甲酸鈉酸化法生產(chǎn)甲酸工藝改進(jìn)

陳巨喜

(衡陽(yáng)屹順化工有限公司，湖南 衡陽(yáng) 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(duì)環(huán)境影響很小，其用量近十年來增長(zhǎng)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(guó)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(guó)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(yáng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)單、原料易得、操作簡(jiǎn)便、投資小、見效快是它的優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)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(chǎng)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(chǎng)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(jí)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(jí)水吸收塔吸收后排空的不凝氣仍?shī)A帶少量新戊二醇和其它有機(jī)物，對(duì)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(yáng)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(duì)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(yáng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，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。