用甜菜废渣制取苯酸的工艺研究

江苏化工 1991年 第 1期 用甜菜废渣制取草酸的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 研究 王福祥 陈士欣 吴予缸 (华东工学院，南京，210014) 本文论述 了甜菜废渣恻备草酸的工艺方法 ，在确定了工艺路线及条件范围后，采用正 交试验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法进行了寻求最佳工艺条件的研究，获得了比较满意的结果。 前 言 草酸是一种主要的化工产品，在许多领 域有其广泛的应用。我国现有生产革酸的工 艺方法主要有下面几种。 ： - 甲酸钠脱氢法 该方法工艺成熟 质量 稳定、投资少。但由于所用原料烧碱消耗量 大，生产量受蓟一定限制，另外该法 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 复 杂，只宜大企业生产，是国内草酸生产最主要 方法。 乙二醇硝酸氧化法 该法工艺简单、产 品质量高、能连续化生产，但此法需以乙二醇 为原料，来源困难。目前国内采用该工艺的生 产企业不多 。 碳水化合物氧化法 该法工艺简单、投 资少，适合中小企业生产。但一般以淀粉、葡 萄糖等为原料，在一些石油资源丰富、技术发 达的国家 已较少采用 ，而在我国及一些第三 世界国家仍旧沿用 。 随着 草酸应用领域扩大及 出 口量的增 加，国内建了不少生产草酸装置 ，并且大部分 是以淀粉、葡萄糖为原料生产的。而我国人多 地少、粮食紧张 ，故以淀粉、葡萄糖来生产草 酸不尽合理。 我国北方农村生长甜菜，榨糖后的下脚 料甜菜渣含有丰富的纤维紊等物质 ，如能利 用这种碳水化合物作为制取草酸的原料，则 有利于农副产品的综合利用，节约大量粮食。 - 15 · 尤 墓渣撮厦墨照匠敛宣酸废渣，不仅原 料丰富，成本低廉，而且处理了废渣，有利于 环境保护。所以用甜菜废渣为原料来制取草 酸，无论在经济效益、环境效益及社会效益方 面，都有重要意义“ 。 一 、 原 理 使用的甜菜废渣成分大致为：水分含量 13 ，粗蛋白、粗脂肪 、粗纤维、灰分、蔗糖、半 纤维紊、淀粉、木质紊、皂角甙、果胶、矿物质 等于物质含量为 87 某中，纤维紊、半纤维素、蔗糖、淀粉等多 聚糖在酸存在下可水解成葡萄糖等简单糖类 化合物 ，用以进一步氧化生成草酸， 反应方程式可 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示为： H1。 詈 O(Ce Os) (CeHloOs) 罟 H1。n茜● )m H 0 c-2H220“— i eH z0B (n>m，表示聚台度) c H 0~12HNO。—堡 3~(COOH)2-2H20)Jr"3H2O-{-3NO+9NO2 二 、实 验 部 分 1．原料与试剂 甜菜废渣 新谊糖厂 H SOt 95 南化公司 HNOs 95 南化公司 Na~COs 95 南化公司 维普资讯 http://www.cqvip.com I - l6 · Fe (so )a 化学纯 南京试剂厂 Vzo 分析纯 上海试剂一厂 MnSO· 化学纯 南京试剂厂 KMnOt 分析纯 南京试剂厂 2．实验装置 实验是在 500ml的三 I=1烧瓶 中进行的。 三 口烧瓶上分别装有搅拌器、冷凝排放管和 温度计 ，同时温度计 口也作为加料 I=1使用，冷 凝器出口与 内装 10 纯碱的三角烧瓶相连 接 ．以回收各种氧化氨气体 ，反应过程以水浴 恒温 ，冷却结晶过程在冰箱中进行。 3．实验过程 (1)操作步骤 按一定配比把硫酸配成水溶液再加入硝 酸 ，混合均匀后加入反应器中 称取 20g经粉碎且过 2O目筛的废渣和 少量催化剂，在搅拌下加入反应器中 ，恒温下 反应。 、 反应一定时间后 ，倒 出反应液．冷却至 0 ～5℃，析出结晶-，过滤得到粗产品。 对粗产品进行再结晶后，过滤、烘干、称 重、分析纯度，获最终产品 大部分l反应母液经补加 定量的硝酸、 硫酸及少许债化剂后可循环利用，少部分经 处理后排放 反应过程中逸出的氧化氮气体 望菱 三 塑 芏 蔓 塑 经碱液吸收后排放 。 (2)工艺路线及条件确定 参考国内外有关文献 ，首先确定了 在 Fe2(SO·)a、V：Os、Mns0．催化 下用硫酸水 解 ，用硝酸氧化甜菜废渣，母液循环利用 ，用 纯碱吸收氧化氨气体的工艺路线。 以此路线进行了工艺条件的探索、寻找 到主要影响因素及范围后，进一步用正交试 验设计方法进行实验 ，通过分析找到了较理 想的工艺条件 。 三、结 果 与 讨 论 经过多次探索性实验，我们寻找出了影 响产章的主要因素及其范围。