[發明專利]一種檸檬酸氫鈣的連續酸解工藝

有效

• 申請號: 201010583645.4
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102060691A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 寇光智;丁兆堂;于海彬;周昊;孫秀秀
• 申請（專利權）人: 日照魯信金禾生化有限公司
• 主分類號: C07C59/265
• 分類號: C07C59/265;C07C51/02;C07C51/43
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明屬于生物化工領域，具體涉及一種檸檬酸氫鈣的連續酸解工藝。

背景技術

檸檬酸是有機酸中第一大酸，由于物理性能、化學性能、衍生物的性能，被廣泛應用于食品、醫藥、日化等行業。多年來，世界對檸檬酸的需求日益增長，我國作為檸檬酸生產大國，在國際市場上占有重要地位。目前，我國普遍采用鈣鹽法生產檸檬酸，但是這種工藝通常是在酸解罐中進行，間歇操作，自動化程度低；由于其混和動力主要靠攪拌器，故其動力消耗較大；由于調漿濃度的限制，獲得的酸解液濃度偏低，通常在45％左右；由于反應過程中無回流料漿，生成的硫酸鈣顆粒無法調整，各級顆粒全部在罐中，生成的硫酸鈣顆粒也相對細小，不好抽濾和水洗，此傳統工藝已不能適應時代發展的要求，取而代之的是自動化水平較高的連續酸解工藝。在已有專利200910084502.6中，提到了一種檸檬酸鹽的連續酸解方法，主要由三級反應構成，最后經固液分離得到檸檬酸酸解液和硫酸鈣固體。經多次試驗證實，該方法的缺點是酸解反應不徹底、酸解時間長、獲得的硫酸鈣顆粒度不可控、步驟繁瑣、動力消耗大、酸解液濃度偏低。

發明內容

本發明提供了一種全新的檸檬酸氫鈣連續酸解工藝，該工藝主要包括酸解反應、結晶、養晶、固液分離等工段，該連續酸解工藝的具體步驟如下：

(1)將檸檬酸氫鈣和濃硫酸分別通過管道送入脈沖射流反應器并在反應器內完成瞬時酸解反應；

(2)反應液在結晶罐中進行pH值微調并完成結晶過程，pH值控制在1-3；

(3)晶漿液在養晶罐中進行硫酸鈣顆粒分級，部分回流至結晶罐，部分進入過濾工段進行固液分離。

本發明中，采用公知的脈沖射流反應器，此設備基于文丘管原理，以酸帶料，瞬時完成酸解反應，使反應混和更均勻，反應更徹底，而且一定程度上克服了鈣鹽調漿濃度的限制。反應中使用的濃硫酸為市售濃硫酸，其濃度在90-98％，在此范圍內，優選較高濃度的濃硫酸，以盡可能降低其帶入的水分，提高酸解液的酸度。反應的pH值控制在1.4-1.7，pH值過高，生成的硫酸鈣溶解度較大，容易造成后期離交樹脂的板結，pH值過低，硫酸過量較多，同樣會造成離交樹脂負荷過大。反應溫度在80-90℃之間，溫度過低，反應不徹底，料漿流動性差，不易攪拌，電耗增加，溫度過高，水分蒸發較大，容易糊鍋。

酸解反應完成后，反應液進入結晶罐結晶。反應液由結晶罐底部進入結晶罐，兼起攪拌功能，從而降低攪拌功率，降低動力消耗。結晶罐為密閉系統，可起到蒸發濃縮作用，提高酸解液酸度，獲得的酸解液濃度達50％以上。結晶罐上部設有水蒸汽排出管，排出的水蒸氣經冷凝后可回用于生產車間。結晶罐內設置折流擋板，可起到助晶作用。由于不同結晶溫度生成硫酸鈣晶型不同，各不同晶型所占的比例也不同，溫度偏高，生成的片狀半水石膏較多，容易抽濾洗水；溫度偏低，生成的針狀二水石膏較多，不易抽濾洗水。經試驗驗證結晶溫度控制在75-90℃內生成硫酸鈣晶體易于過濾及洗滌。反應液在結晶罐中采用鈣鹽和濃硫酸進行微調，其中鈣鹽優選檸檬酸氫鈣，pH值控制在1-3，一方面硫酸過量，可以保證反應的徹底性，另一方面又可以使生成的硫酸鈣的溶解度降至最低，保證硫酸根濃度在合理的范圍內，減輕后期離交負荷。

調好pH值的晶漿液由養晶罐中上部溢流至養晶罐，由內設的旋流器根據硫酸鈣顆粒密度大小不同完成顆粒分級，符合要求的粗顆粒經過濾工序實現固液分離，從上部的出料口出料；細小顆粒則由中下部的回流口回流至結晶罐，充當晶種使用，用以控制最初生成的硫酸鈣顆粒數量及大小。回流比大，則相當于投加的硫酸鈣細顆粒晶種多，會使生成的硫酸鈣顆粒相對細小，比例也會增大，回流比小則相反，合適的回流比會使顆粒度符合要求的硫酸鈣比例增大。生產實踐說明，硫酸鈣顆粒過大過小都不好。硫酸鈣顆粒過小不易于洗水，殘酸高，包埋的有機物含量高；硫酸鈣顆粒過大，雖然易于洗水，但殘酸并沒有明顯降低，同時由于顆粒過大，比表面積減小，存在洗水不均勻現象，部分有機物也一并進入到酸解液中，影響后續復濾，而且硫酸鈣相對蓬松，密度偏小，也不利于后續綜合利用。因此，硫酸鈣顆粒需控制在一定范圍內，通?？刂圃?0-120目，回流比例為反應液的0.1-0.5倍，最后獲得的合適目數的硫酸鈣顆粒比例在75％左右。

通過在生產線上取樣化驗得知經該連續酸解工藝制得的酸解液酸度不低于50％。

目前國內單條生產線最大為年產10萬噸檸檬酸，根據這一生產規模可以確定上述各級反應的反應器(脈沖射流反應器、結晶罐、養晶罐)的個數分別不少于1個，優選1-5個。

綜上所述，本發明的檸檬酸氫鈣連續酸解方法具有以下優點：