一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的装置和方法，包括依次连接的换热器、甲缩醛氧化器、吸收塔、合成反应器、催化蒸馏塔、萃取塔、精制塔。用高纯度甲缩醛氧化制取高浓度甲醛水溶液，直接进行三聚甲醛合成，萃取精馏制取高纯三聚甲醛，进而生产DMMn目标产品，省去了甲醛浓缩、稀醛回收等环节，节能环保、高效降耗，投资少、成本低，创出了一条生产DMMn目标产品新的技术路线。

A device and method for preparing trimethylaldehyde by oxidation of formaldehyde

【技术实现步骤摘要】
一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的装置和方法
本专利技术涉及一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的装置和方法，属于精细化工
技术背景三聚甲醛是聚甲醛的单体原料，但现存的制取三聚甲醛的生产方法非常复杂，通常要经过甲醛水溶液浓缩、硫酸催化等过程，方能最终得到合格的三聚甲醛单体原料，进而再与甲缩醛合成DMMn产品。而本技术是：通过高纯甲缩醛氧化后，得到高浓度甲醛水溶液，省去浓缩、硫酸催化等过程，直接进入一个以固体酸催化剂的固定床耦合催化蒸馏装置，集氧化、聚合、催化精馏合成于一身的合成三聚甲醛的一种新技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中合成三聚甲醛存在的先天不足，而提供一种高纯甲缩醛氧化制取三聚甲醛的装置和方法，克服了现存浓缩技术、硫酸催化技术等存在的缺陷和弊端，开创了一条工艺条件温和、工艺流程短、投资小、见效快、高效低耗、清洁环保的方法及装置。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的装置，包括依次连接的换热器、甲缩醛氧化器、吸收塔、合成反应器、催化蒸馏塔、萃取塔、精制塔，其特征在于：所述的甲缩醛氧化器，顶部设有进料口1A、底部设有出料口1B，侧壁的中上部设有出口1C、中下部设有进口1D，其中：出口1C、进口1D分别与废热锅炉相连接；所述的换热器，顶部设有出料口2A、底部设有进料口2C，一侧中上部设有进料口2B、另一侧中下部设有出料口2D；其中：进料口2B与能够提供甲缩醛和空气的装置相连接，出料口2D与甲缩醛氧化器的进料口1A相连接，进料口2C与甲缩醛氧化器的出料口1B相连接，出料口2A与吸收塔相连接；甲缩醛和空气混合且经换热器气化后以气态进入到甲缩醛氧化器中进行氧化反应，氧化反应产物再经过换热器换热后由出料口2A导出；所述的吸收塔，顶部设有剩余空气出口3D，上部设有水相或稀甲醛水溶液进口3A、底部设有出料口3B，侧壁下部设有进料口3C，其中：进料口3C与换热器的出料口2A相连接；水相或稀甲醛水溶液进口3A与能够提供水相或稀甲醛水溶液的装置相连接；剩余空气出口3D与换热器的进料口2B相连接；出料口3B通过加热器与合成反应器相连接；所述的合成反应器，周身设计有夹套，用来恒温水保温或加温，顶部设有出料口4A、底部设有进料口4B；其中：进料口4B分为两路，其中一路与加热器的出口相连接；出料口4A与催化蒸馏塔相连接；所述的催化蒸馏塔，顶部设有出料口5A，上部设有回流口5F，中上部设有进料口5D，底部设有出口5B，其中：进料口5D与合成反应器的出料口4A相连接；出料口5A依次连接有冷却