-》固体甲醇钠的工艺实验室试验研究

固体甲醇钠的工艺实验室试验研究 钟友政 (湖南金信化工有限公司 冷水江市417506) O 问题的提出 固体甲醇钠为无色无定型粉末，有毒和强腐蚀性，是一种用途广泛的有机中间体，具有一定的开发 价值。从国内现有的生产装置来看，固体甲醇钠的生产有金属钠法和液体甲醇钠法。金属钠法成本较高 (经估算，钠法生产成本比碱法高出1000元／t)、有一定危险性(据悉，山东有一生产厂家曾发生过重 大安全事故)；液体甲醇钠法则存在产品纯度较低，游离碱和Na2C03含量较高的现象。这些因素制约 了固体甲醇钠生产规模的扩大和生产厂家的增加。为此，我公司针对以甲醇钠甲醇溶液(27％～3l％) 为原料制备固体甲醇钠(>98％)的生产，试验研究了溶媒种类、配比、真空度、温度控制对固体甲醇 钠产品质量的影响，为提高提高液体法生产固体甲醇钠的纯度提供了借鉴。 1 液体法生产固体甲醇钠实验 1．1实验原理 将甲醇钠甲醇溶液加热到128℃以上，但低于250℃的条件下即可生成固体甲醇钠。首先将甲醇 钠甲醇溶液蒸浓到分离出一醇化物CH30Na·CH30H，这种化合物在温度低于128℃时稳定，再将此 一醇化物在真空和加入溶媒的情况下加热，即可得到纯度达到98％以上的固体甲醇钠。 固体甲醇钠的分析方法为：在干燥状态下准确称取一定量的固体甲醇钠，将其溶解于水，再加入 BaCl2溶液，静止一段时间后，用盐酸 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液滴定至终点(保留此液等下一步分析Ba2C03含量用)， 选用酚酞作指示剂，从而计算出总碱的含量；在上述滴定液中加甲基橙作指示剂，继续用盐酸标准溶液 滴定至永久性粉红色终点，从而计算出Na2C03的含量；游离碱的含量则利用卡尔·费休仪进行测定； CH30Na的含量通过计算得到。 1．2主要试剂及仪器 所用试剂为甲醇钠甲醇溶液(无色，甲醇钠含量27％～31％，游离碱<0．45％)及溶媒甲、溶媒乙、 溶媒丙、溶媒丁、溶媒戊、甲基硅油等化学试剂。 所用仪器为搅拌器、真空泵、卡尔·费休仪等。 1．3实验操作步骤 液体法生产固体甲醇钠实验装置参见图l。首先分析待用液体甲醇钠的游离碱和甲醇钠含量，符合 要求后即用油浴加热到70℃，排出装置内空气，通入氮气10min，用恒压分液滤斗加入甲醇钠甲醇溶 液，常压下搅拌蒸浓，待出现一醇化物后，通氮气，降至常温，加入溶媒，开启搅拌，lh后停氮气， 再次进行加热和搅拌，同时开始抽真空，真空度从0．0lMPa逐渐升到O．095MPa，待溶媒蒸干，且气相 温度稳定后，向装置内通氮气，待系统内外气压平衡后停真空泵，撤去油浴。当系统温度降至室温时， 就可以得到白色粉末状的固体甲醇钠产品，然后对产品进行总碱、游离碱和Na2C03的分析。 2 试验结果与讨论 本试验在确保实验装置运行良好的前提下，对影响固体甲醇钠产品质量的因素，分两个阶段进行了 实验和探索。第一步主要对溶媒种类、溶媒与原料配比、真空度以及加热温度进行了选择：第二步是在 确定溶媒的前提下通过正交试验法，进一步验证了较优工艺参数，并确定了优化参数。 2．1溶媒种类的选择 溶媒选择的原则是沸点较高且与甲醇互溶的惰性溶剂，根据这一原则及有关文献报道，初步选择了 溶媒甲、溶媒乙、溶媒丙、溶媒丁、溶媒戊作为溶媒进行试验，操作条件真空度为0．09MPa。油浴温 度为200℃，溶媒加量均为甲醇钠甲醇溶液的30％。实验结果见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf l。 图l固体甲醇钠产品质量试验实验装置示意 表l溶媒的种类对固体甲醇钠产品质量的影响一二心竺 溶媒种类质量项目、＼ 溶媒甲 溶媒乙 溶媒丙 溶媒丁 溶媒戊 总碱(％) 76．4 99．5 80．9 99．6 89．3 游离碱(％) l 1．2 | 1．5 | Na2C03(％) | O．4 | 0．5 t 从表l可以看出，适用于本生产的溶媒为溶媒乙和溶媒丁。 2。2溶媒添加量的选择 对溶媒乙和溶媒丁在实验时进行了加入量分别为甲醇钠甲醇溶液的10％、20％、30％、40％的实验， 其它操作条件与以前相同，得到了以下实验结果(见表2)。 