松节油和甲缩醛能相溶吗？

催化反应精馏法制甲缩醛

反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，抑制串联副反应的发生，又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗，强化传质。因此，在化工生产中得到越来越广泛的应用。

反应精馏经常采用的实验为醋酸与乙醇在硫酸催化剂存在下的酯化反应或甲醛与甲醇在硫酸催化剂存在下进行的缩醛合成反应。此外，亦可用固体催化剂进行反应。

（一）实验目的

第 1 页

1 了解反应精馏工艺过程的特点,增强工艺与工程相结合的观念

2 掌握反应精馏装置的操作控制方法,学会通过观察反应精馏塔内的温度分布,判断浓度的变化趋势,采取正确调控手段。

3 学会用正交设计的方法，设计合理的实验方案，进行工艺条件的优选。

4 获得反应精馏法制甲缩醛的最优工艺条件，明确主要影响因素。

（二）实验原理

甲缩醛是C3H8O2。别名：二甲氧基甲烷，甲醛缩二甲醇（二甲醇缩甲醛）（formaldehyde dimethyl acetal;methylal;formal;methylene dimethyl ether;dimethoxymethane）结构式 CH2(OCH3)2 无色澄清的挥发可燃液体，有氯仿气味和刺激味。熔点-1048℃，相对密度（d

