气提法除甲醛试验了解下一下！

发布时间：2023-06-14 09:56:40

本文利用甲醛在不同气氛环境下气液相中的平衡浓度不同，采用物理汽提法对MF树脂进行除甲醛操作。以Aspen Plus过程模拟计算为

本文利用甲醛在不同气氛环境下气液相中的平衡浓度不同，采用物理汽提法对MF树脂进行除甲醛操作。以Aspen Plus过程模拟计算为理论基础，搭建了以超重力旋转床为汽提塔的小试装置并进行了考察实验，为除甲醛提供了新方法，就和森诺特学习下吧。

1 材料与方法

1.1 实验仪器与材料

仪器设备：超重力转转床（JXC300－16，杭州钱江干燥设备有限公司）；柱塞计量泵（JZ－R 50/14，浙江科诺计量泵制造厂）；旋片式真空泵（2XZ－4，上海皓昕机电设备有限公司）；不锈钢接收储罐（50 L，杭州天和防腐机械设备有限公司）；2 m2列管式换热器（JXC300－16，杭州钱江干燥设备有限公司）；蒸汽发生器（DZFZ12－0.4，东阳市佳先机械制造有限公司）。

实验材料：MF树脂、去离子水（均为工业自制）。

1.2 模型的建立

依据汽提工艺原理，本文建模时选用RadFrac模块进行蒸汽汽提脱甲醇单元模拟，工艺流程如图1 所示。其中，F为MF原料，H2O为水蒸汽，D为汽提塔塔顶出料，W为汽提塔塔底出料。

物性方法的选择是Aspen Plus用来计算热力学性质和传递性质的基础，本文的模拟体系属于水与甲醇、甲醛混合物的汽液平衡体系，根据其物性特征选用NRTLRK物性方法。

1.3 实验工艺流程

基于Aspen Plus工艺模拟计算数据，搭建小型MF树脂汽提除甲醛的蒸汽汽提实验装置，如图2 所示。以自制MF树脂产品为原料，蒸汽发生器生产的低压蒸汽作为汽提气源，原料的基本物性数据见表1。

图2 小型MF树脂汽提除甲醛的蒸汽汽提实验装置及流程

注：P101 — 进料泵；T101 — 超重力旋转床；V101 — 塔底产品罐；E101 — 冷凝器；V102 — 塔顶产品罐；P102 — 真空泵；V103 — 原料桶。

表1 MF树脂原料的基本物性数据

1.4 实验数据评价方法

游离甲醛含量按GB/T 5543 — 2006《树脂整理剂总甲醛含量、游离甲醛含量和羟甲基甲醛含量的测定》方法测定；含固量按GB/T 5546 — 2007《树脂整理剂不挥发组分的测定》的方法测定。

2 结果与讨论

2.1 汽提操作参数的工艺模拟

工艺模拟计算取工艺物料温度50 ℃，压力101.325 kPa（A），进料流量900 kg/h，组分按表1 的数据设定；取汽提蒸汽为100 ℃的饱和蒸汽。模拟分析汽提蒸汽量、汽提塔操作压力、理论塔板数等对产品游离甲醛含量的影响。

2.1.1 汽提蒸汽量对产品游离甲醛含量的影响

由图3 可以看出，在一定的汽提塔操作塔板数、压力条件和900 kg/h的MF树脂进料量条件下，汽提后的MF树脂游离甲醛含量随着汽提蒸汽进料量的增加而相应减小。理想状态下，蒸汽流量达到100 kg/h时，游离甲醛含量降低至0.1，此时MF树脂与蒸汽的质量比为 9/1。

2.1.2 操作压力对产品游离甲醛含量的影响

在规定的汽提塔塔板数和MF树脂/蒸汽比值为 9 的条件下，改变汽提塔的操作压力进行灵敏度分析。由图4、图5 可知，随着汽提塔的操作压力升高，MF树脂游离甲醛含量增大，操作压力达到90 kPa时游离甲醛含量上升趋势明显；在常压操作条件下（101 kPa），游离甲醛的含量仍然低于0.1，但随着操作压力的上升，汽提出料产物MF树脂的温度逐步上升。工艺模拟条件下，常压操作汽提后MF树脂的物料温度达到100 ℃。这主要是由于汽提蒸汽给在塔内物料加热造成的，且实际常压操作存在热量损失，蒸汽冷凝液稀释终汽提物料浓度，造成产品含固量偏低情况。

2.2 汽提实验脱除游离甲醛结果

基于ASPEN Plus工艺模拟数据，进行实验装置搭建和操作，考察工艺操作条件下汽提法在脱除甲醛中的实际效果。

如表2 所示，在相同的操作压力条件下，MF树脂/蒸汽质量比越小，汽提成品的含固量和游离甲醛含量均越低，这与工艺模拟的数据趋势一致。MF树脂/蒸汽质量比过高会导致成品实际游离甲醛仍然较高，MF树脂/蒸汽质量比过低虽然会获得较好的除甲醛效果，但是导致汽提蒸汽消耗量增大。工艺上控制MF树脂/蒸汽质量比为 4 时相对经济，吨产品MF树脂约消耗250 kg的低压蒸汽。

表2 不同操作条件下MF树脂含固量及游离甲醛含量

常压条件下获得的汽提成品含固量小于减压（操作压力为20和 5 kPa（A））条件下获得的汽提成品含固量，这主要是由于实际装置存在热损耗的原因导致部分汽提蒸汽在常压下直接塔内冷凝成水，稀释了终汽提产物。在TF－6320/蒸汽质量比同为 4 的条件下，操作压力为 5 kPa（A）下的MF树脂含固量达到了81.0水平，高于操作压力为20 kPa（A）条件下获得的产品含固量。这表明低操作压力有利于获得高含固量的TF－6320产品。但过高含固量导致体系黏度过大，易产生物料流动性差、堵料等情况。因此，实际操作压力需控制在 5 ～ 20 kPa（A）的范围比较合理。

此外，实验结果显示采用蒸汽汽提法处理后的MF树脂产品游离甲醛含量仅能达到0.3 ～ 0.7水平范围，未达到工艺模拟的0.1，但同样属于较低水平。这一方面可能是由于MF树脂甲醚化反应的可逆性导致的部分结合甲醛的游离化，另一方面是由于甲醛水溶液体系含有甲二醇和各种聚合度不同的多甲醛水合物，汽提过程是既有物质传递又有相互物质转化的复杂化学反应过程。

2.3 汽提后的MF树脂产品稳定性

将未经过汽提处理的MF树脂与汽提后的产品进行水溶性稳定性对比实验，实验结果见表3。由表3 可知，汽提后的MF树脂产品在60 ℃下储存 2 天仍可以保持透明外观，等同于相同实验条件下的MF树脂原液稳定性。与添加捕醛剂等工艺相比，蒸汽汽提操作对MF树脂的产品稳定性并无明显影响。