[发明专利]一种二流体喷液连续脱氢生产草酸钠的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及草酸钠的生产方法，具体涉及一种二流体喷液连续脱氢生产草酸钠的方法，本发明还涉及二流体喷液连续脱氢生产草酸钠的设备。

背景技术

生产草酸钠的化学反应式如下：

反应在310-450℃之间进行，最佳温度在420℃左右，而在物料升温过程中，尤其在300℃左右时很容易发生副反应。

因而必须采取措施使物料快速升温，迅速越过300℃左右这个阶段，周尽可能短的时间达到脱氢温度420℃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很容易碳化，所以脱氢后的产物草酸钠应立即离开高温区并迅速降温，才能避免分解和碳化。

目前，国内生产草酸钠的工艺是间歇法，反应在间歇脱氢锅中进行，方法是将干燥的甲酸钠投入脱氢间歇锅中，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℃时，开始脱氢，同时升温加快，当温度达到400℃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。但由于加热不均匀，靠近锅壁面附近的物料很容易过热分解或碳化，其次因升温时间过长，副产物多，收率低，通常只有80％-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，甲酸钠和草酸钠具有一定的毒性。在操作中粉尘飞扬，对工人的健康有极大影响。

国外为了提高草酸钠的收率并使脱氢过程连续化，采用链条式连续脱氢装置，链条由特殊材料制成，目的是防止物料粘连，物料通过喷嘴以喷雾状均匀的平摊在经过加热温度大约为400-450℃的链条上，受热升温后脱氢，然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。

为了提高脱氢的收率，并实现脱氢过程连续化，国内外专家均在研制新式的脱氢设备。现有技术中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，它是将物料均匀的喷涂在经过加热，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，也可使脱氢的收率有所提高，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道气作为热源，热流自下而上通过流化床，气体从物料的间隙穿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，其中的硫对脱氢反应有毒化作用，其三是脱氢后的产物不能及时降温，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、空气或硫化后的烟道气加热至430-600℃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加热至200-250℃，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，甲酸钠在流化床的停留时间控制在20秒以内，脱氢产物草酸钠在流化床的停留时间控制在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造，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，但缺点有四，其一是未能解决脱氢产物中含有大量氢气而带来的安全问题，其二是熔融状态的甲酸钠黏度大，不易喷淋，喷淋的甲酸钠分布不均，产物收率低，副产物多，其三是熔融状态的甲酸钠极易遇冷凝固堵塞管道或喷头，不利于连续脱氢，其四是熔融甲酸钠时设备温度高，容易造成人身伤害。