催化反应精馏法制甲缩醛
催化反应精馏法制甲缩醛
催化反应精馏法制甲缩醛班级：2010级化工班 姓名：徐跞 学好：20105053011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多广泛的应用。
一、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，进行工艺条件的优先。
（4）获得反应精馏法制备甲缩醛的最优异的工艺条件，明确主要因素。
二、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 2228323+=+ （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以有效的克服平衡转化率这热力学障碍，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的从系统中分离出去，促使平衡向生成物的方向移动，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。
采用反应精馏技术还有以下优点：（1）在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得合格的甲缩醛产品；（2）反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用；（3）反应热直接用于精馏过程，可降低能耗；（4）由于精馏的提浓作用，对原料甲醛的浓度要求降低，浓度为7%—38%的甲醛水溶液均可使用。
催化反应精馏合成甲缩醛的工艺研究
催化反应精馏合成甲缩醛的工艺研究王艳飞;董炳利;周金波;张松显;马艳捷;樊英杰【摘要】在催化反应精馏制甲缩醛的过程中,影响工艺过程的因素很多.实验以甲醇和甲醛为原料,以树脂催化剂催化精馏制甲缩醛,在其它条件不变的情况下,考察了反应中精馏塔内部温度、浓度梯度变化、醛醇比和投料量对甲缩醛产物的影响.【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2010(021)003【总页数】2页(P7-8)【关键词】催化精馏;甲缩醛;甲醇;甲醛【作者】王艳飞;董炳利;周金波;张松显;马艳捷;樊英杰【作者单位】兰州化工研究中心,甘肃,兰州,730060;兰州化工研究中心,甘肃,兰州,730060;兰州化工研究中心,甘肃,兰州,730060;兰州化工研究中心,甘肃,兰州,730060;兰州化工研究中心,甘肃,兰州,730060;兰州化工研究中心,甘肃,兰州,730060【正文语种】中文【中图分类】TQ420甲缩醛经氧化可获得高纯度的甲醛，而传统的甲醇氧化法得到的甲醛浓度较低，约50%左右。
高纯度的甲醛可用于生产缩醛树脂。
反应精馏法[1]是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该工艺技术将反应过程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。
因此是典型的工程与工艺结合的工艺[2,3]。
在甲缩醛合成研究中，选择甲醛和甲醇为原料，树脂催化剂，应用反应精馏工艺进行研究，考察了反应中反应精馏塔内部温度、浓度梯度变化、醛醇比和投料量对甲缩醛产物的影响。
1.1 实验原料及催化剂性质见表11.2 实验装置实验采用反应精馏塔合成甲缩醛，反应精馏塔塔釜溶剂20 L，精馏塔结构示意见图1。
该塔由精馏段、反应段和提馏段构成。
在反应段中充填树脂催化剂，塔顶设有冷凝器，并在反应精馏塔上设置温度探点共5个，取样点5个，依次设在塔釜、提馏段、反应段下部、反应段上部和精馏段。
催化精馏在合成甲缩醛中的应用
催化精馏在合成甲缩醛中的应用
周伟;谢敏明;马建新;张益群;王润俦
【期刊名称】《工业催化》
【年(卷),期】1998(6)1
【摘要】开发了由离子交换树脂型团体酸催化剂和不锈钢丝网构成的催化填料。
在内径25mm、高1000mm的玻璃反应精馏塔内进行的甲醇与甲醛合成甲缩醛的反应表明，该催化填料具有优良的催化反应活性和高效的产物分离能力。
2000h 寿命考察未见活性衰退迹象。
在内径150mm、高5400mm的不锈钢反应精馏塔内的反应同样达到了小试的水平，显示了该催化填料良好的工业应用前景。
【总页数】1页(P35)
【作者】周伟;谢敏明;马建新;张益群;王润俦
【作者单位】华东理工大学工业催化研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O623.511
【相关文献】
1.酸性离子液体催化精馏制备甲缩醛的研究 [J], 宋浩然
2.连续萃取催化精馏制备高纯度甲缩醛 [J], 刘洪忠;马昱博;沈鑫权;高志贤;吾满江·艾力
3.甲缩醛催化精馏过程宏观动力学研究 [J], 李柏春;巢飞;徐敬瑞
