阅读说明：本技术 一种甲酸钙连续生产装置及工艺 (Calcium formate continuous production device and process ) 是由 郭启文 阴启建 张勇 汪达军 张兆明 于 2020-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种甲酸钙连续生产装置及工艺,属于甲酸钙生产技术领域,生产装置包括第一反应器、第二反应器、第三反应器,所述第一反应器的底部通过第一连通管与第二反应器的底部连通,第二反应器的上部通过第二连通管连通至第三反应器的中下部,第三反应器的底部通过管道连通至离心机的进料口,第三反应器的上部通过第一溢流口连通至杂质分离设备的上部。本发明提供的甲酸钙连续生产装置及工艺,采取第一反应器和第二反应器底部串联输送物料,第三反应器上部和底部分别出料的多级连续化反应方式,充分延长了反应时间,反应彻底充分,生产效率高,产品质量好,降低了生产成本和劳动强度,易于实现大规模连续化生产,适于广泛推广应用。(The invention discloses a continuous calcium formate production device and a continuous calcium formate production process, and belongs to the technical field of calcium formate production. According to the calcium formate continuous production device and the calcium formate continuous production process, a multistage continuous reaction mode that materials are conveyed in series at the bottoms of the first reactor and the second reactor and are discharged from the upper part and the bottom of the third reactor respectively is adopted, so that the reaction time is fully prolonged, the reaction is thorough and sufficient, the production efficiency is high, the product quality is good, the production cost and the labor intensity are reduced, large-scale continuous production is easy to realize, and the calcium formate continuous production device and the calcium formate continuous production process are suitable for wide popularization and application.)

一种甲酸钙连续生产装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种甲酸钙连续生产装置及工艺，属于甲酸钙生产技术领域。

背景技术

生产甲酸钙的主要方法是用甲酸溶液与碳酸钙反应生成甲酸钙产物溶液，经过滤去除掉产物溶液中的不溶物，滤液经浓缩结晶、离心分离、干燥制得甲酸钙产品。传统的甲酸钙生产工艺为间歇式反应，甲酸溶液和碳酸钙按反应配比缓慢加入反应器，通过搅拌与加入的母液混合，充分反应。根据反应器容积投料至适当液位后停止投料，反应物料在反应器内继续反应大约2.5小时后，分析反应液组分达标后，经上料泵将产物溶液输送至刮板式离心机。离心后物料输送至干燥机，干燥后的成品经刮板机输送至料仓，按规格包装后外售。

上述甲酸钙传统生产工艺存在如下问题：

(1)传统工艺中，生产过程存在投料、反应、出料的时间间隔，导致反应过程不能连续进行，自向反应釜内投料开始至停止反应，总共完成一釜反应的时间大约为4小时，耗时长，导致设备出力率偏低，致使产量偏低，能耗高。

(2)甲酸钙水不溶物含量是甲酸钙产品的核心指标，杂质排除不干净会影响甲酸钙产品的白度，市场开发困难。水不溶物主要来自于碳酸钙原料中的杂质，杂质随碳酸钙进入反应釜内聚集导致甲酸钙结晶效果较差，结晶粒度小。传统工艺中，为了降低水不溶物的含量，需要使产物溶液在反应釜内沉淀约0.5小时，以将上层的水不溶物和杂质排出，导致反应不能连续化进行，耗时长，而且水不溶物和杂质外排还容易造成甲酸钙产品的流失，物料浪费严重。

(3)甲酸中带入系统的水和反应副产的水会造成母液富余，传统工艺中，需根据母液液位将母液适当间歇式外排，而富余水分外排也容易造成母液中甲酸钙产品的流失。

(4)传统工艺中，用于分离碳酸钙产品的离心机需定期清理滤布，通常5天清理一次，每次约需时间4小时，严重制约产能。

(5)离心后得到的甲酸钙在干燥机内干燥，产生的水蒸气进入除尘器处理，传统工艺中制得的甲酸钙中含有的杂质随气流排出，导致除尘器排放物粉沫多。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，通过提供一种甲酸钙连续生产装置及工艺，可实现大规模连续化生产，提高了甲酸钙产量，减轻了劳动强度，降低了生产成本。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

