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甲酸钠生产工艺探讨　
　摘 要 ：介 绍 了以 一 氧化 碳 和 烧 碱 为原 料 制 取 甲酸 钠 一个 生 产 方 法 ，对 生产 工 艺 过程 作 了重 点探 讨 或说 明 。　 　

甲酸 钠 ，分 子 式 ＨＣＯＯＮａ， 是 一 种 白 色 结 晶 粉 末 ，略 有　 吸 湿 性 ，有轻 微 甲酸 气 味 ，密 度 １４ ９ ／ｍ。 ．２ ｇｃ ，熔 点 ２ ３ Ｃ， ５￣ 　 溶 于 水 ，微 溶 于 乙醇 ，无毒 ，无腐 蚀 性 ，具 有 还 原 性 ，能 和 强　 ＣＯ ２ Ｃ ＝ ２ ｏ　 ＋ Ｃ △ Ｈ ＞ ０　 反应 特 点 ：前 ３个 反应 均 为 不 可 逆 放 热 反 应 ．最终 一 个 反　 应 为 可 逆 吸热 反 应 。 通 过 上 述 反 应 制 备 气 体 混 合 物 称 为 煤　 气 ．煤 气 成 分 有 ＣＯ、 ＣＯ　 、Ｏ　 、Ｎ　及 部 分 硫 化 物 ． 其 中　 ＣＯ 和 ＣＯ　为 气 化 产 物 ．ｏ　和 Ｎ 　由 空 气 带 入 ，硫 化 物 由焦 炭　 带 入 。 气体 混 合 物 中 ＣＯ 为 有 用 成 分 ，Ｎ 　可 进 行 回收 作 为化 工　 生 产 中 惰 性 保 护 气 ，而 其 余 气体 为 杂 质 气体 ．须 在 以后 工 序　 中予 以清 除 。 　 氧 化 剂 反应 。 甲 酸钠 在通 常情 况 下贮 存 安 全 ，但 因具 有 吸 湿 性　 而 易 潮 解 ．贮 存 及运 输 过 程 中应 注 意 防潮 ． 吸潮 结 块 时并 不 改　变 产 品 性质 ．粉 碎后 可正 常使 用 。 　 甲 酸钠 关键 用 于 生 产 甲酸 、草 酸 和 保 险 粉 ，还 可 用 于 制 备　 还 原 剂 和消 毒 剂 等 。 　甲酸 钠 一个 关键 工业 生 产 方法 ，是 采 用烧 碱 和一 氧化 碳 作　 以空 气 为 汽 化 剂 时 ，炭 和 氧 反 应 属 于 气一 固 相 非 催 化 反　应 。 随 着 反 应 进 行 ．炭 颗 粒 度 逐 渐 减 小 ，不 断 生成 气 体 产　物。 　 原料 ，通 过 加温 加压 进行 反 应制 得 ，反应 不 需催 化 剂 参 和 。生　产 工艺过 程包 括造 气 、脱 碳 、压 缩 、净化 、合成 、浓缩 。 　 造 气 主 要 工 艺 控 制 指 标 为 ： ２ ｈ左 右 往 造 气 炉 中 加 入 一　 造 气　 次 焦 炭 ．每 次 焦 炭 加 入 量 为 ３ ０～４ ０ ｇ；造 气 炉 出 口 煤 气 温　 ０ ０ｋ 度 为 ５ ０～７ Ｏ ；煤 气 中 Ｃｏ≥２ ５ 、 Ｃｏ２ ０ Ｏ℃ ７－％ ≤２． 、 Ｏ２ ５％ ≤　Ｏ．％ ；压 力 ≤ ０．３ Ｍ Ｐ 。 ５ ０８ ａ　 造 气 主 要 设 备 是 造 气 炉 ，其 内 径 通 常 有 ３６ ．