專利名稱：甲醛生產(chǎn)工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲醛的生產(chǎn)工藝及裝置，尤其是一種在甲醇的低轉(zhuǎn)化率條件下可循環(huán)回收利用未反應(yīng)甲醇以提高甲醛收率的甲醛生產(chǎn)工藝及裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外甲醛生產(chǎn)方法主要有銀法和鐵鉬法兩種。銀法的優(yōu)點是投資小，動力消耗低，缺點是甲醇單耗高，甲醛中甲醇含量高，甲醛濃度低(37%左右)。對傳統(tǒng)銀法改進(jìn)的工藝如尾氣循環(huán)法、煙道氣循環(huán)法，這兩種方法雖然可以提高甲醛濃度，但未能有效降低產(chǎn)品甲醇含量，如果通過提高反應(yīng)溫度和氧醇比來降低產(chǎn)品中的甲醇含量，必然使副反應(yīng)增加，甲醇單耗增高。因為增加了尾氣或煙氣循環(huán)風(fēng)機，導(dǎo)致動力消耗增大。鐵鉬法的優(yōu)點是甲醇單耗低，甲醛中甲醇含量低，甲醛濃度可調(diào)(37 55% )，缺點是產(chǎn)品酸值較高，投資大，動力消耗高，成本高，只適用于聚甲醛、低聚甲醛等以高濃度甲醛為原料的領(lǐng)域。以上各工藝還存在著設(shè)備多、工藝流程長、廢熱鍋爐壽命短的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述工藝存在的缺點與不足，提供一種流程最短、設(shè)備投資最低、能耗物耗最低、反應(yīng)器廢熱鍋爐壽命長的甲醛生產(chǎn)工藝及裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是甲醇循環(huán)法甲醛生產(chǎn)工藝及裝置，其工藝過程如下一種甲醛生產(chǎn)工藝，包括如下步驟步驟一、形成甲醇-空氣-水蒸氣三元氣形成階段；步驟二、進(jìn)行甲醛制備反應(yīng)；步驟三、進(jìn)行甲醛的制備吸收；其中，甲醛制備吸收過程包括稀甲醇從第三吸收段通過計量采入蒸發(fā)器蒸發(fā)段的步驟。其中，所述的步驟一包括1)空氣從蒸發(fā)器殘液濃縮段的下部進(jìn)入，通過上面的填料與被加熱后的殘液循環(huán)液逆向接觸，蒸發(fā)殘液中的甲醇和水，形成空氣混合氣；2)甲醇與回收的稀甲醇和/或水在蒸發(fā)器混合，形成甲醇混合液；3)上述甲醇混合液通過甲醇循環(huán)泵進(jìn)入外置換熱器，被第一吸收段甲醛循環(huán)液加熱，然后循環(huán)回蒸發(fā)段上部向下噴淋，在填料表面與來自殘液濃縮段的空氣混合氣逆向接觸形成甲醇-空氣-水蒸氣三元氣，其中含微量甲醛。所述的甲醇混合液是在蒸發(fā)器蒸發(fā)段底部混合形成的；所述的殘液循環(huán)液，是殘液通過殘液循環(huán)泵抽出，進(jìn)入外置換熱器，被第一吸收段甲醛循環(huán)液加熱后循環(huán)回殘液濃縮段所得；另外根據(jù)殘液顏色，從中按甲醛產(chǎn)量的O 2%采出殘液排入吸收塔的第一吸收段或甲醛產(chǎn)品中。通過排殘液，可以降低蒸發(fā)器中的甲醛、灰分含量，對提高銀催化劑活性、 延長銀催化劑使用壽命、降低甲醇單耗有利。所述的三元氣是按照氧醇摩爾比為0. 32 0. 42的比例進(jìn)行混合。所述的三元氣是按照氧醇摩爾比優(yōu)選為0. 35 0. 37的比例進(jìn)行混合。所述的步驟二包括
