Формальдегид - Огородников С.К.
Скачать (прямая ссылка):
за гидравлического сопротивления тарелок. Поэтому при работе под давлением муравьиная кислота образуется равномерно на всех тарелках колонны и попадает в дистиллят, хотя основное количество кислоты уходит с кубовым продуктом, поскольку муравьиная кислота и вода образуют азеотроп с максимумом температуры кипения [288]. Для уменьшения образования муравьиной кислоты целесообразно применять тарелки с минимальной «задержкой» жидкости.
Поскольку данные о равновесии между жидкостью и паром в системе формальдегида — вода при температурах выше 1500C носят ориентировочный характер из-за интенсивного образования муравьиной кислоты и газообразных продуктов, точный расчет процесса ректификации в этих условиях затруднен.
Получение высококонцентрированных растворов формальдегида ректификацией при переменном давлении
Сочетанием ректификации под вакуумом и при избыточном давлении можно получить стабильный водный раствор формальдегида с массовым содержанием 85—88% и выше. В самом деле, из изложенного следует, что основным препятствием к получению высококонцентрированных растворов формальдегида ректификацией под вакуумом является выпадение твердой фазы из-за переохлаждения нижних частей колонны. Наиболее простой способ повышения температуры — создание в этих частях колонн избыточного давления.
Как следует из рассмотрения кривой ликвидуса (см. рис. 45), предел стабильности раствора с массовым содержанием формальдегида 84% соответствует температуре 110 °С, 87%—120 °С, 90% — 130 0C и т. д. Сравнивая эти значения с результатами изучения равновесия жидкость — пар, с учетом необходимости некоторого запаса, легко убедиться, что при получении 80%-ного раствора давление в кубе колонны должно составлять 110—120, 85%-ного— 150—160, 90%-ного 230—250 кПа и т. д. В одном из первых предложений [314] для создания в кубе колонны давления выше атмосферного при поддержании вакуума в верху рекомендовалось оборудовать колонну тарелками со специально увеличенным гидравлическим сопротивлением (с повышенным слоем жидкости). Однако последующий анализ показал, что такое решение целесообразно применять лишь для получения раствора с концентрацией не выше 72—75%. При концентрировании раствора до 82—85% и выше данное решение менее эффективно по следующим причинам: 1) создание перепада давления в 200— 250 кПа (с учетом вакуума в верхней части) за счет гидравлического сопротивления тарелок, хотя бы и с увеличенным слоем жидкости, в одной колонне — весьма сложная задача; 2) увеличение перепада давления в верхней (укрепляющей) части колонны ухудшает условия отделения воды; 3) увеличение слоя жидкости на тарелках в зоне максимальных температур ускоряет ре-
Рис. 50. Схема установки по получению водного раствора формальдегида с массовым содержанием не ниже 85% ректификацией обезметанолеиного формалина при переменном давлении.
1Л — вакуумная укрепляющая часть колонны получения концентрированного раствора формальдегида; /" ~ис" черпывающая часть, работающая под давлением; 2 — насос; 3 — регулирующий клапаи; 4 — колонна рекуперации формальдегида под давлением.
а — сырье; б — концентрированный раствор формальдегида; в — водный сток.
акцию Канниццаро — Тищенко, а по расчету в укрепляющей части колонны большого числа тарелок не требуется и т. д.
Перечисленных недостатков в значительной мере лишена система пониженно-повышенного давления (рис. 50). Концентрирование формальдегида проводится в колоннах (секциях) Iа и 1б, работающих при различном давлении и представляющих собой как бы одну колонну, разрезанную на две части. В верхней части секции Iа создается вакуум (10—20 кПа). Колонна оборудована 30— 40 тарелками, имеющими минимальное сопротивление. Флегма из этой секции наносом 2 перекачивается в колонну 1б, эксплуатирующуюся при избыточном давлении. Пары из верха секции 1б поступают в нижнюю часть колонны Iа через клапан 3, обеспечивающий необходимый перепад давления между секциями. Так, при получении 85%-ного раствора давление верха колонны 1б составляет 140—150 кПа. В этой секции число тарелок может быть уменьшено до 15—20. Кубовая часть колонны 1б и все коммуникации, соприкасающиеся с концентрированным продуктом, должны быть снабжены компенсационным обогревом. Погон разрезной колонны 1 (дистиллят секции Iа), содержащий несколько процентов формальдегида, поступает на колонну рекуперации последнего под давлением, аналогичную рассмотренной выше. Описанная схема проверена в опытно-промышленном масштабе, в результате чего был получен раствор с содержанием формальдегида около 90%.
Вместо блока ректификационных колонн для получения высококонцентрированного водного раствора формальдегида, может быть использована система из нескольких последовательно соединенных выпарных аппаратов, работающих при различном давлении [315]. Для интенсификации массообмена вакуумный выпарной аппарат может быть выполнен в виде быстро вращающегося барабана, внутренняя поверхность которого обогревается [313].
Азеотропная и экстрактивная ректификация
Имеется целый ряд публикаций и патентов по концентрированию водных растворов формальдегида методами азеотропной и экстрактивной ректификации [1, 22]. В качестве разделяющих агентов для азеотропной ректификации рекомендуется применять углеводороды C5—C6, образующие с водой гетероазеотропы. Тем-1вв
