[发明专利]高压循环法合成羰基铁络合物的工艺

说明书

本申请公开了一种高压循环法合成羰基铁络合物的工艺，包括以下步骤：向高压反应釜中持续通入CO气体，CO气体与釜内的海绵铁进行合成反应，生成羰基铁络合物；未反应的CO气体与生成的羰基铁络合物气体排出高压反应釜，经冷凝器和多级气‑液分离器，羰基铁络合物液体进入羰基铁贮罐；分离后的CO气体循环到高压反应釜内进行反应；循环通入的CO气体与新通入的CO气体总流速在合成反应的初级阶段、高潮阶段、中期阶段、尾期阶段的循环次数为3‑5次/小时、8‑10次/小时、5‑8次/小时、3‑5次/小时。本申请有利于合成反应在压力和温度波动较小的条件下平稳进行，使反应时间缩短8‑10小时，同时提高合成率和产物收得率。

技术领域

本申请涉及一种羰基铁络合物合成工艺，具体涉及一种高压循环法合成羰基铁络合物的工艺。

背景技术

羰基法精炼铁属于一种气相冶金领域的提取铁金属粉末的冶金方法，这种方法利用CO气体与含有活性铁的原料为反应物，在一定的温度和压力下，产生羰基铁络合物——五羰基铁。五羰基铁极不稳定，在一定温度下(≥180℃)能够迅速分解为金属铁和CO气体，通过分离技术可获得金属铁粉末。

20世纪30年代，德国BASF最先采用高压羰基法精炼铁工艺。20世纪50年代，俄罗斯北方镍公司利用高压CO循环羰基法精炼铁。高压法合成羰基铁络合物工艺中存在的主要问题有：

(1)CO循环次数和气体循环量问题

在现有的高压法合成羰基铁工艺中，合成反应的不同阶段CO循环速度及循环量是基本恒定。但是CO反应速度是变化的，即CO消耗速度和羰基铁络合物的生成速度是变化的，这造成高压反应釜内CO气体压力、高压反应釜内的温度以及羰基铁浓度的波动，高压反应釜内瞬时出现的低压高温现象是导致羰基铁分解的原因，高压反应釜内会出现连锁反应，严重影响羰基铁合成反应速度及收得率，反应如下：

Fe(CO)₅→5CO

2CO→CO₂+C

此外，压力容器长期在交变的压力作用下容易产生疲劳破坏。

(2)CO气体循环的范围界限问题

从俄罗斯北方镍公司羰基铁络合物合成工艺中，高压循环系统中的CO与羰基铁混合气体从高压冷凝器进入循环压缩机，而高压冷凝器和高压分离器的压力稍低于合成釜，依然处于高压状态。根据实验室的实验结果，溶解在羰基铁液体中的CO从羰基铁液体中逸出时，CO气体将携带大量羰基铁气体进入循环压缩机。

(3)循环CO气体中羰基铁气体含量过高的副作用

大量羰基铁气体随CO进入循环系统中，羰基铁含量达3-4％(体积百分比)，最终以液滴的形式进入高压反应釜：一方面，增加了羰基铁的浓度，表现为羰基铁蒸气分压升高，导致羰基铁合成反应速度下降；另一方面，发生了羰基铁的分解，产生的铁(纳米级)催化分解CO而产生游离炭，导致合成反应速度下降和收得率降低。纳米铁催化作用下CO的分解化学反应为：

2CO→CO₂+C

(4)CO循环系统容易堵塞

由于CO循环系统中含有较多的羰基铁气体，高温低压条件下的羰基铁气体分解产生铁粉末，铁粉末沉积在管道内壁容易造成CO循环系统堵塞。

发明内容

为了解决上述技术问题(1)，期望提供一种高压循环法合成羰基铁络合物的工艺。

本申请提供一种高压循环法合成羰基铁络合物的工艺，包括以下步骤：

合成反应：向高压反应釜中持续通入CO气体，CO气体与高压反应釜内的经过氢气还原的含铁活性原料合成羰基铁络合物；合成压力15-18MPaG，合成温度150-180℃；