碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺及设备

说明书
碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺及设备
本发明碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺及设备属于化学化工领域，涉及羧酸盐及羧酸制备，具体来说是一种草酸的生产工艺及设备。

目前，国内生产草酸的工艺主要是草酸钠铅化、酸化法。

方法是先将由CO和NaOH 合成的甲酸钠脱氢后生成的草酸钠与硫酸铅反应生成草酸铅沉淀和硫酸钠水溶液，然后再将草酸铅沉淀与硫酸钠水溶液分离，并用水洗涤后用硫酸酸化生成草酸和硫酸铅沉淀，硫酸铅沉淀返回上一步循环使用，母液经浓缩、结晶得到固体草酸产品。

这种方法的主要优点是铅化和酸化转化率高，总的产品收率高。

但由于铅的毒性大，工艺中不可避免的要排出大量的含铅废水如洗水，给环境造成一定的污染和破坏，对工人的健康也有极大的影响。

为了避免含铅废水的污染，改善生产环境，国内外专家均在研究新的草酸生产工艺，最具代表性的是用石灰水代替硫酸铅的钙化法。

它是将草酸钠与氧化钙在水溶液中反应，生成草酸钙的沉淀和NaOH 水溶液，经液固分离后NaOH 水溶液返回合成工段与CO合成甲酸钠，将固体草酸钙反复多次水洗后，再用硫酸进行酸化生成硫酸钙沉淀和草酸水溶液，将草酸水溶液浓缩后结晶得到固体草酸产品。

这种方法的优点是避免了含铅废水的污染，而且由于钙化过程中产生NaOH，可以返回合成工段与CO 合成甲酸钠，大大降低了合成成本。

但这种方法的缺点有二，一是酸化后形成的硫酸钙固体难以分离，草酸钙转化率偏低，流失严重，造成总的收率较低，成本较高；二是由于硫酸钙的溶液度积常数远远大于草酸钙的溶度积常数，因而酸化过程要求硫酸过量，造成母液中硫酸浓度较高，导致后续如浓缩、结晶等工序设备腐蚀严重。

由于这种方法存在收率低、成本高、设备腐蚀严重及操作难度大等原因，至今国内尚未实现大规模工业化。

本发明的目的在于改进传统生产工艺，提高收率、降低成本，并克服上述现有技术存在的不足，从而提供一种碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺及设备。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：本发明碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺及设备是以草酸钠为原料，制备草酸的新工艺。

这个反应的化学式如下：Na2C2O4 Ca（OH）2 CaC 2O4 2NaOH CaC2O4 H 2O CO2 H 2C2O4 CaCO3 反应在常温下即可进行，加压对反应有利。

由于该反应形成的碳酸钙沉淀与草酸水溶液较易分离，草酸钙转化率较高，因而总的收率较高，成本较低，而且由于避免了使用过量的硫酸酸化，大大减轻了设备腐蚀，便于进行工业化生产。

碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺，（1）、在草酸钠水溶液中加入氧化钙形成氢氧化钙，使其与草酸钠反应后生成草酸钙沉淀和氢氧化钠水溶液；
（2）、将上述混合物经液固分离，氢氧化钠水溶液经浓缩后返回合成工段与一氧化碳反应制备甲酸钠，甲酸钠脱氢再制备草酸钠；
（3）、将上述分离后得到的草酸钙固体经水洗后，投入溶解釜中，加水充分搅拌，并加适量助溶剂使草酸钙部分溶解；
（4）、将上述含有草酸钙的溶液移至沉淀装置中，通入二氧化碳，形成碳酸钙沉淀和草酸水溶液；
（5）、将上述混合物液固分离，碳酸钙固体经水洗、干燥后作为成品碳酸钙入库，液体返回上述溶解釜中用于溶解草酸钙循环使用，形成循环母液；
（6）、当上述循环母液中草酸的浓度达到一定值时，经浓缩、结晶、干燥得到草酸固体产品，母液再返回上述溶解釜中循环使用；
（7）、如上述草酸固体产品达不到质量要求，可再进行重结晶，最终得到合格的草酸产品。

