Способ получения концентрированных водных растворов формальдегида Советский патент 1981 года по МПК C07C47/04 B01D3/10 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ФОРМАЛЬДЕГИДА

1

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способу получения концентрированных водных растворов формальдегида - важного продукта промышленного органического синтеза, который находит применение в производстве лекарственных препаратов, пластмасс, изопрена, в сельском хозяйстве и т.д.

В указанных производствах имеется проблема получения исходных концентрированных водных растворов формальдегида 40-70 вес.% из его разбавленных водных растворов концентрации 1-15 вес.%.

Среди известных способов получения концентрированных водных рас воров формальдегида СВРФ) из его разбавленных растворов, наиболее распространенным в промьшшенности является перегонка, проводимая на отгонных колоннах под давлением или под вакуумом, при которой выводится избыточная вода. При концентрировании ВРФ перегонкой под давлением формальдегид концентрируется в дистиллате, избыточная вода выводится кубовой жидкостью отгонной колонны. Для по-, ;лучения необходимой концентрации

формальдегида в дистиллате (4070 вес.%) давление в колонне составляет 5-10 атм, флегмовое число 3-5. При этом формальдегид практически отсутствует в кубовой жидкости колонны концентрация менее 0,1 вес.%.

Недостаткбм перегонки под давлением является безвозвратная потеря формальдегида за счет его превраще10ния по реакции Канниццаро, интенсивно протекающей в колонне при высокой температуре 160-200 с . При увеличении необходимой степени конгцентрирования за счет высоких флег15 мовых чисел и давления потери формальдегида увеличивгцотся, составляя при 7 атм 9% от исходного.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по достигаемому эффекту является способ концентрирования ВРФ перегонкой под вакуумом, при этом формальдегид концентрируется в кубовой жидкости отгонной колонны, избыточная вода выводится дистиллатом колонны. Для получения необходимой концеитрации формальдегида в кубовой жндкости(40-70 вес.%) остаточное давление в колонне составляет 10-400 мм рт.ст. 30 флегмовое число 3-5. Потери формаль дегида по реакции Канниццаро при этом практически отсутствуют, так .как температура в. колонне ооставляет 25-65 0 U Недостаток перегонки под вакуумом наличие дистиллата, содержащего форм альдегид в количестве более 10% от исгсодного, и значительный расход водяного пара для обргрева кипятильников колонны, связанный с необходимостью отгонки избыточной воды с высокими флегмовыми числами для уменьшения потерь формальдегида с дистиллатом. Цель изобретения - уменьшение потерь формальдегида и снижение энергозатрат. Указанная цель достигается в способе получения концентрированных вод ных растворов формальдегида из его разбавленных растворов тем, что первоначально концентрируют исходны водный раствор формальдегида перегонкой под давлением при 3-6 атм и флегмовом числеО,3-2,3 с получе-. нием кубовой жидкости, которую выво дят из системы, и дистиллата, который направляют на дальнейшее концен рирование перегонкой под вакуумом при остаточном давлении 20-400мм рт и флегмовом числе 0,0-1,0 с полу чением при этом дистиллата, который .смешивают с исходным раствором форм альдегида и направляют, на концентри рование перегонкой под давлением, и кубового продукта - целевого концентрированного водного раствора формальдегида. С целью снижения энергозатрат обогрев при перегонке под вакуумом осуществляют водяным паром, выработанным из воды, применяемой при перегонке под давлением. В предлагаемом способе используют для концентрирования исходные ВРФ концентрации 1-15 вес.%. Первая отгонная колонна работает под давле нием 3-6 атм, флегмовом числе 0,32,3. Вторая отгонная колонна работает при остаточном давлении 20400 мм рт.ст., флегмовом числе 0,01,0. Кубовым продуктом вакуумной ко лонны является целевой ВРФ с концентрацией 40-70 вес.%. В кубовой жидкости колонны, работающей - поддавлением, формальдегид практически отсутствует (концентрация менее 0,1 вес.%Л. Дистиллат колонны, работающей под давлением, конденсируют охлажде нием водой в обычных промышленных дефлегматорах, причем вторичный водяной пар, вырабатываемый в этих деформаторах, направляют на обогрев кипятильников вакуумной колонны. В колонне/ работающей под давлением, формальдегид концентрируется до содержания в отгоне 15-30 вес.%, т.е. частично до необхсадимого со- . держания. При этом колонна работаетв относительно мягких условиях и потери формальдегида за счет реакции Ке нниццаро значительно снижаются. .. В вакуумной колонне за счет поступления частично сконцентрированного ВРФ избыточная вода отгоняется в значительно меньшем количестве и нет необходимости выдерживать высокие флегмовые нисла, т.е.. отгон колонны направляют в колонну, работакицую под давлением, и из системы не выводят. В итоге в предлагаемом способе по сравнению с известным снижаются . потери формальдегида до 0,5-1,5% от исходного, снижается расход греющего водяного пара более, чем в 5 раз.. В примерах 1 и 2 описываются известные способы концентрирования ВРФ отгонкой под давлением и отгонкой под вакуумом, в примерах 3-5 описывается концентрирование ВРФ согласно предлагаемому способу.. Пример. В отгонную колонну с 50 колпачковыми тарелками со скоростью 120 т/ч подают ВРФ с концентрацией 6,0 вес.%. Колонна работает под давлением 6,5 атм с флегмовым числом 3. С верха колонны получают целевой ВРФ с концентрацией 50/0 вес.% со скоростью 13,3 т/ч. Кубовая жидкость колонны выводится со скоростью 106,7 т/ч и содержит О, 05 вес.% формальдегида. Расход водяного пара с давлени-о ем 16 атм для обогрева кипятильника колонны при этом составляет 61 т/ч. Потери формальдегида при концентрировании составляют 7,7% от исходного . Пример2. В отгонную колонную с 50 колпачковыми тарелками со скоростью 120 t/ч подают ВРФ с концентрацией 6,0 вес.%. Колонна работает при остаточном давлении 10 мм рт.ст. с флегмовым числом 4 . С верха колонны получают ВРФ с концентрацией 1,2 вес.% со скоростью 108,2 т/ч. Кубовая жидкость колонны (целевой продукт) выродится со скоростью 11,8.т/ч и содержит 50,0 вес.%. формальдегида. Расход водяного пара с давлени л 3 атм для обогрева кипятильника колонны при этом составляет 600 т/ч. Потери формальдегида с отгоном поставляют 18,1 % от исходного. Пр.имерЗ.В первую отгонную колонну с 50 колпачковыми тарелками, работающую под давлением 4,7 атм с флегмовым числсил 0,3, со скоростью 120 т/ч подают исходный ВРФ с концентрацией 6,0 вес.% и отгон второй вакуумной колонны со скоростью 20,6 т/ч, содержащи 5,6 вес.% форм альдегида. С верха колонны получают ВРФ с ,концентрацией 23,8 вес.%.

