本發(fā)明涉及一種一氧化碳氣體發(fā)生裝置，具體涉及環(huán)保安全型一氧化碳氣體發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

一氧化碳是合成氣和各類煤氣的主要組分，是有機化工的重要原料，是C1化學(xué)的基礎(chǔ)，由它可制造一系列產(chǎn)品，例如甲醇、乙酸、光氣等，在冶金工業(yè)中用作還原劑。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，一氧化碳的需求量越來越大。傳統(tǒng)的一氧化碳生產(chǎn)裝置會產(chǎn)生大量廢硫酸，給環(huán)境造成污染。并且采用草酸和濃硫酸反應(yīng)來生成一氧化碳的方式比較危險，常壓下，需要將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到60℃—80℃，再將甲酸滴入，從而使甲酸和濃硫酸反應(yīng)，生成一氧化碳氣體，但是甲酸的閃點為68.9攝氏度，同時，甲酸的蒸汽與空氣混合后會形成爆炸性性混合物，當遇到明火、高熱會引起燃燒爆炸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的一氧化碳生產(chǎn)裝置安全性低，且會產(chǎn)生大量廢硫酸，給環(huán)境造成污染。因此本發(fā)明的目的在于提供環(huán)保安全型一氧化碳氣體發(fā)生裝置，解決傳統(tǒng)的一氧化碳生產(chǎn)裝置安全性低，且會產(chǎn)生大量廢硫酸，給環(huán)境造成污染的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

環(huán)保安全型一氧化碳氣體發(fā)生裝置，包括凈化裝置、貯氣罐、膜壓機、貯氣鋼瓶、濃硫酸貯藏罐、甲酸貯藏罐、真空泵、加熱器、反應(yīng)釜和冷凝管；所述凈化裝置、貯氣罐、膜壓機、貯氣鋼瓶依次連通；所述濃硫酸貯藏罐、甲酸貯藏罐、真空泵和加熱器、均與反應(yīng)釜連通，所述冷凝管分別與真空泵和凈化裝置連通；其中，硫酸貯藏罐往反應(yīng)釜中輸送濃硫酸，甲酸貯藏罐往反應(yīng)釜中輸送甲酸，加熱器對反應(yīng)釜進行加熱，便于反應(yīng)釜內(nèi)的試劑進行反應(yīng)；所述真空泵將反應(yīng)釜中原有的空氣排到大氣中，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為負壓；真空泵還將反應(yīng)釜中通過化學(xué)反應(yīng)生成的氣體傳送至冷凝管；所述冷凝管對氣體進行冷凝處理，且冷凝管與凈化裝置連通，并將冷凝處理后的氣體送入凈化裝置。在整個化學(xué)反應(yīng)開始前，真空泵將反應(yīng)釜中的空氣抽出，直接排放到空氣中；當反應(yīng)釜中化學(xué)反應(yīng)進行后，有一氧化碳等氣體產(chǎn)生時，真空泵則繼續(xù)進行抽氣作業(yè)，將所抽出的一氧化碳等氣體送出冷凝管。所述冷凝管對氣體進行冷凝處理，且冷凝管與凈化裝置連通，并將冷凝處理后的氣體送入凈化裝置。此一氧化碳氣體發(fā)生裝置采用濃硫酸脫去甲酸中水分產(chǎn)生一氧化碳氣體的方法，反應(yīng)方式為：具體操作是先將濃硫酸從硫酸貯藏罐送入反應(yīng)釜；再通過空氣泵將反應(yīng)釜內(nèi)的空氣抽出，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為負壓。常壓下生產(chǎn)一氧化碳時，需要將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到60℃—80℃，再將甲酸滴入，從而使甲酸和濃硫酸反應(yīng)，生成一氧化碳氣體。但是甲酸的閃點為68.9攝氏度，閃點是在液體表面上能發(fā)生閃燃的最低溫度。同時，甲酸的蒸汽與空氣混合后會形成爆炸性性混合物，當遇到明火、高熱會引起燃燒爆炸。為了避免溫度過高導(dǎo)致上述情況發(fā)生，因此，此發(fā)明通過空氣泵在化學(xué)反應(yīng)開始前，將反應(yīng)釜內(nèi)的空氣抽出，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為負壓.因此整個反應(yīng)方式所需的溫度大大降低。然后啟動加熱器加熱反應(yīng)釜，當反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到30℃—40℃，以促進一氧化碳氣體的產(chǎn)生。并且隨著一氧化碳氣體的產(chǎn)生，真空泵繼續(xù)進行抽氣作業(yè)，此時則將反應(yīng)釜中生成的氣體抽出后送入冷凝器。再反應(yīng)釜中得到的一氧化碳氣體先經(jīng)冷凝管冷卻，再在凈化裝置中去除其中的水分和二氧化碳等雜質(zhì)，然后進入貯氣罐貯存，最后經(jīng)膜壓機壓入貯氣鋼瓶備用。當濃硫酸和甲酸反應(yīng)一段時間后，濃硫酸變?yōu)橄×蛩?，不再具有吸水性，此時，停止甲酸的滴入，繼續(xù)保持空氣泵的抽氣作業(yè)，以及加熱器對反應(yīng)釜的加熱作業(yè)，將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到50℃時，反應(yīng)釜內(nèi)的液體水變?yōu)樗魵?，并被真空泵抽走，從而降低了反?yīng)釜內(nèi)硫酸的含量，最終使硫酸從新變?yōu)闈饬蛩?。當硫酸變?yōu)闈饬蛩岷?，先將反?yīng)釜內(nèi)的溫蒂降低，控制在30℃—40℃，在滴入甲酸，繼續(xù)一氧化碳氣體的生產(chǎn)制備工作。當溫度在一個大氣壓下，水的沸點溫度為100攝氏度，在壓力低于一個大氣壓時，水的沸點就低于100攝氏度：壓力為0.3個大氣壓時，水的沸點為70攝氏度；當壓力為0.2個大氣壓時，水的沸點為50攝氏度。通過降低壓力來生產(chǎn)制備一氧化碳，同時還能去除硫酸中多余的水分，不僅避免了甲酸的閃燃等危險情況出現(xiàn)，還將硫酸反復(fù)利用，降低了硫酸的使用量和生產(chǎn)成本。