1)三元氣經(jīng)除霧阻火、配入少量水蒸氣，水蒸氣量最低為零、過熱到100 130°C、 過濾后進(jìn)入反應(yīng)器；2)三元氣在銀催化劑催化、600°C 650°C的高溫條件下進(jìn)行甲醇的脫氫氧化反應(yīng)，生成甲醛生成氣；3)生成氣經(jīng)反應(yīng)器下部的廢熱鍋爐回收廢熱生產(chǎn)水蒸氣，同時生成氣被冷卻。所述的甲醇的脫氫氧化反應(yīng)溫度為620 630°C。所述的步驟三包括1)離開廢熱鍋爐的生成氣進(jìn)入吸收塔，由下向上依次通過脫醇段、吸收段、水洗段，除霧后離開吸收塔；2)吸收段吸收液經(jīng)冷卻器冷卻后再回到各自本段上部自身循環(huán)，并向下段溢流； 第一吸收段循環(huán)液通過殘液濃縮段換熱器和蒸發(fā)段換熱器冷卻，其它吸收段循環(huán)液通過冷卻器或蒸發(fā)冷凝器冷卻；3)吸收水從水洗段上部加入，并向第三吸收段溢流；4)產(chǎn)品從脫醇段底部采出，先與鍋爐補水換熱后再與原料甲醇換熱。一種實施上述甲醛生產(chǎn)工藝的甲醛生產(chǎn)裝置，其中，所述的甲醛生產(chǎn)裝置由蒸發(fā)器(1)、反應(yīng)器O)、吸收塔(3)構(gòu)成。所述的蒸發(fā)器(1)為立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次由殘液濃縮段(4)、蒸發(fā)段(5)構(gòu)成。所述的殘液濃縮段G)、蒸發(fā)段(5)內(nèi)部裝有填料，填料上方有液體分布器、除沫器；所述的蒸發(fā)段( 底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；所述的殘液濃縮段(4)放置于直徑比蒸發(fā)段( 直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中。所述的蒸發(fā)器(1)為立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次由蒸發(fā)段( 、過熱段(6)、混合氣過濾段(7)構(gòu)成。所述的蒸發(fā)段(5)內(nèi)部裝有填料，填料上方有液體分布器、除沫器；所述的蒸發(fā)段( 底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；所述的蒸發(fā)段(5)與過熱段(6)之間是隔離的，靠閥門通斷，且過熱段(6)入口處
有預(yù)熱空氣接口；所述的混合氣過濾段(7)為方形空氣過濾器，或雙層筒式玻璃棉/氈過濾器，布置于過熱器的上部或過熱器的外側(cè)環(huán)隙空間，混合氣過濾器頂部設(shè)有防爆板。所述的蒸發(fā)器(1)的最下端設(shè)置殘液濃縮段(4)；所述殘液濃縮段(4)放置于直徑比蒸發(fā)段( 直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中；或者將殘液濃縮段(4)移出另外放置。所述的殘液濃縮段內(nèi)部裝有填料，填料上方有液體分布器、除沫器。所述的填料為規(guī)整填料。所述的反應(yīng)器O)由三部分構(gòu)成，上面是反應(yīng)器上蓋，中間是觸媒室和廢熱鍋爐， 下面是下封頭。所述的觸媒室內(nèi)有筒形氣體分布器，氣體入口管與觸媒室外壁的連接方式為切線式或垂直式；在觸媒室下部、廢熱鍋爐上管板上表面，依次鋪有粗細(xì)銅網(wǎng)，用以承載觸媒；觸媒室外壁內(nèi)側(cè)，焊有隔熱夾層；所述的廢熱鍋爐上下兩個管板中間向下凹陷，凹陷深度為1 5cm/m直徑；中心向下凹陷的管板有利于導(dǎo)出管板下面的水蒸氣，避免該處的換熱管發(fā)生氣蝕；廢熱鍋爐外筒上部增粗并將觸媒室下部外壁包圍于廢熱鍋爐外筒之內(nèi)，觸媒室外壁與廢熱鍋爐外筒之間用環(huán)形封頭連接；所述上管板與觸媒室外壁采用帶有3個直角的撓性連接結(jié)構(gòu)，所述上管板外邊向上、向里再向上折彎后與觸媒室外壁180度對接。所述下管板與廢熱鍋爐外筒采用帶有2個直角的撓性連接結(jié)構(gòu)；所述下管板外邊向下、向外折彎后與廢熱鍋爐外筒90度對接。上述撓性連接結(jié)構(gòu)可以有效降低因溫度變化造成的列管與管板間應(yīng)力，減輕列管的應(yīng)力腐蝕。所述的凹陷深度為2 3cm/m直徑。