展开全文



限免

导长图

转存到网盘

发送至微信

下载文档

北京百度网讯科技有限公司 版本号8070

新溶剂——甲缩醛（Methylal）\x0d\国家环保总局推广使用新的溶剂——甲缩醛（二甲氧基甲烷）具有优良的理化性能，即良好的溶解性\x0d\\x0d\，低沸点、与水相溶性好，能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、工业汽车用品、杀虫剂皮革上光\x0d\\x0d\剂、清洁剂、橡胶工业、油漆、油墨等产品中，也由于甲缩醛具有良好的去油污能力和发挥性，作为\x0d\\x0d\清洁剂可以替代F11和F13及含氯溶剂、因为是替代氟里昂，减少挥发性有机物（VOCs）排放，降低对\x0d\\x0d\大气污染的环保产品。\x0d\\x0d\中文名称: 二甲氧基甲烷\x0d\英文名称: dimethoxymethane；Methylal\x0d\缩 写:DMM\x0d\别 名: 甲缩醛;甲撑二甲醚；二甲醇缩甲醛；甲醛缩二甲醇\x0d\\x0d\1．物性数据:\x0d\分子式：CH3-O-CH2-O-CH3\x0d\外观：无色透明液体，有类似氯仿的气味。\x0d\分子量：7609\x0d\密度：d20℃/4℃，0860；d20℃/20℃，0861\x0d\沸点1013KPa：423℃\x0d\闪点(开口)：-178℃\x0d\熔点：-1048℃\x0d\自燃点：2372℃\x0d\折射率(20℃):13534\x0d\介电常数(25℃):27\x0d\粘度(15℃)/(mpa•s):0340\x0d\表面张力(20℃)/(mN/m):2112\x0d\蒸发热(KJ/mol):2864\x0d\燃烧热(KJ/Kg):19351\x0d\热容(20℃) (KJ/Kg•K):218\x0d\危险标记 7(低闪点易燃液体)\x0d\毒性：微毒级LD505708mg/Kg(兔经口)；LC5046650mg/m3(大鼠吸入)\x0d\\x0d\2、工艺介绍：\x0d\甲缩醛生产原理是:2分子甲醇与1分子甲醛在酸性条件下的缩合脱除1分子水制得。根据原料来源不同\x0d\\x0d\分为回收法和合成法，回收法主要指高回流比下精馏烷基酯法生产草甘膦水解甲醇残液，从中分离出\x0d\\x0d\甲缩醛副产品。合成法主要指用正品甲醇与正品甲醛合成的甲缩醛。严格意义上多聚甲醛生产过程中\x0d\\x0d\产生的废气(淡甲醛)回收后与醇合成的甲缩醛，及用上述草甘膦水解甲醇残液与甲醛合成的甲缩醛都\x0d\\x0d\应是回收法范围。 从催化剂上分类主要有液体酸催化和固体酸催化，液体酸如盐酸、硫酸，此方法产\x0d\\x0d\量小，废水处理量大，污染严重。固体酸催化主要有大孔阳离子树脂、氟基苯磺酸、择形分子筛，国\x0d\\x0d\内普遍采用阳离子树脂法，而我公司采用择形分子筛法，具有更好的选择性和转化率，产品质量更加\x0d\\x0d\可靠。\x0d\\x0d\3、质量指标\x0d\本产品执行 Q/3708 SDS 01—2008 标准 采用校正归一法或内标法\x0d\项 目 等 级\x0d\高纯品 高浓品 工业品\x0d\密度 (20℃)g/cm3 0860 085-086 实测\x0d\外观 水白 水白 水白\x0d\甲缩醛 % ≥ 995 950 860\x0d\甲醇 % ≤ 01 50 13\x0d\水 % ≤ 005 02 02\x0d\甲醛 % ≤ 001 005 02\x0d\4、化学特性:\x0d\对碱比较稳定，与稀盐酸一起加热时，容易分解成甲醛和甲醇，与浓盐酸反应生成氯甲烷。可用于缩\x0d\\x0d\合反应用做无水甲醛，也可作甲氧基团的醚化反应。\x0d\\x0d\5、溶解性能:\x0d\与醇、醚、丙酮等混溶；能溶解树脂和油类，溶解能力比乙醚、丙酮强；和甲醇的共沸混合物能溶解\x0d\\x0d\含氮量高的硝化纤维素；16℃时在水中溶解323%（WT）；水在甲缩醛中溶解43%（WT）。根据甲缩醛\x0d\\x0d\的溶解特性，它可作为部分卤素烃溶剂的代用品；与许多溶剂互溶性好，尤其是与LPG、DME的相溶性\x0d\\x0d\比较好，且沸点低，有利于提高气雾剂蒸气压和雾化率；甲缩醛具有优良的水溶性，为开发水基型气\x0d\\x0d\雾剂提供了很好的发展前景。 \x0d\\x0d\6、用途: \x0d\甲缩醛具有良好的溶解性，低沸点与水相溶性好，能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、工业汽车\x0d\\x0d\用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆、油墨等产品中。山东典尚用先进的催化精馏\x0d\\x0d\一体化技术，开发各种规格的甲缩醛，真正意义上做到从生产过程、产品性能、使用过程的绿色环保\x0d\\x0d\。\x0d\（1） 在气雾剂配方中的应用：在杀虫剂配方中大多用胺菊脂、氯菊脂、高效氯氰菊脂、溴氰菊脂类\x0d\\x0d\杀虫菊脂，它们在脱臭煤油及水基中很难溶解，因此往往先用助剂如二氯甲烷、二甲苯、丙酮及异丙\x0d\\x0d\醇进行溶解后再配制杀虫剂。