专利名称：利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺及设备的制作方法
利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺及设备本发明利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺及设备属于有机化学领域，涉及 羧酸盐制备，具体来说是一种草酸钠及草酸的生产工艺及设备。目前，国内生产草酸钠的工艺是间歇法，其过程在间歇脱氢锅中进行。方法是将干 燥的甲酸钠投入间歇脱氢锅中，锅底用炉火加热，物料逐渐升温，当温度上升至脱氢温度大 约310°C时，开始脱氢，同时升温加快，当温度达到400°C左右时，甲酸钠急剧脱氢，由于脱 氢过程放热，物料温度也急剧上升，随即脱氢过程完毕。降温后，人工将产物移出锅外，准备 再一次投料。这种方法的优点是设备简单、投资少。但由于加热不勻，靠近锅壁面附近的 物料很容易过热分解或碳化，其次因为升温时间过长，副产物多，收率低，通常只有80%至 85%。能耗和物料损耗均较大。另外，高温操作、工作条件差、劳动强度大，甲酸钠和草酸钠 又有一定的毒性。在操作中粉尘飞扬，对工人健康有极大的影响。国外为了提高脱氢收率并使脱氢过程连续化，采用的链条式连续脱氢装置，链条 是由特殊材料制成的，目的是防止物料粘连。物料通过喷嘴以喷雾状均勻的平摊在经过加 热温度约为400 450°C的链条上，受热升温后脱氢，随后物料从链条上剥离，脱氢完毕，链 条继续循环运转。这种方法的优点是实现了脱氢连续化，提高了脱氢收率。缺点是设备投 资大，从国外引进一台这样的设备，约需3000万元。同时由于它的链条是由特殊材料制成 的，到目前为止，我国还不能自行制备这样的设备。为了提高脱氢收率，并实现脱氢过程连续化，国内外专家均在研究新式的脱氢设 备，从目前已公开的专利来看，有两类具有代表性的连续脱氢工艺及设备，一类是转鼓连续 脱氢工艺及设备。它是将物料均勻的喷涂在经过加热，具有一定温度的转鼓表面，物料在转 鼓表面实现脱氢，然后用刮刀将脱氢产物从转鼓上移走，转鼓连续不断的转动，以实现过程 的连续化，这种工艺的优点是实现了脱氢连续化，也可使脱氢收率有所提高，但缺点是设备 结构复杂，要求设备制作精度高，工业上难以实现，至今未实现工业化。另一类是流化床连 续脱氢，它是将煤气燃烧后形成的烟气作为热源，热气流自下而上通过流化床，气体从物料 的间隙窜过并将物料吹离床层，从而形成流化床。物料在流化床中脱氢以后从下料管中离 开流化床。此方法的优点也是实现了连续化，也可使脱氢收率提高，但缺点有三，其一是操 作弹性小、不易操作，其二是用煤气直接加热，其中的硫对脱氢过程有毒化作用，其三是脱 氢以后的产物不能及时降温，可能会导致物料分解或碳化。三相流化床双循环连续脱氢生产草酸钠的工艺是将氮气、空气或脱硫后的烟道气 加热至430°C 600°C作为载热介质，经鼓风机从流化床的底部通入，自下而上通过流化 床；将甲酸钠在熔融锅中熔化并预热至200°C 250°C，然后将熔融状态的甲酸钠用压力泵 打入流化床上部；在流化床内甲酸钠通过喷头以喷雾状喷淋下来，与上升的高温气流逆流 接触，甲酸钠在流化床中的停留时间控制在20秒以内，脱氢产物草酸钠在流化床中的停留 时间控制在10秒以内；脱氢产物草酸钠被上升气流迅速带出流化床并依次进入旋风分离 器和洗涤塔中进行分离和冷却。此方法的优点是在普通流化床的基础上进行了改进，脱氢 后的产物被迅速带出流化床并得以迅速降温，避免了产物的进一步分解，进一步提高了产 物的收率，但也有一个缺点，就是未能彻底解决由于脱氢产物中含有大量氢气而带来的安全问题。循环流化床连续脱氢生产草酸钠的工艺，是将温度为500°C左右的过热蒸汽从流 化床脱氢反应器底部通入，甲酸钠在常温下经绞龙从流化床脱氢反应器下部进入，控制过 热蒸汽和甲酸钠的比例，使混合后的温度达到420°C左右，甲酸钠在此温度下脱氢；脱氢以 后的混合物进入旋风分离器，产物草酸钠从旋风分离器下部放出，氢气和水蒸气的混合物 从旋风分离器的上部出来经风机加压后，一部分进入流化床脱氢反应器底部循环利用，一 部分经多管式除尘器进一步脱除草酸钠后排空。此方法的缺点是蒸汽消耗过大。
