[发明专利]三聚甲醛合成过程中在线脱甲酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用碱性盐溶液在线脱除三聚甲醛反应物中的甲酸的方法。

背景技术

聚甲醛产品具有优良的耐化学稳定性、较高的机械强度和良好的可塑性等优良性能，因而其在汽车制造、机械制造、电器电子仪表、建材以及日用轻工等多个领域得到了广泛的应用。三聚甲醛聚合是目前最主要的聚甲醛生产方法，因此，三聚甲醛合成技术是聚甲醛合成工艺的关键技术。除用于生产聚甲醛树脂，三聚甲醛也是重要的化工原料，可用于各种需要甲醛的反应。特别地，当需要利用无水甲醛做原料时，三聚甲醛具有更高的应用价值。

目前，工业上催化合成三聚甲醛的过程中，往往会伴随有甲酸的产生。一方面，甲酸会影响三聚甲醛的产品质量，另一方面，甲酸在反应体系中积累也会影响三聚甲醛合成反应的正常进行。现有的生产工艺中，往往通过后续的处理工序除去三聚甲醛合成过程中生成的甲酸，这样不但增加了设备及处理成本，而且也不利于三聚甲醛的合成工艺的连续进行。因此，高效的在线脱除三聚甲醛合成过程中生成的甲酸，是解决三聚甲醛合成技术中的一个关键问题之

发明内容

本发明的目的是提供一种在三聚甲醛合成过程中脱除甲酸的方法，该方法包括：使反应混合气体通过碱性盐溶液，以便反应混合气体中的甲酸转化为甲酸盐留在溶液中，从而在线脱除三聚甲醛合成过程中产生的甲酸，及时消除甲酸在反应过程中的积累。

其中，所述反应混合物包含甲酸、三聚甲醛、甲醛和水。

所述碱性盐溶液为碳酸盐悬浮液或磷酸盐缓冲溶液。

所述碱性溶液的温度为85~105℃，优选90℃。

本反应的反应式为：

2HCOOH+MCO₃→M²⁺+2HCOO^-+CO₂+H₂O

其中，所述碳酸盐MCO₃为CaCO₃、MgCO₃或BaCO₃等；所述碳酸盐悬浮液的浓度为0.6wt%~5wt%。

或者，HCOOH+HPO₄^2-→HCOO^-+PO₄^3-

其中，HPO₄^2-离子来自于Na₂HPO₄-Na₃PO₄缓冲溶液、K₂HPO₄-K₃PO₄缓冲溶液或(NH₄)₂HPO₄-(NH₄)₃PO₄缓冲溶液；所述磷酸盐缓冲溶液中HPO₄^2-和PO₄^3-的总浓度为0.5mol/l~2mol/l。

本发明所用的原料是分析纯的甲醛、碳酸盐以及磷酸盐，纯度均大于99.9wt%。

本发明是在现有的三聚甲醛反应精馏装置中插入一个碱性盐溶液吸收装置，将三聚甲醛合成过程中副产的甲酸脱除。

本发明的方法基于一套用于进行三聚甲醛聚合反应的反应精馏装置。此装置的反应精馏釜为500mL的三口瓶，釜内温度为108~110℃，釜中的蒸汽出来后通入一个装有碱性盐溶液的500mL三口瓶中。此三口瓶置于105℃油浴中，碱性盐溶液内部温度为85~105℃，优选90℃。蒸气中的甲酸与碱性盐溶液反应，三聚甲醛、甲醛和水不反应，开始时碱性盐溶液吸收部分甲醛与三聚甲醛，当吸收过程达到平衡时，碱性盐溶液不再吸收甲醛与三聚甲醛，剩余组分从悬浮液中穿过，经精馏柱和冷凝器回到反应精馏釜中。

所述精馏柱的理论塔板数为16，精馏塔顶温度为76~78℃；精馏段采用2根内径为30mm、填料高度为0.7m的玻璃填料精馏柱，内装填料为2.0mm×2.0mm的316L型不锈钢θ环，每根玻璃填料精馏柱的理论塔板数为8；反应釜为500mL的三口瓶。精馏段顶部冷凝器为带分水器的蛇管式冷凝器。回流比由电磁继电式电磁阀以及时间程序控制器设置、控制和调节。

在本发明的方法中，采用气相色谱分析测定样品中甲醛、三聚甲醛、甲醇和甲酸的含量。

本发明使用碱性盐溶液脱除三聚甲醛合成过程中生成的甲酸，具有以下优势：