甲缩醛对拟除虫菊脂的溶解性比上述溶剂要好，且成本低，又可替代含\x0d\\x0d\氯溶剂，而且无毒、环保。\x0d\（2） 在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用：皮革上光剂的配方一般采用少量的固体蜡、微晶石\x0d\\x0d\蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡等，采用二氯甲烷、溶剂汽油、松节油等来溶解往往比较难，且容易分层，产\x0d\\x0d\品质量不稳定。使用甲缩醛后，可以改善溶剂性能，提高质量，且挥发快，使用方便。在汽车上光剂\x0d\\x0d\配方中也存在同样情况，特别是甲缩醛的水溶特性，对提高乳化蜡的稳定性起很大作用。\x0d\（3） 在空气清新剂配方中的应用：目前市场上出售的空气清新剂中的香精通常用乙醇作为溶剂，达\x0d\\x0d\到与丙丁烷的互溶，要使用较多的乙醇，影响清新剂的气味。采用甲缩醛后，可使香精的溶解性能大\x0d\\x0d\大改善，减少乙醇的用量，可提高清新剂的香味，减少VOCs的排放。特别是对干雾型空气清新剂，使\x0d\\x0d\用少量的甲缩醛就可使香精丙丁烷互溶，更能体现干雾型的“干”。\x0d\（4） 在彩带配方中的应用：在彩带配方中主要采用高分子聚丙烯酸脂类固体原料，原配方中采用F11\x0d\\x0d\作溶剂。随着氟里昂的禁用，采用甲缩醛作溶剂，将可达到溶解性好、挥发性快的目的。\x0d\（5） 在电子设备清洁剂配方中的应用：目前生产中大多采用F11及F113作主要原料，随着氟里昂的禁\x0d\\x0d\用，亦将被甲缩醛所替代。\x0d\（6） 在粘合剂方面的应用：甲缩醛可用于脂、蜡、硝基纤维、天然树脂、松香、妥尔油、大多数合\x0d\\x0d\成树脂、聚苯乙烯、醋酸乙烯聚合物及共聚物、聚酯、丙烯酸酯、偏丙烯酸酯、聚胺树脂、环氧树脂\x0d\\x0d\、氯化橡胶等作定量溶解用。\x0d\（7） 在涂料方面的应用：甲缩醛因在芳烃、烷烃、醇、酮、酯中都有较好的溶解性，是相溶剂，在\x0d\\x0d\涂料方面使用最多，特别是稀释剂行业，主要替代苯和甲苯、二氯乙烷、已烷、甲醇、乙醇、丙酮、\x0d\\x0d\甲酸甲酯、乙酸乙酯等。将少量甲缩醛与乙醇、酯或酮混合可使溶剂得到增效作用。甲缩醛的这些特\x0d\\x0d\点使它特别适于作为油漆及清漆配方、胶水与黏结剂、油墨及各种气雾剂产品中的添加剂，使产品获\x0d\\x0d\得优良的均匀相。\x0d\（8） 在燃烧助剂方面应用：甲缩醛中含42%的氧，氢碳比高，在汽柴油中溶解性好，添加8-10%的甲\x0d\\x0d\缩醛可使油品完全充分燃烧，大大降低发动机的积碳，降低成本。\x0d\（9） 缩醛法合成方面应用：甲缩醛替代甲醛或多聚甲醛使用，缩醛出的小分子是醇，醇返回再加工\x0d\\x0d\成甲缩醛，系统中不产生废水，是绿色环保型工艺。如双酚A、防老剂2246、丙烯酸酯的合成中用甲缩\x0d\\x0d\醛能做到无水排放，在烷基酯法生产草甘膦中甲缩醛替代多聚甲醛可不产生废盐，不用三乙胺和氢氧\x0d\\x0d\化钠，缩短工艺流程，大大节药成本。\x0d\（10） 化工合成中的相溶剂:甲缩醛结构上高含氧的醚，具有双亲型，表现阶段出优异的溶解性,低沸\x0d\\x0d\点易脱溶回收,综合成本低,在低温合成在可替代DMF、DMAC、THF降低成本。\x0d\（11） 在发泡沫塑料在的使用。\x0d\\x0d\7、使用甲缩醛的优缺点：\x0d\优越的物性：沸点低，蒸汽压高，气味小，待别易汽化挥发，挥发后不留痕迹。\x0d\优越溶解性：甲缩醛是两亲型，在极性和非极性，烷烃和芳烃、醚和酮醛酯、卤代烃中都有较好溶解\x0d\\x0d\性，可做相溶剂。\x0d\优越安全性：甲缩醛在化学品中毒害性是最低的一类，微毒级，从生产到使用对环境不产生污染，是\x0d\\x0d\绿色环保型溶剂。除多元醇醚类外，其它有机溶剂毒性一般远大于甲缩醛。\x0d\优越经济性：甲缩醛的上游原料是煤和天燃气，我国是煤炭大国，资源丰富。而其它大多溶剂是上游\x0d\\x0d\原料是石油，石油成本远大于煤，其成本具有经济性。同时甲缩醛密度较卤代烃小（如二氯乙烷）是\x0d\\x0d\卤代烃替代品，单位成体低。\x0d\缺 点：沸点低，挥发速度快，易燃，有一点特殊性气味。\x0d\\x0d\8、使用注意事项：\x0d\甲缩醛为一级易燃液体，对金属无腐蚀性，可用铁、软钢、铜或铝制容器储存。由于挥发性大、沸点\x0d\\x0d\低，应注意火源和热源，并置阴凉处密封储存。长期存放罐要安呼吸阀，夏季罐体冷水喷淋，必要时\x0d\\x0d\罐体要遮阳并保温。\x0d\\x0d\生产方法 \x0d\\x0d\在浓硫酸催化下，甲醇和甲醛在合成塔中反应。生成的甲缩醛从塔顶馏出，塔顶温度控制在415-42℃\x0d\\x0d\，从产物中分离未反应的甲醇供循环使用，得含量为85%以上的甲缩醛。每吨产品消耗甲醇1100kg，\x0d\\x0d\37%的甲醛1300kg。产品甲缩醛中的杂质主要是甲醇和甲醛，当要求较高纯度时，可用碱性过氧化氢氧\x0d\\x0d\化除去甲醛，加金属钠蒸馏可除去甲醇。

