CN102516059A - 一种煤气生产甲酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气生产甲酸钠的方法，包括以下步骤：生产原料液的配置、加入煤气进行合成反应，得到反应生成液、反应生成液中甲酸钠的蒸发、结晶、分离、干燥和包装；本发明突破了生产的甲酸钠浓度低的限制，在现有原料浓度和反应温度、压力不变的条件下，可以使反应生成液中甲酸钠的浓度≥500g/L，从而节约了蒸汽消耗；同时，采用加入甲酸的方式，使得甲酸钠的纯度可以达到99.5%以上；另外，通过改变蒸发和结晶以及干燥、包装的方式，解决了甲酸钠的易吸潮、结块的问题，本发明大幅度提高装置产能、降低蒸汽消耗、改善了系统运行的平稳性、实现连续性生产、提升了产品品质，确保经济效益、环境效益、社会效益。

Description

一种煤气生产甲酸钠的方法

技术领域

本发明涉及一种生产甲酸钠的方法，特别涉及一种合成法生产甲酸钠的方法。 

背景技术

甲酸钠，分子式：HCOONa，分子量：68.01，白色粒状或结晶性粉末。微有甲酸气味，有吸湿性。高温时分解成草酸钠和氢气，接着生成碳酸钠。溶于约1.3份水，溶于甘油，微溶于乙醇，其水溶液呈中性，pH为7，相对密度 1.92。熔点 253℃。有刺激性。商品常为含2分子结晶水的。用途：皮革工业，铬制革法中的伪装酸；用于催化剂和稳定合成剂；印染行业的还原剂；用于生产保险粉、草酸和甲酸。

合成法是生产甲酸钠较为普遍的一种方法。传统的甲酸钠合成生产工艺是以煤为原料，经造气、脱硫、脱碳等工艺，获得工艺所需的一氧化碳气体，再经加热加压与氢氧化钠反应生成甲酸钠溶液，后经蒸发、分离、干燥生成固体产品甲酸钠。该工艺存在如下问题：

一是，一氧化碳与氢氧化钠反应后所得的甲酸钠溶液中甲酸钠含量一般低于320g/L，甲酸钠浓度过低，导致蒸发时间长，蒸汽消耗量大，而且蒸发进度无法跟上离心机离心分离进度，无法实现连续生产。

造成低含量甲酸钠的原因是：一氧化碳与氢氧化钠（亦称烧碱）反应的条件为：温度：160-200℃，压力1.5-2.5MPa，而烧碱在此温度下的腐蚀性随浓度增加变化很大，浓度大于20%时对反应设备的腐蚀性会成倍增加，浓度为20%(250g/L)的烧碱生产的甲酸钠溶液甲酸钠含量上限仅为425g/L,为了减少对设备的腐蚀，现有工艺中在合成反应原料液中烧碱的浓度一般都低于20%，考虑对于反应设备的影响，通过提高合成反应原料液中烧碱浓度来提升合成反应产物中甲酸钠的浓度是行不通的。

二是，煤气中含有少量二氧化碳，在煤气与烧碱进行合成反应时生成碳酸钠，且烧碱中含有少量的碳酸钠和氯化钠，这些杂质跟随甲酸钠合成液进入到甲酸钠蒸发阶段，因不易分离，故进入产品中，制约了甲酸钠产品的纯度。

三是，甲酸钠蒸发干燥技术一般采用单效或者双效间歇蒸发技术进行生产，离心分离后采用气流干燥技术进行干燥，由于甲酸钠为过饱和溶液，间歇生产过程中由于甲酸钠饱和溶液结晶析出，严重堵塞了生产系统，使得生产系统开停车频繁；气流干燥由于干燥时间不可控，当干燥不完全时也常常堵塞管道及设备；同时，气流干燥后甲酸钠的水分含量不稳定，造成包装困难、易热办结；总之，使得甲酸钠产量、质量都受到严重影响及运行成本高。 

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种甲酸钠纯度高、允许成本低、可以实现连续生产且节能环保的甲酸钠生产方法。