со скоростью 34,7 т/ч. При KOHjcieHсации отгона в дефлегматорах из охлаждакяцей водь получают вторичный

.водяной пар с давлением 2,5 атм со скоростью 36 т/ч. Кубовая жидкость колонны выводится со скоростью

.105,9 т/ч .и содержит 0,05 вес.% формальдегида .

Отгон колонны, работающей под давлением поступает во вторую колонну с 50 колпачковыми тарелками, работающую при остаточнсаи давлении 20 мм рт.ст. с флегмовым числом 0,2 Обогрев кипятильника вакуумной колонны осуществляют вторичным водяным паром, выработанным в дефлегматорах первой колонны, работающей под давлением. С верха вакуумной колонны получают ВРФ с концентрацией 5,б вес.% со скоростью 20,6 т/ч и направляют вместе с исходным ВРФ на питание первой колонны. Кубовая жидкость вакуумной колонны - целевой продукт выводится со скоростью 14,1 т/ч и содержит 50,2 вес.% формальдегида.

Расход водяного пара с давлением 16 атм для обогрева кипятильника первой колонны при этом является единственным и составляет 52 т/ч. Потери формальдегида при концентрировани составляют 1,5% от исходного. ,. Пример4. в первую отгонную

колонну с 50 колпачковыми тарелками, работакнцую под давлением 3 атм с флегмовым числом 2,3 со скоростью 60 т/ч подают исходный ВРФ с концентрацией 15,0 вес.% и отгон второй колонны со скоростью 7,3 т/ч, содержащий 17,1 вес.% формальдеги.да. С верха первой колонны получают ВРФ с концентрацией 50,7 вес.% со скоростью 20 т/ч. При конденсации отгона в дефлегматорах из охлаждающей воды получают вторичный водяHo,i пар с давлением 2 атм со скоростью 59 т/ч. Кубовая жидкость колонны выводится со скоростью 47,3т/ч и содержит 0,09 вес.% формальдегида.

