ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение высококонцентрнрованных растворов формальдегида ректификацией прн переменном давлении из "Формальдегид" Наиболее распространенный метод решения этих задач — ректификация. Поскольку суммарное время контакта паровой и жидкой фаз в ректификационных колоннах обычно измеряется десятками минут и даже часами, а температура потоков достаточно высока (от 50—70 до 150°С), основные химические превращения, протекающие как в бинарной, так и в тройной системах, на результатах массообмена практически не сказываются, в связи с чем анализ и расчет процесса ректификации может быть выполнен на основе данных о фазовом равновесии жидкостьпар Однако расчет, технология и аппаратурное оформление процесса ректификации водных и водно-метанольных растворов формальдегида имеют и ряд специфических особенностей. [c.158] Сочетание результатов исследования фазовых равновесий и расчетов с накопленным производственным опытом позволило определить основные параметры ректификационного обезметаноливания формалина (табл. 42). В случае, когда содержание муравьиной кислоты в пределах до 0,2% не лимитирует качество формалина (например, в производстве изопрена), достаточно четкое отделение метанола может быть достигнуто с помощью одной ректификационной колонны, работающей при атмосферном давлении. [c.159] Если повышение содержания муравьиной кислоты по сравнению с сырьем в обезметаноленном продукте нежелательно, то удобнее применять двухколонную систему (рис, 49). Первая колонна, в которой находится поток наиболее концентрированного-формальдегида, работает при пониженном давлении (температуре) и в некоторой степени способствует повышению относительной летучести метанола. Образование муравьиной кислоты во второй колонне, работающей при атмосферном давлении, ничтожно мало ввиду того, что средняя концентрация формальдегида в колонне не превышает 6—7%. [c.159] Приведенные рассуждения касаются проведения процесса в области ректификации Б, где в качестве кубового остатка при периодической ректификации должен получаться раствор формальдегида высоких концентраций. Из диаграммы на рис. 46 видно, что с точки зрения отгонки метанола несущественно, находится ли фигуративная точка состава исходной трехкомпонентной смеси в области Б или в области А. Различие заключается лишь в том, что в последнем случае при периодической ректификации после-отгонки метанола и псевдоазеотропа формальдегид — вода в кубе должна оставаться чистая вода. Задача выделения метанола из водно-метанольных растворов с низким содержанием формальдегида на практике возникает редко. [c.159] 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 либр под вакуумом, либо при избыточном давлении. [c.161] 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. [c.161] 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. [c.161] Массовое содержание формальдегида. [c.162] Как следует из приведенных данных, в этих условиях при вакуумной перегонке в погон попадает значительное количество формальдегида, которое требуется рекуперировать. [c.163] В свете изложенного, для повышения четкости разделения и, в частности, повышения концентрации формальдегида в кубовом продукте, необходимо 1) повышение эффективности разделительной аппаратуры, т. е. применение ректификационных колонн с достаточным числом тарелок 2) повышение остаточного давления (температуры) в кубе колонны во избежание выпадения полимера. [c.163] Однако при расчете и проектировании аппаратуры необходимо учитывать еще одну характерную черту системы формальдегид — вода в условиях вакуумного фракционирования, а именно, резкое возрастание содержания формальдегида в равновесной паровой фазе по мере возрастания остаточного давления (температуры). Как видно из рис. 42, при возрастании давления выше 26,7 кПа в системе не только появляется псевдоазеотроп, но и сама форма кривой X—у становится менее благоприятной для получения погона с минимальным содержанием формальдегида. Следовательно, конструкция ректификационных тарелок в укрепляющей части колонны должна обеспечивать их минимальное гидравлическое сопротивление, а перепад давления должен создаваться, в основном, между тарелкой питания и кубом. [c.163] На основе математического описания равновесия жидкость — пар системы формальдегид — вода с помощью уравнения ЫРТЬ в работе [301] выполнен расчет различных вариантов процесса вакуумной ректификации обезметаноленного формалина (табл. 44). Как показывает последняя, при использовании колонны эффективностью 20 теоретических тарелок, при остаточном давлении верха 34 кПа и флегмовом числе 2—2,5 содержание формальдегида в кубовом продукте может быть доведено до 51—68% (при содержании СНаО в погоне 8—9%). Для дальнейшего повышения содержания формальдегида необходимо сочетать вакуум в верхних секциях колонны с избыточным давлением в исчерпывающей части. [c.163] Ректификация водных растворов формальдегида под избыточным давлением применяется, главным образом, для рекуперации формальдегида из разбавленных растворов. В качестве погона при этом получают псевдоазеотроп, существенно обогащенный, по сравнению с атмосферным давлением, формальдегидом, а в кубе, что весьма существенно, воду, содержащую лишь примеси формальдегида. Недостатком метода является повышенное образование муравьиной кислоты по реакции Канниццаро — Тищенко. Вследствие этого выбор рабочего давления (температуры) определяется допустимым пределом развития этой реакции. [c.163] Давление верха колонны 34,6 кПа, давленне в кубе 55,9 кПа. Содержание формальдегида в сырье 37%. [c.164] В патентной литературе имеется предложение о получении раствора, содержаш его 60% формальдегида перегонкой под давлением 2000 кПа [313]. [c.164] Поскольку данные о равновесии между жидкостью и паром в системе формальдегида — вода при температурах выше 150 °С носят ориентировочный характер из-за интенсивного образования муравьиной кислоты и газообразных продуктов, точный расчет процесса ректификации в этих условиях затруднен. [c.165] Сочетанием ректификации под вакуумом и при избыточном давлении можно получить стабильный водный раствор формаль дегида с массовым содержанием 85—88% и выше. В самом деле из изложенного следует, что основным препятствием к получению высококонцентрированных растворов формальдегида ректифика цией под вакуумом является выпадение твердой фазы из-за пере охлаждения нижних частей колонны. Наиболее простой способ по вышения температуры — создание в этих частях колонн избыточ иого давления. [c.165] 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]. [c.166] Вернуться к основной статье