甲酸钠生产工艺探讨

甲酸钠生产工艺探讨摘要：介绍了以一氧化碳和烧碱为原料制取甲酸钠的一种生产方法，对生产工艺过程作了重点探讨或说明。甲酸钠，分子式ＨＣＯＯＮａ，是一种白色结晶粉末，略有吸湿性，有轻微的甲酸气味，密度１４９／ｍ。．２ｇｃ，熔点２３Ｃ，５￣溶于水，微溶于乙醇，无毒，无腐蚀性，具有还原性，能与强ＣＯ２Ｃ＝２ｏ＋Ｃ△Ｈ＞０反应特点：前３个反应均为不可逆放热反应．最后一个反应为可逆吸热反应。通过上述反应制备的气体混合物称为煤气．煤气的成分有ＣＯ、ＣＯ、Ｏ、Ｎ及部分硫化物．其中ＣＯ和ＣＯ为气化产物．ｏ和Ｎ由空气带入，硫化物由焦炭带入。气体混合物中ＣＯ为有用成分，Ｎ可进行回收作为化工生产中的惰性保护气，而其余气体为杂质气体．须在以后工序中予以清除。氧化剂反应。甲酸钠在通常情况下贮存安全，但因具有吸湿性而易潮解．贮存及运输过程中应注意防潮．吸潮结块时并不改变产品性质．粉碎后可正常使用。甲酸钠主要用于生产甲酸、草酸和保险粉，还可用于制备还原剂和消毒剂等。甲酸钠的一种重要工业生产方法，是采用烧碱和一氧化碳作以空气为汽化剂时，炭与氧的反应属于气一固相非催化反应。随着反应的进行．炭的颗粒度逐渐减小，不断生成气体产物。原料，通过加温加压进行反应制得，反应不需催化剂的参与。生产工艺过程包括造气、脱碳、压缩、净化、合成、浓缩。造气的主要工艺控制指标为：２ｈ左右往造气炉中加入一造气次焦炭．每次焦炭加入量为３０～４０ｇ；造气炉出口煤气温００ｋ度为５０～７Ｏ；煤气中Ｃｏ≥２５、Ｃｏ２０Ｏ℃７－％≤２．、Ｏ２５％≤Ｏ．％；压力≤０．３ＭＰ。５０８ａ造气的主要设备是造气炉，其内径通常有３６．ｍ、２７ｍ＿４等几种。造气炉是汽化剂与固体燃料进行气化反应的设备，其结构为钢板制成的直立圆筒。直立圆筒上部衬耐火砖及保温砖，下部带换热夹套。夹套的主要作用是避免气化层温度过高脱碳而使灰渣熔化粘在炉壁上，并回收部分热量以附产水蒸气。造气所用的气化剂是空气，所用的固体燃料是冶金焦炭。当固体燃料在煤气发生炉自上而下移动时，会发生一系列的物理与化学变化。在燃料层的顶部，燃料与上升的温度较高的煤气接触．被高温煤气加热，燃料中的水分蒸发，这一区域称为干燥区。燃料下移继续受热，达到一定温度时燃料中的有机物受热分解，放出相对分子量较低的碳氢化合物，燃料中的挥发将煤气中Ｃ脱除简称为脱碳。脱碳可采用ＮＯＨ水Ｏ的ａ溶液的化学吸收法．也可采用碳酸丙烯酯物理吸收法．还可采用有机胺催化热钾碱法。１．ＮａＯＨ水溶液的化学吸收法煤气经水洗塔进行水洗除尘、降温后，煤气与吸收液在填料吸收塔中呈逆流接触，进行化学吸收。吸收液为ＮＯＨ水溶ａ液，其中ＮＯＨ含量为１０～１５／化学反应式如下：ａ００ｇＩ。２ＮａＨ＋ＣＯ２Ｎａ２３Ｈ２Ｏ＝ＣＯ＋ｏ分子大量放出，燃料本身也逐渐焦化，变为类似半焦的物质．