進一步地，還包括顯示器、蓄水裝置、控制器、溫度傳感器、重量傳感器；所述顯示器與控制器連接；所述蓄水裝置與冷凝管連接通，并用于盛接冷凝管流出的水分，避免從冷凝管流出水分污染生產(chǎn)車間。所述控制器分別與溫度傳感器、重量傳感器和真空泵連接；所述溫度傳感器與反應(yīng)釜連接，用于傳感反應(yīng)釜內(nèi)部的溫度，所述重量傳感器與蓄水裝置連接，用于傳感蓄水裝置的重量變化?？刂破鲗碜詼囟葌鞲衅骱椭亓總鞲衅鞯臄?shù)據(jù)顯示在顯示屏上，便于車間工作人員查看相關(guān)數(shù)據(jù)。同時，控制器根據(jù)重量傳感器傳來的數(shù)據(jù)進行分析，以判斷在對反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸進行排水處理時，所排出的水分能否使反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸成為濃硫酸。并將判斷情況顯示在顯示屏上，便于車間工作者觀察顯示屏上的數(shù)據(jù)，當控制器判斷出反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸為濃硫酸時，則進行新一輪的一氧化碳的制備。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明環(huán)保安全型一氧化碳氣體發(fā)生裝置，通過降低壓力來生產(chǎn)制備一氧化碳，同時還能去除硫酸中多余的水分，不僅避免了甲酸的閃燃等危險情況出現(xiàn)，還將硫酸反復(fù)利用，降低了硫酸的使用量和生產(chǎn)成本。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明環(huán)保安全型一氧化碳氣體發(fā)生裝置，包括凈化裝置、貯氣罐、膜壓機、貯氣鋼瓶、濃硫酸貯藏罐、甲酸貯藏罐、真空泵、加熱器、反應(yīng)釜和冷凝管；所述凈化裝置、貯氣罐、膜壓機、貯氣鋼瓶依次連通；所述濃硫酸貯藏罐、甲酸貯藏罐、真空泵和加熱器、均與反應(yīng)釜連通，所述冷凝管分別與真空泵和凈化裝置連通；其中，硫酸貯藏罐往反應(yīng)釜中輸送濃硫酸，甲酸貯藏罐往反應(yīng)釜中輸送甲酸，加熱器對反應(yīng)釜進行加熱，便于反應(yīng)釜內(nèi)的試劑進行反應(yīng)；所述真空泵將反應(yīng)釜中原有的空氣排到大氣中，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為負壓；真空泵還將反應(yīng)釜中通過化學(xué)反應(yīng)生成的氣體傳送至冷凝管；所述冷凝管對氣體進行冷凝處理，且冷凝管與凈化裝置連通，并將冷凝處理后的氣體送入凈化裝置。在整個化學(xué)反應(yīng)開始前，真空泵將反應(yīng)釜中的空氣抽出，直接排放到空氣中；當反應(yīng)釜中化學(xué)反應(yīng)進行后，有一氧化碳等氣體產(chǎn)生時，真空泵則繼續(xù)進行抽氣作業(yè)，將所抽出的一氧化碳等氣體送出冷凝管。