一方面，本发明提供了一种甲酸钙连续生产装置，包括第一反应器、第二反应器、第三反应器、杂质分离设备、压滤机、蒸发器、离心机和母液槽；

所述第一反应器的底部通过第一连通管连通至第二反应器的底部，第二反应器的上部通过第二连通管连通至第三反应器的中下部，第三反应器的底部通过管道连通至离心机的进料口，第三反应器的上部通过第一溢流口连通至杂质分离设备的上部；

所述杂质分离设备的上部还通过第二溢流口连通至压滤机的进料口，杂质分离设备的底部与第三反应器连通；

所述离心机的出液口通过管道连通至母液槽；

所述压滤机的出液口通过管道连通至蒸发器的进液口和/或母液槽，蒸发器的排液口通过管道连通至第二反应器；

所述母液槽还通过管道连通至第一反应器和/或第二反应器和/或第三反应器。

可选的，所述杂质分离设备包括一壳体，所述壳体内竖向交替设置有第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板的左右两侧边与壳体侧壁固连，第一折流板和第二折流板的底边与壳体底壁具有一定间隔；

第一折流板和第二折流板的顶部均开设有折流口，第一折流板上的折流口与第二折流板上的折流***错设置，第二溢流口的位置低于第一溢流口的位置，第一溢流口的位置低于第一折流板和第二折流板的顶部。

可选的，所述壳体的底壁向靠近第三反应器的方向斜向下设置。

可选的，所述壳体的下部开设有进水口和冲出口，所述进水口与一定压力的母液连通，所述冲出口与第三反应器的底部连通。

可选的，所述蒸发器的排液口通过管道连通至第二反应器的底部，所述母液槽通过管道连通至第一反应器和/或第二反应器和/或第三反应器的底部。

可选的，所述第一反应器、第二反应器和第三反应器内设置有加热盘管，所述第一反应器、第二反应器、第三反应器和母液槽内设置有搅拌器。

可选的，所述甲酸钙连续生产装置，还包括第一缓冲罐和/或第二缓冲罐，所述第一缓冲罐的上部通过管道与杂质分离设备上的第二溢流口连通，第一缓冲罐的下部通过管道与压滤机的进料口连通，所述第二缓冲罐的上部通过管道与压滤机的排液口连通，第二缓冲罐的下部通过管道与蒸发器的进液口连通，所述第一缓冲罐和/或第二缓冲罐内设置有搅拌器。

可选的，所述离心机为推料式离心机，所述压滤机为隔膜式压滤机。

另一方面，本发明还提供了一种甲酸钙连续生产工艺，采用第一反应器、第二反应器和第三反应器，向第一反应器内连续加入甲酸溶液和碳酸钙粉搅拌均匀进行反应，第一反应器底部的反应物料通过压力自第二反应器的底部压入第二反应器内，第二反应器上部的反应物料溢流进入第三反应器内；

自第三反应器的底部采出底部反应物料，从底部反应物料中分离得到甲酸钙粗品和母液，将母液返回至第一反应器和/或第二反应器和/或第三反应器内，甲酸钙粗品经干燥、过筛后制得甲酸钙产品；自第三反应器的上部溢流出上部反应物料，从上部反应物料中分离出夹带的水不溶物后得到液相，将液相与母液混合后返回至第一反应器和/或第二反应器和/或第三反应器内，或将液相经蒸发浓缩后返回第二反应器内。

可选的，所用甲酸溶液的浓度为85-95％，碳酸钙的纯度大于95％，向第一反应器中加入的甲酸溶液与碳酸钙粉的重量比为(1.03-1.15):1，优选1.08:1；各反应器内的物料温度为30-50℃，优选40℃；各反应器内的pH值为3.5-4。

