共聚甲醛合成單體二氧戊環(huán)中微量水分脫除

張 燕，于 鵬（山東兗礦魯南化肥廠，山東滕州 277500）

共聚甲醛合成單體二氧戊環(huán)中微量水分脫除

張 燕，于 鵬
（山東兗礦魯南化肥廠，山東滕州 277500）

對(duì)共聚甲醛合成單體二氧戊環(huán)中水分含量對(duì)聚合反應(yīng)的影響進(jìn)行了分析，并對(duì)二氧戊環(huán)中水分的脫除方法進(jìn)行了研究，利用3A分子篩對(duì)二氧戊環(huán)中微量水分進(jìn)行脫除，使二氧戊環(huán)中水分含量控制在50×10-6以下。

二氧戊環(huán)；3A分子篩；水份

1　前言

共聚甲醛合成過(guò)程中雜質(zhì)水分對(duì)其影響極大，反應(yīng)過(guò)程中水分含量過(guò)高會(huì)使聚合反應(yīng)誘導(dǎo)期延長(zhǎng)，聚合反應(yīng)速率下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使聚合反應(yīng)不發(fā)生，聚甲醛分子量的下降，生產(chǎn)的聚甲醛產(chǎn)品發(fā)泡，氣味較大等問(wèn)題。但是，水在聚合反應(yīng)中也是助催化劑，在絕對(duì)無(wú)水情況下，也不能引發(fā)聚合反應(yīng)。根據(jù)國(guó)內(nèi)共聚甲醛生產(chǎn)分析，共聚甲醛中的水分含量需要控制在100×10-6以下［1］。本文選擇二氧戊環(huán)中微量水分脫除作為研究對(duì)象，通過(guò)分析不同脫水劑對(duì)二氧戊環(huán)的脫除效果，選擇合適的脫水劑對(duì)二氧戊環(huán)中微量水分進(jìn)行脫除。

2　二氧戊環(huán)中水分分析檢測(cè)方法

測(cè)量方法：采用 Karl-Fisher 法分析二氧戊環(huán)中微量水份。

工作原理：通過(guò)測(cè)量I2與水反應(yīng)過(guò)程的電耗量來(lái)計(jì)算含水量

H2O+C5H5N·SO2+C5H5N·I2+C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

表1　測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)情況表

3　二氧戊環(huán)中水分脫除方法選擇

二氧戊環(huán)生產(chǎn)工藝過(guò)程中，水分脫除主要通過(guò)氫氧化鈉溶液萃取吸收有機(jī)物中水分，選擇NaOH溶液作為二氧戊環(huán)萃取劑、脫水劑主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①常用溶劑，原料成本低。②二氧戊環(huán)和水在NaOH溶液中溶解度存在差異，即：二氧戊環(huán)在NaOH溶液中的溶解度小，水在NaOH溶液中的溶解度大［2］。但氫氧化鈉溶液對(duì)于二氧戊環(huán)中300×10-6以下微量水分無(wú)法徹底脫除。

4　二氧戊環(huán)脫水流程設(shè)計(jì)

4.13A分子篩脫水流程設(shè)計(jì)

根據(jù)GB/T 10504—2008中對(duì)3A分子篩脫水性能要求，本試驗(yàn)選擇標(biāo)準(zhǔn)中條形3A分子篩中d=3.0～3.3mm優(yōu)等品［3］作為二氧戊環(huán)脫水劑，3A分子篩主要裝填在直徑×高=400mm× 600mm脫水塔內(nèi)，裝填體積0.3～1m3，裝填量可調(diào)整。

二氧戊環(huán)脫水流程：二氧戊環(huán)儲(chǔ)罐→二氧戊環(huán)脫水塔→二氧戊環(huán)儲(chǔ)罐，合格后，停止脫水流程。

分析取樣部位：在二氧戊環(huán)塔出口取樣，用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定二氧戊環(huán)中水分含量。

二氧戊環(huán)中水分含量合格標(biāo)準(zhǔn)：水分含量＜50×10-6。

4.23A分子篩的再生流程設(shè)計(jì)

