專利名稱:一種草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的方法及其裝置的制作方法
一種草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的方法及其裝置可以廣泛用于化工廠，采用甲酸鈉直接生產(chǎn)草酸鈉。
目前草酸鈉的生產(chǎn)工藝路線是一氧化碳和氫氧化鈉溶液在150～160℃及18～20kg/cm2壓力下合成甲酸鈉溶液，然后把干燥后的甲酸鈉粉末投入到脫氫鍋中，鍋底用爐火加熱，人工翻動(dòng)物料，使其受熱達(dá)到化學(xué)反應(yīng)所需要的溫度，即放出氫氣生成草酸鈉?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少。但是存在以下幾方面的缺點(diǎn)1、人工必須進(jìn)行高溫操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大;
2、本品具有一定的毒性，在操作過(guò)程中粉塵飛揚(yáng)，對(duì)操作者身體健康有極大的影響;
3、反應(yīng)放出的氫氣不能回收，不但對(duì)環(huán)境有一定的污染，而且易發(fā)生爆炸事故;
4、加熱不勻，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，收率不高，能耗和物耗較大，為了改變這種狀態(tài)，目前有些部門(mén)正在研究新式脫氫設(shè)備，但尚未獲得理想效果，未能得到廣泛的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種流化脫氫生產(chǎn)草酸鈉的方法及其裝置，從而克服已知技術(shù)的不足。
本發(fā)明的方法結(jié)合圖1、圖2，說(shuō)明如下將煤氣加壓到6～8kg/cm2，通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)，進(jìn)入煤氣口管(34)，打開(kāi)點(diǎn)火管(30)，點(diǎn)燃煤氣并關(guān)閉點(diǎn)火管口，裝上視鏡，以便觀察煤氣燃燒情況，逐步加大煤氣量，預(yù)熱燃燒管(28)和旋風(fēng)板(29)，同時(shí)將空氣壓縮到1～2kg/cm2進(jìn)入噴火管(33)，通過(guò)煤氣進(jìn)口閥和空氣進(jìn)口閥調(diào)節(jié)煤氣和空氣的用量和比例。當(dāng)煤氣CO含量為30%時(shí)，控制煤氣∶空氣＝3∶1，使之成為過(guò)量煤氣燃燒，燃燒氣通過(guò)燃燒管(28)內(nèi)的旋風(fēng)板(29)使燃燒氣產(chǎn)生旋流，進(jìn)一步將空氣中的氧含量燃燒完全。燃燒氣溫度達(dá)750～850℃，彎形套管(26)用水冷卻燃燒氣，用進(jìn)水閥門(mén)調(diào)節(jié)冷卻水流量。燃燒氣氣流進(jìn)入錐帽(24)后，返回錐帽(24)底部，流向錐帽(24)與筒體(6)之間的倒錐環(huán)隙空間，控制倒錐環(huán)隙空間燃燒氣溫度在400～450℃，最佳為420～440℃。
首先把甲酸鈉物料投入錐形料斗(7)即可封閉外漏的氣流，升起活動(dòng)套(8)，經(jīng)預(yù)熱的物料便可從大筒體(9)的下端進(jìn)料口經(jīng)錐形料斗(7)的底端進(jìn)入筒體(6)內(nèi)，關(guān)閉活動(dòng)套(8)，必須保持錐形料斗(7)有一部分物料，以便封閉容器和預(yù)熱物料作第二次加料備用。