ｍ、 ２７ ｍ　 ＿４ 等 几 种 。造 气 炉 是 汽 化 剂 和 固体 燃 料 进 行 气 化 反 应 设 备 ，其　 结 构 为 钢 板 制 成 直 立 圆 筒 。 直 立 圆 筒 上 部 衬 耐 火 砖 及 保 温　砖 ， 下部 带 换 热 夹 套 。 夹 套 主 要 作 用 是 避 免 气 化层 温 度 过 高　 脱 碳　 而 使 灰 渣 熔化 粘 在炉 壁 上 ，并 回 收部 分 热 量 以附 产 水 蒸气 。 　 造 气 所 用 气 化 剂 是 空 气 ，所 用 固体 燃 料 是 冶 金 焦 炭 。 　 当 固体 燃 料 在 煤 气 发 生 炉 自上 而 下 移 动 时 ，会 发 生 一 系列 物　 理 和化 学 变 化 。 在 燃 料 层 顶 部 ，燃 料 和 上 升 温 度 较 高 煤　 气 接 触 ．被 高 温 煤 气 加 热 ，燃 料 中 水 分 蒸 发 ，这 一 区域 称 为　 干 燥 区。 燃 料 下 移 继 续 受 热 ，达 到 一 定 温 度 时 燃 料 中 有 机 物　 受 热 分 解 ，放 出 相 对 分 子 量 较 低 碳 氢 化 合 物 ，燃料 中 挥 发　 将 煤 气 中 Ｃ 　 脱 除 简 称 为脱 碳 。脱 碳 可 采 用 Ｎ ＯＨ 水　 Ｏ ａ 溶 液 化 学 吸 收 法 ．也 可 采 用 碳 酸 丙 烯 酯 物 理 吸收 法 ．还 可 采　 用有 机 胺 催 化 热 钾 碱 法 。 　１ ．Ｎａ ＯＨ水 溶 液 化 学 吸 收法 　 煤 气 经 水 洗 塔 进 行 水 洗 除 尘 、降 温 后 ，煤 气 和 吸 收 液 在 填 　 料 吸 收塔 中 呈逆 流 接 触 ，进 行 化 学 吸 收 。 吸 收液 为 Ｎ ＯＨ水 溶　 ａ 液 ，其 中 Ｎ ＯＨ含 量 为 １ ０～１ ５ ／ 化 学 反 应 式 如 下 ： ａ ０ ０ｇＩ 。 　２Ｎ ａ Ｈ ＋ ＣＯ ２ Ｎ ａ２ ３ Ｈ２ Ｏ ＝ ＣＯ ＋ ｏ　 分 子 大 量 放 出 ，燃 料 本 身 也 逐 渐 焦 化 ，变 为 类似 半 焦 物 质 ． 　这 一区域 称 为 干馏 区。 干馏 区下 部是 气 化 区 ，气化 反 应 关键 在 此　 进 行 ．其 中 气化 区 下部 ，主 要进 行炭 燃 烧 反应 ，称 为 氧化 　 层 ：气化 区 上 部 主 要 进行 炭 和 二 氧化 碳 反应 ，称 为还 原 区。 　 填 料 塔 有 ４台 ，前 两 台 控 制 Ｎ ＯＨ 含 量 ｉ４ ｇ Ｉ ａ ＞ ５／ ．后 两 台　 控 制 Ｎａ ＯＨ含 量 ≥ １ ｇ Ｉ ０／ ，否 则 应 将 吸 收塔 中 碱 送 往 苛 化 釜　 进 行 苛 化 处理 ，并 将 配 制 好 新 鲜碱 送 入 前 两 台 吸 收 塔 ，再 生　 碱送入后两台吸收塔。 　 苛 化 是 将 Ｎａ ＯＨ含 量 低 烧 碱 水 溶液 用 生 石 灰 进 行 处 理 得　到 再 生 碱 过 程 。 