本发明的目的在于改进上述生产工艺，提高脱氢收率，并克服上述技术存在的不 足，从而提供一种更加安全、可靠的连续脱氢生产草酸钠的工艺及设备。本发明的目的可以通过以下措施来实现本发明利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺及设备是以甲酸钠为原料，连续 脱氢制备草酸钠的新工艺。这个反应的化学式如下
IHCOONa 310~450°C) Na2C204+H2 反应在310 450°C之间进行，最佳反应温度在420°C左右，而在物料升温过程中， 尤其在30(TC左右很容易产生副反应。
IHCOONa 300 C左右 > Na2CO2 + 09 个 +H1 个因而必须采取措施使物料快速升温，迅速越过300°C左右这个阶段，用尽可能短的 时间达到脱氢温度420°C左右。此外，脱氢过程是一放热过程，脱氢后物料温度仍会继续上 升，而脱氢后生成的草酸钠在高温下容易分解和碳化。所以脱氢后的产物草酸钠应立即离 开高温区并立即降温，才能避免分解和碳化。利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺，(1)将温度为150-170°C左右的合 成尾气与来自煤气发生炉温度为700-800°C的煤气在换热器中进行换热，使其温度达 到500-600°C，从流化床脱氢反应器底部通入，甲酸钠在常温下自料仓经闭风器与温度降 为250-300°C的煤气混合，经混合预热器预热、旋风分离器分离后通过闭风器与温度为 500-6000C的合成尾气混合，从流化床脱氢反应器下部进入，控制合成尾气和甲酸钠的比 例，使混合后的温度达到420°C左右，甲酸钠在此温度下在流化床脱氢反应器中脱氢；(2)脱氢以后的混合物进入旋风分离器，在此被草酸钠水溶液迅速降温，产物草酸 钠从旋风分离器下部放出，排入草酸钠悬浮液槽，氢气和合成尾气的混合物从旋风分离器 的上部经水喷淋除尘后排出；利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺的设备是由甲酸钠料仓(1)、闭风器 (2)、混合预热器(3)、旋风分离器(4)、闭风器(5)、换热器(6)、换热器(7)、流化床脱氢反应 器(8)、旋风分离器(9)、草酸钠悬浮液槽(10)、循环水泵(11)所组成，甲酸钠料仓(1)与闭 风器(2)相连，闭风器(2)通过管道与混合预热器(3)及换热器(7)相连，混合预热器(3) 通过管道与旋风分离器(4)、换热器(7)及闭风器(2)接通，旋风分离器(4)通过管道与闭 风机(5)相连、闭风机(5)与流化床脱氢反应器(8)和换热器(6)接通，流化床脱氢反应器 (8)与旋风分离器(9)、闭风器(5)、换热器(6)、换热器(7)相连，旋风分离器(9)通过管道 分别与流化床脱氢反应器(8)、草酸钠悬浮液槽(10)及循环水泵(11)相连，草酸钠悬浮液槽(10)与循环水泵(11)及旋风分离器(9)相连，循环水泵(11)与旋风分离器(9)及草酸 钠悬浮液槽(10)相连。本发明的优点1.实现了连续化生产，提高了劳动生产率，改善了生产条件和劳动环境；2.由于利用合成尾气和甲酸钠固体在流化床脱氢反应器中充分混合快速升 温，缩 短了升温时间，减少了副产物的生成，提高了草酸钠的收率；3.省去了甲酸钠的熔融过程，简化了生产工艺；4.甲酸钠在流化床脱氢反应器中脱氢以后生成的草酸钠彭松状固体颗粒，被气流 迅速带出脱氢反应器，并进入旋风分离器自然迅速降温，减少了草酸钠的分解，提高了草酸 钠的收率；5.由于利用了煤气的热量，提高了能量利用率，避免了过热蒸气的消耗，降低了草 酸钠的制造成本；6.采用合成尾气作为加热介质，合成尾气中几乎不含有氧气，彻底解决了氢气的 安全问题，为工业化生产提供了安全保障。7.由于合成尾气本身具有一定压力，不用任何机械输送设备，即可节省投资，同时 也降低了运行成本。
