专利名称：一种采用离心过滤式钙法三羟甲基丙烷制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，涉及一种采用离心过滤式钙法三羟甲基丙烷制备工艺，具体涉及一种在钙法三羟甲基丙烷反应液的过滤工序中采用卧式螺旋卸料的离心过滤方式代替原始的板式压滤方式的新工艺。
背景技术：
在工业上，TMP主要是以正丁醛和甲醛为主要原料，在碱性催化剂作用下缩合反应制得中间体二羟甲基丁醛，该中间体进一步与甲醛反应生成三羟甲基丙烷。目前国内的三羟甲基丙烷的生产工艺分为钠法和钙法两种，即原料分别使用氢氧化钠或氢氧化钙。钙法工艺因具有流程短、成本低、劳动强度低以及环保节能等优点，已渐 渐的取代钠法工艺。但是在生产过程时的反应工序中，因氢氧化钙中含有氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化铝等杂质，反应完成后这些杂质均以悬浮物的形式存在，所以必须在反应工序后加入过滤工序。现有的过滤工序均采用板式压滤机，将反应液进行静置沉降，设置五个沉降槽，每个沉降时间2个小时以上，沉降后，上层液用板式压滤机进行过滤，过滤分离后还需要通过萃取过程。生产过程中会出现大量的洗涤污水约6 — 10m3/h，并且需要占据很大的面积，需要很大的人力进行清渣清淤，需要频繁的更换滤布。因此传统的过滤工艺不仅浪费了大量的人力物力，而且产生的大量污水对环境也造成了一定的危害。
发明内容
本发明目的就在于提供了一种采用离心过滤式钙法三羟甲基丙烷制备工艺。相对板式压滤分离方法，省略分离前的沉降过程以及分离后的萃取过程。本发明的技术解决方案以正丁醛和甲醛为原料，用工业级氢氧化钙为碱性催化齐U，通过缩合及甲酸中和反应，得到含有包括双三羟甲基丙烷和甲酸钙副产品的三羟甲基丙烷粗品反应液；采用卧式螺旋离心过滤方式对反应液进行固相残渣的分离，整个工艺中省略分离前的沉降过程以及分离后的萃取过程。优选其制备工艺如下
(1)缩合及中和在装有搅拌器的反应釜中，加入摩尔比为1:3的正丁醛和甲醛原料，以工业级氢氧化钙为碱性催化剂，搅拌升温到50— 70°C进行缩合反应，反应过程中得到2，2—二羟甲基丁醛，再甲醛进行康尼查罗反应，每摩尔上述正丁醛再加入O. 2 — O. 4摩尔的甲醛；接着向反应釜中加入甲酸进行中和达到PH值5—7，即得到含有包括双三羟甲基丙烷和甲酸钙副产品的三羟甲基丙烷粗品反应液；
(2)离心过滤通过输送泵将步骤(I)的三羟甲基丙烷粗品反应液，打入卧式螺旋离心机的转鼓中，通过高速旋转的转鼓产生强大的离心力把密度大的固相颗粒沉降到转鼓内壁，由于螺旋和转鼓的转速不同，二者存在有相对运动，利用螺旋和转鼓的相对运动把沉积在转鼓内壁的固相推向转鼓出口处排出，分离后的清液从离心机另一端排出；从而完成了三羟甲基丙烷粗品反应液中固相残渣的分离；固相残渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化镁、氧化钙等。(3)浓缩回收将步骤(2)得到分离后的反应液送入浓缩塔进行浓缩，通过双塔塔顶蒸馏回收未反应的甲醛；回收甲醛返回步骤(I)中进行循环使用，同时，塔顶回收副反应得到的少量甲醇副产品；塔底为三羟甲基丙烷和甲酸钙浓缩液，塔底温度控制为120—135度时，甲酸钙结晶析出回收甲酸钙；
(4)三羟甲基丙烷精馏将经过步骤(3)得到的浓缩液接着进行精馏，控制分离不同的馏分即可得到三羟甲基丙烷；
(5)三羟甲基丙烷制片经过精馏的精三羟甲基丙烷产品，直接送入制片机冷却并切片包装。卧式螺旋离心机高速旋转的转速为3000转/min以上，卧式螺旋离心机内置过滤网的过滤孔为500—1000目。
步骤(2)中先在三羟甲基丙烷粗品反应液中加入絮凝剂，絮凝剂与三羟甲基丙烷粗品反应液的体积比为1:580— 650，静置5— 8分钟后，再打入卧式螺旋离心机的转鼓中。所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺与三羟甲基丙烷粗品反应液的体积比为1:600。本发明的有益效果