在 范围内，每 个因素取三十水平进行正交试验 正交表选 用 L9(3 )，见表 l |襄 反艟蜢照 反应时简 CC) 反应系散 混馥配比’ 讯) l 50 8 20{50l 30 16 2 65 1O 30 t 35 ：35 20 3 80 12 40 }30 I 30 24 ’混酸配啦粤：鞘酸‘硫酸 承(重量比)·以下同 根据正囊试验设计安排了 9：次实验 实 t _ 验条件、结果及直观分析见表 2。 。 表 2 正交实验及直观分析结果 实验号 反应温度(℃) 反应系数 混馥配此度(％) 反应时向ch) 结晶量(鲁) 产率(％) 】 50 8 20I 50t 30 6 6．502 8 32．51 L 2 50 10 30l 35t 35 20 2．078．6 1 3g 3 50 12 40：30：30 2,1 3．591 9 1 z'95 4 65 8 30：35：35 24 0．000 D 0．00 5 65 10 40：30：30 16 0．024 0 0．12 6 65 12 20 c 50‘30 20 6．604 3 端 ．02 7 80 8 40I 30t 30 2O 0．000 0 0．00 8 80 10 20 50l 30 24 0．145 3 ． 0,73 9 80 12 3Ol 35 ：35 l6 046 3 0．23 K1 20．28 10．84 22，09 10．95 K2 11．05 3．75 3．54 14．47 1 _ Kz 0．32 l7，07 6．02 6．23 R 19．96 l3．32 8．55 8．24 维普资讯 http://www.cqvip.com ③ 江苏化工 1991年 第 1期 从表 2可以看出，9次实验中产率最高的是 6 。然而根据正交实验的直观分析，四个因 素所具有的最大 霰值的水平各 自为 ：反应温 度为 50℃，反应系数 12，混酸配比浓度为 20 ：50 t 30，反 应时间为 20h，从理论上说这种 因素间的水平搭配才是产率最高的实验条件 而不是6 实验的条件。因为这种搭配在9次 实验 中没有出现，还不能肯定其产率会高于 6 实验，因此我们又按这一最忧组合条件进 行了两次实验，结果如表 3。 ‘ 袁 3 最佳条件实验结果 ＼ ＼ 霎 10 11 反应条件＼ 号 及 结 果 、＼ 反应温度，℃ 50 50 反应系数 12 l2 混酸配比(重量比) 20|50|30 20l 50l 30 反应时间’h 20 20 结晶量 ，g 10．599 4 9、921 9 产率 ， 52．99 49、61 可以认为在最佳条件下获得的产率是明 显高于以前任何一次实验的产率的，这说明 了利用正交实验方法寻求最佳条件，可获得 最高产率 ，本工艺研究结果是可行的。 极差分析结果表明在四个影响因素中， 其水平变化对产率的影响程度大小依次为： 反应温度>混酸配比>反应系数>反应 时间，这样为进一步研究指明了方向。 无疑，要想获得较高产率就必须要使反 应条件中的四个主要因素控制适当。四个因 素对产率有如下影响 ： a、反应温度 反应温度的增高能加快反应速度，但过 高会造成硝酸以及草酸本身的分解 ，而反应 温度<45"C，硝酸和纤维紊会发生硝化反应 生成硝化纤维紊。这都直接影响到正常反应 的进行和草酸的产率。 b．反应系数 · 17 · 反应系数指加入混酸总量与甜菜渣量之 比，如果反应系数选择愈大，则反应液体量就 愈多，草酸的总溶解量也愈多，结果得不到结 晶的草酸 ，则增大成本1但反应 系数过小，则 反应体系为半固相状态，反应不能在液相中 进行，这必然影响到反应的正常进行 ，从而导 致草酸结晶量的降低。 c．混酸配 比浓度 混酸配 比浓度指混酸 总量中 ，硝酸、硫 酸、水三者的重量比。其中的硝酸浓度如过低 则氧化作用不穆，过高则会引起硝化作用。硫 酸浓度过低则不能有效地促进原料的水解， 过高又会使原料发生碳化以及生成副产物硫 酸酯，这都不利于草酸的生成。 d、反应时间 反应时间控制过短，则反应不能完全 ；然 而，随着时间增加，生成的草酸其分解量也增 加，从而影响到产率。 四、结 语 以甜菜废渣为原料生产草酸的方法是可 行 的，小试 的最佳 工 艺条件 是：反 应温 度 50℃，反应 系数 l2，混酸配比浓度为 20—50 t 30，反应时间 20小时。 本法可获得较高 产率 (达 50 )和合格 的产品。 我国甜菜资源十分丰富，甜菜废渣生产 草酸工艺的研究，不仅废渣得到充分而合理 地利用，且为草酸生产开辟了～条新的途径。 (1] (2] C3D [4] [5] (6] 参 考 文 献 赵耀宗、黑龙江化工 ，1986，(4) 35 张忠义、江西腐植酸 ，1982，(3) 10 季清荣等、化学世界，1988，(11) 49 类国璋译．国际农业杂志，1985，(4)t29 DvbeS K_JChem TvchBiotechnvl，1982．32：909 De吐删 e sD，Vyas s N．1ndh1g Ohem，嘲 Res Der，1979，13(1)：69 维普资讯 http://www.cqvip.com