所述冷凝管對氣體進行冷凝處理，且冷凝管與凈化裝置連通，并將冷凝處理后的氣體送入凈化裝置。此一氧化碳氣體發(fā)生裝置采用濃硫酸脫去甲酸中水分產(chǎn)生一氧化碳氣體的方法，反應(yīng)方式為：具體操作是先將濃硫酸從硫酸貯藏罐送入反應(yīng)釜；再通過空氣泵將反應(yīng)釜內(nèi)的空氣抽出，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為負壓。常壓下生產(chǎn)一氧化碳時，需要將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到60℃—80℃，再將甲酸滴入，從而使甲酸和濃硫酸反應(yīng)，生成一氧化碳氣體。但是甲酸的閃點為68.9攝氏度，閃點是在液體表面上能發(fā)生閃燃的最低溫度。同時，甲酸的蒸汽與空氣混合后會形成爆炸性性混合物，當遇到明火、高熱會引起燃燒爆炸。為了避免溫度過高導(dǎo)致上述情況發(fā)生，因此，此發(fā)明通過空氣泵在化學(xué)反應(yīng)開始前，將反應(yīng)釜內(nèi)的空氣抽出，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為負壓，其壓力值為0.2個大氣壓。因此整個反應(yīng)方式所需的溫度大大降低。然后啟動加熱器加熱反應(yīng)釜，當反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到30℃—40℃，以促進一氧化碳氣體的產(chǎn)生。并且隨著一氧化碳氣體的產(chǎn)生，真空泵繼續(xù)進行抽氣作業(yè)，此時則將反應(yīng)釜中生成的氣體抽出后送入冷凝器。再反應(yīng)釜中得到的一氧化碳氣體先經(jīng)冷凝管冷卻，再在凈化裝置中去除其中的水分和二氧化碳等雜質(zhì)，然后進入貯氣罐貯存，最后經(jīng)膜壓機壓入貯氣鋼瓶備用。當濃硫酸和甲酸反應(yīng)一段時間后，濃硫酸變?yōu)橄×蛩幔辉倬哂形?，此時，停止甲酸的滴入，繼續(xù)保持空氣泵的抽氣作業(yè)，以及加熱器對反應(yīng)釜的加熱作業(yè)，將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度加熱到50℃時，反應(yīng)釜內(nèi)的液體水變?yōu)樗魵?，并被真空泵抽走，從而降低了反?yīng)釜內(nèi)硫酸的含量，最終使硫酸從新變?yōu)闈饬蛩?。當硫酸變?yōu)闈饬蛩岷螅葘⒎磻?yīng)釜內(nèi)的溫蒂降低，控制在30℃—40℃，在滴入甲酸，繼續(xù)一氧化碳氣體的生產(chǎn)制備工作。當溫度在一個大氣壓下，水的沸點溫度為100攝氏度，在壓力低于一個大氣壓時，水的沸點就低于100攝氏度：壓力為0.3個大氣壓時，水的沸點為70攝氏度；當壓力為0.2個大氣壓時，水的沸點為50攝氏度。通過降低壓力來生產(chǎn)制備一氧化碳，同時還能去除硫酸中多余的水分，不僅避免了甲酸的閃燃等危險情況出現(xiàn)，還將硫酸反復(fù)利用，降低了硫酸的使用量和生產(chǎn)成本。

