一種採用離心過濾式鈣法三羥甲基丙烷製備工藝的製作方法
2023-07-15 05:42:31
專利名稱：一種採用離心過濾式鈣法三羥甲基丙烷製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於化工技術領域，涉及一種採用離心過濾式鈣法三羥甲基丙烷製備工藝，具體涉及一種在鈣法三羥甲基丙烷反應液的過濾工序中採用臥式螺旋卸料的離心過濾方式代替原始的板式壓濾方式的新工藝。
背景技術：
在工業上，TMP主要是以正丁醛和甲醛為主要原料，在鹼性催化劑作用下縮合反應製得中間體二羥甲基丁醛，該中間體進一步與甲醛反應生成三羥甲基丙烷。目前國內的三羥甲基丙烷的生產工藝分為鈉法和鈣法兩種，即原料分別使用氫氧化鈉或氫氧化鈣。鈣法工藝因具有流程短、成本低、勞動強度低以及環保節能等優點，已漸 漸的取代鈉法工藝。但是在生產過程時的反應工序中，因氫氧化鈣中含有氫氧化鎂、氫氧化鐵、氫氧化鋁等雜質，反應完成後這些雜質均以懸浮物的形式存在，所以必須在反應工序後加入過濾工序。現有的過濾工序均採用板式壓濾機，將反應液進行靜置沉降，設置五個沉降槽，每個沉降時間2個小時以上，沉降後，上層液用板式壓濾機進行過濾，過濾分離後還需要通過萃取過程。生產過程中會出現大量的洗滌汙水約6 — 10m3/h，並且需要佔據很大的面積，需要很大的人力進行清渣清淤，需要頻繁的更換濾布。因此傳統的過濾工藝不僅浪費了大量的人力物力，而且產生的大量汙水對環境也造成了一定的危害。
發明內容
本發明目的就在於提供了一種採用離心過濾式鈣法三羥甲基丙烷製備工藝。相對板式壓濾分離方法，省略分離前的沉降過程以及分離後的萃取過程。本發明的技術解決方案以正丁醛和甲醛為原料，用工業級氫氧化鈣為鹼性催化齊U，通過縮合及甲酸中和反應，得到含有包括雙三羥甲基丙烷和甲酸鈣副產品的三羥甲基丙烷粗品反應液；採用臥式螺旋離心過濾方式對反應液進行固相殘渣的分離，整個工藝中省略分離前的沉降過程以及分離後的萃取過程。優選其製備工藝如下
(1)縮合及中和在裝有攪拌器的反應釜中，加入摩爾比為1:3的正丁醛和甲醛原料，以工業級氫氧化鈣為鹼性催化劑，攪拌升溫到50— 70°C進行縮合反應，反應過程中得到2，2—二羥甲基丁醛，再甲醛進行康尼查羅反應，每摩爾上述正丁醛再加入O. 2 — O. 4摩爾的甲醛；接著向反應釜中加入甲酸進行中和達到PH值5—7，即得到含有包括雙三羥甲基丙烷和甲酸鈣副產品的三羥甲基丙烷粗品反應液；
(2)離心過濾通過輸送泵將步驟(I)的三羥甲基丙烷粗品反應液，打入臥式螺旋離心機的轉鼓中，通過高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內壁，由於螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在有相對運動，利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓出口處排出，分離後的清液從離心機另一端排出；從而完成了三羥甲基丙烷粗品反應液中固相殘渣的分離；固相殘渣主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鈣等。(3)濃縮回收將步驟(2)得到分離後的反應液送入濃縮塔進行濃縮，通過雙塔塔頂蒸餾回收未反應的甲醛；回收甲醛返回步驟(I)中進行循環使用，同時，塔頂回收副反應得到的少量甲醇副產品；塔底為三羥甲基丙烷和甲酸鈣濃縮液，塔底溫度控制為120—135度時，甲酸鈣結晶析出回收甲酸鈣；
(4)三羥甲基丙烷精餾將經過步驟(3)得到的濃縮液接著進行精餾，控制分離不同的餾分即可得到三羥甲基丙烷；
(5)三羥甲基丙烷製片經過精餾的精三羥甲基丙烷產品，直接送入製片機冷卻並切片包裝。臥式螺旋離心機高速旋轉的轉速為3000轉/min以上，臥式螺旋離心機內置過濾網的過濾孔為500—1000目。