所述的直角為圓弧過渡。所述的吸收塔(3)為一塔立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次由脫醇段⑶、第一吸收段(9)、 第三吸收段(11)、水洗段(12)構(gòu)成。所述的脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第三吸收段(11)、水洗段(1 裝有填料，上面有分布器；所述的第一吸收段(9)、第三吸收段(11)底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；所述的脫醇段(8)放置于直徑比第一吸收段(9)直徑小、且被第一吸收段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中。所述的脫醇段(8)內(nèi)部設(shè)有蒸汽加熱裝置；所述的水洗段(1 頂端裝有除沫器，可用塔板代替填料。所述的第一吸收段(9)和第三吸收段(11)之間還設(shè)置第二吸收段(10)，第二吸收段(10)裝有填料，上面有分布器，底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；從第二吸收段(10)開始，向上各段直徑可逐步縮小。所述的填料為規(guī)整填料。所述的吸收塔(3)根據(jù)施工工藝要求將脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段 (10)、第三吸收段(11)、水洗段(1 各段重新組合，設(shè)置為兩塔或多塔，將脫醇段(8)移出或和第一吸收段(9) 一起移出另外放置；使工藝氣體按照脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)順序通過吸收塔。所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中還包括電加熱器、鼓風(fēng)機、泵、換熱器、過濾器以及尾氣爐輔助設(shè)備。所述的電加熱器布置在反應(yīng)器的入口前；所述的換熱器中的第二吸收段冷卻器、第三吸收段冷卻器是蒸發(fā)冷凝器或板式換熱器；第一吸收段換熱器、鍋爐上水換熱器、原料甲醇換熱器是板式換熱器；所述的過濾器包括空氣過濾器、甲醇過濾器、甲醇混合液過濾器和水蒸氣過濾器。所述的空氣過濾器選筒形、方形高效空氣過濾器或多層筒織物過濾器；甲醇過濾器、甲醇混合液過濾器為多層筒織物過濾器；水蒸氣過濾器為筒式玻璃棉/氈過濾器。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的甲醛生產(chǎn)工藝，設(shè)備集約、流程短、易于操作控制、 占地少、投資低；廢熱鍋爐因采用特殊結(jié)構(gòu)的撓性薄管板壽命大大延長；系統(tǒng)阻力小，電耗低；氧溫、氧醇比控制低，負(fù)反應(yīng)少，甲醇消耗低，觸媒使用周期長；利用甲醛吸收放出的廢熱蒸發(fā)甲醇和水，做到了不再消耗配料蒸汽、大幅降低冷卻水的消耗。若進(jìn)一步利用廢熱制取生活用熱水，則可不再消耗冷卻水；甲醛產(chǎn)品經(jīng)精餾段靠甲醛溶解熱脫醇脫水，甲醛產(chǎn)品濃度可以達(dá)到50 %以上，產(chǎn)品中含醇量可達(dá)到無醇要求。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡圖；圖3是吸收塔一組合方式結(jié)構(gòu)圖；圖4是吸收塔另一組合方式結(jié)構(gòu)圖；圖中1.蒸發(fā)器，2.反應(yīng)器，3.吸收塔，4.殘液濃縮段，5.蒸發(fā)段，6.過熱段，7.混合氣過濾段，8.脫醇段，9.第一吸收段，10.第二吸收段，11.第三吸收段，12.水洗段。
