專利名稱：一種粒狀甲酸鉀的制備方法及其造粒設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲酸鉀的制備方法及其造粒設(shè)備，屬于一碳化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甲酸鉀作為國際公知產(chǎn)品，正在國外被大力推廣應(yīng)用，主要應(yīng)用在石油鉆井行業(yè)，另外在一些精細化工領(lǐng)域也正在被研究應(yīng)用，例如橡膠助劑行業(yè)、冷凍行業(yè)。而在我國甲酸鉀的應(yīng)用還是處在推廣階段，應(yīng)用市場將不斷擴大。
甲酸鉀的生產(chǎn)在工業(yè)上主要有三種方法一種是酸堿反應(yīng)生產(chǎn)甲酸鉀產(chǎn)品，這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品比較純正，但是價格十分昂貴，作為工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用不經(jīng)濟，只能作為分析試劑應(yīng)用。第二種方法是酸鹽生產(chǎn)方法，即用甲酸和碳酸鉀反應(yīng)生產(chǎn)甲酸鉀產(chǎn)品，國內(nèi)生產(chǎn)廠家過去幾年一直在利用這種方法生產(chǎn)少量甲酸鉀產(chǎn)品，最近兩年則因為生產(chǎn)成本高而停產(chǎn)，實踐證明這種方法作為工業(yè)化生產(chǎn)也是不經(jīng)濟的。第三種方法是復(fù)分解生產(chǎn)甲酸鉀的方法，先制取硫酸鉀氯化鉀與硫酸反應(yīng)制取硫酸鉀，再用硫酸鉀與甲酸反應(yīng)生產(chǎn)甲酸鉀，工藝路線復(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、對周邊環(huán)境造成很大污染，工業(yè)化生產(chǎn)也不經(jīng)濟、不符合環(huán)保要求。
有報道表明實驗室中有將氰化鉀加熱至沸騰來制取甲酸鉀，因為氰化鉀本身屬于劇毒化學(xué)品，能否在工業(yè)生產(chǎn)中利用這種方法值的懷疑，也未見相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的報道。日本專利文獻中JP7714716公開了一種用堿金屬、碳酸鹽、二氧化碳、氫氣通過復(fù)雜的反應(yīng)來生產(chǎn)甲酸鉀產(chǎn)品(同時副產(chǎn)甲酸鈉產(chǎn)品)。該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的甲酸鉀產(chǎn)品雜質(zhì)多、提純復(fù)雜，沒有大的實用價值。CN1273962A公開了一種甲酸鉀的合成工藝，但該工藝存在兩方面的不足，一是對原料一氧化碳氣體的純度要求較高，使凈化成本高；二是該工藝生產(chǎn)的甲酸鉀為片狀產(chǎn)品，流動性差，不利于產(chǎn)品的工業(yè)應(yīng)用。
甲酸鉀固體產(chǎn)品便于運輸和保存，使用也方便，因此甲酸鉀的生產(chǎn)中為了制得固體產(chǎn)品，往往需要使甲酸鉀溶液結(jié)晶，由于甲酸鉀溶解度極大、而且極易吸潮，因而甲酸鉀的結(jié)晶一直困擾著甲酸鉀生產(chǎn)行業(yè)，目前國內(nèi)用于甲酸鉀結(jié)晶的設(shè)備是制片機熔融甲酸鉀液體流到旋轉(zhuǎn)的冷卻的鐵制滾筒上，被冷卻而結(jié)晶在滾筒上，通過刮刀刮下，從而制的片狀甲酸鉀晶體產(chǎn)品。但這種方法制得甲酸鉀產(chǎn)品很難滿足用戶對甲酸鉀產(chǎn)品形狀和粒度的要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中甲酸鉀生產(chǎn)工藝的不足，提出一種粒狀甲酸鉀的制備方法及其造粒設(shè)備，工藝路線簡單，產(chǎn)品純度高，能滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。
本發(fā)明的粒狀甲酸鉀的制備方法，采用一氧化碳氣體與氫氧化鉀溶液在150℃～230℃、高于1.7Mpa至4.0Mpa條件下合成反應(yīng)制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液，經(jīng)過蒸發(fā)、造粒制得顆粒狀甲酸鉀。
