Способ получения концентрированных водных растворов формальдегида

 

Союз Советских

Социалнстичвских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИЖОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

<1>876637 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 050379 {21) 2731205/23-04 с присоединением заявки Йо—

Р1 1М. Кп.3

В 07 С 47/04//

В 01 Р 3/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Прмормтет— г

Опубликовано 30.1081. Бюллетень 89 40 (53) УДК 547.281.1..07(088.8) Дата опубликования описания 301081

Э.A.Tóëü÷èíñêèé, И.М.Белгородский, A.Ï.Òðîèöêèé,é.Â.Àáðàìîâ, A.Ë.Øàïèðî., В.И.Иванюк, В.Ю.Ганкин и А В-.винищам

g, (- « т;1(9) I(1,а,г3, ЙИ Е-ЯЯ(.

1, .ф т

,P; )i$iP+7 >r g, 1

К " Чл 9п -ъ, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель з - ф (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВОДНЫХ

РАСТВОРОВ ФОРМАЛЬДЕГИДА

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

В указанных нроиэводствах имеется проблема получения исходных концентрированных водных растворов формальдегида 40-70 вес.Ъ иэ его разбавлен-. ных водных растворов концентрации

1-15 вес.в.

Среди известных способов получения концентрированных. водных растворов формальдегида (ВРФ) из его разбавленных растворов, наиболее распространенным в промышленности является перегонка, проводимая на отгонных колоннах под давлением или под вакуумом, при которой выводится избыточная вода. При концентрировании

ВРФ перегонкой под давлением формалвдегид концентрируется в дистиллате, избыточная вода выводится кубовой . жидкостью отгонной колонны. Для по-.;лучения необходимой концентрации формальдегида в дистиллате (4070 вес.g)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.В).

Недостаткбм перегонки под давлением является безвозвратная потеря формальдегида эа счет его превраще10 ния ло реакции Канниццар, интенсивно протекающей в колонне при высокой температуре 160-200оС . При увеличении необходимой степени кон центрирования эа счет высоких флег15 мовых чисел и давления потери формальдегида увеличиваются, составляя при 7 атм 9В от исходного.

Наиболее близким к предлагаемому

20 по достигаемому эффекту является способ концентрироваиия ВРФ перегонкой под вакуумом, при этом формальдегид концентрируется в кубовой жидкости отгонной колонны, избыточная во25 да выводится дистиллатом колонны.

Для получения необходимой концентрации формальдегида в кубовой жидкос« ти(40-70 вес.Ф ) остаточное давление в колонне составляет 10-400 ж рт.ст.

4легмовое число 3-5. Потери формаль876637 сегида по реакции Канниццаро при этом практически отсутствуют, так как температура в.колонне составляет 25-65 С (11.

Недостаток перегонки под вакуумомналичие дистиллата, содержащего формальдегид в количестве более 10% от исходного, 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.

Укаэанная цель достигается в способе получения концентрированных водных растворов формальдегида из его разбавленных растворов тем, что первоначально концентрируют исходный водный раствор формальдегида перегонкой под давлением при 3-6 атм и флегмовом числе 0,3-2,3 с получе-. нием кубовой жидкости, которую выводят из системы, и дистиллата, который направляют на дальнейшее концентрирование перегонкой под вакуумом при остаточном давлении 20-400мм рт.с и флегмовом числе 0,0-1,0 с получением при этом дистиллата, который ,смешивают с исходным раствором формальдегида и направляют на концентрирование перегонкой под давлением, и кубового продукта — целевого концентрированного водного раствора формальдегида.

С целью снижения энергозатрат обогрев при перегонке под вакуумом

Осуществляют водяным паром, выработанным иэ воды, применяемой при перегонке под давлением.

В предлагаемом способе используют для концентрирования исходные

ВРФ концентрации 1-15 вес.%. Первая отгонная колонна работает под давлением 3-6 атм, флегмовом числе 0,32,3. Вторая отгонная колонна.работает при остаточком давлении 20400,мм рт.ст., флегмовом числе 0,01,0. Кубовым Продуктом вакуумной колонны является целевой ВРФ с концентрацией 40-70 вес.% ° В кубовой жидкости колонны, работающей . под. давлением, формальдегид практически отсутствуе (концентрация менее

0,1 вес.%). .Дистиллат колонны, работающей под давлением, конденсируют охлажденйем 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 необходимого содержания. При этом колонна работаетв относительно мягких условиях и по-. тери формальдегида за счет реакции

К нниццаро значительно снижаются.

В вакуумной колонне за счет поступления частично сконцентрированного ВРФ избыточная в да отгоняется в значительно меньшем количестве и нет необ.ходимости выдерживать высокие флегмовые числа, т.е.. отгон колонны направляют в колонну, работающую под давлением, и иэ 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

g0 под вакуумом. В примерах 3-5 описывается концентрирование ВРФ согласно предлагаемому способу..