碳酸钙沉淀法生产草酸的工艺的设备是：由合成反应器（1）、脱氢反应器（2）、钙化反应器（3）、过滤装置（4）、浓缩装置（5）、溶解釜（6）、澄清装置（7）、沉淀装置（8）、过滤装置（9）、浓缩装置（10）、结晶装置（11）、过滤装置（12）、干燥装置（13）所组成；合成反应器（1）通过管道及输送设备与脱氢反应器（2）接通，脱氢反应器（2）通过管道及输送设备与钙化反应器（3）接通，钙化反应器（3）通过管道及输送设备与过滤装置（4）接通，过滤装置（4）通过管道及输送设备分别与浓缩装置（5）和溶解釜（6）接通，浓缩
装置（5）通过管道及输送设备与合成反应器（1）接通，溶解釜（6）通过管道及输送设备与澄清装置（7）接通，澄清装置（7）通过管道及输送设备与沉淀装置（8）接通，沉淀装置（8）通过管道及输送设备与过滤装置（9）接通，过滤装置（9）通过管道及输送设备与浓缩装置（10）接通，浓缩装置（10）通过管道及输送设备与结晶装置（11）接通，结晶装置（11）通过管道及输送设备与过滤装置（12）接通，过滤装置（12）通过管道及输送设备分别与干燥装置（13）和溶解釜（6）接通。

本发明的优点：
1、实现了生产过程无铅化，改善了生产条件和劳动环境，减轻了环境污染；
2、由于不用过量的硫酸酸化，减轻了设备腐蚀程度，延长了设备使用年限；
3、由于二氧化碳价廉易得，降低了生产成本；
4、碳酸钙沉淀与水溶液易于分离，使生产操作易于进行；
5、由于采用氢氧化钙钙化法，直接得到氢氧化钠水溶液，经浓缩后可返回合成工段，可节约原料氢氧化钠用量，降低生产成本。

附图说明如下：
图1 是本发明的工艺设备原理图，其中1 是合成反应器，2 是脱氢反应器，3 是钙化反应器，4 是过滤装置，5 是浓缩装置，6 是溶解釜，7 是澄清装置，8 是沉淀装置，9 是过滤装置，10 是浓缩装置，11 是结晶装置，12 是过滤装置，13 是干燥装置。

下面结合附图通过实施例进一步详述：
年产10000 吨草酸生产装置，将一氧化碳气体加压后送入合成反应器中，在合成反应器中一氧化碳和氢氧化钠充分反应后生成甲酸钠，将反应后生成的甲酸钠送入脱氢反应器中，在310~450℃之间进行脱氢反应，甲酸钠脱除氢气
后生成草酸钠，将草酸钠加水溶解变成草酸钠水溶液后再送入钙化反应器中与氢氧化钙反应，反应后生成草酸钙沉淀物和氢氧化钠水溶液，经过液固分离后，氢氧化钠水溶液经浓缩或加入新鲜氢氧化钠使其达到规定浓度后送入合成反应器中与一氧化碳反应生成甲酸钠，而草酸钙沉淀物经水洗后送入混合装置加水搅拌，并加适量助溶剂使其部分溶解，再经澄清装置后，沉淀物返回溶解釜中，清液送入沉淀装置经与二氧化碳充分混合反应后，形成碳酸钙沉淀和草酸水溶液，其中碳酸钙沉淀经水洗干燥后可作为商品入库，草酸水溶液返回混合装置中作为循环母液继续与草酸钙混合使其部分溶解重复上述过程，待循环母液中草酸的浓度达到一定值后，送入浓缩装置浓缩，再送入结晶装置结晶得到草酸固体产品，如果产品合格可送入干燥装置干燥后入库，如果产品不合格可再进行重结晶，直到合格后再送入干燥装置干燥后入库，上述混合装置和澄清装置也可合并为一个装置，沉淀装置可采用加压操作，这样有利于碳酸钙沉淀物的形成。

NaOH。