CN1502599A - 一种喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺及其所用设备 - Google Patents

Abstract

本发明为一种喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺及其所用设备。本工艺包括将甲酸钠溶液与热气流混合进行充分的热交换，使其经过脱水、熔融直至发生脱氢反应，即可得到草酸钠。所用设备主要包括热风炉、换热器、脱氢反应器和分离器；所述脱氢反应器中通过设有的缩放管实现甲酸钠溶液与热气流的充分热交换。本发明克服了现有技术的缺陷，设备投资小，工艺操作简单方便，可节省蒸汽消耗，成本低，转化率及热效率均较高。

Description

一种喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺及其所用设备

技术领域

本发明涉及草酸钠的制备方法。特别是一种喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺及其所用设备。

背景技术

现有的由甲酸钠生产草酸钠的过程首先是将甲酸钠水溶液用双效蒸发器浓缩成过饱和溶液，析出带结晶水的晶体，利用离心机脱水制成干燥的甲酸钠晶体，然后再将干燥的甲酸钠晶体放入手烧炉的脱氢锅中，用火焰直接加热锅底，将其加热经熔融直至发生脱氢反应，立即停火浇水，然后用真空抽走草酸钠悬浮液，如此周而复始地循环下去。其缺点是：1、其生产过程是间断的；2、其生产过程使用转动设备较多、因此电能消耗高；3、其手烧炉脱氢锅的热效率较低，仅有16～18％；4、加热过程温度控制是通过工人观察来完成的，因此稳定性差，易出现粘锅与糊锅现象，有时还会出现局部停留在某一温度时间较长，发生部分的副反应，影响甲酸钠生成草酸钠的转化率，目前一般在78～84％；5、需用岗位人员较多；6、将甲酸钠水溶液浓缩成过饱和析出大量晶体，要用蒸汽加热，因此蒸汽消耗较高；7、由于是手烧炉，消烟除尘不易达到理想效果，对环境有污染。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷而提供一种设备投资小、工艺操作简单方便、可节省蒸汽消耗、成本低、转化率及热效率均较高的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺。

本发明的另一个目的是提供一种上述喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺所用设备。

本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺包括将一定浓度的甲酸钠溶液先加热到180-205℃，再与900-1050℃的热气流混合进行充分的热交换，使甲酸钠溶液经过脱水、熔融直至发生脱氢反应；然后分离出氢气，即可得到生成物草酸钠。

其中，所述甲酸钠溶液的浓度可为45-50％。

所述甲酸钠溶液与热气流的混合比例可为1∶2-5。

所述甲酸钠溶液的脱水、熔融和脱氢的反应过程中，其与热气流的混合流速在8-10米的范围内由15-25m/s增加到50-80m/s，再缩小至15-25m/s。

本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺所用设备的主要包括热风炉、换热器、脱氢反应器和分离器；其中所述脱氢反应器包括反应器筒体，筒体的一端与热风炉的出风口相连，靠近此出风口处设有与热风风向相同的雾化器喷嘴；在反应器中部设有逐渐收缩再逐渐扩大的缩放管，筒体的另一端与分离器入口处相通。

其中，所述缩放管的作用是使甲酸钠蒸发水分后形成的细小颗粒状的干燥甲酸钠再次与热风强烈混合，加快其混合热交换速度和充分加热，使甲酸钠的脱氢反应较为彻底，有利于提高转化率。

所述筒体长度可为8-10米；筒体直径可为280-320毫米；所述筒体中喷嘴与缩放管之间的距离可为3-5米。

所述反应器中气体流速可为15-20m/s；所述缩放管在最小直径处的气体流速可为50-80m/s。

本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺所用设备还可以包括高压泵。

本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺所用设备还可以包括用文丘里喷管反应器替代上述脱氢反应器。使用文丘里喷管反应器的核心是文丘里缩放喷管，由热风炉产生的高温热气流流经收缩区压缩，通过喉部时的速度非常高，可达80-120m/s，此时在喉部喷入甲酸钠水溶液，喷出孔里的流速为11-15m/s。其溶液滴将被高速气流的动能冲击成表面积(单位重量的比)很大的细小的雾状液滴，并强烈地紊流入热气流中与之混合进行效率较高的热交换，液滴中的水分迅速地被蒸发，甲酸钠形成较液滴的比表面积更大的、更细小的干燥甲酸钠颗粒，并悬浮在热气流中继续被加热，经过熔融到发生脱氢反应，生成草酸钠和氢气。然后氢气和废气经分离装置被排出，与此同时草酸钠却被收集。由于甲酸钠水溶液的喷入和废气的排出都是连续的，所以其反应也是连续的。