⑴在杀虫剂配方中的应用。在杀虫剂配方中大多采用胺菊脂、氯菊脂、高效氯氰菊脂、溴氰菊脂类拟杀虫菊脂，它们在脱臭煤油及水基中很难溶解，因此往往先用助剂，如二氯甲烷、二甲苯、丙酮及异丙醇进行溶解后再配制杀虫剂。甲缩醛对拟除虫菊脂的溶解性比上述溶剂要好，且成本低，又可替代含氯溶剂。[2]

⑵在皮革上光剂、汽车上光剂配方中的应用。皮革上光剂的配方一般采用少量的固体蜡、微晶石蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡等，采用二氯甲烷、溶剂汽油、松节油等来溶解往往比较难，且容易分层，使产品质量不稳定。使用甲缩醛后，可以改善溶剂性能，提高质量，且挥发快，使用方便。在汽车甲缩醛上光剂配方中也存在同样情况，特别是甲缩醛的水溶性特性，对提高乳化蜡的稳定性起很大作用。[3]

⑶在空气清新剂配方中的应用。目前市场上出售的空气清新剂中的香精通常用乙醇作为溶剂达到与丙丁烷的互溶，用使用较多的乙醇，影响清新剂的气味。采用甲缩醛后，可使香精的溶解性能大大改善，减少乙醇的用量，可提高清新剂的香味，减少VOCs的排放。特别是对干雾型空气清新剂，使用少量的甲缩醛就可以使香精丙烷互溶，更能体现干雾型的"干"。

⑷在彩带配方中的应用。在彩带配方中主要采用高分子聚丙稀酸脂类固体原料，原配方中采用F11作溶剂。随着氟里昂的禁用，采用甲缩醛作溶剂，将可达到溶解性好、挥发性快的目的。

⑸在电子设备清洁剂配方中的应用。目前生产中大多采用F11及F113作主要原料，随着氟里昂的禁用，亦将被甲缩醛所替代。

⑹甲缩醛可用于脂、蜡、硝基纤维、天然树脂、松香、妥尔油、大多数合成树脂、聚苯乙烯、醋酸乙烯聚合物及共聚物、聚酯、丙稀酸酯、偏丙稀酸酯、聚胺树脂、环氧树脂、氯化橡胶等作定量溶解用。

⑺将少量甲缩醛与乙醇、酯或酮混合可使溶剂得到增效作用。甲缩醛的这些特点使它特别适于作为油漆及清漆配方、胶水与黏合剂、油墨及各种气雾剂产品中的添加剂，使产品获得优良的均匀相。

　　实验八催化反应精馏制甲缩醛；反应精馏集反应与离体种特殊精馏技术；A实验目；(1)解反应精馏工艺程特点增强工艺与工程；(2)掌握反应精馏装置操作控制通观；(3)用交设计设计合理实验案；(4)获反应精馏制备甲缩醛优工艺条件明；B实验原理；本实验甲醛与甲醇缩合产甲缩醛反应象进行；该反应

　　实验八 催化反应精馏制甲缩醛

　　反应精馏集反应与离体种特殊精馏技术该技术反应程工艺特点与离设备工程特性机结合起既能利用精馏离作用提高反应平衡转化率抑制串联副反应发能利用放热反应热效应降低精馏能耗强化传质化工产越越广泛应用

　　A 实验目

　　(1)解反应精馏工艺程特点增强工艺与工程相结合观念

　　(2)掌握反应精馏装置操作控制通观察反应精馏塔内温度布判断浓度变化趋势采取确调控手段

　　(3)用交设计设计合理实验案进行工艺条件优选

　　(4)获反应精馏制备甲缩醛优工艺条件明确主要影响素

　　B 实验原理

　　本实验甲醛与甲醇缩合产甲缩醛反应象进行反应精馏工艺研究合甲缩醛反应： CHOHCHOCHO2HO 2 (1) 32362

　　该反应酸催化条件进行逆放热反应受平衡转化率限制若采用传统先反应离即使高浓度甲醛水溶液（38—40%）原料甲醛转化率能达60%左右量未反应稀甲醛仅给续离造困难且稀甲醛浓缩产甲酸设备腐蚀严重采用反应精馏则效克服平衡转化率热力障碍该反应物系各组相挥发度序：甲醇甲醛甲缩醛水

