CN112851491A - 一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法，属于有机化学技术领域。该方法是先将原料甲酸钠和浓硫酸反应完全后的料浆送入多套蒸馏釜内通过蒸汽加热，然后经过沉降除尘器和湿法净化塔后进入脱水塔脱水处理，再经过两级精馏塔进一步分离提纯，除去脱水塔带出的杂质，从塔顶出去的甲酸气体通过冷凝便得到高纯度、高品质的成品甲酸产品。本发明改现有的单套间隙蒸馏操作为多套蒸馏集中连续净化方式，传热传质更为均匀稳定，工艺过程操作很容易控制，生产过程十分稳定；脱水塔中各物料脱水处理后就变成了生产所需的原料或产品，做到了清洁生产；采用串联的两级精馏进一步的分离提纯，得到高纯度、高品质的成品甲酸产品。
Description
技术领域
本发明属于有机化学技术领域，涉及有机化合物中的无环化合物生产加工，特别涉及一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法。
背景技术
目前国内生产甲酸的方法主要为甲酸甲酯水解法和酸化甲酸钠法，酸化甲酸钠法中又分为磷酸法和硫酸法。甲酸甲酯水解法在生产成本上虽然比硫酸酸化甲酸钠法有优势，但其投资巨大、能耗又高。磷酸酸化甲酸钠法所使用的原料相对于硫酸酸化甲酸钠法而言价值高，又因附产的磷酸二氢钠杂质含量高，产品链的深加工必须依赖于工业磷酸钠盐的生产，如三聚磷酸钠或六偏磷酸钠等，否则生产甲酸的成本无法在市场上竞争；但磷酸钠盐在国内产能过于庞大，竞争激烈，给该工艺带来相当不利的影响。
传统的硫酸酸化甲酸钠法因其原料(大量治炼行业的附产硫酸)渠道多，价格低，生产工艺成熟，生产成本低，加之附产品硫酸钠的后处理技术得到不断的提高，并且对附产芒硝的包容性较大，传统工艺仍然具有一定的竞争力，但传统的硫酸酸化甲酸钠生产甲酸的方法所生产产品均为工业级85％的甲酸。目前大的形式对各方面的环保要求都特别严厉，包括甲酸产品的使用，介于严厉的环保要求，许多甲酸的使用单位对高纯高浓甲酸提出强烈的需求，浓度越高，产生的废水就越少，更能满足国内环保的需要。
目前国内能生产高纯甲酸的厂家不多，生产方法主要有ZL201310044745.3提供的一种聚磷酸和甲酸钠反应联产高浓、高纯甲酸和磷酸二氢钠的方法，该法的依托是下游生产磷酸盐产品，有相当的局限性；另外就是巴斯夫(中国)南京公司的甲酸甲酯水解法，该法投资大，能耗较高。针对这一现状，我们经过多年研究发明了一种硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的新方法，能够使甲酸产品下游产品用户减少废水的产生和排放，增加了产品在市场上的竞争能力。该方法除了能够满足市场需求外，还有利于环境保护。
发明内容
本发明的目的在于针对传统的硫酸酸化甲酸钠生产甲酸工艺只能间隙生产工业级85％甲酸的问题，提供一种能够连续性生产高纯度甲酸的方法，该方法在提高产品附加值的同时，能够减少甲酸产品下游产品废水的产生量和排放量，一方面增加了产品在市场上的竞争能力，另一方面有利于国家环境保护。
本发明为了实现上述目的，采用的技术方案为一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法，包括以下步骤：
A、原料甲酸钠和浓硫酸反应完全后的料浆进入多套蒸馏釜内通过蒸汽加热，多套蒸馏釜内料浆中的甲酸在系统为负压的情况下，以带有一定的粉尘和水分的甲酸蒸汽的形式经过沉降除尘器和湿法净化塔后进入脱水塔；
B、进入脱水塔内的甲酸气用通过预热器预热后的脱水剂进行脱水，从脱水塔出来的脱水剂经过冷却后进入浓硫酸高位槽作为酸化甲酸钠反应所需的原料浓硫酸；
C、从脱水塔出来的甲酸气体再经过两级精馏塔进一步分离提纯，除去脱水塔带出的杂质，从塔顶出去的甲酸气体通过冷凝便得到高纯度、高品质的成品甲酸产品，所得成品甲酸产品的甲酸质量分数在99.5％以上；从一级精馏塔、二级精馏塔底出来的甲酸溶液返回前工序湿法净化塔用作湿法净化酸。
在本发明的技术方案中，步骤B所述脱水剂为发烟硫酸或发烟硫酸与无水甲酸的混合物。
作为优选，本发明的技术方案中，步骤B所述脱水剂中发烟硫酸的质量分数为20～66％。
在本发明的技术方案中，步骤B中甲酸气与脱水剂的物料接触方式为逆流或顺流。
在本发明的技术方案中，通过预热器预热后的脱水剂温度为80～110℃。
综上所述，相比现有传统技术，本发明的有益效果是：
A、改现有的单套间隙蒸馏操作为多套蒸馏集中连续净化方式，传热传质更为均匀稳定，工艺过程操作很容易控制，生产过程十分稳定；
B、以发烟硫酸或发烟硫酸与无水甲酸的混合物作为脱水剂，脱水后各物料就变成了生产所需的原料或产品，做到了清洁生产，也无新的污染因子产生；
C、采用串联的两级精馏，进一步的分离提纯，确保产品质量和操作的稳定，得到高纯度、高品质的成品甲酸产品。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅附图1，本发明提供的一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法，包括以下步骤：
A、原料甲酸钠和浓硫酸反应完全后的料浆进入多套蒸馏釜内通过蒸汽加热，多套蒸馏釜内料浆中的甲酸在系统为负压的情况下，以带有一定的粉尘和水分的甲酸蒸汽的形式经过沉降除尘器和湿法净化塔后进入脱水塔；