化 学 反应 式 如 下 ： 　Ｃａ ＋Ｈ２ ＝Ｃａ（ｏＨ ）　 Ｏ ０ ２ 燃 料 层 底 部 为 灰 渣 区 ． 在该 区域 灰 渣 可 预 热 由炉 底 进 入 空　 气 ，同 时灰 渣 被 冷 却 ．可 保 护 造 气 炉 底 部 炉 算 不 致 因过 热 而　 变 形 或烧 坏 ．反 应 后 灰 渣 落 入 灰 箱 后 排 出炉 外 。干 燥 区 上　 部 是没 有 燃 料 空 间 ．称 为 自 由空 间 ．起 到聚 集 气体 作 用 。 　 造 气炉 中发 生 化 学 反 应 式 如 下 ： 　 Ｎ ２ Ｏ３ ａＣ ＋Ｃａ ｏＨ ）＝Ｃａ Ｏ３ （ ２ Ｃ ｌ＋２ ＯＨ Ｎａ 　 中小企业科技 ２ ０ ．７ ０ ７０ 　 维普资讯 将 苛 化 液 澄 清 ，进 行 固液 两 相 分 离 ，澄 清 液 即 为再 生 碱 。 　 ２．碳 酸 丙 烯 酯 法　 Ｃ２ ＳＨ ＋Ｚ Ｏ ＝Ｚｎ ＋Ｃ２ ＋ Ｈ２ 　 Ｈ５ ｎ Ｓ Ｈ４ ０ 氧化 锌脱 硫 剂 以氧 化 锌 为 主 体 ，其 余 为 三 氧 化 二 铝 ，还 有　 加 入 氧 化 铜 、 三 氧 化 钼 、二 氧 化 钛 和 氧 化 镁 、氧 化 锰 等 以增　 进 脱 硫 效 果 。 氧 化 锌 含 量 在 ８ ％ ～９ ％ ，一 般 制 成 ３～６ 　 ０ ０ ｍｍ 球 状 、片 状 或 条 状 ，呈 灰 白或 浅 黄 色 。 常 用 型 号 有 Ｔ ０ 、 ３ ２　 碳 酸 丙 烯 酯 分 子 式 为 ＣＨ ０Ｈ ３ ＯＣＯ２ 　 ｃＨ ，是 一 种 极 性 有 机　 溶 剂 ，对 ＣＯ 、 Ｈ ｓ等 酸 性 气 体 具 有 较 大 溶 解 能 力 ，而 Ｎ 、 　 ２ ２ 　 Ｃ 等 气 体 在 其 中 溶 解 度甚 微 。 所以 可 利 用 碳 酸 丙 烯 酯 对 煤　 Ｏ 气 中 ００ 进 行 选 择 性 吸 收 。吸 收 条 件 为 常 温 、加 压 。 ２ 　 该 吸 收 过 程 是 可 逆 物 理 吸 收 过 程 ，碳 酸 丙 烯 酯 可 在 高　温 、减 压 条 件 下 进 行 再 生 循 环 使 用 。 　 ３ 有 机 胺 催 化 热 钾碱 法　 ． Ｔ ０ 、Ｔ ０ ３ ４ ３ ５等 。 　氧 化 锌 脱 硫 采 用 双 床 串 联 倒 换 法 ，第 一 床起 脱 硫 作 用 ， 　 第 二 床起 保 护 作 用 。 　 有 机 胺 催 化 热钾 碱 法 又 称 为 本 菲 尔 特 法 ，所 使 用 溶 液 由　 Ｋ Ｃ 水 溶 液 、催 化 剂 ＤＥ ２ Ｏ。 Ａ、 缓 蚀 剂 Ｋ Ｏ 及 消 泡 剂 硅 酮 组　 Ｖ 。 成 ，其 质 量 分 率 分 别 控 制 为 ２ ％ ～３ ％ 、２５ ～５０ ７ ０ ．％ ．％、 ０５ ．％　 和 １ ０ ６ ０×１ —。 其 中 Ｋ ＣＯ 水 溶 液 用 于 吸 收 煤 气 中 　 ×１ — ～１ ０６ ２ 。 