Отгон первой колонны поступает во вторую колонну с 50 колпачковыми тарелками, работающую при остаточном давлении 400 мм рт.ст. с флегмовым числом 1,0. Обогрев кипятильника второй колонны осуществляет вторичным водяным паром, выработанньм в дефлегматорах первой колонны. С sepx второй колонны получают ВРФ с концентрацией 17,1 вес.% формальдегида со скоростью 7,3 т/ч и направляют его вместе с исходным ВРФ на питание первой колонны. Кубовая жидкость второй колонны - целевой выводится со скоростью 12,7 /

и содержит 70 вес.% формальдегида,

Потери формальдегида при концентрировании составляют 1,3% от исходного. Расход водяного пара с дгшлением 16 атм для обогрева кипятильника первой колонны является единственным и составляет 75 т/ч.

При концентрировании исходного ВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работающей под давлением (Р-8,5 атм, флегмовое число 5 , расход греющего пара (16 атм)составляет 88 т/ч, потери формальдегида 10,4% от исходного. .

0

При концентрировании исходного ВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работающей под эакуумом ( мм рт.ст. флегмовое число 5), расход греющего

5 пара (3 атм) составляет 360 т/ч, потери формальдегида с отгоном 28,4% от исходного.

Л р и м е р 5. Концентрирование ВРФ осуществляют аналогично примеру 1, однако в первую колонну (Р

0 6 атм, флегмовсе число 0,5j подают исходный ВРФ с концентрацией 4,О вес.% со скоростью 140 т/ч и отгон второй колонны (РОСТ 200 мм рт.ст., флегмовое число 0,0; со скоростью 20 т/ч,

5 содержащий 7,0 вес.% формальдегида.

Кубовая жидкость первой колонны выводится со скоростью 126,2 т/ч и содержит 0,02 вес.% формальдегида. С верха первой колонны получают ВРФ

0 с концентрацией 20,5 вес.% со скоростью 33,8 т/ч и направляют его на питание второй отгонной колонны, ... В дефлегматорах первой колонны получают вторичный водяной пар с давле5нием 3 атм со скоростью 46 т/ч и направляют его на обогрев кипятильника второй колонны.

Кубовая жидкость второй колонны выводится со скоростью 13,8 т/ч и содержит 40,0 вес.% формальдегида.

0

Потери формальдегида при концентрировании составляют 1,2% от исходного, расход греющего пара (16 атм) 58 т/ч.

При концентрировании исходного

5 ВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работакнцей под давлением (Р 6,5 атм, флегмовое число 3,5), расход греющего пара 16 атм ) составляет 73 т/ч, по0тери формальдегида 7,5% от исходного.

При концентрировании исходного ВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, ра5ботающей под вакуумом ( мм рт.ст. флегмовое число 4), расход греющего пара (3 атм) составляет 730 сг/ч, потери формальдегида с отгоном 20,3% от исходного.,

0

формула изобретения

1. Способ получения концентрированных водных растворов формаль5

дегида из его разбавленных растворов с использованием перегонки под вакуумом при остаточном давлении 20-400 мм рт.ст. с получением при этОм дистиллата и кубового продукта - целевого концентрированного водного раствора формальдегида, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь формальдегида, исходный водный раствор формальдегида первоначально подвергают концентрированию перегонкой под давлением при 3-6 а и флегмовом числе 0,3-2,3, а полученный при этом, отгон подвергают перегонке под вакуумом при флегмо-

вом числе 0,0-1,0 причем дистиллат смешивают с исходным раствором формальдегида и направляют на.первоначальное концентрирование под давлением.

2. Способ по п.Хотличающ, и и с я тем, что, с целью энергозатрат, .обогрев при перегонке под вакуумом осуществляется водяньм паром, выработанным из воды, применяемой при перегонке под давление1|1.

Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе

1. Уокер Д.ф. формальдегидам., 1957, с. 121 (прототипД. ,