pH值、萃取温度、萃取剂等参数对萃取
工艺的影响,讨论了流程中的关键控制点及优化方案,综合经济性和工艺适宜性,选择苯作萃取剂,NaH作萃
取助剂,H值在8.5~9.0,萃取温度48℃-52C,实践运行效果良好。
关键词三聚甲醛,萃取,应用,优化
文章编号:1005-9598(2013)-05-0018-03中图分类号:T0215文献标识码:B
言
1萃取原理及萃取剂的选择
河北省煤化工工程技术研究中心建有1500t/a1.1pH值的控制
的聚甲醛(POM)中试装置,历经3年时间试验,整套技
在T0X合成过程中,由于甲醛的歧化反应,甲酸
术业已成熟。
的生成是不可避免的,甲酸的带入将直接影响TX纯
聚甲醛(T0X)是共聚甲醛的主要单体,大部分度及T0X的自聚和解聚反应的发生。因此,在萃取过
T0X的生产工艺是用质量分数60%的浓甲醛水溶液,程中加入了NaH水溶液,一方面中和甲酸,控制T0X
在酸催化剂作用下,蒸馏出质量分数为15%的T0X,其发生解聚和自聚,另一方面可以增加水层的表面张
余为含有甲醛的水蒸气;然后将蒸馏液中的TOX采用力,便于分层。
精馏方式提浓成T0X质量分数为45%的甲醛水溶液
中试中进料pH值控制在8.5~9.0。pH值低,会导
三聚甲醛水溶液为共沸溶液,在蒸发精馏时产生致塔顶采出的T0X苯溶液中的甲酸等杂质超标;pH
的共沸物组成为69.8%TOX,30.2%H10,不能用精馏方值高,将发生甲醛的糖化反应,生成发红的糖化物,一
法制得高纯T0X。目前,采用结晶工艺对1T0X进行提方面影响TX纯度,另一方面加大了原料甲醛及
浓,可跨过T0Ⅸ共沸组成;或采用萃取工艺,将T0X质NaH的消耗
量分数为45%的甲醛水溶液转换成TOK质量分数为1.2萃取温度的控制
45%的有机溶剂溶液,然后通过精馏工艺制得纯度
温度对萃取效果的影响较为复杂,要从两个方面
99.99%的TOX产品,作为POM单体原料。
来考虑:一方面,在一定压力下,升高温度,萃取剂分
萃取工艺的优化是保证TOX质量、控制系统物料子间距增大,分子间作用力减小,密度降低,溶解能力
消耗和能耗指标至关重要的工艺过程。河北省煤化工相应下降;另一方面,在一定压力下,温度升高,被萃
工程技术研究中心自主研发的TOx生产工艺,采用直取物的挥发性增强,分子的热运动加快,分子间缔和
接一步法萃取工艺提取TOX,将TOX水溶液转换成的机会增加,从而使溶解能力增大。
TOⅨ苯溶液,解决了T0X水溶液的共沸难题,直接采
在实际生产中,萃取的温度控制不宜太高,一般
用精馏工艺制得纯度99.9%9的T0x产品,现将萃取48℃-52℃是最佳操作温度。温度过低,会导致物料
工艺的优化过程介绍如下
溶解度降低,出现结晶,严重时堵塞设备管路。温度过
收稿日期:2013-06-23
作者简介:杨洪庆(1970-),男,河北石家庄,高级工程师,学士,1995年本科毕业于河北理工学院煤化工专业,主要从事
煤焦化工、新材料研发技术管理,E-mail:yanghe@risun.com。
2013年10月
杨洪庆等:萃取工艺在三聚甲醛生产应用中的优化
高,导致塔底T0X及苯的含量偏高。塔底物料中的定;即使pH值相对稳定,溶液中的甲酸含量也会有很
TOX高,导致单程产率低,回收工序负荷加大,浪费蒸大的波动。基于此,用静态与动态组合的混合器代替单
