[发明专利]氧化氮催化空气氧化乙二醛制乙醛酸的方法、装置及应用

说明书

本发明公开了一种氧化氮催化空气氧化乙二醛制乙醛酸的装置，包括反应釜、喷射器、加料斗、滴液漏斗和吸收管。所述加料斗侧面连接喷射器，底部通过回形管I连接到吸收管。吸收管上端还连接有放空管，放空管侧面通过回形管II连接到滴液漏斗。吸液管置于反应釜中。所述反应釜底部设置排液管，排液管管道连接到喷射器，管道上设置有泵。本发明的有益效果：将反应产生的氧化氮直接转化成硝酸，提高了硝酸原料的利用率；用含氧反应液代替吸收液，节能减排；反应过程中产生的氧化氮不与惰性气体混合，不会造成惰性气体夹带氧化氮放空污染空气和降低吸收速度的问题；自动控制氧化氮产生速度等于吸收速度，氧化氮可被全部吸收。

技术领域

本发明属于化工生产技术及设备领域，尤其是涉及一种以硝酸氧化乙二醛过程中产生的氧化氮作催化剂、以空气中的氧气作氧化剂、以乙二醛为原料，制备乙醛酸的方法、装置及应用。

背景技术

乙醛酸(OHC-COOH)，又名甲酰甲酸，是一种最简单的醛酸，兼有酸和醛的性质，是一种重要的化工原料和中间体，主要应用于医药、农药、香料、食品添加剂、生物化学等领域。随着乙醛酸下游产品市场的发展，它已经成为生产规模达数万吨的大宗化工产品，且市场需求稳步增长。

目前，乙醛酸工业化生产方法可以分为化学合成法和电化学合成法两大类，工业上最常用的化学合成法主要有乙醛酸硝酸氧化法和马来酸(酐)臭氧氧化法两种，电化学合成法包括草酸电解还原法和乙二醛电解氧化法等。其中，乙二醛硝酸氧化法经多年的改良，其反应条件温和，工艺简单成熟，原料廉价易得，生产成本低，是目前国内外生产厂家应用最为普遍的乙醛酸合成方法。但该法还存在生产过程中产生大量的NOX尾气，污染环境和硝酸消耗量大等问题。对于如何有效地减少NOX尾气污染，在化学合成技术领域已有的做法如发明专利《乙醛酸生产尾气吸收技术》，200810049919.4，谢建中。采用三级吸收设备进行吸收，前一、二级为纯水吸收，第三级为10-20％氢氧化钠溶液吸收。又如发明专利《一种乙二醛硝酸氧化法生产乙醛酸的尾气处理方法和处理系统》，201110185138.X，鲍应元。引入空气将乙二醛硝酸氧化产生尾气中的NO氧化成NO2,用水进行6级吸收后，用碱液吸收，并将吸收液处理后部分循环套用。但上述方法还存在硝酸消耗量大，尾气处理量大和吸收设备庞大等问题。如何减少硝酸消耗量，已有的做法如发明专利《氧化氮催化氧气氧化乙二醛制备乙醛酸水溶液的合成方法》，200410096499.7，周智明。又如发明专利《制备乙醛酸水溶液的方法》，200980102995.X，F·布雷格。它们是在密闭反应釜中，用硝酸氧化乙二醛产生的氧化氮催化，使用氧气氧化乙二醛水溶液制备出乙醛酸水溶液。上述方法是在密闭容器中进行，会因原料积聚、突然反应引起爆炸，存在很大的安全隐患，与传统硝酸氧化乙二醛法比较，其设备要求较高，设备成本增加，操作难度增大；尽管节约了硝酸，但增加了价格不低的纯氧气。如果用取之不尽，无需成本的含氧气体空气作为原料又将如何？如发明专利《常压氧化氮催化空气氧化乙二醛制备乙醛酸的方法及生产设备》，201310587789.0。该专利解决空气中的惰性气体与氧化氮的分离问题，但仍存在惰性气体夹带氧化氮的问题，大量的惰性气体尾气夹带着氧化氮排放到大气中，既形成酸雾、酸雨污染环境，又造成氧化氮资源浪费。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种既能减少氧化氮尾气污染，又能提高硝酸利用率，还能减少设备成本的氧化氮催化空气氧化乙二醛制乙醛酸的方法、装置及应用。

本发明提供的技术方案如下：

一种氧化氮催化空气氧化乙二醛制乙醛酸的装置，包括反应釜(5)、喷射器(2)、加料斗(14)、滴液漏斗(15)和吸收管(10)。

所述加料斗(14)侧面连接喷射器(2)，底部通过回形管I(17)连接到吸收管(10)；吸收管(10)上端还连接有放空管(16)，放空管(16)侧面通过回形管II(18)到滴液漏斗(15)；吸收管(10)置于反应釜(5)中。

所述反应釜(5)底部设置排液管(8)，排液管(8)管道连接到喷射器(2)，管道上设置有泵(6)。