4.流化催化精馏合成甲缩醛技术 [J], 曹海波;乔旭
5.甲缩醛合成流化催化精馏过程的非平衡级模拟 [J], 秦建华;乔旭
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催化精馏法制备甲缩醛
1
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实验部分
实验装置与方法 实验装置如图 1 所示. 塔釜( 1) : 2000 mL 的四口烧瓶 ; 可控电热碗: 规格为 2000 mL 的电加热碗 ; 热
电偶温度显示仪 ( 2) : 依次显示塔顶、 精馏段、 反应段、 提馏段、 塔釜的真实温度; 蠕动计量泵( 3) : 通过调 节电机转速来控制原料的加入量; 回流比控制器( 4) : 通过时间分配器设定回流与采出的时间, 控制回流 比. 塔柱从上而下依次是精馏段 ( 5) 、 反应段 ( 6) 、 提馏段( 7) , 全塔为带夹套玻璃塔, 塔内径为 25 mm, 塔 高约 2400 mm, 内装 3 mm 的玻璃弹簧填料 ; 冷凝水接口( 8) ; 产品甲缩醛出口( 9) . 实验步骤为: 1) 检查精馏塔进出料系统各管线上的阀门开闭状态是否正常. 向塔釜加入 200 mL 约 10% 的甲醇 水溶液. 调节计量泵 , 分别标定原料甲醛和甲醇的进料流量 . 2) 开启塔顶冷却水. 再开启塔釜加热器 . 当塔头有凝液后, 全回流操作约 20 min. 3) 按选定的实验条件 , 开始进料, 同时将回流比控制器拨到给定的数值. 进料后 , 仔细观察并跟踪 记录塔内各点的温度变化 , 待塔顶温度稳定后 , 每隔 10 min 取一次塔顶样品 , 分析其组成.
的气味和易被生物降解的液体 , 可以替代 F11 和 F13 及含氯溶剂的清洁溶剂, 也被应用于化妆品和医药
-8] 行业 , 是一种重要的化工原料[ 6 .
传统的甲醇氧化法得到甲醛的纯度只能达到 55% [ 9] , 且未反应的稀甲醛回收困难且设备腐蚀问题 严重. 为解决这些问题 , 本实验利用催化精馏分离工艺 , 将产物及时移出反应区 , 提高反应的平衡转化 率, 同时在塔顶获得高纯度的甲缩醛产品 . 实验中考察了进料醇醛摩尔比、 进料总流量和催化剂含量等 因素对塔顶甲缩醛的含量的影响, 获得了较为理想的制取甲缩醛的工艺条件.
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。
此外，采用反应精馏技术还具有如下优点：(1) 在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得合格的甲缩醛产品。
(2) 反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用。
(3)反应热直接用于精馏过程，可降低能耗。
(4)由于精馏的提浓作用，对原料甲醛的浓度要求降低，浓度为7%—38%的甲醛水溶液均可直接使用。
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。
1.甲缩醛的研究历程在“八五”期间，化工部曾组织实施“八五”国家攻关项目“甲缩醛制和制取高浓度甲醛”工艺研发。
该项目由华东理工大学、南京工业大学和上海剂厂等共同承担研发工作，华东理工大学负责固体酸催化剂的研制和催化反应馏装置设计与实验，由此制备合成甲缩醛。
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）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%。
通过萃取催化精馏合成高纯度甲缩醛
通过萃取催化精馏合成高纯度甲缩醛摘要：一个集成的连续过程，它在一列中结合了催化蒸馏和的萃取蒸馏，研究了高纯度甲缩醛的合成在阳离子交换树脂催化剂的存在下由甲醇和甲醛合成的。
选择评估了甲醇：甲醛摩尔比为2:1的进料的操作参数的影响，如在连续甲缩醛的合成中萃取进料的位置，萃取剂的进料比，回流比，再沸器的温度。
在最佳操作条件和水作为萃取剂下，萃取催化蒸馏过程的连续操作，以98.0％的甲醛转化生产甲缩醛的纯度为98.7％（水<1.30％）。
关键词：阳离子交换树脂，萃取催化精馏，甲醛，甲醇，甲缩醛1.引言甲缩醛是经常被用来作为家用及工业喷雾剂的溶剂，聚氨酯泡沫材料的发泡剂，以及离子交换树脂的生产[1]。
由于它的高氧含量（42％）和高的十六烷值，甲缩醛已被建议作为柴油中的一种非常有前途的添加剂[2]。
同时也适用于生产浓缩甲醛，是一种重要的用于合成缩醛树脂的原材料[3]。
在传统工艺中，甲缩醛的合成是由甲醛和甲醇在硫酸存在下进行的。
近年来，由于消除腐蚀，以及易于回收和再生的优点[4-6]，为了合成甲缩醛中一系列的固体酸催化剂，如阳离子交换树脂，沸石，负载型杂多酸以及磺化的氟树脂衍生物被开发出来以取代硫酸[7-10]。
特别是，具有优良的活性和在该反应中较长的寿命大孔聚苯乙烯系阳离子交换树脂，被广泛应用于甲缩醛合成。
()1223233.02-Θ⋅-=∆+−−→−+m ol kJ H OH OCH CH HCHO OH CH m r catalyst (1)这个反应是有限的平衡，在连续从体系中除去甲缩醛、水，使得在合成过程中效率有所提高[11-13]。
因此，在催化精馏中，反应和分离同时在一个单一的操作单元中进行，用于甲缩醛合成[14]，但在蒸馏塔的顶部上形成的共沸物（92.2％的甲缩醛和7.8％的甲醇），沸点为41.9°C 。
为了获得高纯度甲缩醛，在过去的几十年中已经提出了许多方法。
Bernatek [15]提出了一种通过甲醇与金属钠发生化学反应的方法。
甲缩醛的生产原理与工艺(DOC)
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：CH3O-CH2-OCH3，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。
因其具有良好的燃烧性能，近期被广泛用于石油油品添加剂。
反应精馏法制甲缩醛思考题
反应精馏法制甲缩醛思考题1. 引言甲缩醛是一种常用的化工原料，广泛应用于树脂、涂料、塑料等工业领域。
在制备甲缩醛的过程中，反应精馏法是一种重要的工艺路线。
本文将从反应原理、工艺流程、优化方法等方面介绍反应精馏法制甲缩醛的相关内容。
2. 反应原理甲缩醛的制备一般是通过甲醇和氧气的反应得到，反应的化学方程式如下：2CH3OH + O2 → 2CH2O + 2H2O该反应是一个氧化反应，以甲醇为原料，在一定条件下通过催化剂的作用，将甲醇氧化成甲缩醛。
甲缩醛是一种高活性物质，制备过程需要在适当的反应温度和压力下进行，以实现高产率和良好的产物纯度。
3. 工艺流程反应精馏法制甲缩醛的工艺流程包括反应装置、精馏塔和分离装置等。
一般的工艺流程如下：1.原料供给：甲醇和氧气通过相关管道供给反应装置。
2.反应装置：反应装置中使用催化剂，将甲醇氧化成甲缩醛。
3.精馏塔：甲缩醛与甲醇、水等组分在精馏塔中进行分离，通过逐级降温的方式，将甲醇和水等低沸点组分分离出去。
4.分离装置：将目标产物甲缩醛从其他组分中分离出来，得到高纯度的甲缩醛。
5.产品收集：将分离出的甲缩醛进行收集，进一步的加工处理或直接用于下游生产。
4. 工艺优化为了提高甲缩醛的产率和纯度，工艺上可以进行一些优化措施：1.催化剂选择：合适的催化剂可以提高催化反应的速率和选择性。
2.反应条件优化：控制反应温度、压力和物料流量等参数，以实现最佳的反应条件。
3.分离过程优化：通过调整精馏塔的结构和操作条件，提高分离效果，减少有害组分的含量。
4.产品回收：对废弃物和副产物进行合理的回收利用，降低成本和环境影响。
5. 结论反应精馏法制甲缩醛是一种常用的工艺路线，通过合理的催化剂选择、反应条件优化和分离过程优化，可以提高甲缩醛的产率和纯度。
在实际生产中，还需要考虑经济性、安全性和环保性等方面的问题，综合考虑各种因素，找到最优的工艺方案，以满足市场需求和可持续发展的要求。
参考文献：[1] Qian Ming. Preparation of Formaldehyde by Oxidation of Methanol [J]. Chemical World, 2018, 35 (11): 123-126.[2] Li Xiaoli, Wang Zhaoyan. Study on the Catalytic Oxidation of Methanol to Formaldehyde [J]. Chemical Engineering and Equipment, 2019, 520 (5): 78-82.。
反应精馏隔壁塔制甲缩醛过程模拟与分析
文献标志码： A
文章编号： 0438⁃1157 （2019） 03-0960-09
Simulation and analysis of reactive dividing-wall column for methylal
production process
YANG Jie, QI Jiangyu, SHA Yong
CIESC Journal , 2019, 70(3): 960-968
化工学报 2019 年 第 70 卷 第 3 期 |
DOI：10.11949/j.issn.0438⁃1157.20180623
研究论文
反应精馏隔壁塔制甲缩醛过程模拟与分析
料添加剂等的生产中，其中最重要的应用是作为高
低等原因目前还无法用于工业化生产，因此目前甲
பைடு நூலகம்
浓度甲醛的合成原料，与传统的甲醇氧化法相比，
缩醛的生产大多采用甲醛甲醇缩合法。反应精馏
甲缩醛氧化法可以将浓缩甲醛的浓度从 45% 提升
收稿日期：2018-06-07
工艺是目前甲缩醛生产过程应用最成熟的工艺，该
修回日期：2018-11-06
Journal, 2019, 70(3): 960-968
第3期
·961 ·
甲缩醛反应精馏过程模拟与分析
缩醛氧化制高浓度甲醛工艺中 。在甲缩醛反应精
1
馏工艺中，甲醇和甲醛的缩合反应被集中于反应精
1.1
热力学与动力学模型
工艺最早由日本旭化成公司提出，并成功被用于甲
[3]
and fuel additives, etc. At present, reactive distillation technology is the main method for preparing methylal from
反应精馏实验原理及内容
催化反应精馏法制备甲缩醛一、 实验简介 1.1 实验原理本实验是以甲醛和甲醇为原料，在硫酸的催化下合成甲缩醛。
其反应式为：该反应具有如下特点： 1）可逆放热2）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>>>由于反应为可逆过程，受平衡转化率的限制，若采用传统的制备方法， 存 在如下问题：1）转化率低，只能达到60%左右。
2）必须使用高浓度的甲醛为原料，即质量浓度>38%的甲醛溶液。
3）未反应的稀甲醛回收困难且设备腐蚀问题严重。
为解决这些问题，根据甲缩醛合成反应的第2个特点，利用反应物与主、副产物之间相对挥发度的差异，开发了反应精馏法制备甲缩醛的新工艺，利用精馏的作用，将产物及时移出反应区，提高反应的平衡转化率，同时，在塔顶获得高纯度的甲缩醛产品。
此外，采用反应精馏还有如下优点：1）反应热可用作精馏的能源，降低能耗。
2）反应分离同步进行，可节省设备费用和操作费用。
3）利用精馏的提浓作用，可放宽反应对原料甲醛的浓度要求。
1.2实验目的1） 了解反应精馏的原理和特点，增强工艺与工程相结合的观点。
2） 掌握反应精馏装置的操作控制方法，明确其主要影响因素。
1.3设备及操作要点 设备特点：1）反应精馏塔为玻璃塔，塔径为25mm ，塔高约2400mm ，内装Ф3mm的玻璃弹簧填料。
塔釜为2000ml 的四口烧瓶，用调压电热碗加热。
OH O H C O CH OH CH 2632322+=+2）塔顶回流和采出量的比例通过时间分配器和电磁摆针控制。
3）全塔分为三段，自上而下分别为：精馏段、反应段、提馏段。
精馏段的主要作用是分离和提浓主产物甲缩醛，反应段的主要作用是完成甲缩醛的合成，提馏段的主要作用是分离原料甲醇和副产物水，使甲醇返回反应区，水从塔釜脱除。
4）全塔自上而2下共设5个测温点，温度由仪表显示。
操作要点：1）预先将催化剂硫酸按规定的浓度配入甲醛原料中。
催化反应精馏法制甲缩醛(实验指导书)
实验十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。
一、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。
二、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：2CH 3OH CH 2O C3H6O 2H2O (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：甲缩醛甲醇甲醛水，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。
此外，采用反应精馏技术还具有如下优点：(1) 在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得合格的甲缩醛产品。
(2) 反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用。
(3) 反应热直接用于精馏过程，可降低能耗。
(4) 由于精馏的提浓作用，对原料甲醛的浓度要求降低，浓度为7%—38%的甲醛水溶液均可直接使用。
甲缩醛的生产与安全设计
皮革上光剂的配方一般采用少量的固体蜡、微 晶石蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡等，采用二氯甲烷、溶剂汽 油、松节油等来溶解往往比较难，且容易分层，使产 品质量不稳定。使用甲缩醛后，可以改善溶剂性能， 提高质量，且挥发快，使用方便。在汽车上光剂配方 中也存在同样情况，特别是甲缩醛的水溶性特性，对 提高乳化蜡的稳定性起很大作用。 ４．３空气清新剂 目前市场上出售的空气清新剂中的香精通常用
循环量：以甲醛蒸汽计（质量），其循环量通常为 ２—１００倍，最好在２５～５０倍。 蒸馏塔压力：大气压或１—３ａｒｍ，回流溶液温度取 决于操作压力（６０～１０００Ｃ） 蒸馏塔温度：有四个反应器的蒸馏塔段温度为 ４５～７０℃；５５。７５℃；６５～８５℃；６５～９０℃。其中第一组温