再生條件：0.4MPa氮?dú)飧稍锾幚恚獨(dú)鉁囟瓤刂圃?50～200℃，氮?dú)饬髁靠刂圃?0～80m3/h，再生合格標(biāo)準(zhǔn)：氮?dú)獾乃趾吭?00×10-6以下。分析方法：露點(diǎn)分析儀。

再生程序：首先，將脫水塔內(nèi)二氧戊環(huán)回收至二氧戊環(huán)儲(chǔ)罐，然后，用氮?dú)庖?0～30 m3/h流量對(duì)脫水塔進(jìn)行吹掃，脫水塔出口設(shè)置套管換熱器，冷凍水換熱，將氣相中冷卻下來(lái)二氧戊環(huán)回收至回收罐，最后，含少量二氧戊環(huán)的氮?dú)馀欧胖廖矚馕障到y(tǒng)后排放。

在脫水塔出口氣相取樣口取樣分析氮?dú)庵兴趾浚∮?00×10-6時(shí)，停止再生，用冷氮?dú)饫鋮s分子篩。

5　3A分子篩脫水試驗(yàn)

本試驗(yàn)主要選擇條形3A分子篩中d=3.0～3.3mm優(yōu)等品試驗(yàn)脫水效率、最佳裝填量、脫水時(shí)間。樣品選擇水含量279×10-6的二氧戊環(huán)溶液30m3，總的含水量為8.37kg。

試驗(yàn)一：在3A分子篩裝填量分別為0.2m3、0.3m3、0.5m3時(shí)，3A分子篩經(jīng)過(guò)48h后脫水量分別為4.34kg、6.9kg、7.01kg。

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，分子篩裝填量越多，脫水量越高，但是當(dāng)分子篩裝填量達(dá)到一定量后，分子篩脫水量增加速度放緩。

試驗(yàn)二：在3A分子篩裝填量分別為0.2m3、0.3m3、0.5m3時(shí)，3A分子篩在24h內(nèi)的脫水量為3.45kg、5.65kg、6.01kg。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)可以看出，24h內(nèi)，0.3m3分子篩裝填量，脫水效果最經(jīng)濟(jì)。3A裝填量增多，對(duì)二氧戊環(huán)脫水速率影響不大。因此，選用3A裝填量為0.3m3對(duì)二氧戊環(huán)進(jìn)行脫水最佳。

6　脫水效果驗(yàn)證

以3A分子篩作為二氧戊環(huán)脫水劑，通過(guò)設(shè)計(jì)二氧戊環(huán)脫水流程，對(duì)二氧戊環(huán)進(jìn)行脫水試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1）通過(guò)3A分子篩脫水，二氧戊環(huán)中水分含量由平均279×10-6降至平均22.6×10-6，脫水率達(dá)91.8%，脫水效果明顯，達(dá)到共聚甲醛合成工藝要求指標(biāo)。

2）3A分子篩能夠有效脫除二氧戊環(huán)中微量水分，且二氧戊環(huán)溶液劑特性不會(huì)發(fā)生改變，3A分子篩性能穩(wěn)定，不易發(fā)生碎裂。

3）3A分子篩再生氣體為低壓氮?dú)猓粫?huì)破壞3A分子篩結(jié)構(gòu)和影響3A分子篩性能，且氮?dú)庠诨どa(chǎn)系統(tǒng)中容易引入，成本低。

［1］ 王亮亮，陳科宇.微量雜質(zhì)對(duì)三聚甲醛-二氧戊環(huán)共聚影響之探討［J］.廣東化工，2013，（10）.

［2］ 邵淇渝.二氧戊環(huán)反應(yīng)原理及試劑的選擇［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011，（4）.

The Removal of Trace Water in the Synthesis of Monomer Two o

Zhang Yan，Yu Peng

Analyse of polyoxymethylene copolymer synthesis monomer oxygen E ring in the moisture content on the polymerization reaction were investigated and the dioxolane ring in the moisture removal method were studied by using 3A molecular sieve for removal of trace water in the dioxolane ring，the dioxolane ring in the moisture content control to less than 50×10-6.

two o e ring；3A molecular sieve；water

TQ326.51

A

1003-6490（2016）05-0238-01

2016-05-03

張燕（1987—），女，山東濟(jì)寧人，助理工程師，主要從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作。