加入物料后，此時(shí)在錐帽(24)底部與筒體(6)的環(huán)隙空間的燃燒氣氣流速度必須大于物料下落速度，才能使氣流托住物料，不致使物料立即掉到下料斗(4)中，燃燒氣氣流帶動(dòng)物料上升，由于錐帽(24)與筒體(6)的環(huán)隙面積隨筒體(6)的高度增加而增加，而氣流速度隨截面積的增大而減小，即氣流速度在筒體(6)的上部比下部低，當(dāng)氣流速度減小到比物料的重力下落速度低時(shí)，物料落到一定距離，又被氣流帶起，周而復(fù)始，整個(gè)筒體(6)內(nèi)的物料成上下翻騰狀態(tài)，又由于筒體(6)邊沿氣流速度大于中部速度，從而使氣體帶動(dòng)物料在筒體(6)內(nèi)形成渦流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了燃燒氣直接均勻加熱甲酸鈉物料的目的，當(dāng)物料均勻加熱到放氫反應(yīng)所需要的溫度時(shí)，即發(fā)生放氫反應(yīng)，生成草酸鈉。生產(chǎn)時(shí)可從測(cè)溫管(23)和測(cè)壓管(22)測(cè)得筒體(6)內(nèi)的溫度和壓力，正常生產(chǎn)時(shí)下料插板閥(2)應(yīng)沒(méi)有物料下落，且旋風(fēng)分離器插板閥(19)應(yīng)沒(méi)有大量物料下落，此時(shí)為燃燒氣氣流最佳速度。
甲酸鈉物料放氫反應(yīng)時(shí)間為10～20分鐘，生產(chǎn)周期為20～30分鐘，其中包括進(jìn)料和出料時(shí)間，測(cè)溫管(23)裝有熱電偶，測(cè)壓管(22)處連接一只“U”壓力計(jì)，在排氣管(14)處裝有氫氣自動(dòng)分析儀，當(dāng)H2含量較微時(shí)，視為放氫反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。這時(shí)減小氣流速度，反應(yīng)生成的草酸鈉掉入下料斗(4)，打開(kāi)插板閥(2)，即可得草酸鈉成品。在減少氣流時(shí)，不能熄火，以便下一生產(chǎn)周期加大氣流就有火源。
燃燒氣夾帶反應(yīng)時(shí)所放出的氫氣，經(jīng)升氣管(12)進(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離少量的物料粉末，經(jīng)排氣管(14)進(jìn)入冷卻器冷卻到30～35℃，再進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，然后進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮到6～8kg/cm2，通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入煤氣進(jìn)口管(34)作為燃料加熱物料用，在整個(gè)氣體循環(huán)利用過(guò)程中，需在壓縮機(jī)進(jìn)口補(bǔ)充一定量的新鮮煤氣，并且在進(jìn)入儲(chǔ)氣柜之前放掉一定量的燃燒氣，使氣體循環(huán)平衡和燃燒溫度正常，在儲(chǔ)氣柜進(jìn)口和出口設(shè)有取樣管，分析氣體成份，作為補(bǔ)充煤氣和放空燃燒氣量的多少的一個(gè)依據(jù)。
本發(fā)明的裝置結(jié)合附圖概述如下圖1表示流化脫氫生產(chǎn)草酸鈉的裝置示意圖;
圖2表示噴火器示意圖;
圖3表示進(jìn)料機(jī)構(gòu)A-A剖視圖圖4表示腳架B-B剖視圖本發(fā)明的裝置是由氣體燃燒機(jī)構(gòu)、立式流化脫氫機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)、氫氣回收系統(tǒng)構(gòu)成。
氣體燃燒機(jī)構(gòu)是由噴火器、點(diǎn)火管(30)、燃燒管(28)、旋風(fēng)板(29)、彎形套管(26)組成，燃燒管(28)的左端外面套裝有一個(gè)彎形套管(26)，在彎形套管(26)的上部設(shè)有一個(gè)出水管(5)，在它的下部設(shè)有一個(gè)進(jìn)水管(27)。在燃燒管(28)的內(nèi)部，點(diǎn)火管(30)的左側(cè)，密封焊接有一個(gè)旋風(fēng)板(29)，它能使煤氣和空氣混合均勻，充分燃燒完全。套裝有套管(26)的燃燒管(28)，穿過(guò)下料斗(4)的壁孔燃燒管(28)上端與筒體(6)保持同軸線，并固定焊接在下料斗(4)的壁孔上。還用固定支架(25)將錐帽(24)的底部和彎型套管(26)上端焊接固定。
立式流化脫氫機(jī)構(gòu)是由錐帽(24)、筒體(6)、固定支架(25)構(gòu)成。在筒體(6)的中部和下部各安裝有一個(gè)測(cè)溫管(23)。在中部安裝有一個(gè)測(cè)壓管(22)，錐帽(24)在筒體(6)的內(nèi)部，并保持同軸線，錐帽(24)的高度小于筒體(6)的高度，形成一個(gè)倒錐環(huán)隙空間。在測(cè)壓管(22)上安裝有一只“U”壓力計(jì)，隨時(shí)可指示出環(huán)隙空間的氣體內(nèi)壓大小。在測(cè)溫管(23)處安裝有一只熱電偶，隨時(shí)指示出環(huán)隙空間的氣流溫度。
進(jìn)料機(jī)構(gòu)是由錐形料斗(7)、活動(dòng)套(8)、大筒體(9)、集氣錐體(10)、倒錐帽(21)、連接支塊(20)、升氣管(12)組成。大筒體(9)的下端設(shè)有進(jìn)料口。見(jiàn)附圖3，大筒體(9)下端三個(gè)支腳焊接在錐形料斗(7)的內(nèi)壁上。在大筒體(9)的下端的外面套裝有一個(gè)活動(dòng)套(8)，活動(dòng)套(8)的上部焊有提手，并連接有鏈條，作提升和關(guān)閉活動(dòng)套用。在錐形料斗(7)的上端面設(shè)有加強(qiáng)圈(11)，在加強(qiáng)圈(11)上焊接固定有支架(17)，用于固定安裝旋風(fēng)分離器。在大筒體(9)的頂部，由倒錐帽(21)和連接支塊(20)構(gòu)成氣體斜通道，避免大量物料隨氣流進(jìn)入升氣管(12)。
下料機(jī)構(gòu)由下料斗(4)、法蘭(3)、插板閥(2)組成。
氫氣回收系統(tǒng)由進(jìn)氣管(13)、排氣管(14)、旋風(fēng)器筒體(15)、旋風(fēng)器錐體(16)、插板閥(19)、法蘭(18)、冷卻器、儲(chǔ)氣柜、壓縮機(jī)組成。
本設(shè)備全部進(jìn)行保溫，保溫層厚最好100-120mm，并由腳架(1)固定支撐。
使用本發(fā)明的方法和裝置，可提高草酸鈉的生產(chǎn)效率，避免人工在高溫、劇毒、易炸的惡劣環(huán)境下操作，大大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能回收反應(yīng)所放出的氫氣，又可作為自身加工的燃料用，從而減少環(huán)境污染，降低了能耗和物耗，是生產(chǎn)草酸鈉較為理想的方法及其裝置。
1、支腳 2、插板閥 3、法蘭4、下料斗 5、出水管 6、筒體7、錐形料斗 8、活動(dòng)套 9、大筒體10、集氣錐體 11、加強(qiáng)圈 12、升氣管13、進(jìn)氣管 14、排氣管 15、旋風(fēng)器筒體16、旋風(fēng)器錐體 17、支架 18、法蘭19、插板閥 20、連接支塊 21、倒錐帽22、測(cè)壓管 23、測(cè)溫管 24、錐帽25、固定支架 26、彎形套管 27、進(jìn)水管
28、燃燒管 29、旋風(fēng)板 30、點(diǎn)火管31、空氣進(jìn)管 32、法蘭 33、噴火管34、煤氣進(jìn)口管實(shí)施例(以下尺寸單位均為毫米)煤氣進(jìn)口管(34)φ3/4吋長(zhǎng)220，進(jìn)口端為G3/4吋管螺紋，另一端深入噴火管(33)內(nèi)，離噴火管錐孔端面30，噴火管(33)φ51×190，壁厚為3;錐孔為φ28×30，另一端與煤氣進(jìn)口管(34)采用環(huán)形板固定密封。噴火管(33)與燃燒管(28)采用法蘭連接固定，噴火管(33)深入燃燒管(28)70。燃燒管(28)φ76×600，壁厚為4。燃燒管(28)內(nèi)部離法蘭150處裝有點(diǎn)火管(30)，離法蘭200處裝有旋風(fēng)板(29)，點(diǎn)火管φ32×150，壁厚為3，點(diǎn)火管頂部裝有一對(duì)法蘭固定視鏡。
彎形套管(26)內(nèi)徑為φ76，外徑為φ108，總長(zhǎng)600，其兩端均采用環(huán)形板固定密封，在離兩端50處裝有進(jìn)出水管，在彎形套管上部用4根5角鋼連接固定錐帽(24)，彎形套管(26)固定在下料斗(4)的側(cè)面，使錐帽(24)的中心線在筒體(6)的軸線上。錐帽(24)高2000，底部直徑φ288，壁厚為4;筒體(6)φ325，高2200，壁厚為8，筒體(6)下端與下料斗(4)焊接固定，筒體(6)上端與錐形料斗(7)焊接固定，筒體(6)、下料斗(4)與錐形料斗(7)在同一軸線上，下料斗高235，大頭為φ325，小頭為φ76，小頭焊有法蘭，連接插板閥(3)，錐形料斗(7)大頭為φ1410×4，沿邊設(shè)有加強(qiáng)圈，小頭為φ150×4，高1100，在錐形料斗(7)設(shè)有大筒體(9)，其尺寸為φ530×9，高680，大筒體底有三只支腳，高100，寬80，支腳焊接固定在錐形料斗(7)的內(nèi)部，三只支腳之間為進(jìn)料口空檔?；顒?dòng)套(8)高200，直徑為φ542×4。集氣錐體(10)大頭為530×4，小頭為φ89×4，高220;升氣管(12)為φ89×4，用法蘭與旋風(fēng)分離進(jìn)氣管(13)連接，集氣錐體(10)內(nèi)部設(shè)有倒錐帽，用4根2.5號(hào)角鋼連接固定，通道環(huán)隙寬25。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸是筒體(15)φ426×9，高420，頂部蓋板厚8，下錐體(16)高175，大頭φ420×4，小頭φ76×6，小頭焊法蘭連接插板閥(19);升氣管(14)φ76×4，長(zhǎng)450，深入頂部蓋板下部300，升氣管(14)上部焊法蘭，進(jìn)氣管(13)φ89×4，與筒體(15)成切線方向，離筒體(15)頂部80，旋風(fēng)分離器用3根5號(hào)槽鋼焊接固定在大筒體(9)和加強(qiáng)圈(11)上。
本裝置均采用1Cr 18Ni 9Ti不銹鋼材料制成，如果為了降低制造成本，也可部分采用A，碳鋼材料代替。
設(shè)備制成后，進(jìn)行全保溫，保溫厚度120，保溫材料采用石棉纖維。用石棉纖維布包扎，外部粉刷摻有石棉粉的水泥漿灰。
權(quán)利要求
1.一種草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的方法，其特征是(1)、將煤氣加壓到6～8kg/cm2，通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)后，在進(jìn)入煤氣進(jìn)口管(34)的同時(shí)，空氣壓縮到1～2kg/cm2，由閥門(mén)調(diào)節(jié)后從空氣進(jìn)管(31)進(jìn)入噴火管(33)，當(dāng)煤氣CO含量為30%時(shí)，控制煤氣∶空氣=3∶1，在燃燒管(28)中混合均勻，充分燃燒；(2)、燃燒氣通過(guò)旋風(fēng)板(29)、燃燒管(28)、在彎形套管(26)處冷卻后，進(jìn)入錐帽(24)，再?gòu)腻F帽(24)返回，進(jìn)入錐帽(24)和筒體(6)形成的倒錐環(huán)隙空間，在環(huán)隙空間中，控制氣流溫度為400～450℃，最佳為420～440℃，氣流速度必須大于甲酸鈉物料下落速度，調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥的大小，由測(cè)壓管(22)所視，正常生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)插板閥(2)處沒(méi)有物料下落，且在旋風(fēng)分離器的插板伐(19)處也沒(méi)有物料下落，這時(shí)，為燃燒氣氣流最佳速度；(3)、在排氣管(