度对应于最靠近蒸馏塔顶的反应器，最后一组温度 则对应于远离塔顶的反应器相连之塔板。 回流比：２：１～４：３（质量比）
甲缩醛含量（ｇ／１００９）８５．０～９９．０ 甲醇含量（ｇ／１００９） 外观
０．８～１５．０
密度（Ｐ ２０）ｇ／ｃｍ３ 水分含量（ｇ／１００９） 色度（ＨＡＺＥＮ单位）
Ｏ．８６ Ｇ０．２ ≤１０
清晰透明
３．２工业甲缩醛的主要原料及水、电、汽消耗
乙醇作为溶剂达到与丙丁烷的互溶，用使用教多的 乙醇，影响清新剂的气味。采用甲缩醛后，可使香精 的溶解性能大大改善，减少乙醇的用量，可提高清新 剂的香味，减少ＶＯＣｓ的排放。特别是对干雾型空气 清新剂，使用少量的甲缩醛就可以使香精丙烷互溶， 更能体现干雾型的“干”。
２．２设备
２．２．１
催化反应精馏装置采用不锈钢制作，由塔顶冷 凝回收段、精馏段、提馏段、反应段和再沸器组成。 反应段填装有用丝网将固体酸催化剂包裹成异 型柱状的催剂填料。 提馏段内填装有上述方法制备的催化剂填料。 精馏段内填装有高效不锈钢丝网填料，提高传 质效率。 塔顶设有冷凝回收器，用于控制回流比。 结果表明，采用催化反应精馏塔可在塔顶得到 ８５％～９９．５％之间的甲缩醛产品，含水小于０．２％，含 甲醇≤１５％；塔底排出含甲醇０．２％左右的低污染废
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预习与思考
4、反应精馏塔中，甲醇与甲醛的加料原则是什 么？ 5、设计一张实验原始数据记录表。 6、若不用考虑甲醛浓度、原料配比、催化剂浓 度、回流比这四个因素的相互作用，设计一张 三水平的正交试验计划表。
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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。
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实验原理
合成甲缩醛的反应：
反应体系中各组分相对挥发度的大小顺序
甲缩醛
>
甲醇
>
甲醛
>
水
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反应精馏技术的优点
1、在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得 合格的甲缩醛产品。 2、反应和分离在同一设备进行，可节省设备费用和 操作费用。 3、反应热直接用于精馏过程，可降低能耗。 4、由于精馏的提浓作用，对原料甲缩醛的浓度要求 降低，质量百分数为7%—38%的甲缩醛水溶液均可 直接使用。
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实验装置及流程
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实验步骤及方法
1、原料准备 a)甲醛水溶液中加入不同浓度的浓硫酸作为催化剂。 b)CP级或工业甲醇。 2、操作准备 a)检查阀门关闭情况。 b)加入反应物，控制甲醛流量在4—5mL/min。 3、实验操作 a)先开启塔顶冷却水，再开启塔釜加热器。 b)按选定的实验条件，开始加料。进料后，测定并记录塔 内各点的温度变化，并取样，分析。 4、试验完成后，切断进出料，停止加热，待塔顶不再有凝 液回流时，关闭冷却水。
实验二十九 催化反应精馏法制甲缩醛
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预习与思考
1、采用反应精馏工艺制备甲缩醛，从哪些方面体 现了工艺与工程相结合带来的优势？ 2、是不是所有的可逆反应都可以采用反应精馏工 艺来提高平衡转化率？为什么？ 3、在反应精馏塔中，塔内各段的温度分布主要由 哪些因素决定？
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实验数据处理
甲缩醛收率计算式：
——塔顶溜出液中甲缩醛的质量分率
——塔釜出料中甲缩醛的质量分率 ——塔顶溜出液的质量流率来自——进料中甲醛的质量分率
——进料甲醛水溶液的质量流率
——塔釜出料的质量流率
——甲缩醛的收率
——甲醛、甲缩醛的分子量
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结果与讨论
1、反应精馏塔内的温度分布有什么特点？随原料 甲醛浓度和催化剂浓度的变化，反应段温度如何 变化？这个问题说明了什么？ 2、根据塔顶产品浓度与回流比的关系，塔内温度 分布的特点，讨论反应精馏与普通精馏有何异同。 3、本实验在制定正交试验计划表时没有考虑因素 间的影响，您认为是否合理？若不合理，应该考 虑哪些因素的交互作用？ 4、要提高甲缩醛产品的收率可采取哪些措施？