　　见由于产物甲缩醛具相挥发度利用精馏作用其断系统离促使平衡向产物向移幅度提高甲醛平衡转化率若原料配比控制合理甚至达接近平衡转化率

　　外采用反应精馏技术具优点：

　　(1) 合理工艺及设备条件塔顶直接获合格甲缩醛产品 42

　　(2) 反应离同设备进行节省设备费用操作费用

　　(3) 反应热直接用于精馏程降低能耗

　　(4) 由于精馏提浓作用原料甲醛浓度要求降低浓度7%—38%甲醛水溶冷却水

　　93

　　810

　　11

　　712

　　13

　　14

　　6

　　5

　　4

　　14

　　3

　　215

　　116

　　图8-1 催化精馏实验装置

　　1–电热碗；2–塔釜；3–温度计；4–进料口；

　　5–填料；6–温度计；7–间继电器；

　　8–电磁铁；9–冷凝器；10–流摆体；

　　11–计量杯；12–数滴滴球；13–产品槽；

　　14–计量泵；15–塔釜料口；16–釜液贮瓶；

　　液均直接使用 本实验采用连续操作反应精馏装置考察原料甲醛浓度、甲醛与甲醇配比、催化剂浓度、流比等素塔顶产物甲缩醛纯度速率影响优选佳工艺条件实验各素水平变化范围：甲醛溶液浓度（重量浓度） 12% — 38%甲醛:甲醇（摩尔比）1:8—1:2 催化剂浓度 1%—3%流比 5 — 15由于实验涉及水平优选故采用交实验设计组织实验通数据处理差析确定主要素优化条件 C 预习与思考 (1) 采用反应精馏工艺制备甲缩醛哪些面体现工艺与工程相结合所带优势 (2) 所逆反应都采用反应精馏工艺提高平衡转化率 (3) 反应精馏塔塔内各段温度布主要由哪些素决定 (4) 反应精馏塔操作甲醛甲醇加料位置确定根据原则催化剂硫酸要与甲醛甲醇同加入实验甲醛原料进料体积流量何确定 (5) 若产品甲缩醛收率实验指标实验应采集测定哪些数据请设计张实验原始数据记录表 (6) 若考虑甲醛浓度、原料配比、催化剂浓度、43

　　流比四素间交互作用请设计张三水平交实验计划表

　　D 实验装置及流程

　　实验装置图8-1所示反应精馏塔由玻璃制塔径25 mm塔高约2400 mm共三段由至别提馏段、反应段、精馏段塔内填装弹簧状玻璃丝填料塔釜1000ml四口烧瓶置于1000W电热碗塔顶采用电磁摆针式流比控制装置塔釜塔体塔顶共设五测温点

　　原料甲醛与催化剂混合经计量泵由反应段顶部加入甲醇由反应段底部加入用气相色谱析塔顶塔釜产物组

　　E 实验步骤

　　(1) 原料准备：

　　1) 甲醛水溶液加入1%、2%、3%浓硫酸作催化剂

　　2) CP级或工业甲醇

　　(2) 操作准备：检查精馏塔进料系统各管线阀门闭状态否向塔釜加入400ml约10%甲醇水溶液调节计量泵别标定原料甲醛甲醇进料流量甲醇体积流量控制4—5 ml/min

　　(3) 实验操作：

　　1） 先启塔顶冷却水再启塔釜加热器加热量要逐步增加宜猛塔凝液全流操作约20钟

　　2） 按选定实验条件始进料同流比控制器拨给定数值进料仔细观察并跟踪记录塔内各点温度变化测定并记录塔顶与塔釜料速度调节料量使系统物料平衡待塔顶温度稳定每隔15钟取塔顶、塔釜品析其组共取2—3取其平均值作实验结

　　3）

　　验结

　　4）

　　水

　　注意：本实验按交表进行工作量较安排组共同完

　　44 依交实验计划表改变实验条件重复步骤（2）获同条件实实验完切断进料停止加热待塔顶再凝液流 关闭冷却

　　F 实验数据处理

　　(1) 列实验原始记录表计算甲缩醛产品收率

　　甲缩醛收率计算式：

　　(2) 绘制全塔温度布图绘制甲缩醛产品收率纯度与流比关系图

　　(3) 甲缩醛产品收率实验指标列交实验结表运用差析确定佳工艺条件

　　G 实验结讨论

　　(1) 反应精馏塔内温度布特点随原料甲醛浓度催化剂浓度变化反应段温度何变化变化说明

　　(2) 根据塔顶产品纯度与流比关系塔内温度布特点讨论反应精馏与普通精馏何异同

　　(3) 本实验制定交实验计划表没考虑各素间交互影响您认否合理若合理应该考虑哪些间交互作用

　　(4) 要提高甲缩醛产品收率采取哪些措施

　　H 主要符号说明

　　xd——塔顶馏液甲缩醛质量率；

　　xw——塔釜料甲缩醛质量率；

　　xf——进料甲醛质量率g/min；

　　D——塔顶馏液质量流率g/min；

　　F——进料甲醛水溶液质量流率g/min；

　　W——塔釜料质量流率g/min；

　　M1、M0——甲醛甲缩醛量；

　　η——甲缩醛收率