步驟(2)中先在三羥甲基丙烷粗品反應液中加入絮凝劑，絮凝劑與三羥甲基丙烷粗品反應液的體積比為1:580— 650，靜置5— 8分鐘後，再打入臥式螺旋離心機的轉鼓中。所述絮凝劑為聚丙烯醯胺，聚丙烯醯胺與三羥甲基丙烷粗品反應液的體積比為1:600。本發明的有益效果
I.臥式螺旋離心機的分離效率高、佔地面積小，高速旋轉的轉速達到3000以上，從而使固液相更容易進行分離，一臺LW — 450型臥式螺旋卸料離心機可以代替傳統工藝的4臺40m2的板式壓濾機。2.生產過程中沒有廢水，不會因廢水對環境造成危害。3.生產過程中固相沉渣連續性的出至渣車中，節省了大量的人力物力。4.臥式螺旋離心機可以連續的自動運轉，維修方便。5.相對板式壓濾分離方法，本發明減少分離前的沉降過程以及分離後的萃取過程。節省了沉降槽的設置，減少了整個工藝的佔地面積，節省了 2個小時以上沉降時間；杜絕了生產過程中大量洗滌汙水的產生；萃取的減少，節約了萃取劑的消耗，提高了生產效率。6.綜上所述，本發明工藝可連續操作，適於工業化生產。
圖I是本發明實施例I的工藝流程圖。圖2是本發明實施例I的LW臥式螺旋離心機的結構示意圖。圖I中反應液槽I，採出泵2，臥式螺旋離心機3，渣車4，清夜槽5，採出泵6，進料管7，機座8，機殼9，輸料螺旋10，轉鼓11，軸承座12，差速機13，皮帶輪14，沉雜15，澄清液16。
具體實施例方式本發明通過下面的實施例可以對本發明作進一步的描述，然而，本發明的範圍並不限於下述實施例。實施例I :(I)按照IOmol正丁醛進行投料，甲醛、正丁醛、氫氧化鈣按照3. 2:1:0. 8進行投料，氫氧化I丐的質量含量為90%,得到反應液進行分離，啟動螺旋離心機將轉速3000轉/min。離心出來為清澈的母液，雜質去除率98%，具體操作為圖I中的含有固體懸浮物的反應液槽I中的反應液採出泵2採至臥式螺旋離心機3，通過進料管7進入轉鼓11中，高速旋轉的轉鼓11產生的強大離心力使固相沉降到轉鼓的內壁網12，輸料螺旋10因與轉鼓11的轉速不同產生相對運動，使固相從沉雜15處流出渣車4中，液相則從澄清液16處流至清夜槽5中，清液槽5中的溶液經另一採出泵6採出至後續工序。(2)離心的母液進入濃縮塔進行蒸發，在濃縮過程中分離出甲酸鈣，將三羥溶液進行輕組分分離塔進行精餾，最後進行三羥分離塔蒸餾得到三羥甲基丙烷。得到三羥甲基丙烷 2. 08kg。CH3CH2CH2CH0+HCH0 — CH3CH3C (CH20H) 310 摩爾的正丁醛反應生成 10 摩爾的三羥甲基丙烷。理論上134. 18X10/72. 12=2495. 28g三羥甲基丙烷。實驗得到2. 08kg三羥甲基丙烷。收率為 2080/2495. 28=83. 3%。 實施例2
(1)按照IOmol正丁醛進行投料，甲醛、正丁醛、氫氧化鈣按照3.2:1:0. 8進行投料，(氫氧化I丐含量90%)得到反應液進行分離,啟動螺旋離心機將轉速3500轉/min。離心出來為清澈的母液，雜質去除率99%，具體操作與實施例I相同；
(2)離心的母液進入濃縮塔進行蒸發，在濃縮過程中分離出甲酸鈣，將三羥溶液進行輕組分分離塔進行精餾，最後進行三羥分離塔蒸餾得到三羥。得到質量含量為99. 5%三羥甲基丙烷2. IOlkg,以正丁醛計收率為84. 2%。實施例3
(1)按照IOmol正丁醛進行投料，甲醛、正丁醛、氫氧化鈣按照3.2:1:0. 8進行投料，(氫氧化I丐含量90%)得到反應液進行分離,啟動螺旋離心機將轉速4000轉/min。離心出來為清澈的母液，雜質去除率99%，具體操作與實施例I相同；
