CN109110762B - Co的制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CO的制备装置,包括甲酸输液管、冷凝器、甲酸处理罐、甲酸加料罐、反应器、加热器和后处理设备;甲酸输液管从冷凝器内穿过并连通至甲酸加料罐,甲酸加料罐连通至甲酸处理罐,甲酸处理罐连通至反应器,反应器上设置有用于添加硫酸的硫酸输液管,加热器为反应器加热;反应器通过管路将生产的CO气体输送至冷凝器,冷凝器连接后处理设备。本发明的CO制备装置利用甲酸和硫酸的化学反应生产CO,为了得到高纯度的CO气体,本发明预先对甲酸加热,排出甲酸中溶解的氧气、氮气和甲烷等杂质气体;同时,本发明使生成的CO气体与甲酸在冷凝器进行热交换,同时实现甲酸的加热和CO的冷却,节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及CO气体制备领域,尤其涉及一种高纯CO气体的制备装置和方法。
背景技术
在现有技术中,制备CO气体,尤其是高纯度的CO气体主要采用的是蒸馏的提纯方法,利用混合气体的沸点的不同,经过低温精馏来分离提纯。这种方法的缺陷是在进入低温前需要进行更进一步的净化,脱离原料气体中的不凝组分,由于有些混合气体中的组分沸点十分相近,蒸馏提纯的方法容易失败并造成物料浪费,影响环境,增加生产成本。同时在低温精馏时的高压环境增加了生产风险,液态一氧化碳控制过程中更容易造成事故的发生,给生产人员造成生命的危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的CO制备装置及方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种CO的制备装置,包括甲酸输液管、冷凝器、甲酸处理罐、甲酸加料罐、反应器、加热器和后处理设备;
甲酸输液管从冷凝器内穿过并连通至甲酸处理罐,甲酸处理罐连通至甲酸加料罐,甲酸加料罐连通至反应器,反应器上设置有用于添加硫酸的硫酸输液管,加热器为反应器加热;反应器通过管路将生产的CO气体输送至冷凝器,冷凝器连接后处理设备。
本发明的CO制备装置利用甲酸和硫酸的化学反应生产CO,为了得到高纯度的CO气体,本发明预先对甲酸加热,排出甲酸中溶解的氧气、氮气和甲烷等杂质气体。同时,为了减少能耗的考虑,本发明设计了冷凝器,使生成的CO气体(甲酸与硫酸产生的CO气体的初始温度大约为110℃)与甲酸在冷凝器进行热交换,同时实现甲酸的加热和CO的冷却。
进一步的,所述甲酸处理罐上设置有鼓泡管,鼓泡管向甲酸处理罐内的甲酸中持续通入CO气体(CO为甲酸与硫酸产生的CO)帮助进一步排出溶解在甲酸内的杂质气体。
进一步的,所述甲酸处理罐上设置有真空泵,真空环境有助于进一步排出溶解在甲酸内的杂质气体。
具体的,所述后处理装置包括冷却器、水洗塔、碱洗塔、气液分离器、增压器和干燥器中的一种或多种。
进一步的,所述气液分离器上设置有压力表。
进一步的,所述冷凝器的输出管路上设置有温度显示器用于测量冷凝器输出的CO气体的温度。
本发明还提供了一种CO的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:预先向反应器内加入浓硫酸;
步骤2:循环加热导热油,对反应器加热升温;
步骤3:将甲酸加入反应器内生成CO气体;
步骤4:将上述CO气体通入冷凝器内,将步骤1中的甲酸在放入处理罐之前先通入冷凝器内与CO气体进行热交换。
步骤5:对产生的CO气体进行后处理。
进一步的,所述步骤4还包括:将加热后的甲酸通入甲酸处理罐内暂存,对甲酸处理罐内的甲酸通入CO气体,同时对甲酸处理罐抽真空。
具体的,所述后处理包括冷却、水洗、碱洗、气液分离、增压和干燥中的一种或多种。
有益效果:1.本发明通过提高甲酸温度,减少了氧气、氮气、甲烷等不凝气体在甲酸中的溶解度,从而使氧气、氮气、甲烷等气体更多的释放到甲酸处理罐的顶部,减少杂质气体对后续生成的CO气体的影响。2.本发明在甲酸中鼓泡,以深层次的带出部分氧气、氮气和甲烷等。3.本发明将甲酸置于真空环境中,进一步排出溶解在甲酸内的杂质气体。4.本发明将生成的CO气体通入冷却器、水洗塔和碱洗塔,除去随气体一起带出的酸性物质。4.本发明设计冷凝器,使生成的CO气体(甲酸与硫酸产生的CO气体的初始温度大约为110℃)与甲酸在冷凝器进行热交换,同时实现甲酸的加热和CO的冷却,节约能源。
附图说明
图1是实施例1CO制备装置的结构示意图。
其中:1、甲酸输液管;2、甲酸计量泵;3、冷凝器;4、甲酸处理罐;5、甲酸加料罐;6、反应器;7、冷却器;8、水洗塔;9、碱洗塔;10、气液分离器;11、增压器;12、干燥器;13、硫酸输液管;14、导热油管;15、温度显示器;16、压力表;17、鼓泡管;18、真空泵。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示,本实施例的CO的制备装置,包括甲酸输液管1、甲酸计量泵2、冷凝器3、甲酸处理罐4、甲酸加料罐5、反应器6、加热器、冷却器7、水洗塔8、碱洗塔9、气液分离器10、增压器11和干燥器12;