B、进入脱水塔内的甲酸气用通过预热器预热后的脱水剂进行脱水，预热后的脱水剂温度为80℃，甲酸气与脱水剂的物料接触方式为逆流，从脱水塔出来的脱水剂经过冷却后进入浓硫酸高位槽作为酸化甲酸钠反应所需的原料浓硫酸；所述脱水剂为发烟硫酸，脱水剂中发烟硫酸的质量分数为20％；
C、从脱水塔出来的甲酸气体再经过两级精馏塔进一步分离提纯，除去脱水塔带出的杂质，从塔顶出去的甲酸气体通过冷凝便得到高纯度、高品质的成品甲酸产品，所得成品甲酸产品的甲酸质量分数在99.5％以上；从一级精馏塔、二级精馏塔底出来的甲酸溶液返回前工序湿法净化塔用作湿法净化酸。
对本实施例制备的甲酸产品进行多次质量检测，与传统工艺制备的甲酸进行对比，其中，表1为GB/T2093-2011工业甲酸国家标准，表2为GB/T15896-95试剂甲酸国家标准，表3为本实施例制备的甲酸产品与工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯甲酸的质量检测对比结果。
表1工业甲酸国家标准(GB/T2093-2011)
表2试剂甲酸国家标准(GB/T15896-95)
表3实施例1的甲酸产品与工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯甲酸相比
由以上对比结果可知，本发明实施例1制备的甲酸产品甲酸含量在99.83％以上，显著高于工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯的国家标准。
实施例2
请参阅附图1，本发明提供的一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法，包括以下步骤：
A、原料甲酸钠和浓硫酸反应完全后的料浆进入多套蒸馏釜内通过蒸汽加热，多套蒸馏釜内料浆中的甲酸在系统为负压的情况下，以带有一定的粉尘和水分的甲酸蒸汽的形式经过沉降除尘器和湿法净化塔后进入脱水塔；
B、进入脱水塔内的甲酸气用通过预热器预热后的脱水剂进行脱水，预热后的脱水剂温度为110℃，甲酸气与脱水剂的物料接触方式为顺流，从脱水塔出来的脱水剂经过冷却后进入浓硫酸高位槽作为酸化甲酸钠反应所需的原料浓硫酸；所述脱水剂为发烟硫酸与无水甲酸的混合物，脱水剂中发烟硫酸的质量分数为66％；
C、从脱水塔出来的甲酸气体再经过两级精馏塔进一步分离提纯，除去脱水塔带出的杂质，从塔顶出去的甲酸气体通过冷凝便得到高纯度、高品质的成品甲酸产品，所得成品甲酸产品的甲酸质量分数在99.5％以上；从一级精馏塔、二级精馏塔底出来的甲酸溶液返回前工序湿法净化塔用作湿法净化酸。
对本实施例制备的甲酸产品进行多次质量检测，与传统工艺制备的甲酸进行对比，其中，表4为本实施例制备的甲酸产品与工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯甲酸的质量检测对比结果。
表4实施例2的甲酸产品与工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯甲酸相比
由以上对比结果可知，本发明实施例2制备的甲酸产品甲酸含量在99.91％以上，显著高于工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯的国家标准。
综上所述，本发明的方法生产的甲酸产品甲酸含量在99.83％以上，高于工业甲酸94％优等品、试剂甲酸化学纯/分析纯的国家标准，是高纯度、高品质的甲酸产品。
以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用硫酸酸化甲酸钠生产高纯甲酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、原料甲酸钠和浓硫酸反应完全后的料浆进入多套蒸馏釜内通过蒸汽加热，多套蒸馏釜内料浆中的甲酸在系统为负压的情况下，以带有一定的粉尘和水分的甲酸蒸汽的形式经过沉降除尘器和湿法净化塔后进入脱水塔；
B、进入脱水塔内的甲酸气用通过预热器预热后的脱水剂进行脱水，从脱水塔出来的脱水剂经过冷却后进入浓硫酸高位槽作为酸化甲酸钠反应所需的原料浓硫酸；
C、从脱水塔出来的甲酸气体再经过两级精馏塔进一步分离提纯，除去脱水塔带出的杂质，从塔顶出去的甲酸气体通过冷凝便得到高纯度、高品质的成品甲酸产品，所得成品甲酸产品的甲酸质量分数在99.5％以上；从一级精馏塔、二级精馏塔底出来的甲酸溶液返回前工序湿法净化塔用作湿法净化酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱水剂为发烟硫酸或发烟硫酸与无水甲酸的混合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述脱水剂中发烟硫酸的质量分数为20～66％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱水塔内脱水处理时甲酸气与脱水剂的物料接触方式为逆流或顺流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过预热器预热后的脱水剂温度为80～110℃。
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