本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺的特点是制取干燥的甲酸钠与继续加热直至发生脱氢反应是在同一加热器中的不同位置完成的，其优点是：

1、设备少，投资小，工艺操作简单方便。

2、用甲酸钠溶液脱氢可以节省制取干甲酸钠的蒸汽消耗，节约蒸汽约1吨/(吨草酸钠)。

3、一台热风炉可以取缔全部脱氢炉灶，一台喷液管加热器可以取缔全部脱氢锅；同时也可以取消烧火和看管锅炉岗位等人员，降低成本，因地制宜，约为9元/吨草酸钠。

4、在短时间内，便可使甲酸钠加热到400而发生脱氢反应，这对提高其转化成草酸钠的转化率十分有利；只要甲酸钠溶液与热气流的混合比例恰当，其反应的最终温度就可以得到良好的控制，可使其转化率达90％以上；节约甲酸钠的用量，约为0.12吨/草酸钠。

5、工艺过程的热效率较高，可达60％以上，节煤约为0.13吨/草酸。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步描述本发明。

附图1为本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺流程图；

附图2为本发明的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺所用设备中所述脱氢反应器的整体结构示意图。

其中，所述附图中标号1甲酸钠溶液槽；2为高压泵；3为热风炉；4为换热器；5为脱氢反应器；6为分离器；7为废气出口；8为草酸钠出口；9为热风入口；10为雾化器喷嘴；11为缩放管；12为反应气出口。

具体实施方式

如图所示的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺包括：将48％浓度的甲酸钠溶液通过高压泵2，泵口压力为40kgf/cm，进入热风炉上方的表面式换热器4，使其温度升高至200℃，再通过设置在脱氢反应器5中热气流中心的雾化器的喷嘴10直接喷入到由热风炉3中产生的约1000℃的热气流中，使甲酸钠溶液和热气流直接混合，进行热交换；甲酸钠溶液喷出后扩散雾化成细小的液滴(粒径在0.1mm左右)，一部分水分通过闪蒸被蒸发，并与热气流混合，在短时间内，热气流被冷却，甲酸钠溶液被加热，使甲酸钠溶液形成干燥的呈细小颗粒状的甲酸钠；再经过缩放管11，使其与热风再次强烈混合，使甲酸钠颗粒充分加热到熔融，最后和气流的温度同时达到400-500时，甲酸钠发生脱氢反应生成草酸钠和氢气；到达出风口12处直接进入分离器6，氢气随废气7经分离器排出，与此同时，生成物草酸钠被收集8。整个工艺过程是在连续流动中完成的。

其中，热气流入口处的风速为25m/s；雾化器喷嘴处的压力为30kgf/cm²；缩放管最小直径处的风速为70m/s；出口处的风速为20m/s；整个反应器筒体长度为8米；筒体直径为300毫米；喷嘴与缩放管之间的距离为4米；缩放管靠近喷嘴一方的管壁与筒体轴向之间的角度为40-60度；缩放管后部管壁与筒体轴向之间的角度为30度。

Claims (9)

1、一种喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺，其特征是包括将一定浓度的甲酸钠溶液先加热到180-205℃，再与900-1050℃的热气流混合进行充分的热交换，使甲酸钠溶液经过脱水、熔融直至发生脱氢反应；然后分离出氢气，即可得到生成物草酸钠。

2、如权利要求1所述的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺，其特征是所述甲酸钠溶液的浓度为45-50％。

3、如权利要求1所述的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺，其特征是所述甲酸钠溶液与热气流的混合比例为1∶2-5。

4、如权利要求1所述的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺，其特征是所述甲酸钠溶液的脱水、熔融和脱氢的反应过程中，其与热气流的混合流速在8-10米的范围内由15-25m/s增加到50-80m/s，再缩小至15-25m/s。

5、一种如权利要求1-4中任一所述的喷液式甲酸钠脱氢生产草酸钠工艺所用设备，其特征是包括热风炉、换热器、脱氢反应器和分离器；其中所述脱氢反应器包括反应器筒体，筒体的一端与热风炉的出风口相连，靠近此出风口处设有与热风风向相同的雾化器喷嘴；在反应器中部设有逐渐收缩再逐渐扩大的缩放管，筒体的另一端与分离器入口处相通。

6、如权利要求5所述的设备，其特征是所述筒体长度为8-10米；筒体直径为280-320毫米；所述筒体中喷嘴与缩放管之间的距离为3-5米。

7、如权利要求5所述的设备，其特征是所述反应器中气体流速为15-20m/s；所述缩放管在最小直径处的气体流速为50-80m/s。

8、如权利要求5所述的设备，其特征是还包括高压泵。

9、如权利要求5所述的设备，其特征是还包括用文丘里喷管反应器替代脱氢反应器。

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