[实用新型]以甲醇为原料制备三聚甲醛的装置

说明书

本公开了一种以甲醇为原料制备三聚甲醛的装置，该装置由4个系统构成，其中，甲醛反应器和甲醛吸收塔组成浓甲醛制备工段；三聚甲醛反应器，三聚甲醛提浓塔和脱醇反应精馏塔组成浓三聚甲醛合成工段；膜脱水单元，脱轻塔和脱重塔组成三聚甲醛分离提纯工段；稀醛回收反应精馏塔和三聚甲醛回收精馏塔为稀醛回收工段。

技术领域

本公开提供一种以甲醇为原料制备三聚甲醛的装置，属于化工生产工艺领域。

背景技术

聚甲醛（POM）又名缩醛树脂、聚氧亚甲基，是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，为五大工程塑料之一，是工程塑料中力学性能最接近金属材料，因此被誉为“超钢”或者“赛钢”。生产聚甲醛的主要关键单体为三聚甲醛（TOX），一种稳定的无水甲醛聚合物形态，用途广泛，可用于制备工程塑料聚甲醛，也可以代替甲醛用于清洁燃料、化学品和精细化学品的制备。

传统三聚甲醛的合成方法是以50～65%的浓甲醛为原料，在硫酸催化剂作用下合成三聚甲醛。该反应是一个快速可逆反应，但反应平衡常数小，甲醛转化率低，反应液中仅得到平衡组成为3%左右的三聚甲醛，因此采用反应精馏提高反应转化率。然而三聚甲醛、水、甲醛能够形成最低共沸物，如在100 kPa下，共沸组成为三聚甲醛69.5 wt%、甲醛5.4wt%、水25.1 wt%。分离该共沸物常采用共沸精馏分离，及在共沸精馏过程中加入共沸剂，使三聚甲醛、水、甲醛以及共沸剂形成新的最低共沸物，进行共沸精馏时，新的共沸物在塔顶蒸出，塔底则为三聚甲醛纯度较高的溶液。常用的共沸剂为苯和二氯乙烷，在生产中共沸剂循环使用。通过萃取精馏突破共沸组成提浓三聚甲醛含量，然后通过脱醇和脱萃取剂等工段进行精制，得到三聚甲醛。

传统的三聚甲醛合成过程主要存在着以下问题：硫酸催化剂对设备腐蚀严重，产物与催化剂分离困难，产物分离复杂；甲醛合成和甲醛浓缩单元连续生产稳定性差，难以满负荷运行，能耗高；三聚甲醛单体反应系统转化率低，回收系统负荷大，萃取效果差，蒸汽消耗大，杂质含量超标。为此相关生产企业和研究机构进行不断的改进。

汎塑料株式会社在CN1078591C专利（公开日2002年1月30日）使用一种具有离子交换能力的物质来除去甲醛水溶液中的金属杂质，然后再使用固体酸催化剂进行三聚甲醛合成。该催化过程代替了传统三聚甲醛合成催化剂为腐蚀性极强的硫酸。

为了解决三聚甲醛、水、甲醛共沸体系分离分离难度大的难点，不同专利采用不同的分离方案。

云南云天化股份有限公司在CN100528861C专利（公开日2009年8月19日）和巴斯夫股份公司在CN1273462C专利（公开日2006年9月6日）都采用结晶分离工艺分离得到三聚甲醛。

汎塑料株式会社在CN1046717C中（公开日1994年6月15日）采用萃取分离工艺得到三聚甲醛的制备方法，使用了沸点低于三聚甲醛、且不与三聚甲醛形成共沸物的有溶剂作为萃取剂的合成分离方法。

巴斯夫公司在CN10055426C（公开日2009年1月28日）中依据水、三聚甲醛、甲醛体系的残余曲线，提出了变压精馏技术分离三聚甲醛。另外，巴斯夫公司在脱除甲酸方面做了较大的努力，在US 2010/0270140 A1（CN101896478B）中在常规的变压蒸馏工艺中增加了物理（吸附法）或者化学手段（如添加叔胺或者亚胺，将甲酸在催化剂作用下转化为盐，在精馏塔底除去形成的盐)除去甲酸的工艺。

同时研究人员不断优化三聚甲醛的全流程合成工艺，鄂尔多斯市易臻石化科技有限公司在CN106317012A（公开日2017年1月11日）中公开以甲醇或甲缩醛中的一种与多聚甲醛为原料，在固体酸催化剂的作用下，多聚甲醛解聚后部分参与反应生成聚甲氧基二甲醚，未反应的部分生产三聚甲醛，然后通过萃取、精馏和分离得到纯化的三聚甲醛。该方法设备腐蚀性小、设备材质要求低、副反应少。