本發(fā)明的粒狀甲酸鉀的制備方法，包括如下步驟1.將摩爾比(1～3)∶1的一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，在150℃-230℃、高于1.7Mpa至4.0Mpa條件下合成反應(yīng)1.5～6小時，制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液；2.將上述甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液常壓下蒸發(fā)至飽和，得甲酸鉀液體產(chǎn)品；3.將上述甲酸鉀液體產(chǎn)品在150℃～200℃、常壓下蒸發(fā)至熔融狀態(tài)，在110℃～180℃溫度下通過氣流冷卻結(jié)晶造粒制得粒狀甲酸鉀產(chǎn)品。
上述氫氧化鉀溶液濃度在重量百分比5％-35％。
為了制得高質(zhì)量的甲酸鉀產(chǎn)品，需注意控制原料的雜質(zhì)一氧化碳氣體來源豐富，無論是生產(chǎn)黃磷的尾氣、合成氨生產(chǎn)過程中的釋放氣、煤氣爐造氣(包括富氧造氣)等都富含一氧化碳氣體，通過各種凈化方式以后，都可以作為生產(chǎn)甲酸鉀的原料氣。原料氣中一氧化碳的含量無特別要求，但是原料氣中的其它雜質(zhì)卻要進行控制氧含量小于0.1％，二氧化碳小于0.2％，無機硫+有機硫小于0.05PPM?？刂破渌s質(zhì)的目的是提高甲酸鉀產(chǎn)品質(zhì)量、進行安全生產(chǎn)的有效保證。
氫氧化鉀溶液使用離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品，氫氧化鉀濃度控制在重量百分比5％-35％。為了保證生產(chǎn)高質(zhì)量甲酸鉀，本發(fā)明使用離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品，該法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品雜質(zhì)少。氫氧化鉀溶液的濃度在理論上是可以利用離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀直接與一氧化碳反應(yīng)的，但是反應(yīng)時間很長而沒有工業(yè)生產(chǎn)價值?？紤]到生產(chǎn)的經(jīng)濟性、合理性因素，本發(fā)明對成品氫氧化鉀產(chǎn)品進行稀釋后使用，稀釋后的氫氧化鉀濃度在重量百分比5％-35％。
當(dāng)然為了降低生產(chǎn)成本，也可以采用隔膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品，隔膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品雜質(zhì)多，得到的甲酸鉀產(chǎn)品的質(zhì)量不很理想。
一氧化碳氣體與氫氧化鉀溶液的反應(yīng)在150℃以上都可以進行，而且隨著溫度的升高，反應(yīng)速度加快。但是為了保證生產(chǎn)過程易于操作、系統(tǒng)操作的經(jīng)濟性、生產(chǎn)環(huán)境比較安全、產(chǎn)品雜質(zhì)少，本發(fā)明的反應(yīng)溫度控制在150℃-230℃之間。
一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，在微正壓的條件下需要三天以上的時間才能反應(yīng)生成微量的甲酸鉀，顯然不具有工業(yè)生產(chǎn)價值。也就是說在常壓以上、合適的溫度下一氧化碳和氫氧化鉀就可以反應(yīng)生成甲酸鉀。但是對于工業(yè)生產(chǎn)，應(yīng)該結(jié)合一氧化碳氣體壓縮機的機型來綜合考慮反應(yīng)壓力，本發(fā)明反應(yīng)壓力選定為1.7Mpa-4.0Mpa。
結(jié)合上述的甲酸鉀制備方法，本發(fā)明還利用氣流冷卻結(jié)晶技術(shù)提供了一種產(chǎn)品粒度可調(diào)的造粒設(shè)備。
本發(fā)明的造粒設(shè)備包括筒體、物料入口、吸附器、環(huán)形氣體噴管、抽風(fēng)裝置、物料振動器、壓力螺旋輸送機、溫度檢測裝置，在筒體頂部是物料入口，筒體中下部內(nèi)壁固定有環(huán)形氣體噴管，環(huán)形氣體噴管連通筒體外的吸附器，在環(huán)形氣體噴管下方設(shè)有物料振動器，物料振動器下方的筒體底部接通一壓力螺旋輸送機，壓力螺旋輸送機另一端接通產(chǎn)品出口，在筒體上方接有溫度檢測裝置，筒體頂部一側(cè)開口由通管連接抽風(fēng)裝置。