本发明提供的甲酸钙连续生产装置及工艺，对甲酸钙生产装置和工艺进行优化并取得以下有益效果：

(1)合理设置各反应器的进料口和出料口位置，采取第一反应器和第二反应器底部串联输送物料，第三反应器上部和底部分别出料的多级连续化反应方式，利用反应物料自身的压力将反应物料从第一反应器输送到第二反应器内，反应物料进入第二反应器后，由下向上输送并从上部溢出到第三反应器，最终从第三反应器的底部采出，充分延长了反应时间，反应彻底充分；

(2)根据所需反应时间合理确定反应器内反应物料的体积、甲酸溶液和碳酸钙的加料速度、反应物料的出料速度、反应温度和pH值，使系统内反应物料循环量增加，系统可承受的固液比升高，反应彻底充分，制得的甲酸钙产品粒度均匀；

(3)第三反应器的上部出料经固液分离、过滤后得到的一部分液相经蒸发浓缩后可排出系统中的富余水，有效分离出水不溶物杂质，提高了产品纯度，且将蒸发浓缩后的液相返回至浓度较高的第二反应器中能继续结晶，有效回收上部出料中的甲酸钙产品，提高产品产率；

(4)在反应器中设置搅拌器对反应物料进行搅拌，既能使物料混合均匀充分反应，还能避免含甲酸钙的反应物料因流动性差而造成在反应器中积存或者管道堵塞的问题，保证反应能够连续化进行；第三反应器内的搅拌器只在下部设置搅拌叶片，对下部反应物料进行搅拌助推即可，避免搅动上部反应物料而影响上部反应物料中的水不溶物的漂浮溢出效果，提高产品纯度；

(5)母液通过管道返回至各反应器能对反应器底部的物料进行冲刷助推，使物料在系统内顺利循环，防止沉积聚集；尤其是母液返回至第一反应器中还能起到调节系统物料中固液比的作用。

综上，本发明提供的甲酸钙连续生产装置及工艺，整体工艺简单，生产效率高，产品质量好，降低了生产成本和劳动强度，易于实现大规模连续化生产，适于广泛推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置的结构示意图；

图2为本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置中的杂质分离设备的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置中的杂质分离设备中第一折流板和第二折流板的结构示意图；

图5为本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置中的杂质分离设备的部分结构的立体示意图；

图6为本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置中的杂质分离设备与第三反应器的布局示意图；

图中，110、第一反应器；120、第二反应器；130、第三反应器；140、第一连通管；150、第二连通管；160、第一溢流口；170、第二溢流口；101、加热盘管；102、搅拌器；200、离心机；300、母液槽；400、杂质分离设备；410、壳体；420、第一折流板；430、第二折流板；440、折流口；450、进水口；460、冲出口；500、压滤机；600、蒸发器；700、干燥机；800、第一缓冲罐；900、第二缓冲罐。

具体实施方式

在以下内容中将会结合附图对本发明进行进一步的详细描述。但是需要指出的是，以下的具体实施方式仅仅以示例性的方式给出本发明的具体操作实例，但是本发明的保护范围不仅限于此。本发明的保护范围仅仅由权利要求书所限定。本领域技术人员能够显而易见地想到，可以在本发明权利要求书限定的保护范围之内对本发明所述的实施方式进行各种其它的改良和替换，并且仍然能够实现相同的技术效果，达到本发明的最终技术目的。

如图1中所示，一方面，本发明提供了一种甲酸钙连续生产装置，包括第一反应器110、第二反应器120、第三反应器130、杂质分离设备400、压滤机500、蒸发器600、离心机200和母液槽300；