这一区域称为干馏区。干馏区下部是气化区，气化反应主要在此进行．其中气化区的下部，主要进行炭的燃烧反应，称为氧化层：气化区的上部主要进行炭与二氧化碳的反应，称为还原区。填料塔有４台，前两台控制ＮＯＨ含量ｉ４ｇＩａ＞５／．后两台控制ＮａＯＨ含量≥１ｇＩ０／，否则应将吸收塔中的碱送往苛化釜进行苛化处理，并将配制好的新鲜碱送入前两台吸收塔，再生碱送入后两台吸收塔。苛化是将ＮａＯＨ含量低的烧碱水溶液用生石灰进行处理得到再生碱的过程。化学反应式如下：Ｃａ＋Ｈ２＝Ｃａ（ｏＨ）Ｏ０２燃料层的底部为灰渣区．在该区域灰渣可预热由炉底进入的空气，同时灰渣被冷却．可保护造气炉底部的炉算不致因过热而变形或烧坏．反应后的灰渣落入灰箱后排出炉外。干燥区的上部是没有燃料的空间．称为自由空间．起到聚集气体的作用。造气炉中发生的化学反应式如下：Ｎ２Ｏ３ａＣ＋ＣａｏＨ）＝ＣａＯ３（２Ｃｌ＋２ＯＨＮａ中小企业科技２０．７０７０维普资讯将苛化液澄清，进行固液两相分离，澄清液即为再生碱。２．碳酸丙烯酯法Ｃ２ＳＨ＋ＺＯ＝Ｚｎ＋Ｃ２＋Ｈ２Ｈ５ｎＳＨ４０氧化锌脱硫剂以氧化锌为主体，其余为三氧化二铝，还有的加入氧化铜、三氧化钼、二氧化钛和氧化镁、氧化锰等以增进脱硫效果。氧化锌含量在８％～９％，一般制成３～６００ｍｍ的球状、片状或条状，呈灰白或浅黄色。常用的型号有Ｔ０、３２碳酸丙烯酯分子式为ＣＨ０Ｈ３ＯＣＯ２ｃＨ，是一种极性有机溶剂，对ＣＯ、Ｈｓ等酸性气体具有较大的溶解能力，而Ｎ、２２Ｃ等气体在其中的溶解度甚微。因此可利用碳酸丙烯酯对煤Ｏ气中的００进行选择性吸收。吸收条件为常温、加压。２该吸收过程是可逆的物理吸收过程，碳酸丙烯酯可在高温、减压条件下进行再生循环使用。３有机胺催化热钾碱法．Ｔ０、Ｔ０３４３５等。氧化锌的脱硫采用双床串联倒换法，第一床起脱硫作用，第二床起保护作用。有机胺催化热钾碱法又称为本菲尔特法，所使用的溶液由ＫＣ水溶液、催化剂ＤＥ２Ｏ。Ａ、缓蚀剂ＫＯ及消泡剂硅酮组Ｖ。成，其质量分率分别控制为２％～３％、２５～５０７０．％．％、０５．％和１０６０×１—。其中ＫＣＯ水溶液用于吸收煤气中的×１—～１０６２。ＣＯ；催化剂ＤＡ为二乙醇胺【２一二羟基二乙胺）的简Ｅ即，２称。用于提高吸收反应速率；缓蚀剂ＫＶＯ。偏钒酸钾）用于缓【合日Ｊ成巩合成是将ＮａＯＨ和ＣＯ通过加温加压生成ＨＣＯＯＮａ，反应压力１８～２．ＭＰａ．０，反应温度为１０～１０Ｃ，所用反应设５８￣备为管式反应器。化学反应式：ＮａＯＨ＋Ｃｏ＝ＨＣｏｏＮａＡＨ＞０反应压力由压缩机提供，由尾气阀进行调节。ＮａＨ在进Ｏ入管式反应器前经预热器利用水蒸气预热，以达到合成所需的温度条件。合成得到的是ＨＯＯＮ的水溶液，浓度要求≥Ｃａ４０／０ｇＩｏ解湿的ＣＯ和热的浓ＫＣＯ。