上述筒體采用等直徑的結(jié)構(gòu)形式，筒體內(nèi)壁是防腐處理的，可以按常規(guī)技術(shù)涂刷防腐涂料或者內(nèi)襯防腐材料。
上述物料入口下方筒體內(nèi)裝有噴霧頭。
上述物料入口處可加裝流量控制閥。
上述環(huán)形氣體噴管的朝上的管壁上均勻分布有一排噴孔。
在上述抽風(fēng)裝置與筒體之間的通風(fēng)管上還設(shè)有袋式除塵器。
物料振動器可固定于筒體內(nèi)壁或者筒體內(nèi)底。
設(shè)備內(nèi)和物料接觸的設(shè)備材質(zhì)均要采用耐腐蝕、耐高溫的不銹鋼材質(zhì)。
本設(shè)備的工作過程如下待結(jié)晶的液體(如甲酸鉀液體)物料由物料入口進入筒體內(nèi)，由于有強力排風(fēng)裝置的作用筒體外的空氣通過吸附器凈化進入筒體內(nèi)的環(huán)形氣體噴管，向上噴出，與筒體內(nèi)從上而下的氣霧狀液體物料相遇而被冷卻結(jié)晶，物料結(jié)晶后落到振動器上，振動器使產(chǎn)品順利進入壓力螺旋輸送機，再通過物料出口進入包裝系統(tǒng)，可防止物料堆積在筒體內(nèi)。為了提高產(chǎn)品得率，本發(fā)明的造粒設(shè)備在排風(fēng)線路上還設(shè)置了袋式除塵器，由袋式除塵器收集由風(fēng)帶出筒體的物料顆粒，可用于產(chǎn)品的再利用。通過控制物料流量可以調(diào)節(jié)結(jié)晶物料的顆粒度大小。
本發(fā)明的設(shè)備同樣可以應(yīng)用于其它清潔、流動性好、不易結(jié)晶物料的造粒。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)良效果1.本發(fā)明生產(chǎn)工藝路線簡單、生產(chǎn)設(shè)備新穎獨特、合成反應(yīng)產(chǎn)物單一、產(chǎn)品的甲酸鉀含量高達97％以上、產(chǎn)品為球狀顆粒，而且粒度可控，完全可以滿足國外客戶對該產(chǎn)品的質(zhì)量要求，尤其能滿足我國石油鉆井行業(yè)對高質(zhì)量甲酸鉀產(chǎn)品的需求。采用本發(fā)明技術(shù)，可以大規(guī)模連續(xù)的生產(chǎn)高質(zhì)量的甲酸鉀產(chǎn)品，生產(chǎn)成本比國內(nèi)現(xiàn)有的酸鹽法、甲酸鈉法工藝生產(chǎn)甲酸鉀產(chǎn)品的成本都低，而且現(xiàn)有市場無同類顆粒狀產(chǎn)品銷售。本發(fā)明生產(chǎn)的飽和甲酸鉀溶液產(chǎn)品液體密度達1.58g/cm3，甲酸鉀固體結(jié)晶產(chǎn)品的含量很輕松地就可以達到97％以上，實用性強。而國內(nèi)現(xiàn)有甲酸鉀固體結(jié)晶產(chǎn)品的純度只有95％左右。
2.本發(fā)明解決了球形甲酸鉀造粒的難度，利用氣流冷卻結(jié)晶技術(shù)發(fā)明的造粒設(shè)備制得的甲酸鉀產(chǎn)品外觀好，而且產(chǎn)品的粒度可調(diào)，產(chǎn)品的附加值高，深得國外客戶的好評。解決了甲酸鉀球形造粒技術(shù)難度大的難題，極大提高了甲酸鉀產(chǎn)品的檔次，而且產(chǎn)品粒度可調(diào)、滿足了國外客戶對甲酸鉀產(chǎn)品形狀和粒度的要求，產(chǎn)品的附加值高。產(chǎn)品的銷售價格比片狀產(chǎn)品高50元左右，而且容易被國外客戶認可，增加該產(chǎn)品的出口創(chuàng)匯的能力。
3.本發(fā)明采用清潔生產(chǎn)工藝，整個生產(chǎn)過程無任何三廢排放，生產(chǎn)操作環(huán)境整潔、安全。本發(fā)明產(chǎn)品如能大規(guī)模應(yīng)用于鉆井行業(yè)，除了會提高鉆井質(zhì)量、提高鉆井速度，還會很好的保護油田周邊環(huán)境，不會造成土地鹽堿化，社會效益顯著。


圖1是本發(fā)明的造粒設(shè)備的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是環(huán)形氣體噴管的示意圖。