其中，第一反应器110的底部通过第一连通管140连通至第二反应器120的底部，第二反应器120的上部通过第二连通管150连通至第三反应器130的中下部，第三反应器130的底部通过管道连通至离心机200的进料口，第三反应器130的上部通过第一溢流口160连通至杂质分离设备400的上部；

杂质分离设备400的上部还通过第二溢流口170连通至压滤机500的进料口，杂质分离设备400的底部与第三反应器130连通；

离心机200的出液口通过管道连通至母液槽300；

压滤机500的出液口通过管道连通至蒸发器600的进液口和/或母液槽300，蒸发器600的排液口通过管道连通至至第二反应器120；

进一步的，第一反应器110、第二反应器120、第三反应器130的安装位置依次降低，第一反应器110和第二反应器120之间的第一连通管140以及第二反应器120和第三反应器130之间的第二连通管150向反应物料的流动方向下游向下倾斜，以使反应物料能够顺利在反应器之间依次顺利输送。具体生产过程为：将甲酸溶液和碳酸钙粉加入到第一反应器110内开始反应，第一反应器110内的反应物料中含有未反应的甲酸和碳酸钙、反应生成的甲酸钙、甲酸溶液带入和反应副产的水以及碳酸钙粉带入的杂质，反应物料一边继续反应一边从第一反应器110的底部靠液位差压入到第二反应器120，进入到第二反应器120后反应物料自下向上流动从第二反应器120的上部溢出进入到第三反应器130。第三反应器130内化学反应已基本完成，生成的高浓度的甲酸钙物料聚集到第三反应器130的底部，水不溶物杂质漂浮在第三反应器130的上部。

第三反应器130内的底部反应物料经离心机200上料泵输送至离心机200，离心得到的固体物料为甲酸钙粗品，离心得到的离心液进母液槽300，待送回反应器中。第三反应器130中的上部反应物料从第一溢流口160溢出进入到杂质分离设备400中，在杂质分离设备400中将上部反应物料中的部分水不溶物杂质分离出来经收集后进入压滤机500，经压滤机500压滤除杂，压滤机500得到的液相一部分直接进母液槽300收集，一部分经蒸发器600蒸发掉富余水分后送入第二反应器120中。可以理解的，母液中含有甲酸、水以及少量的甲酸钙。

为了将第三反应器130内的上部反应物料中的水不溶物杂质与母液进行有效分离并排出上部反应物料中的富余水，如图2-图5中所示，本发明申请提供的杂质分离设备400包括一壳体410，壳体410内竖向交替设置有第一折流板420和第二折流板430，第一折流板420和第二折流板430的左右两侧边与壳体410侧壁固连，第一折流板420和第二折流板430的底边与壳体410底壁具有一定间隔；

第一折流板420和第二折流板430的顶部均开设有折流口440，第一折流板420上的折流口440与第二折流板430上的折流口440交错设置，第二溢流口170的位置低于第一溢流口160的位置，第一溢流口160的位置低于第一折流板420和第二折流板430的顶部。

上部反应物料溢流进入到壳体410中后会向位置更低的第二溢流口170流动，在流动过程中，密度大的甲酸钙逐渐沉降到壳体410底部，密度小的水不溶物杂质漂浮到上部。第一折流板420和第二折流板430的设置，能使物料在壳体410的上部呈S形流动，延长了物料的流动时间，提高了分离效果。密度小的水不溶物杂质随着上层水从第二溢流口170溢出进入到压滤机500分离，得到的液相进入蒸发器600中蒸发掉富余水。

第一折流板420和第二折流板430的数量可以根据实际情况进行调整。本发明申请图2及图5中示出的第一折流板420和第二折流板430的数量总共为3块。

在壳体410内，甲酸钙会沉降到壳体410底部，为了使甲酸钙能够聚集起来方便清理并减少在壳体410内的死角积存，在其中一实施方式中，壳体410的底壁向靠近第三反应器130的方向斜向下设置。

