甲缩醛合成方法
甲醇制备甲缩醛技术概述-2019年精选文档
甲醇制备甲缩醛技术概述
随着我国焦炭行业的发展,焦炉煤气的综合利用呈现了蓬勃发展的趋势,甲醇作为其主要产品也出现了产能过剩的现象,因此开发甲醇的下游产品不仅有利于提高甲醇的价值,对煤化工的发展也起到了促进的作用[1]。甲缩醛(DMM具有低沸点、良好的溶解性等理化性能,被广泛应用于化妆品、家庭用品、清洁剂、油墨等产品中,还可以替代氟里昂,降低对大气的污染,并且被用做化工中间体和反应溶剂[2] 。甲缩醛因其具有良好的性能,有着广阔的市场。本文主要介绍以甲醇为原料制备甲缩醛的技术概述,并对其方法进行对比。
1 甲醇和甲醛反应制备甲缩醛
作为传统的制备甲缩醛的生产工艺,以甲醇与甲醛生产甲缩醛是目前较为成熟的生产工艺,广泛应用于生产中。该工艺反应过程温和,反应放热量小,对反应设备的要求低,但是设备投资大,能耗较高,污染比较严重。目前已有学者采用反应精馏技术制备甲缩醛,不仅提高了甲缩醛的收率,还使其后处理过程简单化,大大节省了设备投资[3] 。
在甲醇与甲醛反应制备甲缩醛的早期研究中,使用的催化剂大多为液体酸。史高峰等[4] 使用自行搭建的反应精馏装置,研究了在无溶剂体系中用硫酸作为催化剂合成甲醇和多聚甲醛。作者在采用正交实验确定的最优条件下,使用分水器将反应体系中
的水不断移除,通过降低反应体系中水含量,提高DMM F率,实
验结果表明甲醇转化率达到99.32%,甲缩醛产率达到99.88%。杨洁等⑸用浸渍法和溶胶-凝胶法对酸性离子液体[Epy]HS04进行负载,并应用于甲醇与甲醛制备甲缩醛的反应中,结果表明:以溶胶-凝胶法固载的[Epy]HS04作为催化剂效果最佳,选择性达到100%,反应产率达到67.4%,在重复使用5 次后此催化剂的活性没有下降。
甲缩醛化学式
甲缩醛化学式
甲缩醛是一种含有羰基的有机化合物,其化学式为HCHO。它是最简单的醛类化合物,也是一种重要的工业化学品。
甲缩醛分子由一个碳原子和两个氢原子和一个氧原子构成,其中碳和氧原子之间有一个双键。甲缩醛的分子式为CH2O,摩尔质量为30.03 g/mol。这种化合物的密度为0.815 g/cm3,熔点为-92°C,沸点为-19.3°C。
甲缩醛是从甲醇加压氧气催化剂作用下制备的。甲缩醛可以通过多种途径制备,最常见的方法是从甲醇通过氧化获得。这个过程需要催化剂存在,常见的催化剂有氧气、氢氧化钠、碱式钼酸铵等。
甲缩醛是一种非常有用的化学品,广泛应用于制药、染料、树脂和粘合剂等行业。甲缩醛可以用来制造许多材料和化学品,包括防腐剂、催化剂、树脂、染料、膠粘劑等。
甲缩醛也具有臭味,现象级的毒性对健康有害,具有刺激性。如果接触过甲缩醛,应立即用大量清水洗手,并尽早就医。由于甲缩醛毒性较大,特别是对于儿童和动物来说,必须妥善保存和使用。
甲缩醛还可以用于消毒和灭菌,特别是在水质检测和家庭保洁方面经常使用。甲缩醛的杀菌和消毒作用比氯气更有效,且更加经济实惠。甲缩醛广泛应用于制造建筑材料和家庭用品,抗菌、防水防蚀性能可以提供更很棒的保障。
综上所述,甲缩醛是一种非常重要的有机化合物,具有广泛的应用前景。它被广泛地应用于制备树脂、染料、膠粘劑等,同时也是消毒剂和灭菌剂。然而,由于其毒性比较大,特别关注儿童和动物的身体健康,必须妥善保存和使用。
甲缩醛生产工艺操作规程
甲缩醛生产操作规程
一、生产流程
外购或自产原料甲醛、甲醇经检验合格后入原料储罐。用泵将甲醛、甲醇原料按一定配比打入混料器,经混料器混合均匀后进预热器预热,预热器的温度控制在45~60℃。预热后的原料液按一定比例分别进入1#、2#预反应器,然后分别进入催化反应精馏塔反应段的第一进料口和第二进料口。原料在反应段连续反应,产生的甲缩醛与少量甲醛、甲醇及水的共沸物上升,经过催化精馏塔精馏段提浓,合格的甲缩醛进入塔顶冷凝器冷凝,部分回流,部分采出作为产品。在反应段反应产生的和原料中的水及少量甲醛、甲醇进入催化精馏塔的底部,经提馏泵打入提馏塔提馏,水进入塔的底部经废水泵打出。甲醇、甲醛及水的三元共沸物进入催化精馏塔的底部作为热源。提馏塔用蒸汽间接加热。
二、工艺操作
1、开机前准备
⑴检查各设备和管道、阀门,将阀门开关到正确位置。
⑵联系供电、供水、供汽部门,按计划时间供电、供水、供汽和压缩空气(气动调节阀)。
2、开机:
