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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 ， 是 一 种 白 色 结 晶 粉 末 ，略 有 吸 湿 性 ，有轻 微 甲酸 气 味 ，密 度 。 ，熔 点 ， 溶 于 水 ，微 溶 于 乙醇 ，无毒 ，无腐 蚀 性 ，具 有 还 原 性 ，能 和 强 反应 特 点 ：前 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 、 、 、及 部 分 硫 化 物 其 中 和 为 气 化 产 物 和 由 空 气 带 入 ，硫 化 物 由焦 炭 带 入 。 气体 混 合 物 中 为 有 用 成 分 ， 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 ： 左 右 往 造 气 炉 中 加 入 一 造 气 次 焦 炭 每 次 焦 炭 加 入 量 为 ；造 气 炉 出 口 煤 气 温 度 为 ；煤 气 中 、 、 ；压 力 。 造 气 主 要 设 备 是 造 气 炉 ，其 内 径 通 常 有 、 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 脱 除 简 称 为脱 碳 。脱 碳 可 采 用 水 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 。 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 水 溶 液 ，其 中 含 量 为 化 学 反 应 式 如 下 ： 。 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 台 ，前 两 台 控 制 含 量 后 两 台 控 制 含 量 ，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 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 ： （ ） 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 ： ） （ 中小企业科技 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 。 碳 酸 丙 烯 酯 法 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 ，一 般 制 成 球 状 、片 状 或 条 状 ，呈 灰 白或 浅 黄 色 。 常 用 型 号 有 、 碳 酸 丙 烯 酯 分 子 式 为 ，是 一 种 极 性 有 机 溶 剂 ，对 、 等 酸 性 气 体 具 有 较 大 溶 解 能 力 ，而 、 等 气 体 在 其 中 溶 解 度甚 微 。 所以 可 利 用 碳 酸 丙 烯 酯 对 煤 气 中 进 行 选 择 性 吸 收 。吸 收 条 件 为 常 温 、加 压 。 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 。 有 机 胺 催 化 热 钾碱 法 、 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 水 溶 液 、催 化 剂 。 、 缓 蚀 剂 及 消 泡 剂 硅 酮 组 。 成 ，其 质 量 分 率 分 别 控 制 为 、 、 和 。 其 中 水 溶 液 用 于 吸 收 煤 气 中 。 ；催 化 剂 为 二 乙 醇 胺 【 一 二羟 基 二 乙胺 ） 简 即 ，称 。用 于 提 高 吸 收 反 应 速 率 ；缓 蚀 剂 。 偏 钒 酸 钾 ）用 于 缓 【 合 日 成 巩 合 成 是 将 和 通 过 加 温 加 压 生 成 ，反 应 压 力 ，反 应 温 度 为 ，所 用 反 应 设 备 为 管 式反 应 器 。 化 学 反 应 式 ： 反 应 压 力 由 压 缩 机 提 供 ， 由尾 气 阀进 行 调 节 。 在 进 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 水 溶 液 ， 浓 度 要 求 解 湿 和 热 浓 。 溶 液 对 钢 质 管 线 、 设 备 腐 蚀 ； 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 、 度 和 回收率 高 优 点 。 化 学 反应 式如 下 ： 纯 空气 和焦 炭 进行 气 化反 应 时 ， 因有 进 入 生产 系 统 ， 而 未 被 吸收 ，亦 未参 和 合 成反 应 ，故 可 回收 作 为化 工生 该 反应 为可 逆放 热反 应 ，吸收 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 。分 解 ， 溶 液 再 生 是 产 中 惰 性气 体 。但 中 含 量 须 严 格 控 制 在 ， 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 分 压 ， 浓 缩 将 浓 度 ， 溶 液 送 入 蒸 发 器 中进 行 真 空 蒸 发 。 以 水 流 泵 控 制 蒸 发 真 空 度 ， 以 水 蒸 气 为 加 热 介 质 ， 控 制 蒸 发 温 度 为 ， 得 到 浓 度 。 浓 溶 液 。 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 溶 液 放 至 抽 滤 器 中冷 却 并 进 行 真 空 抽 滤 ， 可得 到 干 品 甲酸 钠 ，其 纯 度 ，水分 含 量 。 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 以满 足 ， 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 ，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 含 量 为 ，烃 类 水 蒸 气 转 化 所 制 得 转 化 气 中 口压 力 控 制 在 ，排 气 温 度 不 超 过 。 因 压 缩 机 压 缩 是 经 净 化 后 易燃 易爆 煤 气 ，故 在 开 车 前 须用 置换合格。 含 量 为 【 指 体 积 百 分 数 ） 对 于 合 成氨 生 产 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 【 ）以下 。 化 学 反 应式 ： ： 同时附 产甲 酸钠是可行 刁 。参 考 资 料 王 小宝无机化 学工艺学化 学工业 出版社 ， 程桂花合成氨化 学工业出版社 ， （ 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 。 ） 中小企业 科技