CN106365164A - 一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置 - Google Patents

一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，属于化工设备技术领域，包括依次连接的甲酸原料贮罐、反应釜、冷凝器、水洗器、碱洗器、酸洗器、气囊、膜式压缩机和一氧化碳专用气瓶，所述反应釜底部设置有浓硫酸入口，所述反应釜内设置有电加热套。本发明装置利用浓硫酸参与反应，反应原理是甲酸在浓硫酸的催化和热传导作用下，发生裂解，反应釜直接用加热套加热反，应温度只要150℃，加上后续多道的提纯装置，可生产出高达99.999％的高纯一氧化碳。

Description

一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，特别涉及一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置。
背景技术
随着国内经济的飞速发展，特别是电子工业和半导体的飞速发展，一氧化碳作为一种重要的有机化工原料，可用于制备醇，酸，酯，醛，醚胺，烷烃和烯烃，各类均相反应催化剂，以及提取高纯镍等。高纯一氧化碳(CO)99.99％主要用于半导体领域8in(注1in＝25.4mm)以上的芯片的蚀刻以及用于医药中间体，标准气配备，一氧化碳激光器，环境监测和科学研究等领域。
近年来，在国内涌现出很多种的制备方法，最主要的有两种：
一是以焦煤、氧、二氧化碳为原料，在高温及催化剂条件下，在固定床气化炉内二氧化碳连续还原制备一氧化碳。该法直接可利用烟道气或放空废气中回收的CO2，制备70％的CO，然后经过精脱装置，去除多余的杂质和硫，得到98％左右的一氧化碳。
二是甲醇裂解法，甲醇在催化剂的作用下高温裂解，会得到粗CO，然后通过变压吸附去除生产中的大量氢气和烷烃、烯烃等杂质，得到99％的CO，再进行吸附提纯以后，得到99.9％的CO。这种方法的不足之处是甲醇裂解催化剂价格昂贵，并且在生产中纯度不稳定，利用率不高，且甲醇储存一直是困扰大家的难题，其性质十分活泼，易燃易爆，难以储存，现在很多都是放在地下，再用防爆墙隔离起来。停车情况下加热锅炉体还不能停，需要整个系统的恒温保护，频繁的开关锅炉会造成反应釜，催化剂，变压吸附器等的不稳定，第二次开机就要用很长时间去置换系统，大概要置换一周以上时间。
以上两种方法虽然产量较大，但其共同的缺陷是产品纯度不高，基本上是在99.9％到99.95％之间，杂质较多，且很难去除，包括大量的氢气，不能满足市场的需求，特别对电子半导体和制药中间气的合成行业，安全和质量均会有很大影响，不是理想的原料。
发明内容
本发明提供了一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，解决现有的现有制备的一氧化碳纯度不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，包括依次连接的甲酸原料贮罐、反应釜、冷凝器、水洗器、碱洗器、酸洗器、气囊、膜式压缩机和一氧化碳专用气瓶，所述反应釜底部设置有浓硫酸入口，所述反应釜内设置有电加热套。
其中，优选地，所述甲酸原料贮罐底部设置有甲酸进料管，所述甲酸进料管插至接近所述反应釜的釜底。
其中，优选地，所述反应釜为硼硅玻璃反应釜、陶瓷反应釜、蒙耐尔反应釜或钛合金反应釜。
其中，优选地，所述冷凝器内设置有盘管，所述冷凝器下部设置有与所述盘管连接的冷却水入口，所述冷凝器上部设置有与所述盘管连接的冷却水出口；所述冷凝器底部设置有冷凝水排放管。
其中，优选地，所述冷凝器内还设置有垂直折流板。
其中，优选地，所述碱洗器内盛有5％的KOH溶液。
其中，优选地，所述酸洗器内盛有浓硫酸，所述碱洗器的出气管道插至接近所述酸洗器底部。
其中，优选地，所述酸洗器和所述气囊之间还设置有吸附塔。
其中，优选地，所述吸附塔内装有氧化铝和分子筛干燥剂。
其中，优选地，所述膜式压缩机分为一级膜式压缩机和二级膜式压缩机，所述一级模压机出口和所述二级膜压级入口之间设置有对多种气体微量杂质进行再次过滤的分子筛过滤柱。
本发明利用浓硫酸参与反应，反应原理是甲酸在浓硫酸的催化和热传导作用下(甲酸的沸点是135℃，浓硫酸的沸点是330℃)，发生裂解。
反应方程为：HCOOH→CO↑+H2O。
本发明中所使用的反应、提纯等设备管道连接采用硬质耐压塑料软管。
本发明在操作开始前全系统全部抽成真空，最大限度地排尽系统内的空气，关闭系统与外界的连通阀。操作开始后，裂解反应产物会增加压力，随反应的进行逐步升高，后面的膜压机不停地抽气充入钢瓶，一定时段后，系统内压力趋于平稳，一般控制在0.02-0.03Mpa低压区间内。
本发明的有益效果：
1.本发明反应釜直接用加热套加热反，应温度只要150℃，停机的时候，只要温度降低到100℃以下就可以，停机不用人值班。目前国内使用的甲醇裂解生产一氧化碳都是在600℃以上，需设置锅炉不间断供热，甲醇裂解。
2.本发明中的冷凝器件采用了盘管和折流板方式，即冷却水由下向上在盘管内流动，吸收带走热量，而夹带蒸汽的一氧化碳气体在器顶部进入，受垂直折流板的控制，作上下流动，充分增加了接触面积，提高冷却效率，将高温蒸汽冷凝成液相，从器低部排出。
