CN104016320A - 在热法磷酸生产过程中浓缩稀甲酸的环保工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在热法磷酸生产过程中浓缩稀甲酸的环保工艺，它解决了现行甲酸浓缩浪费大量的水资源和热法磷酸生产需要消耗大量水资源的问题，其特征在于：用黄磷制取五氧化二磷，再将五氧化二磷与稀甲酸溶液混合反应，经蒸馏分离，轻组分为浓甲酸，重组分为磷酸。具有节约能源、降低消耗、减轻污染等优点，其推广应用将会给企业带来显著的经济效益。

Description

在热法磷酸生产过程中浓缩稀甲酸的环保工艺

一、技术领域

本发明涉及甲酸浓缩和磷酸生产的工艺，尤其是涉及一种在热法磷酸生产过程中浓缩稀甲酸的环保工艺。

二、背景技术

甲酸是有机化工的基础原料之一，常应用于制化学药品、橡胶凝固剂及纺织、印染、电镀、皮革、医药等行业。

甲酸可直接用于织物加工、鞣革、纺织品印染和青饲料的贮存，也可用作金属表面处理剂、橡胶助剂和工业溶剂。在有机合成中用于合成各种甲酸酯、吖啶类染料和甲酰胺系列医药中间体。具体分类如下：⑴医药工业：咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶碱、可可碱冰片、维生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑。

⑵ 农药工业：粉锈宁、三唑酮、三环唑、三氨唑、三唑磷、多效唑、烯效唑、杀虫醚、三氯杀螨醇、写嘌呤等。

⑶ 化学工业：甲酸钙、甲酸钠、甲酸铵、甲酸钾、甲酸乙酯、甲酸钡、二甲基甲酰胺、甲酰胺、橡胶防老剂、季戊四醇、新戊二醇、环氧大豆油、环氧大豆油酸辛酯、特戊酰氯、脱漆剂、酚醛树脂、酸洗钢板等。

⑷ 皮革工业：皮革的鞣制剂、脱灰剂和中和剂。

⑸ 橡胶工业：天然橡胶凝聚剂。

⑹ 其它：还可以制造印染媒染剂，纤维和纸张的染色剂、处理剂、增塑剂、食品保鲜和动物饲料添加剂等。

甲酸在做工业溶剂等使用过程中，产生大量的稀甲酸溶液。

以往提纯甲酸的方法已有文献报道。1929年法国专利报道用邻苯二甲酸酐与含水甲酸回流反应制备无水甲酸；1992年中国专利报道，利用SOCl2提纯稀甲酸；2006年中国文献报道硼酸酐提纯法。

上述方法都是加入吸水剂吸收稀甲酸溶液中的水分，达到提纯甲酸的目的。吸水剂如果循环使用，就需要消耗能量脱去与吸水剂相结合的水，如不循环使用，就会污染环境。1948年英国专利报道在含水甲酸中加入新的共沸剂，该类方法的明显不足之处是：共沸剂甲酸丙酯、甲酸异丁酯等一般需要从无水甲酸制备而来，同时共沸剂消耗量也比较大，生产成本较高。

现有热法磷酸生产方法是：先用黄磷燃烧制取五氧化二磷，后将五氧化二磷水化生成高浓度的磷酸，水化过程需要消耗大量的水资源。

三、发明内容

本发明的目的在于针对现行甲酸浓缩浪费大量的水资源和热法磷酸生产需要消耗大量水资源的问题，提供一种在热法磷酸生产过程中浓缩稀甲酸的环保工艺。

本发明所采用的技术方案是：用黄磷制取五氧化二磷，再将五氧化二磷与稀甲酸溶液混合反应，经蒸馏分离，轻组分为浓甲酸，重组分为磷酸。

该工艺过程主要发生的化学反应如下：

P +O₂ →P₂O₅

P₂O₅ +2HCOOH+3H₂O→ 2HCOOH + 2H₃PO₄

其合成步骤：

（1）固体黄磷在熔磷槽中被压力为0.2～0.5MPa的水蒸气加热熔化为液态黄磷；然后在喷磷枪中压缩空气的作用下，液态黄磷经喷磷枪自动喷入燃烧塔中雾化，燃烧生成五氧化二磷。

