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        甲酸鈉酸化法生產(chǎn)甲酸工藝改進(jìn)

        2018-10-29 08:12:20陳巨喜
        山東化工 2018年19期
        關(guān)鍵詞:示意圖工藝流程工藝

        陳巨喜

        (衡陽屹順化工有限公司,湖南 衡陽 421000)

        甲酸作為一種有機(jī)化工原料,廣泛應(yīng)用于有機(jī)化工產(chǎn)品合成、農(nóng)藥、皮革、染料、醫(yī)藥、橡膠、造紙、塑料、建材及畜牧業(yè)等行業(yè),其衍生物的用途也十分廣泛。由于甲酸對環(huán)境影響很小,其用量近十年來增長迅猛,生產(chǎn)工藝也在不斷優(yōu)化。生產(chǎn)工藝主要有甲酸鈉酸化法、甲酸甲脂法、丁烷液相氧化工藝、甲酰胺法等4種[1]。甲酸鈉酸化法生產(chǎn)甲酸是最早工業(yè)化生產(chǎn)甲酸的傳統(tǒng)工藝,在我國有60余家生產(chǎn)企業(yè),總產(chǎn)能不足20萬t。由于甲酸鈉酸化法產(chǎn)能規(guī)模小、連續(xù)化程度低、生產(chǎn)成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、污染嚴(yán)重,隨著國內(nèi)環(huán)保力度的加大及魯西化工和肥城阿斯德化工甲酸甲脂法工藝各年產(chǎn)20萬t裝置的建成,該法生存空間越來越窄。衡陽屹順化工有限公司年產(chǎn)10000t甲酸鈉酸化法生產(chǎn)甲酸裝置經(jīng)工藝改進(jìn),喚發(fā)了新的活力,市場競爭力不遜于甲酸甲脂法生產(chǎn)工藝。

        1 甲酸鈉酸化法工藝流程

        甲酸鈉酸化法生產(chǎn)工藝流程簡單、原料易得、操作簡便、投資小、見效快是它的優(yōu)點(diǎn),我國仍有許多企業(yè)采用甲酸鈉法生產(chǎn)工藝,傳統(tǒng)甲酸鈉酸法生產(chǎn)甲酸工藝流程是:甲酸鈉與濃硫酸反應(yīng)成固液混合物,經(jīng)蒸發(fā)干燥,氣相經(jīng)冷凝得甲酸,固相為副產(chǎn)硫酸鈉粉體(見工藝流程示意圖1)。

        圖1 甲酸鈉法生產(chǎn)甲酸工藝流程示意圖

        2 甲酸鈉酸化法生產(chǎn)工藝存在的缺陷

        (1)根據(jù)甲酸鈉的純度高低,甲酸鈉的消耗一般為1.35~1.8t/t,原料甲酸鈉價(jià)格高,市場價(jià)格波動(dòng)大,生產(chǎn)成本高。

        (2)間歇性生產(chǎn),年產(chǎn)10000t生產(chǎn)裝置需要10條以上生產(chǎn)線,人工逐釜投料,勞動(dòng)強(qiáng)度大,人工成本高,且投料時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)有廢氣溢出污染環(huán)境。

        (3)副產(chǎn)硫酸鈉的流動(dòng)性較差、易板結(jié)、輸送難,出料溫度超過100℃,其中夾帶2%~4%殘酸,人工出料時(shí)有大量甲酸蒸汽污染環(huán)境,且無法直接包裝,一直困擾著甲酸鈉酸化法甲酸生產(chǎn)企業(yè)。

        3 工藝改進(jìn)方法

        3.1 原料甲酸鈉處理工藝

        可作為生產(chǎn)甲酸的甲酸鈉分為合成甲酸鈉和副產(chǎn)甲酸鈉,合成甲酸鈉純度高、消耗低,但價(jià)格高。副產(chǎn)甲酸鈉純度低,一般都含有一定量有機(jī)物,價(jià)格雖低但消耗較高。若副產(chǎn)甲酸鈉中含有低沸點(diǎn)(230℃以下)有機(jī)物,有機(jī)物會(huì)在高溫蒸發(fā)時(shí)進(jìn)入甲酸而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

        歧化法生產(chǎn)新戊二醇企業(yè)副產(chǎn)甲酸鈉,此甲酸鈉含量78%~85%,另含有5%左右新戊二醇和3%~8%的水分,由于純度低且其含有的新戊二醇沸點(diǎn)低(210℃),不適合直接生產(chǎn)甲酸,也不適合被其它行業(yè)使用,幾乎無市場需求、無價(jià)值,成為新戊二醇生產(chǎn)企業(yè)的負(fù)擔(dān)。