本发明采用的技术方案是这样的：一种煤气生产甲酸钠的方法，包括以下步骤：

A、生产原料液的配置：在配制烧碱溶液时，加入甲酸钠，使得配制的烧碱溶液中甲酸钠含量为100～200g/L；

B、加入煤气进行合成反应，得到反应生成液；

C、反应生成液中甲酸钠的蒸发、结晶、分离：蒸发过程首先采用常规的Ⅰ效自然循环蒸发器完成初步提浓，然后采用强制循环的结晶器完成再提浓和结晶过程，再依次进入旋液分离器、高位槽和离心机进行分离；

采用常规的自然循环蒸发器与强制循环的DTB结晶器联用“双效”蒸发模式。让动力消耗最低化，热利用率最大化，提产控耗效果显著。具体的，一效蒸发器提浓过程，溶液未饱和，对热均匀性要求低，且利于自循环的形成，故采用常规的自循环蒸发器；二效则需要完成再提浓和结晶的过程，需要较大的流量把大量高浓度的晶浆直接送到结晶区，沸腾液体的表面层是产生过饱和度的趋势最强烈的区域，使环层中随处存在着大量的晶体，从而有效地消耗不断产生的过饱和度，使饱和度均化，保证了结晶粒度大而均匀，故采用动力强制循环做保证循环量；

D、干燥和包装：其中干燥步骤采用流化床干燥。

作为优选：所述A步骤中的甲酸来自B步骤的反应生成液。该反应生成液的组成包括:甲酸钠≥500g/L、氢氧化钠≤5g/L、碳酸钠≤10g/L、其余为水和少量其他杂质。

发明人通过大量实验证明：一氧化碳与氢氧化钠反应生产甲酸钠的过程中，一定量的甲酸钠对反应过程起到一定的促进作用，有利于反应速率的提升,即向反应原料液中加入甲酸钠可以促进合成反应的发生；同时，加入甲酸钠以后，可以在保证碱液中烧碱浓度小于20%的情况下，合成反应后得到的甲酸钠含量≥500g/L，合成反应液（即蒸发原液）主物质即甲酸钠浓度提高，减少了蒸发过程需要蒸发出的水量，所以同比，缩短了蒸发时间并降低蒸汽消耗20%以上，也就是针对同等蒸发能力的装置，达到了提高产量降低能耗的目的，并解决了高浓度烧碱强设备腐蚀性的限制。

采用合成反应生产的甲酸钠液，也就利用了半成品，不另外消耗成品，节能高效。

作为优选：所述C步骤中的强制循环的结晶器为DTB型结晶器。大量实验表明，DTB结晶器在产品粒度及纯度尤其具有优势。

进一步的：在C步骤中，在DTB型结晶器中加入甲酸。

作为优选：在C步骤中，在高位槽中加入甲酸。

进一步的：所述甲酸质量浓度为20%-85%。

作为优选：所述甲酸来自甲酸生产过程中产生的质量浓度小于85%的甲酸。

加入甲酸调整系统酸碱性利于结晶，并转换系统内存在的“偏碱”（除甲酸钠以外的碱性物质）为甲酸钠，即使甲酸与反应生产液中的碳酸钠反应生成甲酸钠、二氧化碳和水，生成的二氧化碳自动逸出，水经蒸发去除，从而达到去除碳酸钠的目的，保证产品甲酸钠的高纯度。市面上买的甲酸分为85%、94%常规浓度，85%以下浓度的甲酸用途较窄，我公司有甲酸生产装置，在甲酸生产过程中产生一定量的浓度小于85%的稀甲酸可以用于甲酸钠的生产中，做到良性循环。另外，采用20%-85%的甲酸浓度，可以克服因甲酸浓度大，与碳酸钠反应剧烈，容易溢槽，不利于生产控制的缺陷。

进一步的：所述DTB型结晶器内的真空度控制在-0.08～-0.06MPa。

该工艺中所用的结晶器采用了减压操作，其目的在于降低操作温度，操作温度为80℃～95℃，较常规控制范围宽，突破操作工况的局限性，增大传热温差，利用低能阶的热能，很好地消化了一效蒸发器产生的二次蒸汽。

