[发明专利]一种用混合酸酸化甲酸钠制取高浓度甲酸和聚合磷酸钠盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用黄磷尾气等来源中的一氧化碳制得的甲酸钠，和多聚磷酸与甲酸的混合酸反应生产高浓度甲酸和聚合磷酸钠盐的新制造方法。

背景技术

目前云南省及全国的黄磷生产企业较多，除了一些大型的企业之外，还有很多分散的小型工厂，这些黄磷生产企业由于其技术水平的不同，黄磷尾气的利用程度也不同，总的来说大型企业利用率相对高些，小型企业利用率相对较低，但总体利用率都较低，黄磷尾气中的大量一氧化碳气体还是通过燃烧的方式排入到大气中。这样的一个个分散的污染源不进行治理，对整个大气环境造成的危害也不容小视。目前技术上有效，经济上可行的方法是，把黄磷尾气经过净化后与碱反应制备甲酸钠，甲酸钠进行酸化后制得甲酸产品和钠盐产品。这样既可以综合治理黄磷尾气，又可以将甲酸钠集中酸化进行规模化生产，把不利于远距离输送的黄磷尾气变为便于输送甲酸钠固体，既治理了环境污染又增加企业经济效益。

目前甲酸钠进行酸化制得甲酸产品和钠盐产品方法主要有两种，一种是用硫酸酸化甲酸钠制备甲酸和硫酸钠，这类方法的主要缺点是：生产的甲酸浓度一般在85％以下，同时产生低值的附产品硫酸钠(又称芒硝)，经济效益较差；另一种是用过磷酸(或磷酸)酸化甲酸钠制备甲酸和磷酸钠盐，这种方法的主要缺点是：所生产的甲酸浓度低，甲酸回收率低，生产难以顺畅进行，难以实现连续化生产；若采用磷酸酸化，所生产的甲酸浓度达不到国家标准要求，若采用过磷酸生产，回收的甲酸收率低，反应时间长，且反应难以顺利进行，难以实现连续化生产。

在现有技术专利97103209.2题为《用过磷酸酸化甲酸钠生产甲酸联产各种磷酸钠盐的方法》的阐述中，其所用酸的总P₂O₅的范围是69.6％-86.9％，对应的H₃PO₄的含量范围约为96％-120％，在这样的浓度下，如果不投返甲酸或者仅投返少量的甲酸在常温或者45℃以下，或在甲酸的沸点温度以下进行时，要实现文中所述的搅拌反应是不现实的，同时文中没有提及投返甲酸的量。另外，在该专利中，仅仅提到了能获得的甲酸产品的浓度，并没有提到甲酸产品的收率及产品的质量指标，无法明确其反应、分离的完全性，另外，专利中也没有提及甲酸与副产物的蒸馏温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可减少了一氧化碳污染物的排放，酸化反应收率高，甲酸产品甲酸浓度高且工艺流程简单，生产甲酸浓度高、成本低的一种用混合酸酸化甲酸钠制取高浓度甲酸和聚合磷酸钠盐的方法。

本发明所述的用混合酸酸化甲酸钠制取高浓度甲酸和聚合磷酸钠盐的方法，其步骤为：

(1)在配酸槽中投入甲酸和多聚磷酸，甲酸和多聚磷酸质量的比例为1∶5-1∶1，搅拌均匀成混合酸，甲酸浓度在90％以上，多聚磷酸浓度以P₂O₅计为72.4％-86.95％；

(2)将甲酸钠和混合酸加入反应器中进行反应，甲酸钠和多聚磷酸的摩尔比为1∶1-1∶2；

(3)蒸发、分离得到甲酸和复合磷酸钠盐；

(4)复合磷酸钠盐用碱进行调配后制备各种聚合磷酸钠盐。

步骤(1)所用的多聚磷酸浓度也可以是以H₃PO₄计，为100％-120％。

步骤(2)中的反应时间为2-5小时。

步骤(2)中采用多聚磷酸与甲酸的混合酸能使反应在液相状态下充分反应，甲酸钠是以黄磷尾气为原料制备的或是以其它方法生产的甲酸钠，所制得的甲酸浓度为90％-99.5％。

步骤(2)中多聚磷酸和甲酸钠的反应，甲酸钠是分2-10次加入到混合酸中，在反应釜中间歇反应的。

步骤(2)中多聚磷酸和甲酸钠的反应，是混合酸与甲酸钠同时按比例连续加入到反应器中进行反应的，反应器采用管式反应器、双螺杆或三螺杆机中一种。

步骤(2)所述的反应是在100.8℃-150℃的高于甲酸沸点的温度下进行。

步骤(3)所述的过程分离温度为110℃-180℃，蒸出的甲酸经过冷凝回流收集。