汽等能源;苯含量偏高,会造成苯随T0X回收系统的一的静态混合器,安装在萃取塔TX溶液的入口管路
尾气而流失。而且如果塔顶采出物料温度高,还会造
混合器接入后,萃取塔入口TⅨ溶液的pH值和甲
成T0X+苯储槽(1233)内苯的大量挥发。
酸含量在实际运行中十分吻合。
1.3萃取剤的选择
2.2.2组合式萃取塔的应用
萃取剂及其助剂的选择依据为:(1)和原溶液中的
在萃取塔的底部安装高效乳化器,使高效混合乳
溶剂互不相溶;(2)对溶质的溶解度要远大于原溶剂;化萃取功能体现在萃取塔下部,人塔溶剂苯的温度控
(3)不易挥发;(4)萃取剂不能与原溶液的溶剂反应。
制在30℃,萃余相中T0X质量分数稳定在5%以内。
中试中选取苯和环己烷作为试验用的两种萃取2.2.3萃取中相界面的控制
剂,中试过程发现,二者最大的区别在于尾气回收的
要保证萃取效果,萃取中相界面的控制尤为重
难易程度。综合考虑经济性及工艺中的适宜性,选择要。首先要保证相界面检测准确,由于在该工艺中,苯
苯作为萃取剂,NaH作为萃取助剂。
水分层两相都含有T0X,颜色相差不大,依据两相物
料介电常数的差距和两相物料密度的差距,适宜选择
2工艺流程及关键设备的特点
射频导纳式液位计和密度计式液位计进行双仪器检
测,顶装形式安装(塔顶部法兰插入塔体内),以方便
2,1工艺流程简介
两仪器互相校正,确保界面的稳定可靠;其次,界面的
定量的NaOH水溶液(调节pH值)和TOX混合控制一般通过底部排液量大小来调节,为了不影响其
水溶液,由三聚甲醛萃取塔上部进入。萃取剂苯经他工序,塔底排液量不宜波动太大,气动调节阀联锁
泵自萃取塔的下部进人,在重力作用下,塔的上、下控制时,应该根据进料流量设定合适的上下限。
两股物料进行逆流萃取。萃取相从塔顶流出收集,2.2.4流量计的配置
供后续精馏工序使用。TOX的萃溶液储槽内,物料通
萃取塔的操作与其他类型的塔器(如精馏塔)操
过循环泵及换热器控制溶液的温度;萃余相由塔底作有很大的区别,精馏塔的操作通过温度、压力,特别
流出,收集到T0回收缓冲罐,供T0x回收工序提浓是灵敏点温度的控制,能够掌握精馏塔的运行状态。
并回收T0X。其工艺流程示意图如图1所示,图中虚而萃取塔在运行中,各种工艺参数的变化很小,只能
线部分为后叙技改后的措施
通过外在控制手段,保证萃取塔运行的稳定。流量的
稳定是萃取塔稳态运行最为关键的指标之一,在流量
静态动态组
双界面仪
计配置上,现场流量与远传流量的双配置是萃取塔稳
Tox合式混合器
定运行的可靠保证,因此,流量计的可靠性就显得尤
萃取塔
双级回收器尾气其重要,现场表对远传表的安时校正是唯一的选择。
总管2.2.5溶剂回收系统
高效乳
调
造成溶剂的损耗的原因之一就是气相尾气的排
温
器+m0x
放。单一降温回收系统对溶剂的回收效果还是有影响
T0X+苯
?储槽
槽
的,中试结果表明,单一降温回收系统溶剂损耗很大,
T233
TOX回收
苯精馏达到了280kg/d。考虑到物料的特殊性,温度过低,容
易造成物料结晶的析出,将尾气单一回收系统改为两
图1萃取工艺流程示意图
段分级回收系统,改造后效果明显,溶剂损耗大幅减
2.2流程中的关键要点及优化方案
少,降低到12kg/d,结晶堵塞