其中，1、筒體，2、物料入口，3、浮塵吸附裝置，4、環(huán)形氣體噴管，5、抽風(fēng)裝置，6、袋式除塵器，7、物料振動器，8、壓力螺旋輸送機，9、溫度檢測裝置，10、產(chǎn)品出口，11、噴頭，12、通管，13、控制閥，14、噴孔。
具體實施方式
實施例1一氧化碳氣體濃度凈化后含量為93％；氫氧化鉀溶液采用離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品，濃度為重量百分比25％；將摩爾比2∶1的一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，在溫度225℃、壓力2.3Mpa條件下合成反應(yīng)4小時，制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液。將上述甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液在常壓180℃蒸發(fā)至飽和，得甲酸鉀液體產(chǎn)品。將上述甲酸鉀液體產(chǎn)品在常壓185℃蒸發(fā)至熔融狀態(tài)，在常壓、110℃時氣流冷卻結(jié)晶造粒制得圓球狀甲酸鉀顆粒產(chǎn)品。
實施例2一氧化碳氣體濃度凈化后含量為90％；氫氧化鉀溶液采用離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品，濃度為重量百分比20％；將摩爾比1∶1的一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，氫氧化鉀與一氧化碳質(zhì)量比為3∶1，在溫度200℃、壓力3.5Mpa條件下合成反應(yīng)3小時，制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液。將上述甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液在常壓185℃蒸發(fā)至飽和，得甲酸鉀液體產(chǎn)品。將上述甲酸鉀液體產(chǎn)品在常壓190℃蒸發(fā)至熔融狀態(tài)，在常壓、150℃時氣流冷卻結(jié)晶造粒制得圓球狀甲酸鉀顆粒產(chǎn)品。
實施例3一氧化碳氣體濃度凈化后含量為88％；氫氧化鉀溶液采用離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鉀產(chǎn)品，濃度為重量百分比20％；將摩爾比3∶1的一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，氫氧化鉀與一氧化碳質(zhì)量比為2∶1，在溫度210℃、壓力2Mpa條件下合成反應(yīng)5小時，制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液。將上述甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液在常壓195℃蒸發(fā)至飽和，得甲酸鉀液體產(chǎn)品。將上述甲酸鉀液體產(chǎn)品在常壓200℃蒸發(fā)至熔融狀態(tài)，在常壓、130℃時氣流冷卻結(jié)晶造粒制得圓球狀甲酸鉀顆粒產(chǎn)品。
實施例4造粒設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示，在等直徑的筒體1頂部是物料入口2，物料入口2下方筒體1內(nèi)裝有噴霧頭11，物料入口1處加裝流量控制閥13，以調(diào)節(jié)結(jié)晶物料的顆粒度。筒體1中下部內(nèi)壁固定有環(huán)形氣體噴管3，環(huán)形氣體噴管3的朝上的管壁上均勻分布有一排噴孔14，環(huán)形氣體噴管3連通筒體外的吸附器4，在環(huán)形氣體噴管3下方設(shè)有物料振動器7，物料振動器7下方的筒體底部接通一螺旋輸送機8，螺旋輸送機8另一端接通產(chǎn)品出口，產(chǎn)品出口可與產(chǎn)品包裝設(shè)備連接。在筒體1上方接有溫度檢測裝置9，筒體1頂部一側(cè)開口由通風(fēng)管12連接抽風(fēng)裝置5，抽風(fēng)裝置5與筒體之間的通風(fēng)管12上還設(shè)有袋式除塵器6。筒體1內(nèi)壁涂刷防腐涂料。設(shè)備內(nèi)和物料接觸的設(shè)備材質(zhì)均為采用耐腐蝕、耐高溫的不銹鋼材質(zhì)。待結(jié)晶的甲酸鉀液體由物料入口2進入筒體1內(nèi)，筒體1外的空氣通過吸附器3凈化進入筒體1內(nèi)的環(huán)形氣體噴管4，向上噴出，與筒體內(nèi)從上而下的氣霧狀甲酸鉀液體物料相遇而使甲酸鉀冷卻結(jié)晶，甲酸鉀顆粒落到振動器7上，再進入螺旋輸送機8，由袋式除塵器6收集因風(fēng)帶出筒體1的物料顆粒，用于產(chǎn)品的再利用。