器I、回流罐I和回流泵I，回流泵I的出口分为两路，其中一路与回流口5F相连接；出口5B与合成反应器进料口4B的另一路相连接；所述的催化蒸馏塔的中下部设有进口5C、底部设有出口5E，二者之间设有重沸器I；所述的萃取塔，顶部设有出料口6A、底部设有出料口6C，侧壁上部设有进料口6D、另一侧下部设有进料口6B；其中：进料口6D与回流泵I出口的另一路相连接；进料口6B分为两路，其中一路与外部提供萃取剂的装置相连接；底部出料口6C分成两路，一路与甲缩醛合成单元相连接，另一路与吸收塔的水相或稀甲醛水溶液进口3A相连；出料口6A与精制塔相连接；所述的精制塔，顶部设有出料口7A，上部设有进料口7C，侧壁中上部设有回流口7B，底部设有出料口7D，其中：进料口7C与萃取塔的出料口6A相连接；出料口7A依次连接有冷却器II、回流罐II和回流泵II，回流泵II的出口分为两路，一路与回流口7B相连接，一路与萃取塔进料口6B的另一路相连接；出料口7D与收集成品的装置相连接；所述的精制塔的中下部设有进口7E、底部设有出口7F，二者之间设有重沸器II。上述技术方案中，所述的甲缩醛氧化器，为内部固定有列管的氧化器，列管内装有铁钼催化剂，且铁钼催化剂以捆包催化剂的模式装入列管内；所述的甲缩醛氧化器与201720483709.0中的记载的甲醇氧化用的设备结构相同，所述的捆包催化剂与201720483709.0或201720485329中记载的甲醇氧化用的捆包催化剂结构相同。上述技术方案中，所述的合成反应器，为固定床反应器或列管床反应器，内部装有树脂催化剂；树脂催化剂的种类为凯瑞环保科技有限公司生产的D006型树脂催化剂或D008型树脂催化剂；树脂催化剂的装填模式为散装或模块形式，当以模块形式装填时，催化剂的结构与201620194196.7或201620189748.5中记载的模块催化剂结构相同。上述技术方案中，所述的催化蒸馏塔，整塔内部分为三部分：上部为精馏段、下部为提馏段、中间为催化段，精馏段、提馏段均为筛板或规整填料结构，催化段装有催化剂；精馏段、提馏段为筛板结构时，筛板的层数为N＝3-100，层与层之间的间距为350-550mm；精馏段、提馏段为规整填料时，填料的段数为3-30，每段高度为1-3m；催化段内的装填的催化剂种类为凯瑞环保科技有限公司生产的D006型树脂催化剂或D008型树脂催化剂，树脂催化剂的装填模式为散装或模块形式；当以模块形式装填时，催化剂的结构与201620194196.7或201620189748.5中记载的模块催化剂结构相同；催化蒸馏塔的结构优选与201820768266.4中记载的催化蒸馏塔的结构相同。上述技术方案中，所述的吸收塔、萃取塔、精制塔内都分别填充有塔内件，塔内件为规整填料、塔板中的任意一种；若为规整填料，其装填段数为N，1≦N≦100，每段高度为1-3米；若为塔板，则理论板数为M，1≦M≦100，塔板间距为250-550mm。上述技术方案中，所述的换热器、冷却器I、冷却器II、再沸器I，再沸器II，加热器都是本领域常规的加热、换热设备。