Пример 1. 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 0,05 вес.% формальдегида.

Расход водяного пара с давлени-0 ем 16 атм для обогрева кипятильника

35 колонны при этом составляет 61 т/ч.

Потери формальдегида при концентрировании составляют 7,7% от исходного.

Пример 2. В отгонную колонную с 50 колпачковыми тарелками со скоростью 120 т/ч подают ВРФ с концентрацией 6,0 вес.%. Колонна рабо. тает 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 ) .выводится со скоростью 11,8.т/ч и содержит

50,0 вес.%. формальдегида.

Расход водяного пара с давлением

3 атм для обогрева кипятильника колонны при этом составляет 600 т/ч..

Потери формальдегида с отгоном поставляют 18,1 % от исходного.

II р .и м е р 3. В первую отгонную колонну с 50 колпачковыми тарелками, работающую под давлением 4,7 атм с флегмовым числом 0,3, со скорос«

60 тью 120 т/ч подают исходный ВРФ с концентрацией 6,0 вес.% и отгон второй вакуумной колонны со скоростью

20 6 т/ч содержащий 5 б sec % 4ogM, bgerWa. С верха колонны получаЯ вт ВРФ с концентрацией 23,8 вес.%, 876637

Формула изобретения

1. Способ получения концентрированных водных растворов формальсо скоростью 34,7 т/ч. При конденсации отгона в дефлегматорах иэ охлаждающей воды 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 йод давлением поступает во вторую колонну с 50 колпачковыми тарелками, работающую при остаточном 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 дав- 15 лением. С верха вакуумной колонны получают ВРФ с концентрацией 5,6 вес.% со скоростью 20,6 т/ч и направляют вместе с исходным ВРФ на питание первой колонны. Кубовая жид- Щ кость 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 концентрировании составляют 1,5% от исходного.

Пример 4. В первую отгонную колонну с 50 колпачковыми тарелками, работающую 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.%

ro скоростью 20 т/ч. IIpH конденса- 4Q ции отгона в дефлегматорах из охлаждающей воды получают вторичный водяно.r 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 О давлении 400 мм рт.ст. с флегмовым числом 1,0. Обогрев кипятильника второй колонны осуществляют вторичным водяным паром, выработанным в дефлегматорах первой колонны. С верха 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 про- gp дукт выводится со скоростью 12,7 т/ч и содержит 70 вес.% формальдегида..

Потери формальдегида при концентрировании составляют 1,3% от исход» ного. Расход водяного пара с давле-, 65 нием 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 (P-8,5 атм, флегмовое число 5), расход греющего пара (16 атм)составляет 88 т/ч, потери формальдегида 10,4% от исходного.

При концентрировании исходного

ВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работающей под вакуумом (P 400 мм рт.ст. флегмовое число 5), расход греющего пара (3 атм) составляет 360 т/ч, потери формальдегида с отгоном 28,4% от исходного. Пример 5. Концентрйрование

ВРФ осуществляют аналогично примеру 1, однако в первую колонну (Р

6 атм, флегмовое число 0,5 ) подают исходный ВРФ с концентрацией 4,0 вес.% со скоростью 140 т/ч и отгон второй колонны (PocT 200 мм рт. ст., флег мовое число 0,0) со скоростью 20 т/ч, содержащий 7,0 вес.% формальдегйда.

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

С верха первой колонны получают ВРФ 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 давлением 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.

Потери формальдегида при концентрировании составляют 1,2% от исход- ного, расход греющего пара (16 атм)

58 т/ч.

При концентрировании исходного

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

При концентрировании исходного

ВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работающей под вакуумом (P O юю рт.ст. флегмовое число 4 ), расход греющего пара (3 атм ) составляет 730 т/ч, потери формалъдегида с отгоном 20,3% от исходного..

876637

Составитель Г.Антонова

Техред М,Гергель. Корректор Е. Рошко

° Ю

Редактор Л.Филь

Заказ 9495/29

Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отхрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дегида из егО разбавленных раствоpos c использованием перегонки под вакуумом при остаточном давлении

20-400 мм рт.ст. с получением при этом дистиллата и кубового продукта — целевого концентрированного водного раствора формальдеги" да, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь формальдегида, исходный водный раствор формальдегида первоначально подвергают концентрированию перегонкой под давлением при 3-6 атм 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 форм. альдегида и направляют на.первоначальное концентрирование под давлением.

2. Способ по п.1 о т л и ч а юшийся тем, что, с целью энергозатрат, .обогрев при перегонке под вакуумом осуществляется водяным паром, .выработанныМ из воды, применяемой при перегонке под давлениеш.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Уокер Д.Ф. Формальдегид. М., 1957, с. 121 (прототип).