给提馏塔底部加入加入一定量的水到指定液位。慢慢开
蒸汽阀对提馏塔底部加热,待底部温度升高到105℃,第二节升至103℃,催化剂上节温度升到85℃时开始投料。同时开启冷却水泵,并调节一、二、三冷却器的阀门开度至合适比例。投料比例(甲缩醛含量85%时:甲醇为850Kg约1.07m3,甲醇密度0.79,甲醛为960Kg约0.87m3,甲醛密度1.11)。投料量先从小到大逐渐加大,一般开始时投入设计产量的1/4—1/3料量,此时,注意观察催化精馏塔塔顶及提留塔塔底的压力的变化情况,待冷却器有液体流出时,测量甲缩醛的浓度并打入一粗成品回流罐内,待粗成品回流罐内有一定液位时开启回流泵,回流量一般控制在采出量的1-1.5倍左右为宜,催化精馏塔塔底液位达到正常液位时,开启提留泵,并调节流量保持液位。待粗成品回流罐内的甲缩醛浓度达到要求,或者冷却器总下料处的产品浓度达到要求时更换至另一成品回流罐内,成品回流罐达到一定液位时,开启成品采出泵采出成品至成品罐。控制要点:催化反应精馏塔顶温度是决定产品浓度、含水率的关键控制点,过程控制中必须保证催化反应精馏塔顶温度的稳定。催化反应精馏塔顶温度一般控制在41℃-41.5℃,温度的高低决定成品的含水率和成品的浓度,一般控制含水率为0.3%以下,浓度控制在86-93%之间,甲缩醛密度0.86。取成品的量和进料量从小到多,慢慢增加,直至达产。
甲缩醛的生产原理与应用
甲缩醛的生产原理与应用
1. 甲缩醛的定义
甲缩醛是一种有机化合物,化学式为CH2O,也称为甲醛或福尔马林。它是最简单的醛类化合物,呈无色液体,具有刺激性气味。
2. 甲缩醛的生产原理
甲缩醛的生产基于甲烷氧化反应,并通过一系列反应步骤进行。
2.1 甲烷氧化反应
甲烷氧化反应是甲缩醛生产过程的关键步骤之一。反应方程式如下:
CH4 + O2 -> CH2O + H2O
在此反应中,甲烷与氧气在催化剂的存在下发生氧化反应,生成甲缩醛和水。
2.2 甲缩醛的脱水反应
甲缩醛的脱水反应是将甲缩醛中的水分子除去的过程。通常使用酸性催化剂,如硫酸或磷酸,以促进脱水反应。反应方程式如下:
CH2O -> CH2Ox + (1-x)H2O
3. 甲缩醛的应用
甲缩醛在多个领域具有广泛的应用,以下列举了其中一些重要的应用场景:
3.1 化学行业
•作为化学原料,甲缩醛广泛用于制造其他有机化合物,如酯类、酮类和胺类物质等。
•甲缩醛可用于制造树脂,如脲醛树脂和酚醛树脂,用于制作胶合板和涂料等。
3.2 医药行业
•甲缩醛可用于医药领域的消毒剂和防腐剂,如用于医疗设备和药品的灭菌和保存。
•甲缩醛还可用于制造医药中间体,如合成药物的原料。
3.3 纺织行业
•甲缩醛可用于纺织行业的防皱和防缩处理,使纺织品具有更好的手感和耐用性。
3.4 建筑行业
•甲缩醛在建筑行业主要用于制造胶合木和胶合板,用于室内装修和家具制造。
3.5 皮革行业
•甲缩醛可用于皮革行业,用于制造染料和防腐剂,确保皮革制品的质量和耐用性。
3.6 人体解剖学
•甲缩醛被广泛应用于人体解剖学的防腐处理,用于制作和保护解剖标本。
甲缩醛合成和应用
甲缩醛的研究进展
姓名:黄晓俊学号:S1211W213
摘要:概述了甲缩醛的基本合成方法,如甲醛和甲醇反应精馏制备甲缩醛、甲醇与多聚甲醛合成甲缩醛、二甲醚氧化法合成甲缩醛、二溴甲烷合成甲缩醛、甲醇一步氧化法合成甲缩醛,对某些合成方法进行了评述、成本分析和评价,并简单介绍了甲缩醛在各方面的应用以及发展前景。
关键词:甲缩醛; 合成; 应用; 前景
前言
近年来,随着煤化工的发展,以煤为原料合成甲醇的技术已经成熟,国内甲醇的产能呈高速增长的局面。目前我国甲醇的年产能已达3200 万吨,由于下游产品开发不够,导致甲醇生产过剩,因此推动开发甲醇下游产品并向高附加值发展对于煤化工的健康发展具有深远意义[1]。
甲缩醛是甲醇最重要的下游产品之一,其具有优良的理化性能,如良好的溶解性、低沸点、与水互溶性好等[2],能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、汽车工业用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆和油墨等产品中[3-10],同时甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性[11],作为清洁剂还可以替代F11 和F113 及含氯溶剂,是替代氟里昂的理想环保产品[12]。正因为甲缩醛的应用广泛,性能优异,因此近十几年来对于其合成工艺技术的研究一直在不断地深入开展,本文对甲缩醛的主要合成工艺方法进行了总结和评述。