具體實施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本工藝流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。實施例1，如圖所示的最佳實施方式的甲醛生產(chǎn)工藝，其工藝過程如下空氣通過空氣過濾器過濾、羅茨鼓風(fēng)機提壓、流量計計量進(jìn)入蒸發(fā)器1底部，通過上面的填料與被加熱后的殘液循環(huán)液逆向接觸，蒸發(fā)殘液中的甲醇和水，形成空氣混合氣； 回收的含少量甲醛的稀甲醇和/或水通過流量計計量進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)段5 ；甲醇由甲醇計量罐來通過甲醇泵提壓、過濾器過濾、流量計計量進(jìn)入蒸發(fā)器1蒸發(fā)段5，與回收的甲醇水溶液在蒸發(fā)器蒸發(fā)段底部混合，形成甲醇混合液；所述的殘液循環(huán)液，是殘液通過殘液循環(huán)泵抽出，進(jìn)入外置換熱器，被第一吸收段甲醛循環(huán)液加熱后循環(huán)回殘液濃縮段所得；另外根據(jù)殘液顏色，從中按甲醛產(chǎn)量的0 2%采出殘液排入吸收塔的第一吸收段或甲醛產(chǎn)品中。 通過排殘液，可以降低蒸發(fā)器中的甲醛、灰分含量，對提高銀催化劑活性、延長銀催化劑使用壽命、降低甲醇單耗有利。配料蒸汽由蒸汽過濾器來通過流量計計量進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)段 5頂部；蒸發(fā)段5甲醇混合液流至下面通過循環(huán)泵外循環(huán)并與第一吸收段甲醛循環(huán)液換熱， 然后循環(huán)回蒸發(fā)段上部向下噴淋，在填料表面與來自殘液濃縮段的空氣混合氣逆向接觸形成甲醇-空氣-水蒸氣三元氣，其中含微量甲醛。蒸發(fā)段5起主蒸發(fā)作用。離開蒸發(fā)段5的甲醇-空氣-水蒸氣及微量甲醛的混合氣再向上依次通過蒸發(fā)器上部的過熱段6、混合氣過濾段7，在一臺蒸發(fā)器內(nèi)完成混合氣的生成、除霧阻火、過熱到100°C、過濾全過程。通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)段5氣相溫度和甲醇平衡濃度控制甲醇蒸發(fā)量，使氧與甲醇的摩爾比達(dá)到0. 32。降低蒸發(fā)段5甲醇平衡濃度可以提高水的蒸發(fā)量，減少甚至不再加入配料水蒸氣。甲醇、空氣、水蒸汽還有微量甲醛蒸汽組成的混合氣進(jìn)入反應(yīng)器2，在銀催化劑催化下發(fā)生脫氫氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度要比其他銀法低一些，反應(yīng)溫度為600°C。在觸媒層下部， 是撓性薄管板廢熱鍋爐，可以降低生成氣溫度，回收反應(yīng)熱生產(chǎn)低壓(< 0. 4MPa)水蒸氣。離開廢熱鍋爐的較高溫度的生成氣進(jìn)入吸收塔3，由下向上依次通過脫醇段8、第一吸收段9、第三吸收段11、水洗段12，除霧后離開吸收塔3，尾氣進(jìn)入尾氣爐燃燒生產(chǎn)水蒸氣；吸收水從水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；各個吸收段吸收液通過循環(huán)泵送至換熱器冷卻后自身循環(huán)，并向下段溢流。第一吸收段循環(huán)液通過殘液濃縮段換熱器、蒸發(fā)段換熱器冷卻，其它吸收段循環(huán)液通過冷卻器用冷卻水冷卻或通過蒸發(fā)冷凝器冷卻；稀甲醇從第三吸收段通過計最采入蒸發(fā)器蒸發(fā)段；甲醛成品由脫醇脫水段底部由泵采出并依次經(jīng)過鍋爐上水換熱器、冷卻器冷卻。尾氣可進(jìn)入尾氣爐燃燒，生產(chǎn)低壓或中壓水蒸汽?；蛘哂米銎渌O(shè)備的燃料，或者提取尾氣中的氫氣。