(2)離心的母液進入濃縮塔進行蒸發，在濃縮過程中分離出甲酸鈣，將三羥溶液進行輕組分分離塔進行精餾，最後進行三羥分離塔蒸餾得到三羥甲基丙烷。得到質量含量為99. 5%三羥甲基丙烷2. 053kg,以正丁醛計收率為82. 2%。實施例I一3中相對板式壓濾分離方法，省略分離前的沉降過程，節省了 2個小時以上沉降時間，節省了沉降槽的設置，減少了約6平米的佔地面積；分離後省略萃取過程，節約了 O. 02-0. 03kg萃取劑的消耗，杜絕了生產過程中O. 08方洗滌汙水的產生。採用本發明方法，年產一萬噸三羥甲基丙烷，相對板式壓濾分離方法，省略分離前的沉降過程，單批次節省了 2個小時以上沉降時間，節省了沉降槽的設置，減少了 80平方米左右的佔地面積；分離後省略萃取過程，節約了 200— 300噸萃取劑的消耗，杜絕了生產過程中約3萬方洗滌汙水的產生，大大地提高了生產效率。實施例I一3中，可先在三羥甲基丙烷粗品反應液中加入絮凝劑聚丙烯醯胺，聚丙烯醯胺與三羥甲基丙烷粗品反應液的體積比為1:580— 650，優選1:600 ;靜置5— 8分鐘後，再打入臥式螺旋離心機的轉鼓中。
權利要求
1.一種採用離心過濾式鈣法三羥甲基丙烷製備工藝，以正丁醛和甲醛為原料，用工業級氫氧化鈣為鹼性催化劑，其特徵是其製備工藝如下 (1)縮合及中和在裝有攪拌器的反應釜中，加入摩爾比為1:3的正丁醛和甲醛原料，以工業級氫氧化鈣為鹼性催化劑，攪拌升溫到50— 70°C進行縮合反應，反應過程中得到2，2—二羥甲基丁醛，再甲醛進行康尼查羅反應，每摩爾上述正丁醛再加入O. 2 — O. 4摩爾的甲醛；接著向反應釜中加入甲酸進行中和達到PH值5—7，即得到含有包括雙三羥甲基丙烷和甲酸鈣副產品的三羥甲基丙烷粗品反應液； (2)離心過濾通過輸送泵將步驟(I)的三羥甲基丙烷粗品反應液，打入臥式螺旋離心機的轉鼓中，通過高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內壁，由於螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在有相對運動，利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓出口處排出，分離後的清液從離心機另一端排出；從而完成了三羥甲基丙烷粗品反應液中固相殘渣的分離； (3)濃縮回收將步驟(2)得到分離後的反應液送入濃縮塔進行濃縮，通過雙塔塔頂蒸餾回收未反應的甲醛；回收甲醛返回步驟(I)中進行循環使用，同時，塔頂回收副反應得到的少量甲醇副產品；塔底為三羥甲基丙烷和甲酸鈣濃縮液，塔底溫度控制為120 —135度時，甲酸鈣結晶析出回收甲酸鈣； (4)三羥甲基丙烷精餾將經過步驟(3)得到的濃縮液接著進行精餾，控制分離不同的餾分即可得到三羥甲基丙烷； (5)三羥甲基丙烷製片經過精餾的精三羥甲基丙烷產品，直接送入製片機冷卻並切片包裝。
2.如權利要求I所述的製備工藝，其特徵是臥式螺旋離心機高速旋轉的轉速為3000轉/min以上，臥式螺旋離心機內置過濾網的過濾孔為500—1000目。
3.如權利要求I或2所述的製備工藝，其特徵是步驟(2)中先在三羥甲基丙烷粗品反應液中加入絮凝劑，絮凝劑與三羥甲基丙烷粗品反應液的體積比為1:580— 650，靜置5— 8分鐘後，再打入臥式螺旋離心機的轉鼓中。
4.如權利要求3所述的製備工藝，其特徵是所述絮凝劑為聚丙烯醯胺，聚丙烯醯胺與三羥甲基丙烷粗品反應液的體積比為1:600。
全文摘要
本發明公開了一種採用離心過濾式鈣法三羥甲基丙烷製備工藝，其特徵是其製備工藝如下以正丁醛和甲醛為原料，用工業級氫氧化鈣為鹼性催化劑，通過縮合及甲酸中和反應，得到含有包括雙三羥甲基丙烷和甲酸鈣副產品的三羥甲基丙烷粗品反應液；採用臥式螺旋離心過濾方式對反應液進行固相殘渣的分離，再進入濃縮回收、三羥甲基丙烷精餾和製片。相對板式壓濾分離方法，本發明減少分離前的沉降過程以及分離後的萃取過程。節省了沉降槽的設置，減少了整個工藝的佔地面積，節省了2個小時以上沉降時間；杜絕了生產過程中大量洗滌汙水的產生；萃取的減少，節約了萃取劑的消耗，提高了生產效率。
文檔編號C07C53/06GK102795963SQ20121033558
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者董進軍, 郭勇, 潘孝明, 劉仰明, 餘璐, 宋生權, 呂海平 申請人:江西高信有機化工有限公司