[发明专利]一种甲酸脱水工业化制备高纯一氧化碳的方法

说明书

本发明涉及一种甲酸脱水工业化制备高纯一氧化碳的方法，该方法包括：(1)甲酸在浓硫酸共热条件下，脱水生成一氧化碳；(2)对生成的一氧化碳进行净化处理，得到纯度为99.999％的一氧化碳；(3)对脱水反应产生的稀硫酸进行减压浓缩，使其继续参与反应、循环使用；反应中产生的酸性废水，经中和后，作为冷却介质，继续循环使用；本发明实现了连续进料、连续出料、稀硫酸减压浓缩、硫酸和废水循环利用，配置先进的PLC控制系统，即可转化为工业化连续生产。实现了投资强度低、生产成本低、操作安全稳定可靠，工艺节能、环保。

技术领域

本发明涉及一种高纯一氧化碳制备方法，更具体地说，本发明涉及采用甲酸在浓硫酸脱水条件下工业化制备高纯一氧化碳。

背景技术

一氧化碳作为重要的有机化工原料，可用于制备如氨、光气以及醇、酸、酐、酯、醛、醚胺、烷烃和烯烃、各类均相反应催化剂、以及提取高纯镍等。高纯度(99.99％)一氧化碳主要用于半导体领域芯片的刻蚀、在多晶态钻石膜的生产中、为化学气相沉积工艺过程提供碳源、用于医药中间体、标准气配制、一氧化碳激光器、环境监测和科学研究等领域。

目前，一氧化碳的制备方法主要有：在钢铁行业中，采用焦炭大规模生产焦炉煤气(含有一氧化碳)，来用于金属还原，但是该方法生产的焦炉煤气中一氧化碳含量较低，其它杂质组分较多，在此基础上提纯到高纯＞99.99％的一氧化碳是非常难的；甲酸在催化剂条件下，也可制备一氧化碳，但是该方法存在的问题就是成本较高和甲酸转化率较低，并且过程中会产生氢气，不能绝对除去；在实验室，采用将甲酸滴入浓硫酸中，制备一氧化碳，该方法制得的一氧化碳纯度相对较高，但是无法大规模生产，也不能连续生产，并且产生的废酸不易处理；日本专利(JP2011051852A)公开了一种甲酸在浓硫酸条件下脱水，工业化制备一氧化碳的方案，实现了硫酸的循环使用，解决了废酸排放问题，但是该方案需要在高温条件(210℃)下对稀硫酸进行蒸发浓缩，这就造成了生产成本的提高和对设备材质要求的提高，并且该方案得到的一氧化碳纯度仅为96.1％。

因此，目前使用甲酸浓硫酸制备一氧化碳主要存在设备不能连续进料、出料，生产成本高，得到的一氧化碳纯度较低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种工艺流程短，投资少、节能、环保、适合于安全稳定连续生产的工艺流程，生产99.999％高纯度CO产品。

申请人已经开发出一种方法，其借助本发明的方法可以达到前述目的，该方法将在下文中进行详述。

本发明涉及一种甲酸脱水工业化制备高纯一氧化碳的方法，在该方法中，无需将废酸、废水丢弃，而是将废酸进行减压浓缩后，再继续循环使用，避免了废弃的稀酸对环境的污染。同时，由于反应过程不可避免地产生酸性废水，本发明将这些酸性废水中和之后，收集，作为冷凝介质，继续参与整个生产过程中的冷却操作中。

在减压浓缩操作中，采用压力为-0.088MPa、温度为161℃下很好地将稀硫酸进行浓缩，在成本上比单纯地常高温压蒸发要低，并且常压高温蒸发对设备材质要求较高。

同时，在实验研究的基础上，发现甲酸脱水反应所需要的浓硫酸的浓度为80％～98％时，反应很激烈，因此硫酸选择浓度为80％，无需像现有技术采用浓度为93％以上的浓硫酸，这就很好地降低了反应进行的苛刻程度，使得在减压浓缩操作中成本就大幅下降，并且对于使用的设备材质的要求也降低。

本发明涉及到的化学反应式为：

更确切地，本发明涉及一种甲酸脱水工业化制备高纯一氧化碳的方法，其至少包括以下步骤：