进一步的，为了将壳体410底部积存的甲酸钙清理清理出来，在另一实施方式中，壳体410的下部开设有进水口450和冲出口460，进水口450与一定压力的母液连通，冲出口460与第三反应器130的底部连通。生产时，通过进水口450向壳体410内通入高压射流母液，母液冲击到壳体410的底部，将甲酸钙冲起并从冲出口460排出进入到第三反应器130，再从第三反应器130排出离心分离得到甲酸钙粗品。

通常，如图6中所示，壳体410整体为弧形，将壳体410包绕在第三反应器130的1/4圆弧处，第一反应器110的上部开设多个溢流口与壳体410连通。

压滤机500的出液口通过管道连通至蒸发器600的进液口和/或母液槽300，压滤机500排出的液相含水量较高，一部分直接进母液槽300收集，一部分经蒸发器600蒸发掉富余水分后送入第二反应器120中，母液经蒸发浓缩后返回浓度较高的第二反应器120中能使母液中的甲酸钙继续结晶。母液从母液槽300中通过管道返回至各反应器能对反应器的物料进行冲刷助推，使物料在系统内顺利循环，防止沉积聚集，尤其是母液返回至第一反应器110中还能起到调节系统物料中固液比的作用。

进一步的，蒸发器600的排液口通过管道连通至第二反应器120的底部，液相浓缩后从第二反应器120的底部进入第二反应器120。母液槽300通过管道连通至第一反应器110和/或第二反应器120和/或第三反应器130的底部，母液进入反应器的底部，对反应器内的底部物料进行重点冲刷。

进一步的，第一反应器110、第二反应器120和第三反应器130内设置有加热盘管101，第一反应器110、第二反应器120、第三反应器130和母液槽300内设置有搅拌器102。

具体的，加热盘管101中通入蒸汽，用于控制反应器内的反应温度。

反应器中投用搅拌器102不仅能使物料混合均匀充分反应，而且能推动物料输送，解决系统因固含量高不能顺利生产的弊端，防止物料沉积或管道堵塞，避免停机清理，实现了投料与出料的连续化生产。第三反应器130内的搅拌器102只在下部设置搅拌叶片，对下部反应物料进行搅拌助推即可，并且搅拌速度不宜过快，避免搅动上部反应物料而影响上部反应物料中的水不溶物的漂浮溢出效果，提高产品纯度。

母液槽300内安装搅拌器102，能防止物料积沉淀积存，使物料回到反应器中进行回收，推动反应连续化进行，降低母液槽300的清理难度。

在优选的实施方式中，本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置，还包括第一缓冲罐800和/或第二缓冲罐900，第一缓冲罐800的上部通过管道与杂质分离设备400上的第二溢流口连通，第一缓冲罐800的下部通过管道与压滤机500的进料口连通，第二缓冲罐900的上部通过管道与压滤机500的排液口连通，第二缓冲罐900的下部通过管道与蒸发器600的进液口连通，第一缓冲罐800和/或第二缓冲罐900内设置有搅拌器102，用于搅拌罐内的物料。第一缓冲罐800用于收集杂质分离设备400排出的清液，第二缓冲罐900用于收集压滤机500的排液。

在另一实施方式中，本发明申请提供的甲酸钙连续生产装置，还包括干燥机700，干燥机700用于干燥离心机200排出的甲酸钙固体，第三反应器130内的底部反应物料经离心机200上料泵输送至离心机200，离心后物料输送至干燥机700，干燥后的成品经刮板机输送至料仓，按规格包装后外售。

离心机200优选为推料式离心机200，能够连续工作；压滤机500优选为隔膜式压滤机500，能够将水不溶物杂质有效分离；蒸发器600优选为MVR蒸发器600。

另一方面，本发明还提供了一种甲酸钙连续生产工艺，采用第一反应器110、第二反应器120和第三反应器130，向第一反应器110内连续加入甲酸溶液和碳酸钙粉搅拌均匀进行反应，第一反应器110底部的反应物料通过压力自第二反应器120的底部压入第二反应器120内，第二反应器120上部的反应物料溢流进入第三反应器130内；