如圖所示實現(xiàn)上述工藝的甲醛生產(chǎn)裝置，由蒸發(fā)器1、反應(yīng)器2、吸收塔3三臺主要設(shè)備和電加熱器、鼓風(fēng)機、泵、換熱器、過濾器、尾氣爐等輔助設(shè)備組成。蒸發(fā)器1為立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次為蒸發(fā)段5、過熱段6、混合氣過濾段7。蒸發(fā)段5內(nèi)部裝有規(guī)整填料，規(guī)整填料上方有液體分布器、除沫器。蒸發(fā)段5底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；蒸發(fā)段5 與過熱段6之間是隔離的，靠閥門通斷，且過熱段6入口處有預(yù)熱空氣接口 ；混合氣過濾段 7為方形空氣過濾器，或雙層筒式玻璃棉/氈過濾器，布置于過熱器的上部或過熱器的外側(cè)環(huán)隙空間，混合氣過濾器頂部設(shè)有防爆板。反應(yīng)器2由三部分構(gòu)成，上面是反應(yīng)器上蓋，中間是觸媒室和廢熱鍋爐，下面是下封頭；吸收塔為立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次為脫醇段8、第一吸收段9、第三吸收段11、水洗段12。每段裝有規(guī)整填料，上面有分布器。第一吸收段9、第三吸收段11底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板。水洗段12也可用塔板代替規(guī)整填料。吸收塔3最頂端裝有除沫器。所述的電加熱器布置在反應(yīng)器的入口前；換熱器中的第二吸收段冷卻器、第三吸收段冷卻器、甲醛采出冷卻器優(yōu)選蒸發(fā)冷凝器，其次選板式換熱器，第一吸收段換熱器、鍋爐上水換熱器、原料甲醇換熱器是板式換熱器；其余起回收廢熱作用的換熱器優(yōu)選板式換熱器。過濾器包括空氣過濾器、甲醇過濾器、甲醇混合液過濾器和水蒸氣過濾器。空氣過濾器優(yōu)選筒式或板框式紙質(zhì)空氣過濾器，其次為多層筒織物過濾器；甲醇過濾器、甲醇混合液過濾器為多層筒織物過濾器；水蒸氣過濾器為筒式玻璃棉/氈過濾器?；旌蠚膺^濾器為方形高效空氣過濾器，或雙層筒式玻璃棉/氈過濾器，布置于過熱器的外側(cè)環(huán)隙空間?；旌蠚膺^濾器頂部設(shè)有防爆板。在上述甲醛生產(chǎn)裝置中，考慮施工場地大小，蒸發(fā)器、吸收塔設(shè)備高度安裝要求等因素，還可以將蒸發(fā)器、吸收塔內(nèi)部各段進(jìn)行重新組合。如1)蒸發(fā)器僅由殘液濃縮段和蒸發(fā)段構(gòu)成，其他部分仍舊采用傳統(tǒng)的單獨的過熱器、過濾器、阻火器；2)蒸發(fā)器除現(xiàn)有蒸發(fā)段、過熱段、混合氣過濾段外包括在蒸發(fā)器的最下端設(shè)置殘液濃縮段或?qū)堃簼饪s段移出另外放置；殘液濃縮段內(nèi)部裝有規(guī)整填料，填料上方有液體分布器、除沫器；殘液濃縮段4放置于直徑比蒸發(fā)段5直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中；殘液濃縮段4除起一部分蒸發(fā)作用外，還起到洗滌凈化空氣、濃縮甲醛等雜質(zhì)的作用；3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之間設(shè)置第二吸收段，第二吸收段裝有填料，上面有分布器，底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能夠進(jìn)一步提高吸收效果。4)如圖3、圖4所示，吸收塔還可根據(jù)施工工藝要求將脫醇段(8)、第一吸收段