如下附图是本发明的工艺设备原理图，其中1是甲酸钠料仓，2是闭风机，3是混合预热 器，4是旋风分离器，5是闭风机，6是换热器、7是换热器、8是流化床脱氢反应器，9是旋风 分离器，10是草酸钠悬浮液槽，11是循环水泵。下面结合附图通过实施例进一步评述年产10000吨草酸钠生产装置，将温度为150-170°C左右的合成尾气与来自煤气 发生炉温度为700-800°C的煤气在换热器中进行换热，使其温度达到500-600°C，从流化床 脱氢反应器底部通入，甲酸钠在常温下自料仓经闭风器与温度降为250-300°C的煤气混合， 经混合预热器预热、旋风分离器分离后通过闭风器与温度为500-600°C的合成尾气混合，从 流化床脱氢反应器下部进入，控制合成尾气和甲酸钠的比例，使混合后的温度达到420 V左 右，甲酸钠在此温度下在流化床脱氢反应器中脱氢，脱氢以后的混合物进入旋风分离器，产 物草酸钠从旋风分离器下部放出，氢气和合成尾气的混合物从旋风分离器的上部经水喷淋 除尘后排出。
权利要求
一种甲酸钠连续脱氢生产草酸钠的工艺，其特征是(1)将温度为150-170℃左右的合成尾气与来自煤气发生炉温度为700-800℃的煤气在换热器中进行换热，使其温度达到500-600℃，从流化床脱氢反应器底部通入，甲酸钠在常温下自料仓经闭风器与温度降为250-300℃的煤气混合，经混合预热器预热、旋风分离器分离后通过闭风器与温度为500-600℃的合成尾气混合，从流化床脱氢反应器下部进入，控制合成尾气和甲酸钠的比例，使混合后的温度达到420℃左右，甲酸钠在此温度下在流化床脱氢反应器中脱氢；(2)脱氢以后的混合物进入旋风分离器，在此被草酸钠水溶液迅速降温，产物草酸钠从旋风分离器下部放出，排入草酸钠悬浮液槽，氢气和合成尾气的混合物从旋风分离器的上部经水喷淋除尘后排出；
2.根据权利要求1所述的利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺的设备，其特征是 由甲酸钠料仓(1)、闭风器(2)、混合预热器(3)、旋风分离器(4)、闭风器(5)、换热器(6)、 换热器(7)、流化床脱氢反应器(8)、旋风分离器(9)、草酸钠悬浮液槽(10)、循环水泵(11) 所组成，甲酸钠料仓(1)与闭风器(2)相连，闭风器(2)通过管道与混合预热器(3)及换热 器(7)相连，混合预热器(3)通过管道与旋风分离器(4)、换热器(7)及闭风器(2)接通，旋 风分离器(4)通过管道与闭风机(5)相连、闭风机(5)与流化床脱氢反应器(8)和换热器 (6)接通，流化床脱氢反应器⑶与旋风分离器(9)、闭风器(5)、换热器(6)、换热器(7)相 连，旋风分离器(9)通过管道分别与流化床脱氢反应器(8)、草酸钠悬浮液槽(10)及循环 水泵(11)相连，草酸钠悬浮液槽(10)与循环水泵(11)及旋风分离器(9)相连，循环水泵 (11)与旋风分离器(9)及草酸钠悬浮液槽(10)相连。
全文摘要
本发明涉及一种利用合成尾气连续脱氢生产草酸钠的工艺及设备，用合成尾气作为载体在流化床脱氢反应器中直接加热固体甲酸钠，甲酸钠在流化床脱氢反应器中迅速升温，快速跃过副反应易发生的温度区域，在流化床脱氢反应器中脱氢后，产物草酸钠被气流迅速带入旋风分离器，在此被迅速降温，避免了草酸钠的分解。该工艺可实现连续化生产，提高了草酸钠的收率，解决了氢气的安全问题，并可节能降耗。
文档编号C07C51/41GK101823950SQ20091000809
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者李安民, 李悦筠 申请人:李安民