Способ получения концентрированных водных растворов формальдегида

Сфез Советских Сфциалнстических республикОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИЖОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву -(22) Занвлемо 050379 (21) 2731205/23-04 (51)М. КЛ. с прмсоедммеммем заявки Йо -В 07 С 47/04//В 01 Р 3/10 Государственный комитет СССР но делан изобретений н открытий(53) УДК 547. 281.1. .07(088.8) дата опубликования описания 301081О Э.А,Тульчинский, И.М.Белгородский, А.П.Троицкий,Н.В.Абрамов,А.Л.Шапиро, В.И.Иванюк, В.Ю.ГанкиниА В.Синили1.Р,,чЩ Д;.Дфэ1 ф(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ФОРМАЛЬДЕГИДА Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способу получения концентрированных водных растворов формальдегида - важного прс цукта промышленного органического синтеза, который находит применение в производстве лекарственных препаратов, пластмасс, иэопрена, в сельском хозяйстве и т.д.В указанных нроиэводствах имеется проблема получения исходных концентрированных водных растворов формальдегида 40-70 вес.Ъ иэ его разбавлен-. ных водных растворов концентрации 1-15 вес.в. Среди известных способов получения концентрированных водных растворов формальдегида (ВРФ из его разбавленных растворов, наиболее распространенным в промышленности является перегонка, проводимая на отгонных колоннах под давлением или под вакуумом, при которой выводится избыточная вода. При концентрировании ВРФ перегонкой под давлением формалвдегид концентрируется в дистиллате, избыточная вода выводится кубовой жидкостью отгонной колонны. Для по-. ;лучения необходимой концентрации формальдегида в дистиллате 4070 вес. Ъ) давление в колонне составляет5-10 атм, флегмовое число 3-5. Приэтом формальдегид практически отсутствует в кубовой жидкости колонны1 концентрация менее 0,1 вес.В).Недостаткбм перегонки под давле"нием является безвозвратная потеряформальдегида эа счет его превращеия по реакции Канннццаро интенсивно протекающей в колонне при высокой температуре 160-200 оС . Приувеличении необходимой степени концентрирования эа счет высоких флег мовых чисел и давления потери формальдегида увеличиваются, составляяпри 7 атм 9 от исходного,Наиболее близким к предлагаемому 20 по достигаемому эффекту является способ концентрироваиия ВРФ перегонкойпод вакуумом, при этом формальдегид концентрируется в кубовой жидкос"ти отгонной колонны, избыточная во да выводится дистиллатом колонны.Для получения необходимой концентрации формальдегида в кубовой жидкости(40-70 вес.в ) остаточное давлениев колонне составляет 10-400 иве рт.ст. 30 Флегмовое число 3-5. Потери формальдегида по реакции Канниццаро приэтом практически отсутствуют, таккак температуца в.колонне составляет 25-65 С 11.Недостаток перегонки под вакуумомналичие дистиллата, содержащего Формальдегид в количестве более 10 отисХодного, и значительный расход водяного пара для обргрева кипятильников колонны, связанный с необходимостью отгонки избыточной воды с высокими флегмовыми числами для уменьшения потерь формальдегида с дистиллатом.Цель изобретения - умекьление потерь Формальдегида и снижение энергозатрат.Укаэанная цель достигается в способе получения концентрированных водных растворов формальдегида из егоразбавленных растворов тем, чтопервоначально концентрируют исходныйводный раствор Формальдегида перегонкой под давлением при 3-6 атми Флегмовом числе 0,3-2,3 с получе-.нием кубовой жидкости, которую выводят из системы, и дистиллата, который направляют на дальнейшее концентрирование перегонкой под вакуумомпри остаточном давлении 20-400 мм рт,си Флегмовом числе 0,0-1,0 с получением при этом дистиллата, который,смешивают с исходным раствором Формальдегида и направляют на концентрирование перегонкой под давлением, икубового продукта - целевого концентрированного водного раствораФормальдегида.С целью снижения энергозатратобогрев при перегонке под вакуумомосуществляют водяным паром, выработанным иэ воды, применяемой при перегонке под давлением,В предлагаемом способе используют для концентрирования исходныеВРФ концентрации 1-15 вес.В. Перваяотгонная колонна работает под давлением 3-6 атм, Флегмовом числе 0,32,3, Вторая отгонная колонна работает при остаточком давлении 20400,мм рт.