I.卧式螺旋离心机的分离效率高、占地面积小，高速旋转的转速达到3000以上，从而使固液相更容易进行分离，一台LW — 450型卧式螺旋卸料离心机可以代替传统工艺的4台40m2的板式压滤机。2.生产过程中没有废水，不会因废水对环境造成危害。3.生产过程中固相沉渣连续性的出至渣车中，节省了大量的人力物力。4.卧式螺旋离心机可以连续的自动运转，维修方便。5.相对板式压滤分离方法，本发明减少分离前的沉降过程以及分离后的萃取过程。节省了沉降槽的设置，减少了整个工艺的占地面积，节省了 2个小时以上沉降时间；杜绝了生产过程中大量洗涤污水的产生；萃取的减少，节约了萃取剂的消耗，提高了生产效率。6.综上所述，本发明工艺可连续操作，适于工业化生产。
图I是本发明实施例I的工艺流程图。图2是本发明实施例I的LW卧式螺旋离心机的结构示意图。图I中反应液槽I，采出泵2，卧式螺旋离心机3，渣车4，清夜槽5，采出泵6，进料管7，机座8，机壳9，输料螺旋10，转鼓11，轴承座12，差速机13，皮带轮14，沉杂15，澄清液16。
具体实施例方式本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。实施例I :(I)按照IOmol正丁醛进行投料，甲醛、正丁醛、氢氧化钙按照3. 2:1:0. 8进行投料，氢氧化I丐的质量含量为90%,得到反应液进行分离，启动螺旋离心机将转速3000转/min。离心出来为清澈的母液，杂质去除率98%，具体操作为图I中的含有固体悬浮物的反应液槽I中的反应液采出泵2采至卧式螺旋离心机3，通过进料管7进入转鼓11中，高速旋转的转鼓11产生的强大离心力使固相沉降到转鼓的内壁网12，输料螺旋10因与转鼓11的转速不同产生相对运动，使固相从沉杂15处流出渣车4中，液相则从澄清液16处流至清夜槽5中，清液槽5中的溶液经另一采出泵6采出至后续工序。(2)离心的母液进入浓缩塔进行蒸发，在浓缩过程中分离出甲酸钙，将三羟溶液进行轻组分分离塔进行精馏，最后进行三羟分离塔蒸馏得到三羟甲基丙烷。得到三羟甲基丙烷 2. 08kg。CH3CH2CH2CH0+HCH0 — CH3CH3C (CH20H) 310 摩尔的正丁醛反应生成 10 摩尔的三羟甲基丙烷。理论上134. 18X10/72. 12=2495. 28g三羟甲基丙烷。实验得到2. 08kg三羟甲基丙烷。收率为 2080/2495. 28=83. 3%。 实施例2
(1)按照IOmol正丁醛进行投料，甲醛、正丁醛、氢氧化钙按照3.2:1:0. 8进行投料，(氢氧化I丐含量90%)得到反应液进行分离,启动螺旋离心机将转速3500转/min。离心出来为清澈的母液，杂质去除率99%，具体操作与实施例I相同；
(2)离心的母液进入浓缩塔进行蒸发，在浓缩过程中分离出甲酸钙，将三羟溶液进行轻组分分离塔进行精馏，最后进行三羟分离塔蒸馏得到三羟。得到质量含量为99. 5%三羟甲基丙烷2. IOlkg,以正丁醛计收率为84. 2%。实施例3
(1)按照IOmol正丁醛进行投料，甲醛、正丁醛、氢氧化钙按照3.2:1:0. 8进行投料，(氢氧化I丐含量90%)得到反应液进行分离,启动螺旋离心机将转速4000转/min。离心出来为清澈的母液，杂质去除率99%，具体操作与实施例I相同；