3.本发明原料甲酸贮存简单：甲酸可直接用塑料桶装，储存的要求底，只要阴凉通风就行，比起甲醇地下建罐贮存、防爆墙隔离保护要简单很多。
4.本发明的生产过程开开始以后均控制在低压生产的，生产压力是0.2～0.3Mpa之间，很安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的后提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高效节能精馏提纯二氧化碳的系统的示意图。
图中，1.甲酸原料贮罐，2.反应釜，3.冷凝器，4.水洗器，5.碱洗器，6.酸洗器，7.气囊，8.膜式压缩机，9.一氧化碳专用气瓶，10.吸附塔，11.冷却水入口，12.冷却水出口，13.冷凝水排放管
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动后提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，包括依次连接的甲酸原料贮罐1、反应釜2、冷凝器3、水洗器4、碱洗器5、酸洗器6、气囊7、膜式压缩机8和一氧化碳专用气瓶9，反应釜2底部设置有浓硫酸入口，反应釜2内设置有电加热套。该装置利用浓硫酸参与反应，反应原理是甲酸在浓硫酸的催化和热传导作用下(甲酸的沸点是135℃，浓硫酸的沸点是330℃)，发生裂解。直接用加热套加热反，应温度只要150℃，停机的时候，只要温度降低到100℃以下就可以，停机不用人值班。
其中，甲酸原料贮罐1底部设置有甲酸进料管，甲酸进料管插至接近反应釜2的釜底，注入甲酸的时候一定要慢慢操作。
其中，反应釜2为硼硅玻璃反应釜，替代大的钢铁反应釜，不仅工艺简单，操作方便，易于观察，不用大量的监控设施，且硼硅玻璃还有传热快，耐腐蚀等优势。在本发明中，反应釜2并不局限于此，也可采用陶瓷反应釜、蒙耐尔反应釜或钛合金反应釜。
其中，冷凝器3内设置有盘管，冷凝器3下部设置有与盘管连接的冷却水入口11，冷凝器3上部设置有与盘管连接的冷却水出口12；冷凝器3底部设置有冷凝水排放管13。
冷凝器3内还设置有垂直折流板。即冷却水由下向上在盘管内流动，吸收带走热量，而夹带蒸汽的一氧化碳气体在器顶部进入，受垂直折流板的控制，作上下流动，充分增加了接触面积，提高冷却效率，将高温蒸汽冷凝成液相，从器低部排出。
其中，碱洗器5内盛有5％的KOH溶液。酸洗器6内盛有浓硫酸，碱洗器5的出气管道插至接近酸洗器6底部。本发明中多道酸洗，碱洗，水洗等提纯工序，虽然理论上可行的，但真正用于高纯一氧化碳生产过程中本发明确是首创，且效果很好，可生产出高达99.999％的高纯一氧化碳。
为取得高纯的气体，还需进入最后一个提纯工序---第四道精提纯环节，即在酸洗器6和气囊7之间还设置有吸附塔10，吸附塔10内装有氧化铝和分子筛干燥剂，一氧化碳通过时，携带的微量水及杂质被充分吸附，一氧化碳纯度一般可达到99.995～99.999％。
其中，膜式压缩机8分为一级膜式压缩机和二级膜式压缩机，一级模压机出口和二级膜压级入口之间设置有对多种气体微量杂质进行再次过滤的分子筛过滤柱。对多种气体微量杂质进行再次过滤，确保产品质量。
本装置的流程叙述：
浓度为96％～98％甲酸溶液在真空抽吸作用下，进入原料贮罐----再进入反应釜2，釜内是浓硫酸，液位约为80％，甲酸入口管直接插至接近釜底，釜内设有电加热套，注入甲酸的时候一定要慢慢操作。甲酸在硫酸中裂解，反应温度控制在150℃，反应后生成高温水蒸气和一氧化碳，从釜上部排出----进入水冷凝器3，在此大量的高温蒸汽被水冷凝成液态水，从底部排出器外，一氧化碳气体夹带着酸性气体、气相水和其它杂质一起进入提纯工序----第一道提纯工序是水洗，除去液相水后的一氧化碳气体进入水洗器4，在水中成鼓泡状上升，其中夹带的酸性蒸汽、酸性气体及部分可溶于水的杂质在上升过程中溶入水中----第二道工序是碱洗，经过第一道提纯的气体进入碱洗器5中，在浓度为5％的KOH溶液中穿过，中和其中二氧化碳杂质----第三道提纯工序为酸洗，酸洗器6中充满液位80％左右的浓硫酸，气体管道从酸洗器6顶部直插近器底，再从底下往上走，利用浓硫酸吸水的性质，再次除去一氧化碳中夹带的水分(一氧化碳前面诸道工序中都会有气态水带入)，此时一氧化碳气体纯度已相当高，可达99.95～99.99％，为取得高纯的气体，还需进入最后一个提纯工序---第四道精提纯环节，塔内装有氧化铝、分子筛干燥剂等，一氧化碳通过时，携带的微量水及杂质被充分吸附，一氧化碳纯度一般可达到99.995～99.999％-----经过四道提纯的高纯一氧化碳气体压入气囊7中，再用膜压机升压充入专用钢瓶中。
模压机一级出口和二级入口之间，设置分子筛过滤柱，对多种气体微量杂质进行再次过滤，确保产品质量。
提纯系统纯净水和碱液的更换都是通过真空系统抽取，不需要动力设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：包括依次连接的甲酸原料贮罐、反应釜、冷凝器、水洗器、碱洗器、酸洗器、气囊、膜式压缩机和一氧化碳专用气瓶，所述反应釜底部设置有浓硫酸入口，所述反应釜内设置有电加热套。
2.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述甲酸原料贮罐底部设置有甲酸进料管，所述甲酸进料管插至接近所述反应釜的釜底。
