[发明专利]膜法制备甲酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及甲酸钾的改进制备方法，特别涉及膜法制备甲酸钾的方法。

背景技术

目前，甲酸钾生产工艺因原料不同而有以下几种。

（1）甲酸法

以甲酸与氢氧化钾为原料反应生成甲酸钾和水。

KOH+HCOOH——HCOOK+H₂O

以甲酸与碳酸钾为原料反应生成甲酸钾和水。

K₂CO₃+2HCOO₂——HCOOK+CO₂+H₂O

以甲酸和氢氧化钾或碳酸钾在一定条件下直接反应制取甲酸钾，其工艺过程是将甲醇和氢氧化钾或碳酸钾加入反应器中，进行搅拌，并控制反应温度，便可制取甲酸钾，再将制取的甲酸钾送入蒸发器，蒸发甲酸钾中反应生成的水，并使甲酸钾呈熔融状，制成产品，便可供用户使用。但想得到较高纯度的甲酸钾还需要配套相对复杂的提纯工艺，成本高，质量偏低。该方法可参见专利CN02110175.2。

（2）CO和KOH高压合成法

以CO和氢氧化钾为原料，反应生成甲酸钾，没有副产物。

CO+KOH——HCOOK

目前国内主要采用的是CO法生产甲酸钾。

用纯度达到90%以上的CO气体与浓度为3-5M的氢氧化钾溶液，在压力1.0-1.7MPa，温度180℃下合成，得到6.6-7.5M的甲酸钾合成液，最后经澄清、浓缩结晶后得到产品。该方法能够利用含有CO的废气，减少环境污染，但氢氧化钾成本较高，且为了产生反应所需要的温度和压力条件需要消耗大量的能源，属于高耗能方法。

其工艺过程包括合成气变压吸附、合成反应、蒸发浓缩、结晶、离心分离、干燥包装等工艺步骤，可参见专利CN00112814.0、CN03120711.1。

（3）酸碱中合法

该中和法包含氢氧化钾和甲酸中合法、碳酸钾与甲酸中合法及碳酸氢钾与甲酸中和法，这三种方法具有工艺简单易操作的优点，但上述方法均要用到具有挥发性腐蚀性的甲酸作为原料，造成其生产成本高、污染严重、设备造价高且工人易受到伤害的缺点。

（4）阴阳离子交换树脂法

这种方法解决了现有技术中存在的制备甲酸钾的工艺总体上存在着成本高能耗高的问题。

其步骤包括，以阳离子交换树脂为反应载体，将浓度为15%-30%的KCl溶液与阳离子交换树脂进行交换反应，反应时间为2-12小时；然后洗净阳离子交换树脂，再用20-60%的甲酸钠溶液继续和阳离子交换树脂经行反应，最后得到甲酸钾溶液，经过浓缩沉降处理后结晶得到合格产品。能耗大大降低，间接使产品成本下降。反应后没有有害物质产生，没有环境污染。由于产生的甲酸钾溶液几乎没有有害杂质，所以结晶后纯度高，质量优良。但所用原料为15%-30%的KCl溶液，原料价格较高，导致产品的成本增加。该方法可参见专利CN200610012740.2。

（5）甲醛、氢氧化钾和异丁醛水中反应法

这种方法使用摩尔比为1:1:1至3:2:1的甲醛、氢氧化钾和异丁醛在0-100℃、优选30-70℃的温度下在水中反应。中和所得到的反应溶液到PH值为4-6并且在第一步中蒸发，由此得到两相，一个有机相和一个水相，后者包括主要部分的甲酸钾，随后将所述有机相和水相分开，在水相0-0.1巴的压力下且在160-250℃的温度下发生最终蒸发之后，得到甲酸钾的熔体，加入水然后过滤，得到甲酸钾含量大于99WT%的溶液，该WT%基于无水基础计算。这种方法得到的产品纯度高，但由于使用了有机溶剂甲醛和异丁醛，容易造成环境污染。该方法可参见专利CN200780050087.1。

（6）海水吸附法

这种方法以海水、苦卤或其他含钾卤水为原料，用天然斜发沸石作为无机离子吸附剂实现钾富集，用水将吸附饱和后的吸附剂中的原料顶出进而以甲酸钠溶液洗脱吸附剂，制得富钾液，再将富钾液经两次蒸发浓缩离心分离制得工业用75%液体甲酸钾成品，或将液体甲酸钾再经蒸发浓缩、冷却结离心分离得到固体甲酸钾产品。天然斜发沸石经洗脱再生后可循环利用，反应过程中所产生的废水和湿甲酸钠均可循环使用。与现有技术相比，本方法来源广泛、成本低廉、环保，但适于沿海及内陆卤水资源丰富地区。该方法可参见专利CN201110234307.4。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种低成本的膜法制备甲酸钾的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：