1 甲缩醛的合成方法
1.1 甲醇与甲醛缩醛反应制备甲缩醛
合成甲缩醛的众多工艺中,甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺较为常用,因为该方法原料易得,操作方便,反应快,条件温和易控制,虽为放热反应,但是放出的热量比较小,放出的热量对反应的平衡转化率影响不大。
催化反应精馏法制甲缩醛
实验二十九 催化反应精馏法制甲缩醛
反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术,该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起,既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率,抑制串联副反应的发生,又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗,强化传质。因此,在化工生产中得到越来越广泛的应用。
A 实验目的
(1)了解反应精馏工艺过程的特点,增强工艺与工程相结合的观念。
(2)掌握反应精馏装置的操作控制方法,学会通过观察反应精馏塔内的温度分布,判断浓度的变化趋势,采取正确调控手段。
(3)学会用正交设计的方法,设计合理的实验方案,进行工艺条件的优选。
(4)获得反应精馏法制备甲缩醛的最优工艺条件,明确主要影响因素。
B 实验原理
本实验以甲醛与甲醇缩合生产甲缩醛的反应为对象进行反应精馏工艺的研究。合成甲缩醛的反应为:
O H O H C O CH OH CH 2632322+=+ (1) 该反应是在酸催化条件下进行的可逆放热反应,受平衡转化率的限制,若采用传统的先反应后分离的方法,即使以高浓度的甲醛水溶液(38—40%)为原料,甲醛的转化率也只能达到60%左右,大量未反应的稀甲醛不仅给后续的分离造成困难,而且稀甲醛浓缩时产生的甲酸对设备的腐蚀严重。而采用反应精馏的方法则可有效地克服平衡转化率这一热力学障碍,因为该反应物系中各组分相对挥发度的大小次序为:水甲醛甲醇甲缩醛αααα〉〉〉,可见,由于产物甲缩醛具有最大的相对挥发度,利用精馏的作用可将其不断地从系统中分离出去,促使平衡向生成产物的方向移动,大幅度提高甲醛的平衡转化率,若原料配比控制合理,甚至可达到接近平衡转化率。
甲缩醛合成方法
甲缩醛
合成方法
1。1 甲醛和甲醇反应制备甲缩醛
1.2 甲醇一步氧化法制甲缩醛
1 .3 二甲醚氧化生成甲缩醛
1.4 二溴甲烷合成甲缩醛
分离
萃取精馏制备高纯度甲缩醛
甲缩醛生产工艺方法可分为间歇合成工艺及连续工艺。
目前,国内外精制甲缩醛的工艺方法主要有膜蒸馏法和萃取蒸馏法。精制甲缩醛的双效变压精馏工艺方法
用途
2。1在杀虫剂配方中的应用
2.2 在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用
2.3甲缩醛在空气清新剂中的应用
2.4 在柴油添加剂中的应用
2.5 在彩带配方中的应用
2.6 在涂料行业中的应用
2。7 在柴油添加剂中的应用
2.8 甲缩醛在其他方面的应用
1、甲醛和甲醇反应制备甲缩醛
用甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺是合成甲缩醛的众多反应中是最为常用的,因为这个方法的原料易得,操作又方便,反应快,条件温和且易控制。虽然是放热反应,但反应放出的热量比较小,对反应的平衡转化率影响不大。
以甲醇和甲醛为原料,生产甲缩醛的工艺主要有两种:液相缩合法和反应精馏法。其反应式如下:
(1)
液相缩合法是一种常用的工业方法。该法操作简单,反应条件温和,但是生产中要产生大量的含甲醛的酸性有机废水, 难于处理, 污染环境,因此该法已经逐步被淘汰.[1]
反应精馏法已在工业化生产中得到大规模应用,是国内外生产甲缩醛的主流工艺。该工艺与液相缩合法相比,含甲醛的酸性有机废水被低浓度的甲醛废水所取代,废水量少.
2、甲醇一步氧化法制甲缩醛
甲醇脱氢制甲缩醛工艺主要有两种:一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛, 其反应式如下:
3CH 3 OH +1/2O →2CH 3 (OCH 3 ) 2 +2H 2 O (2)
甲醇氧化生产甲缩醛的工艺条件
甲醇氧化生产甲缩醛的工艺条件
甲缩醛的合成工艺条件及优化
甲缩醛是一种重要的有机化工原料,广泛应用于化学合成、染料、医药和农药等领域。甲缩醛的生产工艺主要采用甲醇氧化法,下面将介绍甲醇氧化生产甲缩醛的工艺条件及其优化。
一、甲醇氧化反应机理
甲醇氧化反应是指在催化剂存在下,甲醇与氧气发生氧化反应生成甲缩醛。反应机理主要分为三步:甲醇氧化生成甲醛、甲醛氧化生成甲缩醛和甲缩醛脱氢生成甲醛酸。其中,甲醛氧化生成甲缩醛是整个反应过程的关键步骤。
二、工艺条件
1. 催化剂选择:常用的催化剂有银基催化剂、钯基催化剂和铂基催化剂等。不同催化剂对反应速率和产物选择性有不同影响。
2. 反应温度:甲醇氧化反应的适宜温度范围为150-300摄氏度。温度过低反应速率慢,温度过高则易发生副反应。
3. 反应压力:甲醇氧化反应的适宜压力范围为0.1-5.0 MPa。压力过高会增加设备成本和能耗,压力过低则反应速率较慢。
4. 反应物质的摩尔比:一般情况下,甲醇和氧气的摩尔比为1:1.5-
2.0。过量氧气有利于提高甲缩醛的收率和选择性。
5. 氧气进料方式:氧气可以通过连续进料或间歇进料的方式加入反应器。连续进料方式可提高反应速率,但设备复杂度增加。
三、工艺优化
1. 催化剂的优化选择:根据不同催化剂的特性,选择合适的催化剂以提高反应速率和产物选择性。
2. 反应温度控制:通过合理控制反应温度,提高甲缩醛的产率和选择性。温度过高会导致副反应增加,温度过低则反应速率较慢。
3. 压力控制:根据设备和经济成本考虑,选择适宜的反应压力,保证反应速率和产物选择性。
甲缩醛的生产原理与应用
甲缩醛的生产原理与应用
化学与材料科学系09级应用化学一班周海清
摘要:本文概述了甲缩醛合成工艺的研究进展,根据反应原料和工艺流程复杂程度,对甲醇与甲醛催化缩醛反应制备甲缩醛、甲醇一步氧化法制甲缩醛、二甲醚氧化生成甲缩醛、甲与多聚醇甲醛反应制备甲缩醛等几种工艺进行了比较和评价。
关键词:甲缩醛;合成工艺;研究进展;应用
引言
甲缩醛,又称甲醛缩二甲醇二甲氧基甲烷,是重要的化工原料由于甲缩醛的含氧值和十六烷值比较高,能够使柴油在发动机中的燃烧状况得到改善,提高热效率,降低VOCs的排放,是一种非常有前景的柴油添加剂另外,由于甲缩醛的毒性小,溶解性较好挥发快沸点低等特点,使其能广泛应用于缩醛树脂空气清新剂化妆品药品汽车工业用品中,且在空调制冷中还可以替代氟里昂,故也是一种理想的环保产品。
近年来,随着煤化工的发展,以煤为原料合成甲醇的技术已经成熟,国内甲醇的产能呈高速增长的局面。目前我国甲醇的年产能已达3200万吨,由于下
游产品开发不够,导致甲醇生产过剩,因此推动开发甲醇下游产品并向高附加值发展对于煤化工的健康发展具有深远意义。
甲缩醛是甲醇最重要的下游产品之一,其具有优良的理化性能,如良好的溶解性低沸点、与水互溶性好等,能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、汽车工业用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆和油墨等产品中,同时甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性,作为清洁剂还可以替代F11和F113
及含氯溶剂,是替代氟里昂的理想环保产品[。正因为甲缩醛的应用广泛,性能优异,因此近十几年来对于其合成工艺技术的研究一直在不断地深入开展,本文对甲缩醛的主要合成工艺方法进行了总结和评述。
一步法甲缩醛生产工艺条件
一步法甲缩醛生产工艺条件
一步法甲缩醛生产工艺是通过将甲醛与醇类反应制得缩醛的方法。下面将介绍一步法甲缩醛生产工艺的条件。
1. 原料准备:
甲醛是制备甲缩醛的主要原料,通常采用工业级的甲醛,纯度要求在37%以上。醇类原料可以选择乙醇、丙醇等,纯度要求在99%以上。
2. 催化剂选择:
一步法甲缩醛生产通常需要添加催化剂来促进反应的进行。常用的催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾等碱性催化剂,或者是硫酸、磷酸等酸性催化剂。
3. 反应条件:
一步法甲缩醛生产的反应温度一般在40-70摄氏度之间,反应时间根据具体工艺可在数小时至数十小时不等。反应过程中需要控制反应物的摩尔比例,通常为1:1.1-1.5。
4. 反应设备:
一步法甲缩醛生产可以采用批式反应器或连续反应器。批式反应器适用于小规模生产,而连续反应器适用于大规模连续生产。反应器应具备良好的密封性和搅拌性能,以确保反应物充分混合和反应的进行。
5. 分离纯化:
反应结束后,需要对反应混合物进行分离纯化。常用的分离纯化方法包括蒸馏、结晶、萃取等。通过这些方法可以分离出甲缩醛以及未反应的甲醛和醇类。
6. 产品收集与储存:
分离纯化后得到的甲缩醛产品需要进行收集和储存。可以采用密封容器进行储存,避免与空气中的湿气和氧气接触,以防止产品的氧化和降解。
7. 安全措施:
在一步法甲缩醛生产过程中,需要注意安全措施。甲醛具有刺激性和毒性,操作人员应佩戴防护眼镜、手套、防护服等个人防护装备。同时,反应设备应具备安全装置,以防止反应过程中的意外事故发生。
以上是一步法甲缩醛生产工艺的条件。通过合理选择原料、催化剂和反应条件,以及精心设计反应设备和分离纯化方法,可以高效地制备甲缩醛产品。在操作过程中要注意安全,并遵循相关法规和标准,以确保工艺的稳定和产品的质量。
甲缩醛的生产原理与工艺
甲缩醛的生产原理与工艺
化材系 09级应用化学一班任利 09140126
摘要:综述了甲缩醛(DMM)基本性能、用途、合成工艺的最新研究进展。对醇醛缩合法和甲醇直接氧化法及二甲醚催化氧化等工艺进行了比较和评价。相比目前比较成熟的醇醛缩合法,甲醇选择氧化法虽然在工艺上尚不成熟,但是对经济、技术的长远发展有利,且对环境更友好,所以甲醇选择氧化法是未来DMM合成工艺的发展趋势。
关键词:甲缩醛基本性能生产原理工艺
1 引言
甲缩醛中文名称:甲缩醛、甲醛缩二甲醇又称二甲氧基甲烷(DMM);英文
名称:Methylal;dimethoxymethane。分子式:CH
3O-CH
2
-OCH
3
,分子量:76.09,
结构式如图:
甲缩醛沸点:42.3℃,闪点:-17.8℃,密度:d15/15,0.866;d20/20,0.861,自燃点:237℃,熔点:-104.8℃。外观为无色透明液体,有类似氯仿的气味。对碱比较稳定,与稀盐酸一起加热时,容易分解成甲醛和甲醇。与醇、醚、丙酮等混溶;能溶解树脂和油类,溶解能力比乙醚、丙酮强;和甲醇的共沸混合物能溶解含氮量高的硝化纤维素,因此DMM主要被用做溶剂;DMM能溶于三倍的水,16℃时在水中溶解32.3%(WT);水在甲缩醛中溶解4.3%(WT)。,DMM分子中含氧量为42.1% (按质量) ,无C-C键,有较高的氢-碳比,燃烧的分解产物为一氧化碳和二氧化碳;其常温下对碱比较稳定,与稀盐酸一起加热时,容易分解成甲醛和甲醇,与碘化氢反应还可生成磺代甲烷和甲醛,因此可以用于生产甲醛。化工原料,能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、工业汽车用品、杀虫剂、皮革上光剂、橡胶工业、油漆、油墨等产品中,也由于甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性,作为清洁剂可以替代F11和F113及含氯溶剂,因此是替代氟里昂,减少挥发性有机物(VOCs)排放,降低对大气污染的环保产品。因其具有良好的
甲缩醛的合成、精制及其应用
甲缩醛的置备与合成
甲缩醛的置备与合成
甲缩醛的置备与合成
[摘要]概述了甲缩醛的基本合成方法,如甲醛和甲醇反应精馏制备甲缩醛、甲醇与多聚甲醛合成甲缩醛、二甲醚氧化法合成甲缩醛、二溴甲烷合成甲缩醛、甲醇一步氧化法合成甲缩醛,对某些合成方法进行了评述、成本分析和评价,并简单介绍了甲缩醛在各方面的应用以及发展前景。
[关键词]:甲缩醛合成应用前景
前言
甲缩醛为无色澄清易挥发可燃液体,有氯仿气味和刺激味。溶于3倍的水(20℃时水中溶解度32%(质量))。本品对粘膜有刺激性,有麻醉作用。吸入蒸气可引起鼻和喉刺激;高浓度吸入出现头晕等。对眼有损害,损害可持续数天。长期皮肤接触可致皮肤干燥。
1. 甲缩醛的合成
1.1 甲醛和甲醇反应制备甲缩醛
合成甲缩醛的众多工艺中,甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺较为常用,因为该方法原料易得,操作方便,反应快,条件温和易控制,虽为放热反应,但是放出的热量比较小,放出的热量对反应的平衡转化率影响不大。以对甲苯磺酸作均相催化剂,精馏塔顶温度50℃,塔釜温度85℃ ,搅拌速率60 r/min,反应2 h,催化剂用量为反应物总质量的5% ,甲缩醛为馏出物的7l%。该方法将反应与分离操作结合,把催化剂以一定方式装入填料塔中,对操作要求较高,填装和拆卸填料塔都困难;另外,催化剂在此过程中同时又作为填料,使得其作用机理复杂,不易改进。黄碧慧等将以上反应部分从精馏塔中“取出”的连续催化精馏,用Aspen Plus软件模拟了新工艺,常压下55℃ ,液相进料位置为第26块塔板;侧线采出量31―34 kmol/h;理论塔板数30块、气相进料塔板数28块、回流比为5时,塔顶甲缩醛浓度较高,精馏塔分离效果较好,原料得到充分利用,从而节约能源降低成本。
甲缩醛配方
原料密度比例比例价格
甲缩醛0.8510153700 120#或石脑油0.765558400混苯0.8815207200 MTBE0.7510108800
密度:0.74密度:0.748
价格密度比例
甲缩醛+120#402420(3700+8400)/2=6050(85+68)/2=76
混苯+碳(5、6)201520(6800+8400)/2=7600(88+67)/2=77
(6200+8400)/2=7300(90+67)/2=78730 MTBE7510880
8800
汽油74302550
8500
7350
1827555 2602404620 53.2553.251440
4545880 376.25365.25
750073007500 2800
2200
1100
2700
8800
甲缩醛的合成_精制及其应用
论文
综述
《Rve e i s w》
d oi:10〃3969/j〃iss n〃1002-154X〃2014〃01〃009
甲缩醛的合成、精制及其应用
刘震宇张中宇葛常艳王辉* 李磊*
( 河北冀衡集团威武分公司,河北衡水053000,*南京大学化学化工学院,江苏南京210093)
摘要甲缩醛是天然气和煤化工的重要衍生品,在化工中间体、溶剂以及燃料和燃料添加剂领域有着广泛的应用。
工业生产中,甲缩醛主要由甲醇和甲醛反应精馏制得,此外以甲醇和二甲醚为原料选择氧化生产甲缩醛的新工艺也
在开发之中。甲缩醛的精制提纯工艺也得到了进一步的研究发展,但是如何开发出一条高效、安全的分离工艺,仍需
进一步的研究。
关键词甲缩醛合成精制应用
S yn th esis,P u r ific at i on and A pp lic at i on of M e th yl al
L iu Z h e n y u Z h a n g Z h o n gy u G e Ch a n gya n W a n g H u i* L i L e i*
( W ei w u B r anch,H ebei J i heng G r oup,H ebei H engshui 053000
* School of C hem i s t r y and C hem i cal E ngi neer i ng,N anj i ng U nivers it y,J i angs u N anj i ng 210093)
A b s t ract M ethylal i s an i m por t ant der i vat i ve of natural gas and coal chem i cal engi neer i ng.I t has been w i del y appl i ed i n t he pr epar at i on of chem i cal i nter m ediat e,solut i on and f uel addi ti ve. T he m ethylal i s obtai ned m ainl y by r e- act i on dis till at i on of m et hanol and f or m al dehyde i n t he i ndus t r i al pr oduct i on.Recent l y,a new pr oces s of m et hanol and di m ethyl et her select i ve oxidat i on t o m ethylal w as explor ed i n t he l abor ator y as t he devel opm ent of r esear ch.M or eover t he pur ifi cat i on of m ethylal w as als o i m pr oved.H ow ever,how t o fi nd a ef fi cient and saf e r ef i ni ng m et hod w as s till a object i ve of r esear ch.
甲缩醛新型合成方法
甲缩醛新型合成方法
前言
近年来,随着煤化工的发展,以煤为原料合成甲醇的技术已经成熟,国内甲醇的产能呈高速增长的局面。目前我国甲醇的年产能已达3200 万吨,由于下游产品开发不够,导致甲醇生产过剩,因此推动开发甲醇下游产品并向高附加值发展对于煤化工的健康发展具有深远意义[1]。
甲缩醛是甲醇最重要的下游产品之一,其具有优良的理化性能,如良好的溶解性、低沸点、与水互溶性好等[2],能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、汽车工业用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆和油墨等产品中],同时甲缩醛具有良好的去油污能力和挥发性,作为清洁剂还可以替代F11 和F113 及含氯溶剂,是替代氟里昂的理想环保产品。正因为甲缩醛的应用广泛,性能优异,因此近十几年来对于其合成工艺技术的研究一直在不断地深入开展,我们对甲缩醛的新型合成工艺方法进行了研究。
1 传统甲缩醛的合成方法
甲醇与甲醛缩醛反应制备甲缩醛
合成甲缩醛的众多工艺中,甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺较为常用,因为该方法原料易得,操作方便,反应快,条件温和易控制,虽为放热反应,但是放出的热量比较小,放出的热量对反应的平衡转化率影响不大。
以对甲苯磺酸作均相催化剂,精馏塔顶温度50 ℃,塔釜温度85 ℃,搅拌速率60 r /min,反应2 h,催化剂用量为反应物总质量的5%,甲缩醛为馏出物的71%。该方法将反应与分离操作结合,把催化剂以一定方式装入填料塔中,对操作要求较高,填装和拆卸填料塔都困难; 另外,催化剂在此过程中同时又作为填料,使得其作用机理复杂,不易改进。改进工艺将以上反应部分从精馏塔中“取出”的连续催化精馏,用Aspen Plus 软件模拟了新工艺,常压下55 ℃,液相进料位置为第26 块塔板; 侧线采出量31 ~34 kmol /h; 理论塔板数30 块、气相进料塔板数28 块、回流比为5 时,塔顶甲缩醛浓度较高,精馏塔分离效果较好,原料得到充分利用,从而节约能源降低成本。
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甲缩醛
合成方法
1.1 甲醛和甲醇反应制备甲缩醛
1.2 甲醇一步氧化法制甲缩醛
1 .3 二甲醚氧化生成甲缩醛
1.4 二溴甲烷合成甲缩醛
分离
萃取精馏制备高纯度甲缩醛
甲缩醛生产工艺方法可分为间歇合成工艺及连续工艺。
目前,国内外精制甲缩醛的工艺方法主要有膜蒸馏法和萃取蒸馏法。精制甲缩醛的双效变压精馏工艺方法
用途
2.1 在杀虫剂配方中的应用
2.2 在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用
2.3甲缩醛在空气清新剂中的应用
2.4 在柴油添加剂中的应用
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2.5 在彩带配方中的应用
2.6 在涂料行业中的应用
2.7 在柴油添加剂中的应用
2.8 甲缩醛在其他方面的应用
1、甲醛和甲醇反应制备甲缩醛
用甲醛和甲醇反应生成甲缩醛的工艺是合成甲缩醛的众多反应中是最为常用的,因为这个方法的原料易得,操作又方便,反应快,条件温和且易控制。虽然是放热反应,但反应放出的热量比较小,对反应的平衡转化率影响不大。
以甲醇和甲醛为原料,生产甲缩醛的工艺主要有两种:液相缩合法和反应精馏法。其反应式如下:
(1)
液相缩合法是一种常用的工业方法。该法操作简单,反应条件温和,但是生产中要产生大量的含甲醛的酸性有机废水,难于处理,污染环境,因此该法已经逐步被淘汰。[1]
反应精馏法已在工业化生产中得到大规模应用,是国内外生产甲缩醛的主流工艺。该工艺与液相缩合法相比,含甲醛的酸性有机废水被低浓度的甲醛废水所取代,废水量少。
2、甲醇一步氧化法制甲缩醛