ст., Флегмовом числе 0,01,0. Кубовым Продуктом вакуумной колонны является целевой ВРФ с концентрацией 40-70 вес.В. В кубовойжидкости колонны, работающей, поддавлением, Формальдегид практическиотсутствуе (концентрация менее0,1 вес.Ф),.Дистиллат колонны, работающейпод давлением, конденсируют охлажденйем водой в обычных промышленныхдефлегматорах, причем вторичный водяной пар, вырабатываемый в этихдеформаторах, направляют на обогревкипятильников вакуумной колонны.В колонне,.работающей под давлением, формальдегид концентрируетсядо содержания в отгоне 15-30 вес.Ф,т.е. частично до необходимого содержания. При этом колонна работаетв относительно мягких условиях и потери Формальдегида за счет реакцииК нниццаро значительно снижаются.В вакуумной колонне за счет поступления частично сконцентрированного ВРФизбыточная вда отгоняется в значительно меньшем количестве и нет необ.ходимости выдерживать высокие флегмовые числа, т.е отгон колонны направляют в колонну, работающую поддавлением, и иэ системы не выводят.В итоге в предлагаемом способепо сравнению с известным снижаютсяпотери Формальдегида до 0,5-1,5от исходного, снижается расход грею 15 щего водяного пара более, чем в5 раз.В примерах 1 и 2 описываются известные способы концентрирования ВРФотгонкой под давлением и отгонкой20 под вакуумом. В примерах 3-5 описывается концентрирование ВРФ согласно предлагаемому способу.,П р и м е р 1. В отгонную колонну с 50 колпачковыми тарелками соскоростью 120 т/ч подают ВРФ с концентрацией 6,0 вес,%, Колонна работает под давлением 6,5 атм с флегмовым числом 3. С верха колонны получают целевой ВРФ с концентрацией50,0 вес.Ъ со скоростью 13,3 т/ч.З 0 Кубовая жидкость колонны выводится со скоростью 106,7 т/ч и содержит 0,05 вес,Ъ формальдегида.Расход водяного пара с давлени-Оем 16 атм для обогрева кипятильникаЗ 5 колонны при этом составляет 61 т/ч.Потери формальдегида при концентрировании составляют 7,7% от исходного.П р и м е р 2. В отгонную колонную с 50 колпачковыми тарелками соскоростью 120 т/ч подают ВРФ с концентрацией 6,0 вес.Ъ, Колонна рабо. тает при остаточном давлении10 мм рт.ст. с флегмовым числом 4С верха колонны получают ВРФ с концентрацией 1,2 вес.Ъ со скоростью108,2 т/ч. Кубовая жидкость колонны (целевой продукт ) .выводится соскоростью 11,8.т/ч и содержит50,0 вес.Ъ. Формальдегида.50Расход водяного пара с давлением3 атм для обогрева кипятильника колонны при этом составляет 600 т/чПотери Формальдегида с отгоном поу ставляют 18,1от исходного.П р .и м е р 3. В первую отгоннуюколонну с 50 колпачковыми тарелками,работающую под давлением 4,7 атмс флегмовым числом 0,3, со скорос0 тью 120 т/ч подают исходный ВРФ сконцентрацией 6,0 вес. и отгон второй вакуумной колонны со скоростью20,6 т/ч, содержащий 5,6 вес.Ф Форм,альдегида. С верха колонны получаЯ вт ВРФ с концентрацией 23,8 вес.Ф,Формула изобретения 1. Способ получения концентрированных водных растворов формаль со скоростью 34,7 т/ч. При конденсации отгона в дефлегматорах иэ охлаждающей воды получают вторичныйводяной пар с давлением 2,5 атм соскоростью 36 т/ч. Кубовая жидкостьколонны выводится со скоростью,105,9 т/ч ,и содержит 0,05 вес.формальдегида;Отгон колонны, работающей йод давлением поступает во вторую колоннус 50 колпачковыми тарелками, работающую при остаточном давлении20 мм рт.ст. с флегмовым числом 0,2.Обогрев кипятильника вакуумной колонны осуществляют вторичным водяным паром, выработанным в дефлегматорахпервой колонны, работающей под давлением. С верха вакуумной колонныполучйют ВРФ с концентрацией 5,6 вес.со скоростью 20,6 т/ч и направляют вместе с исходным ВРФ на питание первой колонны. Кубовая жид)кость вакуумной колонны - целевойпродукт выводится со скоростью14,1 т/ч и содержит 50,2 вес.Формальдегида,Расход водяного пара с давлением16 атм для обогрева кипятильника первой колонны при этом является единственным и составляет 52 т/ч. Потери формальдегида при концентрированиисоставляют 1,5 от исходного.П р и м е4, В первую отгоннуюколонну с 50 колпачковыми тарелками,работающую под давлением 3 атм сфлегмовым числом 2,3 со скоростью60 т/ч подают исходный ВРФ с концентрацией 15,0 вес, и отгон второй ФЗ 5колонны со скоростью 7,3 т/ч,содержащий 17,1 вес. формальдеги.