        新戊二醇副產(chǎn)甲酸鈉可經(jīng)干燥回收新戊二醇[2],提純后的甲酸鈉(含量97%以上)再作為生產(chǎn)甲酸原料[3]。每噸副產(chǎn)甲酸鈉可回收50kg左右新戊二醇的價(jià)值達(dá)600元以上,可實(shí)現(xiàn)甲酸鈉零成本生產(chǎn)甲酸,且解決了新戊二醇生產(chǎn)企業(yè)后顧之憂。

        新戊二醇副產(chǎn)甲酸鈉真空加熱干燥產(chǎn)生的新戊二醇經(jīng)三級水吸收塔吸收后,排空的不凝氣以及新戊二醇吸收液真空脫水蒸餾時(shí)的尾氣經(jīng)三級水吸收塔吸收后排空的不凝氣仍夾帶少量新戊二醇和其它有機(jī)物,對環(huán)境污染嚴(yán)重。新戊二醇易燃,燃燒分解成二氧化碳和水,自燃點(diǎn)399℃。衡陽屹順化工有限公司生物質(zhì)鍋爐爐膛溫度在800℃以上,采取收集含新戊二醇等有機(jī)廢氣經(jīng)水封、阻火器送往生物質(zhì)鍋爐作為二次補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行焚燒的方法[4],徹底解決了廢氣污染環(huán)境問題,環(huán)境治理成本很低(見干燥甲酸鈉回收新戊二醇工藝流程示意圖2)。

        圖2 干燥甲酸鈉回收新戊二醇工藝流程示意圖

        3.2 投料工藝改進(jìn)

        甲酸鈉易吸潮粘附,不適合常規(guī)輸送設(shè)備輸送,傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝一直沒找到有效解決辦法。管鏈輸送機(jī)是容積式輸送裝置,可實(shí)現(xiàn)物料的輸送和計(jì)量,其結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小,可以三維改變輸送方向,且在出料口安裝鏈盤清掃裝置。能很好的解決甲酸鈉輸送并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)投料難題。經(jīng)采取集中備料、管鏈輸送,整個(gè)輸送及投料系統(tǒng)全封閉,反應(yīng)釜微負(fù)壓運(yùn)行,即減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約人工,又杜絕了因人工投料時(shí)反應(yīng)釜口溢出廢氣污染環(huán)境現(xiàn)象(見投料工藝流程示意圖3)。

        圖3 投料工藝流程示意圖

        3.3 副產(chǎn)硫酸鈉出料工藝改進(jìn)

        1)借用回轉(zhuǎn)滾筒干燥原理,在回轉(zhuǎn)滾筒進(jìn)料端上部開孔接入引風(fēng)機(jī),在回轉(zhuǎn)滾筒尾部開口進(jìn)空氣,利用引風(fēng)機(jī)抽負(fù)、空氣對流冷卻把硫酸鈉冷卻到60℃以下,硫酸鈉夾帶的殘酸基本被冷空氣帶走。副產(chǎn)硫酸鈉再包裝(噸包)出售。引風(fēng)進(jìn)入尾氣吸收塔用水吸收,吸收液是稀甲酸,可回收到甲酸蒸發(fā)釜內(nèi)重新蒸發(fā)利用。

        2)硫酸鈉水平輸送采用U型螺旋輸送機(jī),把U型螺旋輸送機(jī)的平蓋板改為U型蓋板,改造輸送機(jī)內(nèi)吊掛軸承(減少軸套外徑和吊掛加強(qiáng)筋寬度、盡可以增加流通面積),垂直輸送采用斗提機(jī),在斗提機(jī)和螺旋輸送上的適當(dāng)位置開口接入引風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行除塵和除廢氣處理(見硫酸鈉出料工藝流程示意圖4)。

        圖4 硫酸鈉出料工藝流程示意圖

        此系列工藝改進(jìn)方法應(yīng)用于衡陽屹順化工有限公司年產(chǎn)10000t甲酸,該項(xiàng)目于2014年10月動(dòng)工、2015年4月竣工投料生產(chǎn),環(huán)保驗(yàn)收合格,生產(chǎn)環(huán)境大大改善,勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低,生產(chǎn)成本大幅下降,完全可以與甲酸甲脂法工藝進(jìn)行市場競爭,僅生產(chǎn)1.5年收回投資,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。

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