一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法与流程

1.本发明涉及乙醛酸一水合物技术领域，具体涉及一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法。


背景技术：

2.乙醛酸是一个重要的有机化学中间体，在香料、医药、油漆、造纸、精细化工等领域有广泛的应用。乙醛酸的生产方法主要有三种：乙二醛硝酸氧化法、草酸电解法、顺酐臭氧氧化法。目前国内乙醛酸生产企业大部分采用乙二醛硝酸氧化法等生产工艺，主要生产40-50％乙醛酸水溶液，产品中含乙二醛等杂质较多，环境污染严重，产品纯度低，品质相对较差。乙醛酸一水合物作为一种高纯度的乙醛酸产品，可以用作精细化工产品等高端市场。乙醛酸一水合物一般采用顺酐臭氧氧化法或顺酐臭氧加催化剂氧化法进行，工艺较为先进，产品纯度高，品质较好，环境污染非常少。
3.有关的技术文献中提出了对40-50％乙醛酸水溶液进一步浓缩、提纯、甚至到结晶等技术，也有技术文献中提出了对采用顺酐臭氧氧化法获得的乙醛酸溶液中的溶剂蒸馏出来的技术。各技术文献只提到采用蒸馏、减压蒸馏的方法将水等溶剂蒸馏出来，并给出了蒸馏温度、蒸馏时间、蒸馏压力等参数，但并没有提到如何判断达到蒸馏终点，实际上仍需要采取取样化验的方法来判断蒸馏结束，且减压蒸馏取样中有的需要卸真空、否则不能取样，检测发现一旦没有蒸馏完成还要继续抽真空、蒸馏，给实际操作带来很大困难，尤其是工业化连续规模生产中。
4.在臭氧法制取乙醛酸一水合物的过程中需要进行蒸馏，其中如果蒸馏反应不足、停止蒸馏过早，混合液中残留有过多的水分等，乙醛酸含量低于80％，后续结晶工艺不能正常进行，或产品有部分结晶、形成结晶体及溶液混合物，产品不合格；蒸馏反应过量、停止蒸馏反应过晚，混合液中的水被蒸过量，乙醛酸含量超过80％、剩余水量少于一个结晶水，后续结晶工艺时间变长、或形成长时间不结晶的粘稠溶液，影响乙醛酸一水合物快速出产，或影响产品的经济性。
5.在以上蒸馏反应过程中，如果没有快速、在线的蒸馏终点判断方法，只能采用不断取样、化验分析，在取样分析过程中需要暂时停止蒸馏、甚至泄真空取样，等待化验结果。检测未达到终点时需要重新启动蒸馏，检测蒸馏过量需要计算后兑入纯水、搅拌混合，并再取样化验，并浪费能耗。
6.目前有关的资料中基本查不到乙醛酸一水合物蒸馏的有关物理参数，需要在实践中逐步摸索。因此本发明在于寻求一种适用臭氧法制取乙醛酸一水合物时蒸馏反应终点的控制方法，实现可靠控制并快速、准确判断蒸馏终点，以提高蒸馏的质量。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.步骤s1，将氧化反应获得的乙醛酸-甲酸混合溶液倒入蒸馏釜；
11.步骤s2，将蒸馏釜换热夹套及换热盘管内通入80℃热水；
12.步骤s3，开启蒸馏釜上真空阀，对蒸馏釜的内部进行减压蒸馏；
13.步骤s4，对反应釜内的真空度、温度以及物料密度进行监控；
14.步骤s5，判读蒸馏反应终点：通过釜内物料温度的情况、真空度的变化趋势，温度达到50～55℃时、压力达到5-4kpa时，初步判断达到蒸馏反应终点；同时监控密度变化，密度同时达到1500kg/m3，判断达到蒸馏反应终点；
15.步骤s6，蒸馏后的成品放料进乙醛酸储罐，蒸发出来、冷凝后的稀甲酸溶液进接收罐。
16.优选的，所述步骤s1中通过进料管线上的流量计、蒸馏釜上液位计控制倒入蒸馏釜中的乙醛酸-甲酸混合溶液的量。
17.优选的，所述步骤s2中的蒸馏釜带有换热夹套、换热盘管，夹套及盘管采用80℃热水加热，热水带调节阀控制。
18.优选的，所述步骤s3中的在线真空度监测采用压力传感器，用于显示蒸馏釜的实时真空度；并设置冷凝器、稀甲酸接收罐、乙醛酸储罐。
