Формальдегид - Огородников С.К.
Скачать (прямая ссылка):
f а б л н ц а 42. Основные параметры ректификационных колонн обезмётаноливания формалина
Параметр
Одноколонная схема
Двухколонная схе лабораторные
колонна 1
ма (расчетио-даиные)
колонна 2
Одноколонная схема, сочетающая обезметанолива-ние с концентрированием
Число тарелок Давление, МПа верх
низ
Температура, °С верх
низ
Флегмовое число
Массовое содержание, % Метанол Формальдегид Муравьиная кислота
Вода
60 0,10
0,14 65
но
12—15
60
0,05 0,08
75 93 3,0
15
0,1 0,11
65 102 2,5
58
0,01—0,02
50—60 70—80 0,5—1,0
питание
погои
кубовый продукт
питание (без учета рецикла)
погон
кубовый продукт
питание
погои
кубовый продукт
питание
погон
кубовый продукт
7-15 35—36 0,03
95,0—95,5 0,4-0,5
Остальн
0,3-0,4 43—44 0,1-0,2
Э Є
•
15 35—36 0,03
ОсТ?
46,4 12,1
1 л ьн о
0,1
55,0 0,03— -0,05
е
46,4
12,1 Oc
96,3 1,0
г а л ь
5,8 21,4 0,01
H о е
7—15 35—47 0,03
Oc
15—30 18—20
.таль
0,05 50—55 0,03
н ое
В некоторых случаях, желая одновременно обезметанолить и дополнительно сконцентрировать формалин, не продуцируя при этом муравьиную кислоту, процесс проводят с использованием одной вакуумной колонны, отбирая совместно с метанолом и часть воды (см. табл. 42). Однако при этом в погон попадает и довольно много формалина.
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ РАСТВОРОВ ФОРМАЛЬДЕГИДА
С помощью ур. (58) нетрудно убедиться, что при атмосферном давлении в псевдоазеотропе формальдегид — вода массовое содержание формальдегида 22,5%. На рис. 42 также следует, что при »100 °С кривая х—у расположена довольно близко к диагонали диаграммы. Это означает, что для достижения псевдоазео-тропного состава требуются колонны с большим числом тарелок и повышенные флегмовые числа. При ректификации смесей, содержание формальдегида в которых иное, чем в псевдоазеотропе, в погоне может быть получен последний, а в кубе — практически чистая вода. Погон примерно такого же состава получается, если исходная смесь содержит больше формальдегида, чем псев-доазеотроп. Кубовая жидкость по мере отгонки последнего обогащается не только формальдегидом, но и муравьиной кислотой. В обоих случаях в погоне получают не вполне удобный для практического использования разбавленный раствор формальдегида.
Таким образом, ректификация при атмосферном давлении является малоэффективным способом концентрирования водных растворов формальдегида и на практике применяется крайне редко. В зависимости от требований, предъявляемых как к сконцентрированному продукту, так и к остатку, в производственных условиях ректификацию проводят либо под вакуумом, либо при избыточном давлении.
Ректификация водных растворов формальдегида под вакуумом проводится в случаях: а) когда требуется получить раствор с концентрацией формальдегида 70—80% и выше (например, при получении параформа, см. гл. 7); б) когда при концентрировании водного раствора не допускается образование муравьиной кислоты.
В случае проведения ректификации при остаточном давлении,' меньшем чем нижний псевдоазеотропный предел (ниже 26,7 кПа) (рис. 42) в качестве погона может быть получена чистая вода, причем четкость разделения резко увеличивается при возрастании вакуума.
Для проверки возможности отгонки воды, практически не содержащей формальдегида, из водного раствора средних концентраций непрерывной вакуумной ректификацией были проделаны следующие модельные эксперименты. В куб лабораторной ректификационной колонки с шестью колпачковыми тарелками, работающей при остаточном давлении верха 6,6 кПа, непрерывно подавали водный раствор формальдегида. На 1-м этапе массовое содержание формальдегида в исходном растворе составляло 31-2076 161
Таблица 43. Ректификация водных растворов формальдегида при остаточном давлении 6,6 кПа
Т. °С
Массовое содержание формальдегида, %
Этап
Флегмовое число
в парах,
в кубе
сырье (подача в куб)
погон
ii
iii
iv
iv
iv
40,2 39,7 39,6 39,6 39,6 39,6
57,3 55,8 55,4 55,7 55,7 55,7
5—6 5-6 5-6 5-6 3
32,7 3,1 0,56 1,11 1,11 1,11
3,1
0,58
0,07
0,12
0,15
0,21
1,5
32,7%. На 2-м этапе в куб подавали раствор, по составу аналогичный погону, полученному на 1-м этапе. На 3-м этапе в качестве сырья применяли раствор с содержанием формальдегида, равным погону от 2-го этапа. На 4-м этапе оценивалось влияние на состав дистиллята флегмового числа. Результаты опытов представлены в табл. 43. Суммируя данные этапов 1-го и 3-го, можно заключить, что ректификационная колонна, содержащая в укрепляющей (верхней) части 18—20 колпачковых тарелок, при флегмо-вом числе 5—6 может обеспечить отгонку воды с содержанием формальдегида менее 0,1%. Уменьшение флегмового числа (4-й этап) приводит к закономерному, хотя и не очень резкому снижению качества дистиллята.
Важнейшей особенностью вакуумной ректификации водных растворов формальдегида является необходимость тщательного увязывания температуры колонны с пределом стабильности жидкости, выраженным кривой ликвидуса (см. рис. 45). Понижение температуры в колонне, благоприятствующее четкости разделения, одновременно приближает эти смеси к границе выделения твердой фазы. Образование твердого полимера начинается на охладившихся (даже на самое короткое время) участках поверхности и практически необратимо. Поэтому во избежание постепенного зарастания и забивок аппаратуры, с учетом колебаний температуры наружного воздуха, особенно если установка расположена вне помещения, температура в любой точке колонны должна быть по крайней мере на 10—15 °С выше границы фазового перехода жидкость — твердая фаза. На практике остаточное давление редко снижают ниже уровня 13,3—26,7 кПа. Так, режим работы промышленных установок по концентрированию обезметаноленно-го формалина простой перегонкой под вакуумом характеризуется следующими показателями:
