硝酸和二氧化氮同時氧化澱粉製造草酸的工藝的製作方法
2023-09-15 23:37:30 2
專利名稱：硝酸和二氧化氮同時氧化澱粉製造草酸的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝領域，特別是涉及利用硝酸氧化澱粉反應中釋放的二氧化氮和硝酸同時氧化澱粉製造草酸的工藝。
到現在為止，硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝，在反應過程中釋放中的二氧化氮氣體，沒有得到充分的利用，有些工廠採用水吸收二氧化氮，產生了稀硝酸，有些工廠採用鹼吸收產生了硝酸鹽。但是不管使用那一種吸收的方法，吸收效率很低，大量的氮氧化物放空，造成了嚴重的環境汙染，而且還存在著硝酸消耗量大的問題。按理論計算，每生產一噸草酸，只要消耗680公斤的濃硝酸，而現在許多廠家，每生產一噸草酸要消耗1.1至1.3噸的濃硝酸。
本發明的目的有二方面。一方面是充分利用反應過程中產生的二氧化氮補充硝酸作氧化劑，降低硝酸的消耗;另一方面，由於二氧化氮的回收、循環使用，完全解決了硝酸氧化澱粉製造草酸過程由於二氧化氮的排空造成的大氣汙染。
為了實現本發明的目的，本發明的方法大致敘述如下本發明是利用硝酸氧化澱粉反應中產生的二氧化氮氣體通過冷凝，以液體狀態，返回反應器中，做為氧化劑與澱粉發生氧化反應生產草酸，補充了部份硝酸的消耗，其反應式由(A)式表示
(A)式中C6H12O4是澱粉，(COOH)2是草酸，反應產生的一氧化氮與空氣作用繼續產生二氧化氮，通入反應器與澱粉起氧化反應。反應器的溫度維持在38至42℃，使用的催化劑是五氧化二釩-硫酸亞鐵-硫酸錳的三元混合體，催化劑的使用量是澱粉糖總量的4.5%，催化劑中的五氧化二釩與硫酸亞鐵與硫酸錳的比例是0.1∶2.4∶2.0。整個反應時間3.5至4小時。
下面根據附圖進一步說明本發明。
圖1是本發明的工藝流程圖參照圖1，一種由反應器(1)，吸收塔(2)，空氣調節閥(3)，引風機(4)，緩衝罐(5)，冷凝器(6)組成的硝酸二氧化氮同時氧化澱粉製造草酸的工藝流程圖。
由反應器(1)產生的氣體二氧化氮經過吸收塔(2)，一部份二氧化氮被水吸收為稀硝酸，大部份沒有被水吸收的氣體二氧化氮，通過緩衝罐(5)，冷凝器(6)，冷卻為液體的二氧化氮通到反應器和澱粉起氧化反應。空氣調節閥(3)的作用，是調節空氣與反應中產生的一氧化氮氧化成為二氧化氮。
通過上面介紹的利用硝酸氧化澱粉製造草酸排出氣體二氧化氮的循環與沉澱反應的工藝，減少了硝酸的消耗量，每生產1噸草酸，只需消耗0.48噸的硝酸，由於氮氧物循環使用，沒有往大氣放空，減少了環境的嚴重汙染。通過本發明工藝，每生產1噸草酸消耗0.48噸濃硝酸比不補充二氧化氮的工藝每生產一噸草酸消耗1.1至1.3噸的硝酸的硝酸消耗量降低了60至80%比理論用量680公斤的硝酸用量減少了27%，達到了本發明減少硝酸消耗量和消除氮氧化物排放於大氣造成的環境汙染的目的。
實施例例一含有水350克，414克濃硫酸的反應器中，加入五氧化二釩、硫酸亞鐵和硫酸錳的混合催化劑4.5克在攪拌下，加入100克澱粉糖液(40波美度含葡萄80%以上)開始升溫，慢慢地分批加入濃硝酸，濃硝酸的總量為100克，反應溫度維持在38至42℃，反應器中產生的二氧化氮，用吸收塔的水(2)吸收後，沒有被吸收的二氧化氮和一氧化氮按本發明的流程收集並冷凝至為液態的二氧化氮，收集時，通過空氣調節閥(3)通入適量的空氣，這樣，一邊加濃硝酸，一邊通收集的二氧化氮於反應器內，經4-4.5小時後反應終止，冷卻結晶，得草酸粗品105克，經精緻後得98克的草酸，吸收塔內的吸收液，經分析含有硝酸53克，因此實際消耗硝酸100-53＝47克。
產品耗用量＝98∶47＝1∶0.47。從這個實施例可以說明，生產一噸的草酸，只消耗0.47噸硝酸。
例二含有水350克和414克的濃硫酸的反應器中，加入五氧化二釩、硫酸亞鐵和硫酸錳的混合催化劑4.5克，在攪拌下加入100克的澱粉糖液，反應器的溫度升至60至70℃之間，開始逐漸地分批加入濃硝酸，濃硝酸加入的總量為100克，產生的二氧化氮，用吸收塔的水吸收後，沒有被吸收的氮氧化物按本發明的流程收集並冷凝為液態的二氧化氮，收集時，通過空氣調節閥(3)通入適量的空氣。當硝酸加到40%時，反應器的溫度從60至70℃改變為38至42℃開始通入按本發明的流程循環通入二氧化氮，經3.5至4小時，反應完成，經冷卻結晶得草酸98克，草酸的純度經分析99.25，吸收液的硝酸經分析為53克，因此，實際消耗硝酸為100-53＝47克。
產品∶耗用量＝1∶0.47，從這個實施例可以看出，生產一噸的草酸只消耗0.47噸濃硝酸。
例三在含有水350克和414克的濃硫酸的反應器中，加入五氧化二釩，硫酸亞鐵和硫酸錳的混合催化劑4.5克，在攪拌下加入100克澱粉糖液，反應器的溫度升至60℃，開始逐漸地分批加入濃硝酸，濃硝酸的加入總量為100克，產生的二氧化氮，用吸收塔的水吸收後，沒有被吸收的氮氧化物，按本發明的流程收集，並冷凝為液態的二氧化氮，收集時，通過空氣調節閥通入適量的空氣，當硝酸加到總量的40%時不改變反應器的溫度，仍維持在60至70℃之間，開始通入按本發明的流程循環通入二氧化氮，經3至3.5小時，反應完成，冷卻結晶，得草酸49克，吸收塔的吸收液經分析內含硝酸44克，耗用硝酸＝100-44＝56克。
產品∶耗酸量＝49∶56＝1∶XX＝1.14從這個實施例可以看出，例3與例4的差別在於通二氧化氮的溫度不同，生產一噸草酸，消耗了1.14噸的硝酸。草酸的純度為99.15。
例四含有水350克和414克的濃硫酸的反應器中，加入五氧化二釩、硫酸亞鐵和硫酸錳的混合催化劑4.5克，在攪拌下加入100克的澱粉糖液，反應器的溫度改為28至30℃，硫酸加入量為100克，其它操作程序和二氧化氮的循環與例一、例二、例三相同，經7個小時的反應，冷卻得草酸92克，分析吸收液含硝酸44克，耗用硝酸＝100-44＝56克。
產品∶耗酸量＝92∶56＝1∶XX＝0.60，從這個實施例可以說明生產一噸草酸，消耗0.60噸的硝酸，草酸的純度為99.20。
例五在含有水306克，濃硝酸458克的反應器中，加入五氧化二釩、硫酸亞鐵和硫酸錳的混合催化劑，在攪拌下加入100克的澱粉糖液，加入濃硝酸的總量為100克，反應器的溫度為60至70℃，當硝酸加到40%時，反應器的溫度改為38至42℃之間，開始按本發明的流程循環通入二氧化氮，經3至3.5小時反應，冷卻得草酸86克。
權利要求
1.硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝，其特徵在於使用二氧化氮來氧化澱粉。
2.根據權利要求1所述的硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝，其特徵在於所述的二氧化氮是利用硝酸氧化澱粉過程中所釋放出的二氧化氮氣體收集冷凝的為液體二氧化氮。
3.根據權利要求1所述的硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝，其特徵在於使用的催化劑是五氧化二釩-硫酸亞鐵-硫酸錳的三元混合體。
4.根據權利要求1所述的硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝，其特徵在於使用五氧化二釩-硫酸亞鐵-硫酸錳催化劑的量佔澱粉糖總量的4.5%。
5.根據權利要求1所述的硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝其特徵在於使用五氧化二釩-硫酸亞鐵-硫酸錳催化劑的比例為五氧化二釩∶硫酸亞鐵∶硫酸錳＝0.1∶2.4∶2.0。
6.根據權利要求1所述的硝酸氧化澱粉製造草酸的工藝其特徵在於反應器的溫度維持在38至42℃。
全文摘要
本發明介紹了一種硝酸、二氧化氮同時氧化澱粉製造草酸的方法，二氧化氮是利用硝酸氧化澱粉過程中釋放的氣體二氧化氮經冷凝通入反應器，催化劑使用V
文檔編號C07C55/06GK1047854SQ8910530
公開日1990年12月19日 申請日期1989年6月7日 優先權日1989年6月7日
發明者蔣現明 申請人:蔣現明