自第三反应器130的上部溢流出上部反应物料，从第三反应器130的底部采出底部反应物料，底部反应物料中主要为甲酸钙、甲酸、水，从底部反应物料中分离得到甲酸钙粗品和母液，甲酸钙粗品经干燥、过筛后制得甲酸钙产品。上部反应物料主要为甲酸、水、少量甲酸钙、漂浮的水不溶物杂质，从上部反应物料中分离出夹带的水不溶物杂质后得到液相，一部分液相返回至第一反应器和/或第二反应器和/或第三反应器内，一部分液相经蒸发浓缩后，返回第二反应器内。

反应器的数量不限于三个，可根据本发明中反应物料的流动原理以及需要的反应时间及产率增加。

进一步的，所用甲酸溶液的浓度为85-95％，碳酸钙的纯度大于95％，向第一反应器110中加入的甲酸溶液与碳酸钙粉的重量比为(1.03-1.15):1，优选1.08:1；各反应器内的物料温度为30-50℃，优选40℃；各反应器内的pH值为3.5-4。

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面将以具体实施例的方式进行详细说明。

实施例1：

使用的甲酸溶液的质量浓度为85％，使用的碳酸钙粉的质量纯度为98％，反应器的高度为3米。

具体的生产工艺为：

(1)反应开始时，向第一反应器110中先加入6m³母液，甲酸溶液按2.1吨/小时，碳酸钙按2吨/小时的加入量持续加入，搅拌反应，至液位升至反应器高度的2/3时，打开第一连通管140，使含有未反应的甲酸和碳酸钙、反应生成的甲酸钙、甲酸溶液带入和反应副产的水，以及碳酸钙粉带入的杂质的反应物料压入第二反应器120中，同时开始向第一反应器110中连续加入甲酸溶液和碳酸钙粉；投料时通过计量器具，做到精准投料，严格控制甲酸溶液和碳酸钙粉的加入量，使单位时间内的投料重量比甲酸：碳酸钙＝1.08：1，为确保投料偏差影响，采取投料间隔计量措施，及时纠偏。

(2)反应物料进入到第二反应器120后，自下向上流动从第二反应器120的上部溢出进入到第三反应器130，第三反应器130中的上部反应物料从第一溢流口160溢出进入到杂质分离设备400中，在杂质分离设备中水不溶物杂质随液相漂浮溢流出来，经收集后进入压滤机500，经压滤机500压滤除杂，得到的液相经收集后直接进母液槽300或者经蒸发器600蒸发掉富余水分后送入第二反应器120，蒸发废水送到污水站。

第三反应器130内的底部反应物料经离心机200上料泵输送至离心机200，离心得到的固体物料为甲酸钙粗品，在干燥机700内105℃下干燥后制得甲酸钙产品。离心得到的离心液进母液槽300，待送回反应器中反应。

反应过程中控制返回反应器的母液量，使离心机200工作的固液比在30％左右，增设pH等检测仪器控制甲酸溶液的加入量，使反应器内的pH值为3.5-4。

在上述步骤中，第一反应器110和第二反应器120内的搅拌器102的搅拌速度通常是60r/min，第三反应器130内的搅拌速度为40-60r/min，第三反应器130内的搅拌速度适当降低，控制加热盘管101内通入蒸汽的温度，使各级反应器内的反应温度达到35-50℃。

实施例1制备得到的甲酸钙产品的性能指标以及产量指标如下表1中所示。

表1

	甲酸钙纯度wt％	产量	甲酸钙60目孔径通过率％	产品外观
					实施例1	99.8％	90吨/天	99.9％	呈均匀的白色
传统间歇工艺	99％	30吨/天	90％	色度差，不均匀

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。