甲酸计量泵2安装在甲酸输液管1的端头,甲酸计量泵2用于测量甲酸输液管1内的流量;甲酸输液管1从冷凝器3内穿过并连通至甲酸处理罐4,为了增加热交换的效果,甲酸输液管1在冷凝器3内呈螺旋状;
甲酸处理罐4连通甲酸加料罐5,甲酸加料罐5连接至反应器6,反应器6上设置有用于添加硫酸的硫酸输液管13,加热器为反应器6加热;本实施例的加热器具体是一条穿过反应器6的导热油管14,导热油管14内通入热油即可升温反应器6;
反应器6通过管路将生产的CO气体输送至冷凝器3,冷凝器3后依次连接冷却器7、水洗塔8、碱洗塔9、气液分离器10、增压器11和干燥器12;
其中,冷凝器3的输出管路上设置有温度显示器15用于测量冷凝器3输出的CO气体的温度;气液分离器10上设置有压力表16;
为了进一步去除甲酸内的杂质气体,本实施例在甲酸处理罐4上设置鼓泡管17和真空泵18,鼓泡管17向甲酸处理罐4内的甲酸中持续通入经干燥器12处理过的CO气体;真空泵18持续对甲酸处理罐4进行抽真空。
本实施例的CO的制备装置的工作流程是:
(1)打开硫酸输液管13上的阀门,使硫酸进入反应器6;
(2)打开导热油管14上的阀门,启动导热油泵,打开电加热开关,利用热油提升反应器6的温度;
(3)打开甲酸计量泵2,使甲酸进入CO冷凝器3,再经冷凝器3进入甲酸处理罐4;
(4)鼓泡管17向甲酸处理罐4内的甲酸中持续通入经干燥器12处理过的CO气体,真空泵18持续对甲酸处理罐4进行抽真空;排出甲酸内的氧气、氮气和甲烷等杂质气体;
(5)打开甲酸处理罐4与甲酸加料罐5之间的阀门,使甲酸进入甲酸加料罐5;甲酸加料罐5用于存储经过处理的纯净的甲酸并以合理的速度向反应器6内添加甲酸;
(6)甲酸与硫酸在反应器6内反应,生成的CO气体大约为110℃;
(7)110℃的CO气体进入冷凝器3内与甲酸热交换,在此过程中,甲酸升温,CO气体降温同时CO气体中的水蒸气发生冷凝;
(8)CO气体进一步进入冷却器7内降温以及水蒸气发生冷凝;
(9)CO混合气体进入水洗塔8、碱洗塔9,去除混合气体中的甲酸等酸性气体;
(10)CO混合气体进入气液分离器10、增压器11和干燥器12进一步被干燥处理,最终获得高纯的CO气体。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明,但这些实施方式只是作为提示,不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种采用CO制备装置的CO制备方法,其特征在于:包括甲酸输液管、冷凝器、甲酸处理罐、甲酸加料罐、反应器、加热器和后处理设备;
甲酸输液管从冷凝器内穿过并连通至甲酸处理罐,甲酸处理罐连通至甲酸加料罐,甲酸加料罐连通至反应器,反应器上设置有用于添加硫酸的硫酸输液管,加热器为反应器加热;反应器通过管路将生产的CO气体输送至冷凝器,冷凝器连接后处理设备;
所述甲酸处理罐上通过真空管连接至真空泵;
所述甲酸处理罐上设置有鼓泡管,鼓泡管向甲酸处理罐内的甲酸中持续通入气体;
鼓泡管向甲酸处理罐内的甲酸中持续通入的气体为CO气体,所述CO气体来自经后处理设备处理后的CO气体;
步骤1:预先向反应器内加入浓硫酸,
步骤2:循环加热导热油,对反应器加热升温;
步骤3:将甲酸加入反应器内生成CO气体;
步骤4:将上述CO气体通入冷凝器内,将步骤3中的甲酸在放入处理罐之前先通入冷凝器内与CO气体进行热交换;
步骤5:对产生的CO气体进行后处理。
2.根据权利要求1所述的一种采用CO制备装置的CO制备方法,其特征在于:所述后处理设备包括冷却器、水洗塔、碱洗塔、气液分离器、增压器和干燥器中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种采用CO制备装置的CO制备方法,其特征在于:所述气液分离器上设置有压力表。
4.根据权利要求1所述的一种采用CO制备装置的CO制备方法,其特征在于:所述冷凝器的输出管路上设置有温度显示器用于测量冷凝器输出的CO气体的温度。
5.根据权利要求1所述的一种采用CO制备装置的CO制备方法,其特征在于所述步骤4还包括:将加热后的甲酸通入甲酸处理罐内暂存,对甲酸处理罐内的甲酸通入气体同时对甲酸处理罐抽真空。
6.根据权利要求1所述的一种采用CO制备装置的CO制备方法,其特征在于:所述后处理包括冷却、水洗、碱洗、气液分离、增压和干燥中的一种或多种。
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