3.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述反应釜为硼硅玻璃反应釜、陶瓷反应釜、蒙耐尔反应釜或钛合金反应釜。
4.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述冷凝器内设置有盘管，所述冷凝器下部设置有与所述盘管连接的冷却水入口，所述冷凝器上部设置有与所述盘管连接的冷却水出口；所述冷凝器底部设置有冷凝水排放管。
5.根据权利要求4所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述冷凝器内还设置有垂直折流板。
6.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述碱洗器内盛有5％的KOH溶液。
7.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述酸洗器内盛有浓硫酸，所述碱洗器的出气管道插至接近所述酸洗器底部。
8.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述酸洗器和所述气囊之间还设置有吸附塔。
9.根据权利要求8所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述吸附塔内装有氧化铝和分子筛干燥剂。
10.根据权利要求1所述的一种甲酸裂解制备高纯一氧化碳装置，其特征在于：所述膜式压缩机分为一级膜式压缩机和二级膜式压缩机，所述一级模压机出口和所述二级膜压级入口之间设置有对多种气体微量杂质进行再次过滤的分子筛过滤柱。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107188176A (zh) * 2017-07-20 2017-09-22 绿菱电子材料（天津）有限公司 一氧化碳生产工艺
CN109110762A (zh) * 2018-09-25 2019-01-01 江苏宏仁特种气体有限公司 Co的制备装置及方法
CN111847453A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 上海化工研究院有限公司 一种超高纯一氧化碳制备装置与工艺
CN114436260A (zh) * 2021-12-14 2022-05-06 苏州思萃同位素技术研究所有限公司 制备氧同位素标记的一氧化碳和二氧化碳的装置及方法
CN116273143A (zh) * 2023-02-22 2023-06-23 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 甲酸脱水制备高纯一氧化碳用催化剂及其合成方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011051852A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 一酸化炭素ガスの製造方法および製造装置
CN105084359A (zh) * 2015-09-18 2015-11-25 北京环宇京辉京城气体科技有限公司 一种甲酸脱水工业化制备高纯一氧化碳的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011051852A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 一酸化炭素ガスの製造方法および製造装置
CN105084359A (zh) * 2015-09-18 2015-11-25 北京环宇京辉京城气体科技有限公司 一种甲酸脱水工业化制备高纯一氧化碳的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107188176A (zh) * 2017-07-20 2017-09-22 绿菱电子材料（天津）有限公司 一氧化碳生产工艺
CN109110762A (zh) * 2018-09-25 2019-01-01 江苏宏仁特种气体有限公司 Co的制备装置及方法
CN111847453A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 上海化工研究院有限公司 一种超高纯一氧化碳制备装置与工艺
CN111847453B (zh) * 2020-07-30 2022-03-18 上海化工研究院有限公司 一种超高纯一氧化碳制备装置与工艺
CN114436260A (zh) * 2021-12-14 2022-05-06 苏州思萃同位素技术研究所有限公司 制备氧同位素标记的一氧化碳和二氧化碳的装置及方法
CN116273143A (zh) * 2023-02-22 2023-06-23 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 甲酸脱水制备高纯一氧化碳用催化剂及其合成方法和应用

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