作为优选：在D步骤中，流化床的前端风室鼓热风干燥物料、后端鼓冷风冷却物料。解决了干燥后的热甲酸钠不便于包装、易形成热板结的难题。

作为优选：在D步骤中包装时采用高效旋风除尘。用高效旋风除尘代替布袋除尘，解决了甲酸钠的易吸潮、结块的问题。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明突破了生产的甲酸钠浓度低的限制，在现有原料浓度和反应温度、压力不变的条件下，可以使反应生成液中甲酸钠的浓度≥500g/L，从而节约了蒸发时间，也就节约了蒸汽消耗；同时，采用加入甲酸的方式，提高了甲酸钠成品的纯度，使得甲酸钠的纯度可以达到99.5%以上；另外，通过改变蒸发和结晶以及干燥、包装的方式，解决了甲酸钠的易吸潮、结块的问题，本发明大幅度提高装置产能、降低蒸汽消耗、改善了系统运行的平稳性、实现连续性生产、提升了产品品质，确保经济效益、环境效益、社会效益。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，在配碱槽中加入来自合成反应器里生成的甲酸钠溶液，配成的碱溶液中氢氧化钠含量为200g/L，甲酸钠含量为101g/L，在温度为170℃、压力为1.6MPa的条件下发生合成反应，甲酸钠合成器里生产的甲酸钠为440g/L，甲酸钠溶液输送到一效蒸发初步提浓至750g/L ，连续输送至DTB型结晶器中再提浓并连续生成结晶体，DTB型结晶器内的真空度控制在-0.071MPa，操作温度为83℃，运行过程中通过计量泵精确地向DTB型结晶器加入质量浓度为20%的甲酸，甲酸加入的量结合结晶器内的pH值和碳酸钠含量确定，含有甲酸钠晶体的结晶液通过悬液分离器将大晶体筛选进入高位槽缓冲后经离心机脱出大量水分后经流化床中进行干燥、冷却，进行产品包装。

本实施例中，生成得到的甲酸钠纯度为99.6%，每吨甲酸钠消耗蒸汽2.00t（包括合成过程0.3t，蒸发过程1.4t、干燥过程0.3t）。

对比例1：

与实施例1相比，在配碱槽中不加人甲酸钠，同时不在DTB型结晶器和高位槽中加入甲酸，并采用双效间歇蒸发方式和气流干燥方式，其余工艺参数与实施例1相同，生产过程由于系统碳酸钠等“偏碱”偏高，结晶粒度不均匀且离心分离过程困难，干燥过程沸腾效果差，易堵塞，严重影响生产平稳性及生产负荷。生成得到的甲酸钠纯度小于98.0%，每吨甲酸钠消耗汽约为2.50吨（包括合成过程0.3吨、蒸发1.8吨、干燥0.4吨）。

通过对比发现，采用实施例1 的方法，生成的甲酸钠纯度提高了1.6个百分点以上，粒度均匀、不易板结、能耗低。生成1t甲酸钠，节约蒸汽0.5t，节约能耗20%。

实施例2

在配碱槽中加入来自合成反应器里生成的甲酸钠溶液，配成的碱溶液中氢氧化钠含量为230g/L，甲酸钠含量为151g/L，在温度为180℃、压力为2.1MPa的条件下发生合成反应，甲酸钠合成器里生产的甲酸钠为560g/L，甲酸钠溶液输送到一效蒸发初步提浓至780g/L ，连续输送至DTB型结晶器中再提浓并连续生成结晶体，DTB型结晶器内的真空度控制在-0.077MPa，操作温度为91℃，运行过程中通过计量泵精确地向DTB型结晶器加入质量浓度为70%的甲酸，甲酸加入的量结合结晶器内的pH值和碳酸钠含量确定，含有甲酸钠晶体的结晶液通过悬液分离器将大晶体筛选进入高位槽缓冲后经离心机脱出大量水分后经流化床中进行干燥、冷却，进行产品包装。

本实施例中，生产过程连续、稳定，生成得到的甲酸钠纯度99.6%，粒度均匀，每吨甲酸钠消耗汽约为1.80吨（包括合成过程0.35吨、蒸发1.1吨、干燥0.35吨）。