да, С верха первой колонны получаютВРФ с концентрацией 50,7 вес.со скоростью 20 т/ч. При конденсации отгона в дефлегматорах из охлаждающей воды получают вторичный водяно. пар с давлением 2 атм со скоростью 59 т/ч. Кубовая жидкость колОнны ВыВОдитсЯ сО скОростью 473 т/ч 45и содержит 0,09 вес. Формальдегида.Отгон первой колонны поступаетво вторую колонну с 50 колпачковымитарелками, работающую при остаточном 0давлении 400 мм рт.ст. с флегмовымчислом 1,0. Обогрев кипятильникавторой колонны осуществляют вторичным водяным паром, выработанным вдефлегматорах первой колонны. С Верхавторой колонны получают ВРФ с концентрацией 17,1 вес. Формальдегида со скоростью 7,3 т/ч и направляют его вместе с исходным ВРФ на питание первой колонны. Кубовая жидкость второй колонны - целевой продукт выводится со скоростью 12,7 т/чи содержит 70 вес. Формальдегида,Потери формальдегида при концентрировании составляют 1,3 от исходного. Расход водяного пара с давле- , 65 нием 16 атм для обогрева кипятильника первой колонны является единственным и составляет 75 т/ч.При концентрировании исходногоВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работающей под давлением ( Р,5 атм,Флегмовое число 5), расход греющегопара ( 16 атм)составляет 88 т/ч, потери формальдегида 10,4 от исходного.При концентрировании исходногоВРФ до той же концентрации с использованием только однойколонны, работающей под вакуумом ( Р ;-,400 мм рт.ст.флегмовое число 5), расход греющегопара ( 3 атм) составляет 360 т/ч, потери формальдегида с отгоном 28,4от исходного.сП р и м е р 5. КонцентрйрованиеВРФ осуществляют аналогично примеру 1, однако в первую колонну (Р6 атм, Флегмовое число 0,5 ) подаютисходный ВРФ с концентрацией 4,0 вес.со скоростью 140 т/ч и отгон второй колонны (РОСТ 200 мм рт.ст., Флегмовое число 0,0) со скоростью 20 т/ч,содержащий 7,0 вес, формальдегйда.Кубовая жидкость первой колоннывыводится со скоростью 126,2 т/чи содержит 0,02 вес. Формальдегида.С верха первой колонны получают ВРФс концентрацией 20,5 вес. со скоростью 33,8 т/ч и направляют его напитание второй отгонной колонны,В дефлегматорах первой колонны получают вторичный водяной пар с давлением 3 атм со скоростью 46 т/ч инаправляют его на обогрев кипятильника второй колонны,Кубовая жидкость второй колоннывыводится со скоростью 13,8 т/ч исодержит 40,.0 вес. формальдегида.Потери Формальдегида при концентрировании составляют 1,2 от исход-нбго, расход греющего пара (16 атм)58 т/ч.При концентрировании исходногоВРФ до той же концентрации с использованием только одной колонны, работающей под давлением (Р 6,5 атм, флегмовое число 3,5), расход греющегопара (,16 атм ) составляет 73 т/ч, потери Формальдегида 7,5 от исходного.При концентрировании исходногоВРФ до той же Концеитрации с ИспОльзованием только одной колонны, работающей под вакуумом ( РОС 10 ьв рт.ст,флегмовое число 4 ), расход греющегопара (3 атм ) составляет 730 т/ч,потери формалъдегида с отгоном 20,3от исходного.,876637 Составитель Г.АнтоноваТехред М,Гергель Корректор Е. Рошко Редактор Л.филь Тираж 446 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и отхрытий113035, Москва, Ж, Раушская нйб., д, 4/5 Заказ 9495,/29 филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дегида из егО разбавленных растворов с использованием перегонки подвакуумом при остаточном давлении20-400 мм рт.ст. с получениемпри этом дистиллата и кубового продукта - целевого концентрированного водного раствора формальдеги"да, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения потерьформальдегида, исходный водныйраствор формальдегида первоначально подвергают концентрированиюперегонкой под давлением при 3-6 атми флегмовом числе 0,3-2,3, а полученный при этом. отгон подвергаютперегонке под вакуумом при флегмо вом числе 0,0"1,0 причем дистиллат смешивают с исходным раствором форм альдегида и направляют на.первоначальное концентрирование под давлением,2. Способ по п.1 о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью энергозатратобогрев при перегонке под вакуумом осуществляется водяным паром, .выработанныМ из воды, при" меняемой при перегонке под давлениеш. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Уокер Д.ф. Формальдегид, М.,1957, с. 121 ( прототип.