(2)离心的母液进入浓缩塔进行蒸发，在浓缩过程中分离出甲酸钙，将三羟溶液进行轻组分分离塔进行精馏，最后进行三羟分离塔蒸馏得到三羟甲基丙烷。得到质量含量为99. 5%三羟甲基丙烷2. 053kg,以正丁醛计收率为82. 2%。实施例I一3中相对板式压滤分离方法，省略分离前的沉降过程，节省了 2个小时以上沉降时间，节省了沉降槽的设置，减少了约6平米的占地面积；分离后省略萃取过程，节约了 O. 02-0. 03kg萃取剂的消耗，杜绝了生产过程中O. 08方洗涤污水的产生。采用本发明方法，年产一万吨三羟甲基丙烷，相对板式压滤分离方法，省略分离前的沉降过程，单批次节省了 2个小时以上沉降时间，节省了沉降槽的设置，减少了 80平方米左右的占地面积；分离后省略萃取过程，节约了 200— 300吨萃取剂的消耗，杜绝了生产过程中约3万方洗涤污水的产生，大大地提高了生产效率。实施例I一3中，可先在三羟甲基丙烷粗品反应液中加入絮凝剂聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺与三羟甲基丙烷粗品反应液的体积比为1:580— 650，优选1:600 ;静置5— 8分钟后，再打入卧式螺旋离心机的转鼓中。
权利要求
1.一种采用离心过滤式钙法三羟甲基丙烷制备工艺，以正丁醛和甲醛为原料，用工业级氢氧化钙为碱性催化剂，其特征是其制备工艺如下 (1)缩合及中和在装有搅拌器的反应釜中，加入摩尔比为1:3的正丁醛和甲醛原料，以工业级氢氧化钙为碱性催化剂，搅拌升温到50— 70°C进行缩合反应，反应过程中得到2，2—二羟甲基丁醛，再甲醛进行康尼查罗反应，每摩尔上述正丁醛再加入O. 2 — O. 4摩尔的甲醛；接着向反应釜中加入甲酸进行中和达到PH值5—7，即得到含有包括双三羟甲基丙烷和甲酸钙副产品的三羟甲基丙烷粗品反应液； (2)离心过滤通过输送泵将步骤(I)的三羟甲基丙烷粗品反应液，打入卧式螺旋离心机的转鼓中，通过高速旋转的转鼓产生强大的离心力把密度大的固相颗粒沉降到转鼓内壁，由于螺旋和转鼓的转速不同，二者存在有相对运动，利用螺旋和转鼓的相对运动把沉积在转鼓内壁的固相推向转鼓出口处排出，分离后的清液从离心机另一端排出；从而完成了三羟甲基丙烷粗品反应液中固相残渣的分离； (3)浓缩回收将步骤(2)得到分离后的反应液送入浓缩塔进行浓缩，通过双塔塔顶蒸馏回收未反应的甲醛；回收甲醛返回步骤(I)中进行循环使用，同时，塔顶回收副反应得到的少量甲醇副产品；塔底为三羟甲基丙烷和甲酸钙浓缩液，塔底温度控制为120 —135度时，甲酸钙结晶析出回收甲酸钙； (4)三羟甲基丙烷精馏将经过步骤(3)得到的浓缩液接着进行精馏，控制分离不同的馏分即可得到三羟甲基丙烷； (5)三羟甲基丙烷制片经过精馏的精三羟甲基丙烷产品，直接送入制片机冷却并切片包装。
2.如权利要求I所述的制备工艺，其特征是卧式螺旋离心机高速旋转的转速为3000转/min以上，卧式螺旋离心机内置过滤网的过滤孔为500—1000目。
3.如权利要求I或2所述的制备工艺，其特征是步骤(2)中先在三羟甲基丙烷粗品反应液中加入絮凝剂，絮凝剂与三羟甲基丙烷粗品反应液的体积比为1:580— 650，静置5— 8分钟后，再打入卧式螺旋离心机的转鼓中。
4.如权利要求3所述的制备工艺，其特征是所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺与三羟甲基丙烷粗品反应液的体积比为1:600。
全文摘要
本发明公开了一种采用离心过滤式钙法三羟甲基丙烷制备工艺，其特征是其制备工艺如下以正丁醛和甲醛为原料，用工业级氢氧化钙为碱性催化剂，通过缩合及甲酸中和反应，得到含有包括双三羟甲基丙烷和甲酸钙副产品的三羟甲基丙烷粗品反应液；采用卧式螺旋离心过滤方式对反应液进行固相残渣的分离，再进入浓缩回收、三羟甲基丙烷精馏和制片。相对板式压滤分离方法，本发明减少分离前的沉降过程以及分离后的萃取过程。节省了沉降槽的设置，减少了整个工艺的占地面积，节省了2个小时以上沉降时间；杜绝了生产过程中大量洗涤污水的产生；萃取的减少，节约了萃取剂的消耗，提高了生产效率。
文档编号C07C53/06GK102795963SQ20121033558
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者董进军, 郭勇, 潘孝明, 刘仰明, 余璐, 宋生权, 吕海平 申请人:江西高信有机化工有限公司