对比例2

与实施例2相比，在配碱槽中不加人甲酸钠，同时不在DTB型结晶器和高位槽中加入甲酸，并采用双效间歇蒸发方式和气流干燥方式，其余工艺参数与实施例1相同，生产过程由于系统碳酸钠等“偏碱”偏高，结晶粒度不均匀且离心分离过程困难，干燥过程沸腾效果差，易堵塞，严重影响生产平稳性及生产负荷。生成得到的甲酸钠纯度小于98.0%，每吨甲酸钠消耗汽约为2.50吨（包括合成过程0.3吨、蒸发1.8吨、干燥0.4吨）。

通过对比发现，采用实施例1 的方法，生成的甲酸钠纯度提高了1.6个百分点以上，粒度均匀、不易板结、能耗低，生成1t甲酸钠，节约蒸汽0.7t，节约能耗28%。

实施例3

在配碱槽中加入来自合成反应器里生成的甲酸钠溶液，配成的碱溶液中氢氧化钠含量为250g/L，甲酸钠含量为182g/L，在温度为187℃、压力为2.0MPa的条件下发生合成反应，甲酸钠合成器里生产的甲酸钠为602g/L，甲酸钠溶液输送到一效蒸发初步提浓至810g/L ，连续输送至DTB型结晶器中再提浓并连续生成结晶体，DTB型结晶器内的真空度控制在-0.066MPa，操作温度为94℃，运行过程中通过计量泵精确地向DTB型结晶器加入质量浓度为70%的甲酸，甲酸加入量结合结晶器内的pH值和碳酸钠含量确定，含有甲酸钠晶体的结晶液通过悬液分离器将大晶体筛选进入高位槽缓冲后经离心机脱出大量水分后经流化床中进行干燥、冷却，进行产品包装。

本实施例中，生产过程连续、稳定，生成得到的甲酸钠纯度99.8%，粒度均匀，每吨甲酸钠消耗汽约为1.45吨（包括合成过程0.25吨、蒸发0.95吨、干燥0.25吨）。

对比例3：

与实施例3相比，在配碱槽中不加人甲酸钠，同时不在DTB型结晶器和高位槽中加入甲酸，并采用双效间歇蒸发方式和气流干燥方式，其余工艺参数与实施例1相同，生产过程由于系统碳酸钠等“偏碱”偏高，结晶粒度不均匀且离心分离过程困难，干燥过程沸腾效果差，易堵塞，严重影响生产平稳性及生产负荷。生成得到的甲酸钠纯度小于98.0%，每吨甲酸钠消耗汽约为2.50吨（包括合成过程0.3吨、蒸发1.8吨、干燥0.4吨）。

通过对比发现，采用实施例1 的方法，生成的甲酸钠纯度提高了1.8个百分点以上，粒度均匀、不易板结、能耗低。生成1t甲酸钠，节约蒸汽1.05t，节约能耗42%。 

Claims (10)

1.一种煤气生产甲酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、生产原料液的配置：在配制烧碱溶液时，加入甲酸钠，使得配制的烧碱溶液中甲酸钠含量为100～200g/L；

B、加入煤气进行合成反应，得到反应生成液；

C、反应生成液中甲酸钠的蒸发、结晶、分离：蒸发过程首先采用常规的Ⅰ效自然循环蒸发器完成初步提浓，然后采用强制循环的结晶器完成再提浓和结晶过程，再依次进入旋液分离器、高位槽和离心机进行分离；

D、干燥和包装：其中干燥步骤采用流化床干燥。

2.根据权利要求1所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：所述A步骤中的甲酸来自B步骤的反应生成液。

3.根据权利要求1所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：所述C步骤中的强制循环的结晶器为DTB型结晶器。

4.根据权利要求3所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：在C步骤中，在DTB型结晶器中加入甲酸。

5.根据权利要求1所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：在C步骤中，在高位槽中加入甲酸。

6.根据权利要求4或5所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：所述甲酸质量浓度为20%-85%。

7.根据权利要求6所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：所述甲酸来自甲酸生产过程中产生的浓度小于85%的甲酸。

8.根据权利要求3所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：所述DTB型结晶器内的真空度控制在-0.08～-0.06MPa。

9.根据权利要求1所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：在D步骤中，流化床的前端风室鼓热风干燥物料、后端鼓冷风冷却物料。

10.根据权利要求1所述一种甲酸钠生产方法，其特征在于：在D步骤中包装时采用高效旋风除尘。

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