進一步地，還包括顯示器、蓄水裝置、控制器、溫度傳感器、重量傳感器；所述顯示器與控制器連接；所述蓄水裝置與冷凝管連接通，并用于盛接冷凝管流出的水分，避免從冷凝管流出水分污染生產(chǎn)車間。所述控制器分別與溫度傳感器、重量傳感器和真空泵連接；所述溫度傳感器與反應(yīng)釜連接，用于傳感反應(yīng)釜內(nèi)部的溫度，所述重量傳感器與蓄水裝置連接，用于傳感蓄水裝置的重量變化。控制器將來自溫度傳感器和重量傳感器的數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，便于車間工作人員查看相關(guān)數(shù)據(jù)。同時，控制器根據(jù)重量傳感器傳來的數(shù)據(jù)進行分析，以判斷在對反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸進行排水處理時，所排出的水分能否使反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸成為濃硫酸。并將判斷情況顯示在顯示屏上，便于車間工作者觀察顯示屏上的數(shù)據(jù)，當控制器判斷出反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸為濃硫酸時，則進行新一輪的一氧化碳的制備。

實施例二

本實施例使在實施例一的基礎(chǔ)上增設(shè)了充氣裝置，所述充氣裝置與反應(yīng)釜連接，如圖2所示。當完成一氧化碳的生產(chǎn)制備后，將反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸排出前，充氣裝置對反應(yīng)釜進行充氣，同時真空泵將反應(yīng)釜內(nèi)的空氣抽走并送入冷凝管。這樣可以將反應(yīng)釜內(nèi)剩余的少部分一氧化碳抽走，避免在排出硫酸的過程中釋放出一氧化碳等危害工人身體健康、危害環(huán)境的氣體。

實施例三

本實施例是對在實施例一的基礎(chǔ)上所做的實驗的具體說明。

獲取一氧化碳氣體的具體操作步驟如下：

1、先用真空泵將反應(yīng)釜中的空氣抽走，排到大氣中，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為0.2個大氣壓；

2、向反應(yīng)釜中送入10L溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98％的濃硫酸，加熱反應(yīng)釜，使反應(yīng)釜的溫度為30攝氏度—40攝氏度，并滴入甲酸，從而進行該化學(xué)反應(yīng)；

3、上一步驟中，生成的氣體被真空泵抽走，并送入冷凝管進行冷凝；

4、將經(jīng)過冷凝的氣體送入凈化裝置，去除氣體中的二氧化碳等雜質(zhì)，再將氣體送入貯氣罐；

5、貯氣罐將一氧化碳氣體收集起來并送入膜壓機，膜壓機將一氧化碳壓入貯氣鋼瓶。

6、當?shù)稳?8.8kg的甲酸時，停止甲酸的滴入，此時反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸不再是濃硫酸；增大加熱器的輸出熱量，使應(yīng)釜的溫度升高到50℃，此時，水變?yōu)樗魵?，真空泵抽氣，將水蒸氣抽出，并通過冷凝管送入蓄水裝置，當蓄水裝置內(nèi)的水分的重量超過5kg時，反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸變?yōu)闈饬蛩?，此時繼續(xù)往反應(yīng)釜內(nèi)滴入甲酸，開始新一輪的一氧化碳氣體的制備。

上述中，18.8kg的甲酸以及5kg的水這兩個數(shù)據(jù)的由來：

當溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)低于70％的硫酸則不再是濃硫酸，將70％的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的硫酸作為一個臨界數(shù)據(jù)，計算出10L溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98％的濃硫酸變?yōu)槿苜|(zhì)質(zhì)量分數(shù)為70％的濃硫酸所需的水量m_水，根據(jù)公式：得出m_水＝7.36kg，其中，ρ₁是溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98％的濃硫酸的密度，為1840g/L，V₁是溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98％的濃硫酸的體積，為10L。水均是從甲酸中得來的，根據(jù)m_水以及甲酸的結(jié)構(gòu)式，得出產(chǎn)生7.36kg水的甲酸的質(zhì)量公式中，46為甲酸的相對原子質(zhì)量，18為水的相對原子質(zhì)量。所以對于10L溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為98％的濃硫酸來說，當甲酸使用18.8kg時，硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)變?yōu)?0％，而提高硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，使其在濃硫酸的范圍，只需使減少反應(yīng)釜內(nèi)硫酸的含水量低于7.36kg即可。操作中，選擇排出5kg的水，是為了排出更多的水，以加長制備一氧化碳氣體的時間。

使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)一氧化碳氣體裝置，按目前年產(chǎn)50萬立方米一氧化碳氣體來計算，需要用掉210噸的硫酸，而本發(fā)明硫酸用量極少，可反復(fù)使用，硫酸的使用量可降至原來的三分之一，極大地降低了硫酸的使用量，降低了成本，還保護了環(huán)境。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。