本专利技术还提供了一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的方法，包括以下步骤：(1)甲缩醛气化：将经过预热的甲缩醛与空气按1：10-60的体积比的比例混合，然后由进料口2B进入到换热器中进行加热得到气化的甲缩醛气体，气相物料由出料口2D导出、且由进料口1A导入到氧化反应器中；(2)氧化反应：气相物料在氧化反应器内的铁钼催化剂的催化作用下进行氧化反应，气相的氧化产物依次流经出料口1B、进料口2C、出料口2A经换热器换热后再由进料口3C导入到吸收塔中；由吸收塔的水相或稀甲醛水溶液进口3A导入脱盐水或稀甲醛水溶液，对氧化产物中的甲醛气相进行吸收，吸收空速以塔釜得到浓度高达50-83％的甲醛水溶液为准，甲醛水溶液由出料口3B导出、且经加热器预热后由进料口4B导入到合成反应器中；剩余空气由塔顶的剩余空气出口3D返回至换热器中循环利用；(3)合成反应：甲醛水溶液在合成反应器内的树脂催化剂的催化作用下进行合成反应，生成三聚甲醛；生成的三聚甲醛和未反应的甲醛水溶液由出料口4A导出、且由进料口5D导入到催化蒸馏塔中；(4)催化蒸馏反应：生成的三聚甲醛和未反应的甲醛水溶液进入到催化蒸馏塔后，未反应的甲醛水溶液在催化蒸馏塔催化段的树脂催化剂的催化作用下继续进行聚合反应，在蒸馏作用下，塔顶得到三聚甲醛和水的气相，塔釜得到未反应的甲醛水溶液；塔釜的甲醛水溶液由出口5B导出、且由进料口4B返回至合成反应器中循环利用；塔顶的三聚甲醛和水的气相经出料口5A导出至冷却器I中，经过冷却后得到浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)甲缩醛气化：将经过预热的甲缩醛与空气按1：10‑60的体积比的比例混合，然后由进料口2B进入到换热器中进行加热得到气化的甲缩醛气体，气相物料由出料口2D导出、且由进料口1A导入到氧化反应器中；(2)氧化反应：气相物料在氧化反应器内的铁钼催化剂的催化作用下进行氧化反应，气相的氧化产物依次流经出料口1B、进料口2C、出料口2A经换热器换热后再由进料口3C导入到吸收塔中；由吸收塔的水相或稀甲醛水溶液进口3A导入脱盐水或稀甲醛水溶液，对氧化产物中的甲醛气相进行吸收，吸收空速以塔釜得到浓度高达50‑83％的甲醛水溶液为准，甲醛水溶液由出料口3B导出、且经加热器预热后由进料口4B导入到合成反应器中；剩余空气由塔顶的剩余空气出口3D返回至换热器中循环利用；(3)合成反应：甲醛水溶液在合成反应器内的树脂催化剂的催化作用下进行合成反应，生成三聚甲醛；生成的三聚甲醛和未反应的甲醛水溶液由出料口4A导出、且由进料口5D导入到催化蒸馏塔中；(4)催化蒸馏反应：生成的三聚甲醛和未反应的甲醛水溶液进入到催化蒸馏塔后，未反应的甲醛水溶液在催化蒸馏塔催化段的树脂催化剂的催化作用下继续进行聚合反应，在蒸馏作用下，塔顶得到三聚甲醛和水的气相，塔釜得到未反应的甲醛水溶液；塔釜的甲醛水溶液由出口5B导出、且由进料口4B返回至合成反应器中循环利用；塔顶的三聚甲醛和水的气相经出料口5A导出至冷却器I中，经过冷却后得到浓度为10‑40％三聚甲醛水溶液，三聚甲醛水溶液依次流经回流罐I和回流泵I后，一部分由回流口5F回流至催化蒸馏塔中，另一部分由进料口6D导入到萃取塔中；(5)萃取：三聚甲醛水溶液由进料口6D导入到萃取塔中后，同时由进料口6B向萃取塔中导入萃取剂，塔顶得到含有三聚甲醛的萃取相，塔釜得到萃余相‑稀甲醛水溶液；塔釜得到的稀甲醛水溶液一部分导入到甲缩醛合成单元中用来合成原料甲缩醛，另一部分由水相或稀甲醛水溶液进口3A返回吸收塔中循环利用；含有三聚甲醛的萃取相由出料口6A导出、且由进料口7C导入到精制塔中；(6)精制：含有三聚甲醛的萃取相在精制塔内进行分馏，塔顶得到萃取剂，萃取剂由出料口7A导出至冷却器II中，经过冷却后的萃取剂依次流经回流罐II和回流泵II后，一部分由回流口7B回流至精制塔中，另一部分由进料口6B返回至萃取塔中循环利用；塔釜得到纯净的三聚甲醛，由出料口7D导出且被收集。...