表2溶媒添加量对固体甲醇钠产品质量的影响 一 溶媒添加量 (％)溶媒乙 溶媒丁质量项目＼ 10 20 30 40 10 20 30 40总碱(％) 94．3 98．6 99．2 99．1 93．5 99．1 98．8 99．2游离碱(％) | 2．0 1．2 1．4 | 1．3 1．8 1．3 Na2C03(％)| O．5 O．3 0．4 | O．4 0．5 O．3 从表2可以看出，溶媒的添加量以20％～30％为最适宜。 2．3真空度的选择 利用上述两种溶媒，且其加量为20％的条件下，进一步研究了系统内真空度对产品质量的影响， 结果见表3。 表3真空度对对固体甲醇钠产品质量的影响淤 系统真空度 (MPa)溶媒乙 溶媒丁质量项目＼＼ 0．03 O．05 O．07 0．095 O．03 0．05 O．07 O．095 总碱(％) 94．3 97．8 98．2 99．3 95．2 97．1 99．O 99．5 游离碱(％) | | 2．1 1．3 l | 1．9 1．5 Na2C03(％)l | O．3 O．4 | | O．4 O．3 174 真空度的控制均是随实验的进行而缓慢上升的。从表3可以知道，最大真空度达到0．095MPa时产 品质量最好。 2．4蒸馏温度的选择 为确定最佳加热温度，进行150℃、170℃、190℃、210℃4个温度点的实验，结果见表4。 表4不同蒸馏温度下固体甲醇钠产品质量淤 加热温度 (℃)溶媒乙 溶媒丁质量项目＼＼ 150 170 190 210 150 170 190 210 总碱(％) 87．3 97．2 99．0 99．1 85．2 90．7 98．9 99．2 游离碱(％) | 2．1 2．0 1．9 | | 2．0 1．8 Na2C03(％)| O．5 0．5 O．3 | l 0．5 0．4 从表4可以得出，蒸馏温度控制在190～2lO℃时，产品质量是最好的。 2．5工艺参数的优化确定 为了对上述独立实验得到的工艺数据予以验证和确定，选用溶媒乙作为溶媒，在实验操作正常规范 的情况下，确定影响固体甲醇钠质量的溶媒添加量、真空度、温度这三项因素，按照三因素四水平建立 L9(34)正交试验表(表5)，进一步考查上述因素对产品质量的影响，结果如表6。 表5正交试验因素水平表 水平 A，溶媒添加量(mL) B，真空度(MPa) C，温度(℃) l lO O．08 170 2 20 O．09 190 3 30 0．095 210 表6正交试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及结果 试验 试验因素 固体甲醇钠质量数值 序号 A，溶媒添加量(mL)B，真空度(MPa)C，温度(℃)总碱含量(％) 游离碱含量(％)Na2C03含量(％) l 10 0．08 170 98．1 1．45 0．52 2 10 O．09 190 98．9 0．98 0．46 3 lO O．095 210 99．1 0．95 O．42 4 20 0．08 190 98．6 1．15 0．4t 5 20 O．09 210 99．5 0．86 O．36 6 20 O．095 170 98．6 1．22 0．48 7 30 O．08 2lO 99．3 0．92 0．38 8 30 O．09 170 98．3 1．13 0．46 9 30 O．095 190 99．6 O．82 O．39 根据正交试验结果分析，质量较好水平的工艺条件是A383C2。影响质量的主要因素是真空度和温 度，同时考虑到实际生产中的生产成本及对质量的要求，选用A282C3这一水平下的工艺参数，得到的 固体甲醇钠的质量指标为：总碱99．5％，游离碱0．86％，Na2C03含量O．36％。 3 结论 通过以上对实验结果进行的分析和比较，可以得到从液体甲醇钠制备固体甲醇钠的各项指标：溶媒 选择为溶媒乙(主要是溶媒乙的价格比溶媒丁便宜)，加量为20％(对甲醇钠甲醇溶液)，真空度为0．01～ O．09MPa，最终蒸馏温度控制在210℃。从本实验结果可以看出，固体甲醇钠的生产操作过程比较简 单，控制容易，关键是控制蒸馏温度和真空度，防止系统与外界空气接触，因而在工业化生产中是可行 的，但是有必要进一步作好中试放大工作，同时必须对真空泵所抽出的甲醇气体作好回收利用，防止环 境污染，另一方面一定要搞好溶媒的回收利用，以降低生产成本。 一 175