甲醇脱氢制甲缩醛工艺主要有两种:一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛,其反应式如下:
3CH 3 OH +1/2O →2CH 3 (OCH 3 ) 2 +2H 2 O (2)
另外一种是甲醇无氧脱氢制甲缩醛,其反应式如下:
3CH 3 OH→CH 3 (OCH 3 ) 2 + H 2 + H 2 O (3)
沈俭一等[12 ]研制出一种甲醇选择氧化生产甲缩醛的催化剂,是在酸性、含硫的改性二氧化钛上负载钒,其中改性二氧化硫的含量以硫酸根计为1.0% ~
4.5%,改性二氧化钛上矾的负载量以五氧化二钒计为5% ~20%。该催化剂的制备方法简易、成本低,使用该催化剂可以由甲醇一步反应直接生产甲缩醛,
大大降低了生产甲缩醛的生产费用和投资费用。使用该催化剂生产甲缩醛,甲醇的转化率可达17.6%~62.8%,甲缩醛的选择性可达67.8% ~97.9%,明显优于未改性的二氧化钛负载钒催化剂
3、二甲醚氧化生成甲缩醛
以二甲醚为原料,在催化剂的作用下发生氧化反应生成甲缩醛和水其反应式如下:
3CH 3 OH + O2→2CH 3 (OCH 3 ) 2 + H 2 O (4)
该工艺生产甲缩醛需在高温高压操作条件下反应,能耗高,设备要求苛刻,此外二甲醚的转化率为15% ~18%,甲缩醛的选择性仅为51% ~62%,工业化应用仍有待时日。【1】
4、二溴甲烷合成甲缩醛
利用甲烷下游产品二溴甲烷、氢氧化钾、无水甲醇作为原料,在常压强烈的搅拌下,将氢氧化钾溶解于无水甲醇中,加入二溴甲烷,在 温度下搅拌 ,油浴蒸馏,即得甲缩醛!该方法不仅成本低、对环境友好,而且易于进行,反应
所得甲缩醛稳定性高,重复性好,较好的实现了甲烷下游产品的高附加值转化,适用于工业化生产。【2】
现在我国甲醇的产量过剩,选择甲醛和甲醇反应制备甲缩醛可以实现甲醇下游产品的高附加值转化,而且此方法的生产工艺成熟,生产成本低。
甲缩醛的合成工艺
目前合成甲缩醛,可采用间歇工艺、半连续工艺、连续工艺和催化反应精馏工艺四种方法。
1)间歇工艺
在反应釜中一次性加入按一定配比计量的甲醇和甲醛水溶液,反应釜设有换热、冷却夹套和磁力搅拌装置,以保持反应过程温度恒定和催化剂充分悬浮分散。为避免反应物料损失,反应釜上方设有回流冷凝装置,冷却介质用工业酒精。物料加好后加热至反应温度,在搅拌下瞬间加入一定量催化剂(5—7%),反应开始进行,待反应终止冷却放料至精馏系统,采用蒸馏制得甲缩醛产品。该工艺转化率低于50%,大量的未反应的甲醛和醇仍然需要返回反应系统。2)半连续工艺
在带有精馏塔的反应釜中按一定比例加入甲醛和醇作为底料,并加入需要量的催化剂,升温至85∼95℃,待塔顶出现回流时,连续向反应釜中加入一定比例的甲醛和醇,控
制合适的回流比连续采出缩醛产品,当塔釜温度超过95℃时停止采出,放掉釜内残液,即可进行另一轮操作。该工艺所得产品纯度在85%左右,由于甲醛带进系统的水和反应生成的水在反应釜内累计,需定期排放以维持系统的水平衡。3)连续合成工艺
该工艺是将两个或多个且每个都充填固态酸性催化剂的反应器连接到单个蒸馏塔上。含有甲醇、甲醛和水的溶液在反应器中与固态酸性催化剂进行固~液接触,催化产生甲缩醛。从反应器中循环出来的含有甲醇、甲醛、水和甲缩醛的溶液再与蒸馏塔中的蒸汽进行气~液接触,接触后的蒸汽再与蒸馏塔较高级反应器内循环出的溶液再一次进行气~液
接触。随着蒸汽通过这一连续的气~液接触塔级,蒸汽相中的甲缩醛浓度逐步增加。按照这种方法,获得的甲缩醛的产率以甲醛进料计为90%。装置是由多段式蒸馏塔和多个反应器串联而成的;塔的中部设置有塔级。在每个反应器中,含有甲醇、甲醛、水和生成的甲缩醛的溶液在泵的驱动下进行循环以使其与催化剂进行固~液接触。由反应器流出的液态组分返回蒸馏塔,保持塔顶温度在42℃,由塔顶采出缩醛馏分,并将其贮存于产品储槽中,未反应的甲醛和副产物水从精馏塔的底部排出。
进料配比通常甲醇的用量至少等于它对甲醛的化学计
量比为2:1.较佳的甲醇用量,为化学计量值的2.1~2.2,