[发明专利]一种萃取与催化技术耦合合成三聚甲醛的装置及方法

说明书

本发明公开了一种萃取与催化技术耦合合成三聚甲醛的装置及方法，包括依次相连的换热器、甲缩醛氧化反应器、萃取催化反应塔、分离器、分馏塔；空气和氧化原料先进入到换热器壳程内被加热，然后进入到甲缩醛氧化反应器中进行氧化反应，氧化反应得到温度高的氧化产物进入到换热器管程中换热后得到温度降低的氧化产物，温度降低的氧化产物再进入萃取催化反应塔内进行聚合反应，聚合产物依次经萃取、分离、分馏后得到产物三聚甲醛。本发明采用萃取催化蒸馏耦合技术，生产高纯三聚甲醛产品，克服了现存水吸收、浓缩、硫酸催化、萃取烘干等技术存在的缺陷和弊端，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、清洁环保的新技术。

技术领域

本技术涉及到甲缩醛氧化，继而合成三聚甲醛的方法和装置，属于精细化工技术领域。

背景技术

三聚甲醛是重要的化工原料，应用非常广泛。目前比较成熟的合成技术路线是：以硫酸为催化剂合成三聚甲醛，并且是以35-55％的甲醛水溶液为原料，这样就给合成三聚甲醛的工艺带来先天不足：三废排放多、生产环境差、流程长、投资大、生产设备腐蚀等问题，因此开发一种高效节能、清洁环保的新技术势在必行。

现存的合成方法为：甲醇氧化→氧化产物水吸收→产生35-55％含量的甲醛水溶液→减压浓缩→加热100℃→进入搪瓷反应釜→用2-10％硫酸催化→蒸发浓缩三聚甲醛水溶液→再萃取精制→烘干(或冷冻)得到最终成品。而本技术是用甲缩醛氧化产物，直接进入一个多段固定床催化塔内，在模块催化剂的作用下合成三聚甲醛产品的一种新技术。

发明内容

本技术所要解决的问题是针对现有技术中硫酸催化合成三聚甲醛存在的先天不足，而提供一种萃取与催化技术耦合合成三聚甲醛的装置及方法，克服了现存水吸收技术、浓缩技术、硫酸催化技术、萃取烘干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，本技术采用如下方案：

一种萃取与催化技术耦合合成三聚甲醛的装置，包括依次相连的换热器、甲缩醛氧化反应器、萃取催化反应塔、分离器、分馏塔；空气和氧化原料先进入到换热器壳程内被加热，然后进入到甲缩醛氧化反应器中进行氧化反应，氧化反应得到温度高的氧化产物进入到换热器管程中换热后得到温度降低的氧化产物，温度降低的氧化产物再进入萃取催化反应塔内进行聚合反应，聚合产物依次经萃取、分离、分馏后得到产物三聚甲醛，其特征在于：

所述的换热器，为列管式换热器，壳程的侧壁上方设有冷物质进口6B、下方设有热物质出口6A，管程的底部设有进料口6D，顶部设有出料口6C，；其中：冷物质进口6B与能够提供空气和/或甲缩醛的装置相连接热；

所述的甲缩醛氧化反应器，顶部设有进料口1A、底部设有出料口1B，侧壁的上方设有进口1D、下方设有出口1C，其中：进料口1A与换热器的热物质出口6A相连接；出料口1B与换热器的进料口6D相连接；进口1D、出口1C之间设有废热锅炉，出口1C与废热锅炉的进口相连接，进口1D与废热锅炉的出口相连接，废热锅炉为氧化反应提供热量；

所述的萃取催化反应塔，顶部设有排气口2C、底部设有出料口2B，侧壁下方设有进料口2A、上方设有萃取剂加料口2D；其中：进料口2A与换热器的出料口6C相连接；萃取剂加料口2D与能够提供萃取剂的装置相连接；排气口2C分为两路，一路与换热器的冷物质进口6B相连接，从而将空气返回且循环利用，另一路直接与尾气处理系统相连接，并经处理后将气体排空；

所述的分离器，一端设有进料口3A、另一端设有出料口3C、底部设有稀甲醛水溶液出口3B；其中：进料口3A与萃取催化反应塔的出料口2B相连接；稀甲醛水溶液出口3B与储存稀甲醛水溶液的装置相连接；