三羟甲基丙烷项目技术

一、产品简介

三羟甲基丙烷（英文名称1，1，1-trimethylolpropane，以下简称TMP）化学名称为1，1，1-三-（羟甲基）-丙烷。分子式C6H14O3，分子量134.18。TMP外观为白色结晶或粉末，基本无毒，对皮肤无刺激性，无嗅，有甜味，白色晶体或粉末，有吸湿性。熔点：59-60℃，沸点：289℃（101.3kpa），相对密度1.089。易溶于水、低碳醇、甘油、MTBE、二甲基甲酰胺等强极性溶剂，可溶于丙酮、乙酸乙酯等极性溶剂，微溶于四氯化碳、氯仿、乙醇等弱极性溶剂，不溶于脂肪烃和芳香烃类溶剂。

二、应用领域

三羟甲基丙烷（TMP）是重要的有机化工中间体及精细化工产品，在许多领域得到了广泛的应用。主要用于醇酸树脂和聚氨酯的生产，还用于表面活性剂、湿润剂、增塑剂、玻璃钢、松香酯、高级航空润滑油、纤维加工剂、印刷油墨、聚氨酯泡沫塑料的生产，也可用作树脂的扩链剂、纺织助剂和聚氯乙烯（PVC）树脂热稳定剂。

三、生产工艺
1、工艺原理
   康尼查罗法，正丁醛与甲醛水溶液在碱性催化剂作用下发生醇醛缩合反应生成2，2一二羟甲基丁醛，2，2一二羟甲基丁醛再与过量的甲醛在强碱性条件下发生交叉康尼扎罗反应生成TMP，甲醛被氧化生成甲酸，甲酸与氢氧化钙中和生成甲酸钙，反应混合物再经脱盐、精制得合格产品。
 该法所用的催化剂主要用氢氧化钠，有时也有使用氢氧化钙、氧化钙和有机叔胺（如：三甲胺、三乙胺等）等。因为微量甲酸盐的存在，易导致TMP在蒸馏精制时发生分解，使TMP的收率和质量降低，所以脱除甲酸盐是制备高纯度TMP的关键所在。目前脱盐的方法主要有蒸发浓缩脱盐法和萃取脱盐法，萃取脱盐法的收率相对较高，产品含盐量较低，质量较为稳定。在萃取脱盐法中又分为单溶剂或双溶剂法。康尼查罗法是生产TMP的传统方法，该法工艺成熟，容易掌握，不需要高温、高压和特殊催化剂，但副产物较多，产品收率仅为60%-70%。另外，后处理较繁琐，副产大量利用价值低的甲酸钠，产品精制困难，生产成本高，比较适用于中小规模工业生产。目前大多数TMP生产厂家主要采用此法进行生产。
 我公司引进国外先进技术，经过具有二十多年季戊四醇及三羟甲基丙烷生产经验技术人员进行技术加工完善的、以熟石灰（氢氧化钙）为催化剂的钙法工艺。
2、工艺流程
 在三羟甲基丙烷的生产过程中，主要经过缩合、中和、蒸发、甲醛回收、反应液萃取、溶剂回收、三羟甲基丙烷精馏、三羟甲基丙烷制片、三羟甲基丙烷产品包装和副产品甲酸钙的浓缩、离心分离、气流干燥及包装等工序。工艺流程图如下：

流程分述如下：

1、 缩合及中和过程：在装有搅拌器的反应釜中，加入定量的正丁醛、甲醛原料，并在氢氧化钙碱性催化剂存在下，搅拌升温到40-50℃进行缩合反应，反应过程中得到2，2-二羟甲基丁醛，再加入过量的甲醛进行康尼查罗反应。接着向反应釜中加入甲酸进行中和达到一定PH值，即得到含有双三羟甲基丙烷和甲酸钠等副产品的三羟甲基丙烷粗品反应液。

2、 甲醛回收：将以上工序得到的反应液送入浓缩塔进行浓缩，通过双塔蒸馏回收未反应的甲醛。回收甲醛可进入前道工序进行循环使用，并且在此过程中回收副反应得到的少量甲醇副产品。

3、 反应液萃取：经过回收过量未反应的甲醛及少量副产品甲醇后的反应液，通过高位槽加入有机溶剂并用打入萃取塔进行萃取分离，收集含有三羟甲基丙烷及副产品双三羟甲基丙烷的有机相。

4、 溶剂回收：将进入有机相的萃取液经泵打入溶剂回收塔，进行一次浓缩蒸馏回收溶剂。回收溶剂可返回上道萃取工序循环使用。

5、 三羟甲基丙烷精馏：经过溶剂回收的母液接着进行精馏，控制分离不同的馏分即可得到三羟甲基丙烷及副产品双三羟甲基丙烷产品。

6、 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。

7、 萃余液蒸发浓缩：将萃取后的萃余液由贮槽经过泵打入单效蒸发器中，通过循环泵进行强制循环加热并蒸发。

8、 甲酸钙分离：经过浓缩蒸发后含有甲酸钙结晶的母液，由循环泵将其打入母液高位槽并进入离心机进行分离。

9、 甲酸钙干燥：分离后得到含水的甲酸钠，由螺旋推进器送入气流干燥塔，干燥后经过旋风分离器进入料仓。

10、 包装：干燥得到的甲酸钙产品，由螺旋推进器送入计量器，并进行包装。

除此之外，另外还需作以下补充说明：

（1）在缩合过程中，考虑到为了减少后续母液的处理量并达到降低碱性催化剂的费用，所以应选用高含量（95%）氢氧化钙。

（2）为了便于TMP产品的精制，需对所用的甲醛原料中的甲醇含量进行严格控制。

（3）在本工程中，由于需要分离出副产品双三羟甲基丙烷作为商品出售，所以需要在后续的详细工程设计中，进一步优化缩合反应的工艺条件及控制好甲醛原料将加入量。并且还需对通过精馏分离副产品的工艺控制条件需进行进一步优化。

  （4）由于三羟甲基丙烷的凝固点较低，经精馏后的产品需经过制片机的冷却并经切片并包装。

3、工艺特点
1）三羟甲基丙烷项目只要有技术优势和原料优势，是具有较强的竞争力；
2） 三羟甲基丙烷在我国有着较广阔的市场潜力和较好的市场前景。本项目的实施可以提供高品质的产品，满足市场需求，并减少进口量，节约国家的外汇用量，减少对国外产品的依赖，具有较好的社会效益。
3）本工艺技术先进、可靠，设备制造完全可以立足于国内。
4）本工艺在正常生产情况下无废气排放；少量废水和废渣的排放可通过治理后达到国家规定标准后排出。

四、物料消耗

五、产品质量