（2）由五氧化二磷和稀甲酸溶液反应生成磷酸和甲酸混合溶液，这一吸收反应可安排在逆流塔或多级反应器中进行，反应温度控制在80℃至常温，压力为常压。

（3）将磷酸和甲酸混合溶液进行真空蒸馏，温度控制在130～260℃，压力控制在常压至-0.085MPa条件下，蒸发浓缩 2h，轻馏分冷凝后即为90%以上的浓甲酸，重馏分即为磷酸。

本发明与现有技术相比，由于利用五氧化二磷的吸水性浓缩稀甲酸中的大量水，并产生磷酸，即节约了热法磷酸生产过程消耗大量水资源，又节约了稀甲酸浓缩过程中消耗大量的能源，减轻环境污染，降低生产成本，给企业带来显著的经济效益。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

（1）固体黄磷在熔磷槽中被压力为0.2～0.5MPa的水蒸气加热熔化为液态黄磷；然后在喷磷枪中压缩空气的作用下，液态黄磷经喷磷枪自动喷入燃烧塔中雾化，燃烧生成五氧化二磷。

（2）由五氧化二磷和稀甲酸溶液反应生成磷酸和甲酸混合溶液。将稀甲酸自逆流塔顶部连续喷淋到填料层上，经填料层流入塔底，再泵将其送至塔顶循环喷淋。将五氧化二磷气体降温后自逆流塔底部连续导入，经过填层吸收稀甲酸溶液的水分，生成磷酸，尾气自塔顶排气管排出。逆流塔内反应温度控制在80℃至常温，压力为常压。

（3）将磷酸和甲酸混合溶液加入到蒸馏塔釜中，升温至130～260℃，在常压至-0.085MPa的压力条件下，蒸发浓缩 2h。轻馏分冷凝后为90%以上的浓甲酸，重馏分为磷酸。

实施例2：

（1）固体黄磷在熔磷槽中被压力为0.2～0.5MPa的水蒸气加热熔化为液态黄磷；然后在喷磷枪中压缩空气的作用下，液态黄磷经喷磷枪自动喷入燃烧塔中雾化，燃烧生成五氧化二磷。

（2）由五氧化二磷和稀甲酸溶液反应生成磷酸和甲酸混合溶液。将稀甲酸溶液盛入多级反应器中，将五氧化二磷气体降温后依次导入多级反应器每一级，吸收多级反应器内的稀甲酸溶液中的水生成磷酸，尾气放空。所述多级反应器反应温度控制在80℃至常温，压力为常压。

（3）将磷酸和甲酸混合溶液加入到蒸馏塔釜中，升温至130～260℃，在常压至-0.085MPa的压力条件下，蒸发浓缩 2h。轻馏分冷凝后为90%以上的浓甲酸，重馏分为磷酸。

Claims (1)

1.一种在热法磷酸生产过程中浓缩稀甲酸的环保工艺，其特征在于：用黄磷制取五氧化二磷，再将五氧化二磷与稀甲酸溶液混合反应，经蒸馏分离，轻组分为浓甲酸，重组分为磷酸，该工艺过程主要发生的化学反应如下：

P +O₂ →P₂O₅

P₂O₅ +2HCOOH+3H₂O→ 2HCOOH + 2H₃PO₄

其合成步骤：

（1）固体黄磷在熔磷槽中被压力为0.2～0.5MPa的水蒸气加热熔化为液态黄磷；然后在喷磷枪中压缩空气的作用下，液态黄磷经喷磷枪自动喷入燃烧塔中雾化，燃烧生成五氧化二磷；

（2）由五氧化二磷和稀甲酸溶液反应生成磷酸和甲酸混合溶液，这一吸收反应可安排在逆流塔或多级反应器中进行，反应温度控制在80℃至常温，压力为常压；

（3）将磷酸和甲酸混合溶液进行真空蒸馏，温度控制在130～260℃，压力控制在常压至-0.085MPa条件下，蒸发浓缩 2h，轻馏分冷凝后即为90%以上的浓甲酸，重馏分即为磷酸。