Ｃ 　 Ｏ ；催 化 剂 Ｄ Ａ 为 二 乙 醇 胺 【 ２ 一 二羟 基 二 乙胺 ） 简　 Ｅ 即 ，２称 。用 于 提 高 吸 收 反 应 速 率 ；缓 蚀 剂 Ｋ ＶＯ。 偏 钒 酸 钾 ）用 于 缓　 【 合 日 Ｊ　 成　 巩 合 成 是 将 Ｎａ ＯＨ 和 ＣＯ 通 过 加 温 加 压 生 成 ＨＣＯＯＮａ，反　 应 压 力 １８～２．ＭＰａ ． ０ ，反 应 温 度 为 １ ０～１ ０ Ｃ，所 用 反 应 设　 ５ ８￣ 备 为 管 式反 应 器 。 化 学 反 应 式 ： 　ＮａＯ Ｈ ＋ Ｃｏ ＝ Ｈ Ｃｏ ｏ Ｎａ　 Ａ Ｈ ＞ ０　 反 应 压 力 由 压 缩 机 提 供 ， 由尾 气 阀进 行 调 节 。Ｎａ Ｈ 在 进　 Ｏ 入 管 式 反 应 器 前 经 预 热 器 利 用 水 蒸 气 预 热 ， 以达 到 合 成 所 需 　 温 度 条 件 。 合 成 得 到 是 Ｈ ＯＯＮ 水 溶 液 ， 浓 度 要 求 ≥ Ｃ ａ 　４ ０ ／　 ０ ｇＩ ｏ 解 湿 ＣＯ 和 热 浓 Ｋ ＣＯ。 溶 液 对 钢 质 管 线 、 设 备 腐 蚀 ； 　 ２ 水 　 消泡 剂 硅 酮 用 于 破 坏 气 泡 间 液 膜 稳 定 性 ， 加 速 气 泡 破 裂 ， 　 降 低 溶 液 起 泡 高 度 。 该 法 具 有 净 化 度 高 、 吸 收 选 择 性 好 、 　Ｃｏ　 度 和 回收率 高 优 点 。 化 学 反应 式如 下 ： 纯 　Ｋ２ ＣＯ３ ＋Ｃｏ２ ＋Ｈ２ ＝２ＫＨＣＯ３ ｏ 　 Ａ Ｈ ＜０ 　 空气 和焦 炭 进行 气 化反 应 时 ， 因有 Ｎ 进 入 生产 系 统 ， ２ 　 而 Ｎ 未 被 吸收 ，亦 未参 和 合 成反 应 ，故 Ｎ 可 回收 作 为化 工生 　 ２ 　 该 反应 为可 逆放 热反 应 ，吸收 ＣＯ 时 采 用 加压 操 作 ，再 生　 　 时采 用 减 压 操 作 ，但 吸 收 温 度 和 再 生 温 度 相 同 或 接 近 ， 以 节 省　再 生 时 热 耗 量 。 加 热 有 利 于 ＫＨＣＯ。分 解 ， 溶 液 再 生 是　 产 中 惰 性气 体 。但 Ｎ 中 ｏ 含 量 须 严 格 控 制 在 ≤Ｏ５ ２ 　 ．％， 以保　证 安全 生产 。 　 在 带 有 再 沸 器 再 生 塔 中进 行 。 在 再 沸 器 内利 用 间 接 换 热 ， 　 将 溶 液 煮 沸 使 大 量 水 蒸 气从 溶 液 中 蒸 发 出 来 ，水 蒸 气 沿 再 生　塔 向上 流动 作 为 气 提 介 质 。 这 不 仅 降 低 了 气 相 中 Ｃ０２ 分 压 ， 　 浓 缩　 将 浓 度 ≥４ Ｏ ， Ｈ ＯＯＮａ溶 液 送 入 蒸 发 器 中进 行 真 空　 Ｏ ｇＩ Ｃ 蒸 发 。 以 水 流 泵 控 制 蒸 发 真 空 度 ４ ０～６ ０ ０ ０ ｍｍＨ ， 以 水 蒸 气 　 ｇ 为 加 热 介 质 ， 控 制 蒸 发 温 度 为 ８ ９ ℃ ， 得 到 浓 度 ７ ０～ ‘ ０～ Ｏ ４ 　 。７ ０ ／ 浓 ＨＣＯＯＮａ溶 液 。 ５ ｇＩ 　 提 高 了 解 吸 推 动 力 ， 而 且 增 加 了 液 相 湍 动 程 度 和 解 吸 面　积 。从 而使 溶液 得 到 更 好 再 生 。 　 压 缩　 将 浓 Ｈ ＯＯＮａ溶 液 放 至 抽 滤 器 中冷 却 并 进 行 真 空 抽 滤 ， Ｃ 　 可得 到 干 品 甲酸 钠 ，其 纯 度 ≥８ ％ ，水分 含 量 ≤５ 　 ８ ％。 用 往 复 式 压 缩机 对 脱 碳 后 气 体 进 行 二 级 压 缩 ，使 气 体 压　 力 达 到 ≤２２ ａ 以满 足 Ｈ ．ＭＰ ， ＣＯＯＮ ａ合 成 工 艺 要 求 。 注 意 保 　持 压 缩 机 进 口压 力 为正 压 ，且 一 般 不 超 过 ７ ０ｍｍＨ２ ０ ０，二级 进　 结束语　我 国 合 成 氨 生 产 有 两 种 常 见 造 气 方 法 ， 即 固体 燃 料 造 　 气 和 烃 类 水 蒸 气 转 化 造 气 。 固体 燃 料 造 气 所 制得 半水 煤 气 中　ＣＯ 含 量 为 ２ ％ ～３ ％ ，烃 类 水 蒸 气 转 化 所 制 得 转 化 气 中　 ８ ０ 口压 力 控 制 在 ０３ ．８～０４ ＭＰ ，排 气 温 度 不 超 过 １ ５ ０。 ．５ ａ ７￣ 　因 压 缩 机 压 缩 是 经 净 化 后 易燃 易爆 煤 气 ，故 在 开 车 前　 须用 Ｎ 置换合格。 　 　 ＣＯ 含 量 为 １ ％ ～１ ％ 【 指 体 积 百 分 数 ） 对 于 合 成氨 生 产　 ２ ３ 均 。 脱 硫　 企 业 而 言 。 甲酸 钠 生 产 技 术 要 求 并不 是很 高 ，亦 不 需增 加 多　 少设 备 。且 具 有 甲酸 钠 生 产 成 本 优 势 ，所以 在 生 产 合 成 氨 　 在 甲酸 钠 生 产 中 ，采 用 较 多 脱 硫 方 法 是 氧 化 锌 法 。 　 氧 化 锌 是 一 种 内表 面 大 、硫 容 量 较 高 接 触 反 应 型 脱 硫 　 剂 。可 作 为 单 独 脱 硫 剂 使 用 。 除 噻 吩 外 ，它 能 以极 快 速 度　 将 硫 化 氢 和 各 种 有 机 硫 化 合 物 几 乎 全 部 脱 除 ，净 化 后 气 体 中 　硫 含 量 可 降到 Ｏ． １×１ 　 【 Ｏ Ｖ％ ）以下 。 　 化 学 反 应式 ： 　 Ｈ２ ｓ＋Ｚ ｏ ：Ｚ Ｓ＋Ｈ２ ｎ ｎ ｏ　Ｃ２ Ｓ ＋Ｚｎ ＝Ｚｎ Ｈ５ Ｈ Ｏ Ｓ＋Ｃ２ ｏＨ Ｈ５ 　 同时附 产甲 酸钠是可行 刁 　 。参 考 资 料　 １ 王 小宝．无机化 学工艺学．化 学工业 出版社 ，２０ 　 ０６ ２ 程桂花．合成氨．化 学工业出版社 ，１ ９　 ９８ （ 作者 介绍 ：工程 师 ，湖 南化 工职业技术学 院化工 系老师 ， 　研 究 方 向 ：无 机 和 精 细化 工 产 品 研 究和 开发 。　 ） ２０． ０７ ７中小企业 　１ 　 ０ 科技 ９１