溶液对钢质管线、设备的腐蚀；２水消泡剂硅酮用于破坏气泡间液膜的稳定性，加速气泡的破裂，降低溶液的起泡高度。该法具有净化度高、吸收选择性好、Ｃｏ度和回收率高的优点。化学反应式如下：纯Ｋ２ＣＯ３＋Ｃｏ２＋Ｈ２＝２ＫＨＣＯ３ｏＡＨ＜０空气与焦炭进行气化反应时，因有Ｎ进入生产系统，２而Ｎ未被吸收，亦未参与合成反应，故Ｎ可回收作为化工生２该反应为可逆放热反应，吸收ＣＯ时采用加压操作，再生时采用减压操作，但吸收温度和再生温度相同或接近，以节省再生时的热耗量。加热有利于ＫＨＣＯ。的分解，溶液的再生是产中的惰性气体。但Ｎ中ｏ含量须严格控制在≤Ｏ５２．％，以保证安全生产。在带有再沸器的再生塔中进行的。在再沸器内利用间接换热，将溶液煮沸使大量的水蒸气从溶液中蒸发出来，水蒸气沿再生塔向上流动作为气提介质。这不仅降低了气相中Ｃ０２分压，的浓缩将浓度≥４Ｏ，的ＨＯＯＮａ溶液送入蒸发器中进行真空ＯｇＩＣ蒸发。以水流泵控制蒸发真空度４０～６０００ｍｍＨ，以水蒸气ｇ为加热介质，控制蒸发温度为８９℃，得到浓度７０～‘０～Ｏ４。７０／的浓ＨＣＯＯＮａ溶液。５ｇＩ提高了解吸的推动力，而且增加了液相的湍动程度和解吸面积。从而使溶液得到更好的再生。压缩将浓ＨＯＯＮａ溶液放至抽滤器中冷却并进行真空抽滤，Ｃ可得到干品甲酸钠，其纯度≥８％，水分含量≤５８％。用往复式压缩机对脱碳后的气体进行二级压缩，使气体压力达到≤２２ａ以满足Ｈ．ＭＰ，ＣＯＯＮａ合成的工艺要求。注意保持压缩机进口压力为正压，且一般不超过７０ｍｍＨ２００，二级进结束语我国的合成氨生产有两种常见的造气方法，即固体燃料造气和烃类水蒸气转化造气。固体燃料造气所制得的半水煤气中ＣＯ的含量为２％～３％，烃类水蒸气转化所制得的转化气中８０口压力控制在０３．８～０４ＭＰ，排气温度不超过１５０。．５ａ７￣因压缩机压缩的是经净化后的易燃易爆煤气，故在开车前须用Ｎ置换合格。ＣＯ的含量为１％～１％【指体积百分数）对于合成氨生产２３均。脱硫企业而言。甲酸钠的生产技术要求并不是很高，亦不需增加多少设备。且具有甲酸钠生产的成本优势，因此在生产合成氨的在甲酸钠的生产中，采用较多的脱硫方法是氧化锌法。氧化锌是一种内表面大、硫容量较高的接触反应型脱硫剂。可作为单独的脱硫剂使用。除噻吩外，它能以极快的速度将硫化氢和各种有机硫化合物几乎全部脱除，净化后气体中的硫含量可降到Ｏ．１×１【ＯＶ％）以下。化学反应式：Ｈ２ｓ＋Ｚｏ：ＺＳ＋Ｈ２ｎｎｏＣ２Ｓ＋Ｚｎ＝ＺｎＨ５ＨＯＳ＋Ｃ２ｏＨＨ５同时附产甲酸钠是可行的刁。参考资料１王小宝．无机化学工艺学．化学工业出版社，２００６２程桂花．合成氨．化学工业出版社，１９９８（作者简介：工程师，湖南化工职业技术学院化工系教师，研究方向：无机与精细化工产品的研究与开发。）２０．０７７中小企业１０科技９１