19.优选的，所述步骤s3中的冷凝器的真空管线上设置在线流量计，当冷凝器异常、不能有效冷凝时，该流量计会显示大流通量，发出冷凝异常报警、停止蒸馏。
20.优选的，所述步骤s4中的温度、压力、密度监控装置为在线传感器，传感器上带有显示屏，用于显示蒸馏釜的实时参数。
21.优选的，所述步骤s4过程中，水和甲酸共沸物的沸点比乙醛酸低，溶液中的水和甲酸蒸馏出来，随着蒸馏的逐渐进行，乙醛酸溶液浓度逐渐升高，蒸馏温度逐渐升到50～55℃，压力逐步降低到5～4kpa(a)。
22.优选的，所述步骤s5，通过釜内物料温度达到50～55℃时、压力达到5～4kpa(a)时，初步判断达到蒸馏反应终点；监控密度变化，密度同时达到1500kg/m3，判断达到蒸馏反应终点。
23.优选的，所述步骤s6中，蒸馏后的80％的乙醛酸溶液成品放料前，应检查确认密度检测值，必要时进行修正，消除80％的乙醛酸溶液中气泡的影响。
24.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
25.本发明通过准确控制蒸馏的反应终点，从而使得在反应达到终点时，停止对物料的进料，从而避免臭蒸馏反应后产生的物料过量或过少，导致混合液中残留有过多的水、甲酸等，保证后续的结晶工艺从而保证乙醛酸一水合物快速出产。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本发明保护的范围。
27.本实施例的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，包括以下步骤：
28.步骤s1，将氧化反应获得的乙醛酸-甲酸混合溶液倒入蒸馏釜；
29.步骤s2，将蒸馏釜换热夹套及换热盘管内通入80℃热水；
30.步骤s3，开启蒸馏釜上真空阀，对蒸馏釜的内部进行减压蒸馏；
31.步骤s4，对反应釜内的真空度、温度以及物料密度进行监控；
32.步骤s5，判读蒸馏反应终点：通过釜内物料温度的情况、真空度的变化趋势，温度达到50～55℃时、压力达到5～4kpa(a)时，初步判断达到蒸馏反应终点；监控密度变化，密度同时达到1500kg/m3，判断达到蒸馏反应终点；
33.步骤s6，蒸馏后的成品放料进乙醛酸储罐，蒸发出来、冷凝后的稀甲酸溶液进接收罐。
34.步骤s1中通过进料管线上的流量计、蒸馏釜上液位计控制倒入蒸馏釜中的乙醛酸-甲酸混合溶液的量。
35.步骤s2中的蒸馏釜带有夹套、加热盘管，采用80℃热水加热，热水带调节阀控制。
36.步骤s3中的在线真空度监测采用压力传感器，用于显示蒸馏釜的实时真空度；并设置冷凝器、稀甲酸接收罐、乙醛酸储罐。
37.步骤s3中的冷凝器的真空管线上设置在线流量计，当冷凝器异常、不能有效冷凝时，该流量计会显示大流通量，发出冷凝异常报警、停止蒸馏。
38.步骤s4中的温度、压力、密度监控装置为在线传感器，传感器上带有显示屏，用于显示蒸馏釜的实时参数。
39.步骤s4过程中，水和甲酸共沸物的沸点比乙醛酸低，溶液中的水和甲酸蒸馏出来，随着蒸馏的逐渐进行，乙醛酸溶液浓度逐渐升高，蒸馏温度逐渐升到50～55℃，压力逐步降低到5～4kpa(a)。
40.步骤s5，通过釜内物料温度达到50～55℃时、压力达到5～4kpa(a)时，初步判断达到蒸馏反应终点；监控密度变化，密度同时达到1500kg/m3，判断达到蒸馏反应终点。
41.步骤s6中，蒸馏后的80％的乙醛酸溶液成品放料前，应检查确认密度检测值，必要时进行修正，消除80％的乙醛酸溶液中气泡的影响。