【技术特征摘要】
1.一种甲缩醛氧化制取三聚甲醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)甲缩醛气化：将经过预热的甲缩醛与空气按1：10-60的体积比的比例混合，然后由进料口2B进入到换热器中进行加热得到气化的甲缩醛气体，气相物料由出料口2D导出、且由进料口1A导入到氧化反应器中；(2)氧化反应：气相物料在氧化反应器内的铁钼催化剂的催化作用下进行氧化反应，气相的氧化产物依次流经出料口1B、进料口2C、出料口2A经换热器换热后再由进料口3C导入到吸收塔中；由吸收塔的水相或稀甲醛水溶液进口3A导入脱盐水或稀甲醛水溶液，对氧化产物中的甲醛气相进行吸收，吸收空速以塔釜得到浓度高达50-83％的甲醛水溶液为准，甲醛水溶液由出料口3B导出、且经加热器预热后由进料口4B导入到合成反应器中；剩余空气由塔顶的剩余空气出口3D返回至换热器中循环利用；(3)合成反应：甲醛水溶液在合成反应器内的树脂催化剂的催化作用下进行合成反应，生成三聚甲醛；生成的三聚甲醛和未反应的甲醛水溶液由出料口4A导出、且由进料口5D导入到催化蒸馏塔中；(4)催化蒸馏反应：生成的三聚甲醛和未反应的甲醛水溶液进入到催化蒸馏塔后，未反应的甲醛水溶液在催化蒸馏塔催化段的树脂催化剂的催化作用下继续进行聚合反应，在蒸馏作用下，塔顶得到三聚甲醛和水的气相，塔釜得到未反应的甲醛水溶液；塔釜的甲醛水溶液由出口5B导出、且由进料口4B返回至合成反应器中循环利用；塔顶的三聚甲醛和水的气相经出料口5A导出至冷却器I中，经过冷却后得到浓度为10-40％三聚甲醛水溶液，三聚甲醛水溶液依次流经回流罐I和回流泵I后，一部分由回流口5F回流至催化蒸馏塔中，另一部分由进料口6D导入到萃取塔中；(5)萃取：三聚甲醛水溶液由进料口6D导入到萃取塔中后，同时由进料口6B向萃取塔中导入萃取剂，塔顶得到含有三聚甲醛的萃取相，塔釜得到萃余相-稀甲醛水溶液；塔釜得到的稀甲醛水溶液一部分导入到甲缩醛合成单元中用来合成原料甲缩醛，另一部分由水相或稀甲醛水溶液进口3A返回吸收塔中循环利用；含有三聚甲醛的萃取相由出料口6A导出、且由进料口7C导入到精制塔中；(6)精制：含有三聚甲醛的萃取相在精制塔内进行分馏，塔顶得到萃取剂，萃取剂由出料口7A导出至冷却器II中，经过冷却后的萃取剂依次流经回流罐II和回流泵II后，一部分由回流口7B回流至精制塔中，另一部分由进料口6B返回至萃取塔中循环利用；塔釜得到纯净的三聚甲醛，由出料口7D导出且被收集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的换热器的操作条件为：温度：100-200℃、压力为常压或微正压；所述的甲缩醛，为浓度大于95％的甲缩醛原料；进入到换热器中的甲缩醛与空气的混合物中，甲缩醛的体积浓度小于10％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的铁钼催化剂是由以下质量百分比的组分复配而成：MOO360-78％、Fe2O320-39％、其他元素氧化物0.1-2.0％；所述的其他元素氧化物为IIIA、IVA或VIII族中元素的氧化物中的任意一种，或两种元素的氧化物以0.1-1:1的质量比混配而成的混合物；气相物料由进料口1A导入到氧化反应器中时，进料体积空速为5000-50000h-1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的氧化反应器的操作条件为：进料口的温度150-200℃，出料口的温度250-400℃，进料口压力0.01-0.20MPa；所述的吸收塔的操作条件为：塔顶温度：30-90℃、压力：0.01-0.5MPa，塔釜温度：80-250℃、压力：0.01-1.0MPa；所述甲醛水溶液，由加热器预热至50-90℃后由进料口4B导入到合成反应器中。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，甲醛水溶液由进料口4B进入到合成反应器中时，质量空速为0.1-2.0h-1；所述的合成反应器的操作条件为：入口温度：50-90℃，出口温度：80-150℃、压力：0.01-1.0MPa；所述的树脂催化剂的种类为凯瑞环保科技有限公司生产的D006型树脂催化剂或D008型树脂催化剂。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛进池，刘文飞，郭为磊，张长胜，
申请(专利权)人：凯瑞环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13