14)處裝有氫氣自動(dòng)分析儀，當(dāng)H2含量較微時(shí)，視為反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；(4)、反應(yīng)脫出的H2，經(jīng)升氣管(12)和進(jìn)氣管(13)進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，通過(guò)排氣管(14)進(jìn)入氫氣回收系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的方法的H2回收系統(tǒng)，其特征是H2通過(guò)排氣管(14)，進(jìn)入冷卻器冷卻到30～35℃，再進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，然后進(jìn)入壓縮機(jī)，加壓到6～8kg/cm2，再通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)，進(jìn)入煤氣進(jìn)口管(34)，循環(huán)利用。
3.一種草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的裝置，其特征是由氣體燃燒機(jī)構(gòu)、立式流化脫氫機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)、氫氣回收系統(tǒng)構(gòu)成;氣體燃燒機(jī)構(gòu)是由噴火器、點(diǎn)火管(30)、燃燒管(28)旋風(fēng)板(29)、彎形套管(26)組成，燃燒管(28)的左端外面套裝有彎形套管(26)，在彎形套管(26)上的上部設(shè)有一個(gè)出水管(5)，它的下部設(shè)有一個(gè)進(jìn)水管(27)，在燃燒管(28)內(nèi)部，點(diǎn)火管(30)的左側(cè)，安裝有一個(gè)旋風(fēng)板(29);立式流化脫氫機(jī)構(gòu)是由錐帽(24)、筒體(6)、固定支架(25)構(gòu)成，在筒體(6)的壁的中部和下部各裝有一個(gè)測(cè)溫管(23)，在筒體上部設(shè)有一個(gè)測(cè)壓管(22)，錐帽(24)在筒體(6)的內(nèi)部，并保持同軸線;進(jìn)料機(jī)構(gòu)是由錐形料斗(7)、活動(dòng)套(8)、大筒體(9)集氣錐體(10)、倒錐帽(21)、連接支塊(20)、升氣管(12)組成，大筒體(9)的下端設(shè)有進(jìn)料口，在大筒體(9)的下端的外面套裝有一個(gè)能上下活動(dòng)的活動(dòng)套(8);氫氣回收系統(tǒng)是由進(jìn)氣管(13)、排氣管(14)、旋風(fēng)器筒體(15)、旋風(fēng)器錐體(16)、插板閥(19)、法蘭(18) 冷卻器、儲(chǔ)氣柜、壓縮機(jī)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的裝置，其特征是在氣體燃燒結(jié)構(gòu)中的噴火器是由煤氣進(jìn)口管(34)、噴水管(33)、法蘭(32)、空氣進(jìn)管(31)、燃燒管(28)組成，噴火管(33)左端是成錐孔，煤氣進(jìn)口管(34)設(shè)在噴火管(33)的內(nèi)部，且兩管保持同軸線，噴火管(33)的右端密封焊接在煤氣進(jìn)口管(34)上。
專利摘要
一種草酸鈉生產(chǎn)流化脫氫的方法及裝置，可廣泛用于化工廠用甲酸鈉直接生產(chǎn)草酸鈉。
文檔編號(hào)C07C55/06GK87102067SQ87102067
公開(kāi)日1988年4月27日 申請(qǐng)日期1987年8月5日
發(fā)明者劉啟國(guó) 申請(qǐng)人:湖南省衡陽(yáng)市氮肥廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan