[發明專利]一種用磷酸酸化甲酸鉀制備甲酸的方法

有效

• 申請號: 200910060319.2
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101665423A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 胡杰英;唐希勇
• 申請（專利權）人: 綿陽啟明星磷化工有限公司
• 主分類號: C07C53/02
• 分類號: C07C53/02;C07C51/02;C01B25/30;C01B25/445;C01B25/41
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 姚溫明

技術領域

本發明涉及一種甲酸及堿金屬鹽的制備方法，具體地說是采用磷 酸與甲酸鉀反應制備甲酸的方法。

背景技術

已知的是，由甲酸鈉制備甲酸，可加入硫酸、磷酸、過磷酸或聚 合磷酸、五氧化二磷等酸化助劑酸化甲酸鈉制備甲酸，中國專利 97103209.2、200610124470.4、200610200857.3公開了各種酸化助 劑酸化甲酸鈉制備甲酸的方法，這些方法已經被生產實踐檢驗過是切 實有效的，其中，由硫酸酸化甲酸鈉制備甲酸，酸化后得到的硫酸鈉 使用價值較低，而且排出大量的二氧化碳也嚴重污染環境，這種方法 基本上被淘汰；而用磷酸、聚磷酸酸化甲酸鈉制甲酸的方法，由于其 可聯產具有一定使用價值的磷酸二氫鈉，進一步生產其他磷酸鹽，如 三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉，且污染較小，因此在工業上得以普遍采用。 但是，用磷酸酸化甲酸鈉制備甲酸的工藝，存在如下缺點：

一、反應不完全：由于甲酸鈉是固態物質，與磷酸的反應是固- 液反應，即便是在攪拌條件下，體系的稠度仍然很高，混合仍然不均 勻，因此需要增加攪拌強度，不僅增加了能耗，而且致使反應不完全； 此外，由于酸化反應是放熱反應，甲酸逸出，進一步增加了體系的稠 度，加重了反應不完全程度；再者，酸化反應發生后，生成的磷酸二 氫鈉包覆在固體甲酸鈉的外部，屏蔽了甲酸鈉與磷酸的接觸，再次加 重了酸化反應的不完全程度，造成大量甲酸鈉原料的浪費，對于后續 制備的各種磷酸鈉鹽的品質也存在一定的影響。

二、反應不連續：由于是固-液反應，因此必須保證體系內一定 的溶劑量，否則將使體系的稠度增加或者變成完全的固態，不能正常 反應，而體系中的甲酸既是產品也是主要溶劑。常規的，向反應器中 加入甲酸鈉和磷酸后，初步混合過程中要產生一定的酸化反應，而這 時不能將產生的甲酸馬上抽出，因為必須保留一定量的甲酸作為溶 劑，保證反應體系內的固-液比，這就使整個工藝不連續；

三、得到甲酸的濃度不高，后續處理工藝復雜：在酸化反應過 程中，其抽出的甲酸氣體的前提也是必須保證體系內作為溶劑的甲酸 量，這就會導致如下新的難題出現：由于酸化是放熱反應，而甲酸在 局部過熱下又容易分解，產生一氧化碳和水，生成的水導致甲酸的濃 度不高，對于后續的凈化工序提出了更高的要求，比如如何除去一氧 化碳，這種稀釋的含水甲酸不能輕易地通過蒸餾被回收為高濃度的甲 酸，致使冷凝后不能得到高濃度甲酸產品；不僅會大大降低甲酸的濃 度，更會帶來副產物多、甲酸品質下降和三廢嚴重的問題。

因此，現有的用磷酸酸化甲酸鈉制備甲酸的工藝，由于其存在反 應不完全、工藝連續化程度不高、能耗高，制備的甲酸品質不高的問 題，使其不能適用于工業規模化使用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點而提供一種采用磷 酸和甲酸鉀為原料生產高品質甲酸的方法，該方法不僅連續化程度 高、能耗低，而且還具有操作簡便的特點。

本發明的目的是這樣實現的：

一種用磷酸和甲酸鉀制備甲酸的方法，包括如下步驟：

(1)初步反應：將磷酸和甲酸鉀按磷酸和甲酸鉀的反應劑量加 入到反應器中混合并進行初步反應，得到甲酸和磷酸鉀鹽的混合物， 利用反應熱保證反應體系溫度上升。由于磷酸和甲酸鉀的反應是放熱 反應，混合磷酸和甲酸鈉，會發生部分酸化反應，產生甲酸，并釋放 出大量熱量，使得反應體系溫度迅速增高，致使固態甲酸鉀溶解。

(2)酸化反應：反應體系溫度上升至甲酸鉀溶解，使液態甲酸 鉀和磷酸持續反應得到甲酸和磷酸鉀鹽的混合物；在不斷的酸化反應 過程中，反應所釋放出來的熱量基本能夠保持反應體系為液態，如果 體系內溫度不夠，還可以通過加熱方式來保證體系為液態。

(3)蒸餾：在負壓條件下，通過蒸餾連續蒸發出(1)、(2)步 驟中的甲酸，再對甲酸進行凈化、冷凝處理后得到甲酸產品。負壓條 件，根據所產生的甲酸氣體量確定，總體來說，保證甲酸氣體被迅速 抽出為宜，較好的是，保證反應體系內的甲酸的重量含量為體系內物 料總重量的1.0-2％，高于2％可加速抽出，低于1.0％可減速抽出；對 于含水甲酸的凈化、冷凝處理，與常規方式相同。