本實施例的設(shè)備設(shè)計溫度120℃，設(shè)計壓力常壓，標(biāo)準(zhǔn)管件壓力等級選用PN1.0等級，制得的產(chǎn)品粒度范圍為40-80目。
權(quán)利要求
1.一種粒狀甲酸鉀的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將摩爾比(1～3)∶1的一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，在150℃～230℃、高于1.7Mpa至4.0Mpa條件下合成反應(yīng)1.5～6小時，制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液；(2)將上述甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液常壓下蒸發(fā)至飽和，得甲酸鉀液體產(chǎn)品；(3)將上述甲酸鉀液體產(chǎn)品在150℃～200℃、常壓下蒸發(fā)至熔融狀態(tài)，在110℃～180℃溫度下氣流冷卻結(jié)晶造粒制得粒狀甲酸鉀產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的粒狀甲酸鉀的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鉀溶液濃度在重量百分比5％～35％。
3.一種造粒設(shè)備，其特征在于，在筒體頂部有物料入口，筒體中下部內(nèi)壁固定有環(huán)形氣體噴管，環(huán)形氣體噴管連通筒體外的吸附器，在環(huán)形氣體噴管下方設(shè)有物料振動器，物料振動器下方的筒體底部接通一壓力螺旋輸送機，壓力螺旋輸送機另一端接通產(chǎn)品出口，在筒體上部接有溫度檢測裝置，筒體頂部一側(cè)開口由通管連接抽風(fēng)裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的造粒設(shè)備，其特征在于，所述筒體是等直徑結(jié)構(gòu)形式，筒體內(nèi)壁是經(jīng)過防腐處理的。
5.如權(quán)利要求3所述的造粒設(shè)備，其特征在于，所述物料入口下方筒體內(nèi)裝有噴霧頭。
6.如權(quán)利要求3所述的造粒設(shè)備，其特征在于，所述物料入口處裝有流量控制閥。
7.如權(quán)利要求3所述的造粒設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)形氣體噴管的朝上的管壁上均勻分布有一排噴孔。
8.如權(quán)利要求3所述的造粒設(shè)備，其特征在于，在所述抽風(fēng)裝置與筒體之間的通風(fēng)管上設(shè)有袋式除塵器。
全文摘要
一種粒狀甲酸鉀的制備方法及其造粒設(shè)備，屬于一碳化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。將一氧化碳氣體通入氫氧化鉀溶液中，在150～230℃、1.7Mpa～4.0Mpa條件下合成反應(yīng)，制得甲酸鉀產(chǎn)品稀溶液，在常壓下蒸發(fā)至飽和，再在150～200℃、常壓下蒸發(fā)至熔融狀態(tài)，于110～180℃溫度下氣流冷卻結(jié)晶造粒制得粒狀甲酸鉀產(chǎn)品。造粒設(shè)備是在筒體頂部有物料入口，筒體內(nèi)有環(huán)形氣體噴管，后者連通筒吸附器，筒體內(nèi)下部有物料振動器，筒體底部接通一壓力螺旋輸送機，筒體頂部開口由通管連接抽風(fēng)裝置。本發(fā)明的方法工藝路線簡單、產(chǎn)品的甲酸鉀含量高、粒度可控，本發(fā)明的設(shè)備新穎獨特，還可以應(yīng)用于其它清潔、流動性好、不易結(jié)晶物料的造粒。
文檔編號C07C51/10GK1491931SQ0313902
公開日2004年4月28日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者付炳忠, 韓寧 申請人:付炳忠