甲酸鈉酸化法生產甲酸工藝改進

陳巨喜

(衡陽屹順化工有限公司，湖南 衡陽 421000)

甲酸作為一種有機化工原料，廣泛應用于有機化工產品合成、農藥、皮革、染料、醫藥、橡膠、造紙、塑料、建材及畜牧業等行業，其衍生物的用途也十分廣泛。由于甲酸對環境影響很小，其用量近十年來增長迅猛，生產工藝也在不斷優化。生產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]。甲酸鈉酸化法生產甲酸是最早工業化生產甲酸的傳統工藝，在我國有60余家生產企業，總產能不足20萬t。由于甲酸鈉酸化法產能規模小、連續化程度低、生產成本高、勞動強度大、污染嚴重，隨著國內環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10000t甲酸鈉酸化法生產甲酸裝置經工藝改進，喚發了新的活力，市場競爭力不遜于甲酸甲脂法生產工藝。

1 甲酸鈉酸化法工藝流程

甲酸鈉酸化法生產工藝流程簡單、原料易得、操作簡便、投資小、見效快是它的優點，我國仍有許多企業采用甲酸鈉法生產工藝，傳統甲酸鈉酸法生產甲酸工藝流程是：甲酸鈉與濃硫酸反應成固液混合物，經蒸發干燥，氣相經冷凝得甲酸，固相為副產硫酸鈉粉體(見工藝流程示意圖1)。

圖1 甲酸鈉法生產甲酸工藝流程示意圖

2 甲酸鈉酸化法生產工藝存在的缺陷

(1)根據甲酸鈉的純度高低，甲酸鈉的消耗一般為1.35～1.8t/t，原料甲酸鈉價格高，市場價格波動大，生產成本高。

(2)間歇性生產，年產10000t生產裝置需要10條以上生產線，人工逐釜投料，勞動強度大，人工成本高，且投料時反應釜內有廢氣溢出污染環境。

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

3 工藝改進方法

3.1 原料甲酸鈉處理工藝

可作為生產甲酸的甲酸鈉分為合成甲酸鈉和副產甲酸鈉，合成甲酸鈉純度高、消耗低，但價格高。副產甲酸鈉純度低，一般都含有一定量有機物，價格雖低但消耗較高。若副產甲酸鈉中含有低沸點(230℃以下)有機物，有機物會在高溫蒸發時進入甲酸而影響產品質量。

歧化法生產新戊二醇企業副產甲酸鈉，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低(210℃)，不適合直接生產甲酸，也不適合被其它行業使用，幾乎無市場需求、無價值，成為新戊二醇生產企業的負擔。

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

新戊二醇副產甲酸鈉真空加熱干燥產生的新戊二醇經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的尾氣經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物，對環境污染嚴重。新戊二醇易燃，燃燒分解成二氧化碳和水，自燃點399℃。衡陽屹順化工有限公司生物質鍋爐爐膛溫度在800℃以上，采取收集含新戊二醇等有機廢氣經水封、阻火器送往生物質鍋爐作為二次補風進行焚燒的方法[4]，徹底解決了廢氣污染環境問題，環境治理成本很低(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

甲酸鈉易吸潮粘附，不適合常規輸送設備輸送，傳統生產工藝一直沒找到有效解決辦法。管鏈輸送機是容積式輸送裝置，可實現物料的輸送和計量，其結構緊湊，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現多點投料難題。經采取集中備料、管鏈輸送，整個輸送及投料系統全封閉，反應釜微負壓運行，即減輕了勞動強度、節約人工，又杜絕了因人工投料時反應釜口溢出廢氣污染環境現象(見投料工藝流程示意圖3)。

圖3 投料工藝流程示意圖

3.3 副產硫酸鈉出料工藝改進

1)借用回轉滾筒干燥原理，在回轉滾筒進料端上部開孔接入引風機，在回轉滾筒尾部開口進空氣，利用引風機抽負、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。副產硫酸鈉再包裝(噸包)出售。引風進入尾氣吸收塔用水吸收，吸收液是稀甲酸，可回收到甲酸蒸發釜內重新蒸發利用。

2)硫酸鈉水平輸送采用U型螺旋輸送機，把U型螺旋輸送機的平蓋板改為U型蓋板,改造輸送機內吊掛軸承(減少軸套外徑和吊掛加強筋寬度、盡可以增加流通面積)，垂直輸送采用斗提機，在斗提機和螺旋輸送上的適當位置開口接入引風系統進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

此系列工藝改進方法應用于衡陽屹順化工有限公司年產10000t甲酸，該項目于2014年10月動工、2015年4月竣工投料生產，環保驗收合格，生產環境大大改善，勞動強度大幅降低，生產成本大幅下降，完全可以與甲酸甲脂法工藝進行市場競爭，僅生產1.5年收回投資，經濟效益和社會效益十分顯著。