42.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，将氧化反应获得的乙醛酸-甲酸混合溶液倒入蒸馏釜；步骤s2，将蒸馏釜换热夹套及换热盘管内通入80℃热水；步骤s3，开启蒸馏釜上真空阀，对蒸馏釜的内部进行减压蒸馏；步骤s4，对反应釜内的真空度、温度以及物料密度进行监控；步骤s5，判断蒸馏反应终点：通过釜内物料温度的情况、真空度的变化趋势，温度达到50～55℃时、压力达到5～4kpa(a)时，初步判断达到蒸馏反应终点；同时监控密度变化，密度同时达到1500kg/m3，判断达到蒸馏反应终点；步骤s6，蒸馏后的成品放料进乙醛酸储罐，蒸发出来、冷凝后的稀甲酸溶液进接收罐。2.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s1中通过进料管线上的流量计、蒸馏釜上液位计控制倒入蒸馏釜中的乙醛酸-甲酸混合溶液的量。3.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s2中的蒸馏釜带有换热夹套、换热盘管，夹套及盘管采用80℃热水加热，热水带调节阀控制。4.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s3中的在线真空度监测采用压力传感器，用于显示蒸馏釜的实时真空度；并设置冷凝器、稀甲酸接收罐、乙醛酸储罐。5.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s3中的冷凝器的真空管线上设置在线流量计，当冷凝器异常、不能有效冷凝时，该流量计会显示大流通量，发出冷凝异常报警、停止蒸馏。6.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s4中的温度、压力、密度监控装置为在线传感器，传感器上带有显示屏，用于显示蒸馏釜的实时参数。7.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s4过程中，水和甲酸共沸物的沸点比乙醛酸低，溶液中的水和甲酸蒸馏出来，随着蒸馏的逐渐进行，乙醛酸溶液浓度逐渐升高，蒸馏温度逐渐升到50-55℃，压力逐步降低到5～4kpa(a)。8.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s5，通过釜内物料温度达到50～55℃时、压力达到5～4kpa(a)时，初步判断达到蒸馏反应终点；同时监控密度变化，密度同时达到1500kg/m3，判断达到蒸馏反应终点。9.根据权利要求1所述的一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s6中，蒸馏后的80％的乙醛酸溶液成品放料前，应检查确认密度检测值，必要时进行修正，消除80％的乙醛酸溶液中气泡的影响。

技术总结
本发明公开了一种臭氧法制取乙醛酸一水合物蒸馏反应的控制方法，包括以下步骤：步骤S1，将氧化反应获得的乙醛酸-甲酸混合溶液导入蒸馏釜；步骤S2，将蒸馏釜换热夹套及换热盘管内通入80℃热水；步骤S3，开启真空，对蒸馏釜的内部进行减压蒸馏；步骤S4，对反应釜内的真空度、温度以及物料密度进行监控；步骤S5，通过釜内物料温度、真空度、密度的变化趋势，判断蒸馏反应终点；步骤S6，蒸馏后的成品放料进乙醛酸储罐，蒸发出来、冷凝后的甲酸溶液进接收罐。本发明通过准确控制蒸馏过程的参数，在反应达到终点时立刻停止对物料的蒸馏，保证保证乙醛酸一水合物产品达到准确的含水比例，并防止水分等过蒸、导致产品成本升高。导致产品成本升高。


技术研发人员：丁香鹏 王承宝 王学清 刘本国 于朝晖 郭晓光
受保护的技术使用者：新疆国林新材料有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/10/15