(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(1 各段重新組合，設(shè)置為兩塔或多塔，將脫醇段(8)移出或和第一吸收段(9) 一起移出另外放置；使工藝氣體按照脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)順序通過吸收塔。實施例2，同實施例1方法一樣，形成的甲醇-空氣-水蒸氣三元氣，經(jīng)除霧阻火、配入少量水蒸氣，水蒸氣量最低為零、過熱到110°c、過濾全過程。通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)段5氣相溫度和甲醇平衡濃度控制甲醇蒸發(fā)量，使氧與甲醇的摩爾比達(dá)到0. 35。三元氣在銀催化劑催化、620°C 的高溫條件下進(jìn)行甲醇的脫氫氧化反應(yīng)，生成甲醛生成氣；離開廢熱鍋爐的較高溫度的生成氣進(jìn)入吸收塔3，由下向上依次通過脫醇段8、第一吸收段9、第二吸收段10、第三吸收段11、水洗段12，除霧后離開吸收塔3，尾氣進(jìn)入尾氣爐燃燒生產(chǎn)水蒸氣；吸收水從水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；三個吸收段吸收液通過循環(huán)泵送至換熱器冷卻后自身循環(huán)，并向下段溢流。第一吸收段循環(huán)液通過殘液濃縮段換熱器、蒸發(fā)段換熱器冷卻，第二、第三吸收段循環(huán)液通過冷卻器用冷卻水冷卻或通過蒸發(fā)冷凝器冷卻；稀甲醇從第三吸收段通過計量采入蒸發(fā)器蒸發(fā)段；甲醛成品由脫醇脫水段底部由泵采出并依次經(jīng)過鍋爐上水換熱器、冷卻器冷卻。尾氣可進(jìn)入尾氣爐燃燒，生產(chǎn)低壓或中壓水蒸汽?；蛘哂米銎渌O(shè)備的燃料，或者提取尾氣中的氫氣。實現(xiàn)上述工藝的甲醛生產(chǎn)裝置同實施例1，在上述甲醛生產(chǎn)裝置中，考慮施工場地大小、蒸發(fā)器、吸收塔設(shè)備高度安裝要求等因素，還可以將蒸發(fā)器、吸收塔內(nèi)部各段進(jìn)行重新組合。如1)蒸發(fā)器僅由殘液濃縮段和蒸發(fā)段構(gòu)成，其他部分仍舊采用傳統(tǒng)的單獨的過熱器、過濾器、阻火器；2)蒸發(fā)器除現(xiàn)有蒸發(fā)段、過熱段、混合氣過濾段外包括在蒸發(fā)器的最下端設(shè)置殘液濃縮段或?qū)堃簼饪s段移出另外放置；殘液濃縮段內(nèi)部裝有規(guī)整填料，填料上方有液體分布器、除沫器；殘液濃縮段4放置于直徑比蒸發(fā)段5直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中；殘液濃縮段4除起一部分蒸發(fā)作用外，還起到洗滌凈化空氣、濃縮甲醛等雜質(zhì)的作用；3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之間設(shè)置第二吸收段，第二吸收段裝有填料，上面有分布器，底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能夠進(jìn)一步提高吸收效果。4)吸收塔還可根據(jù)施工工藝要求將脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段
(10)、第三吸收段(11)、水洗段(1 各段重新組合，設(shè)置為兩塔或多塔，將脫醇段(8)移出或和第一吸收段(9) 一起移出另外放置；使工藝氣體按照脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)順序通過吸收塔。實施例3，同實施例1方法一樣，形成的甲醇-空氣-水蒸氣三元氣，經(jīng)除霧、配入少量水蒸氣，水蒸氣量最低為零、過熱到120°C、阻火、過濾全過程。通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)段5氣相溫度和甲醇平衡濃度控制甲醇蒸發(fā)量，使氧與甲醇的摩爾比達(dá)到0. 37。三元氣在銀催化劑催化、 630°C的高溫條件下進(jìn)行甲醇的脫氫氧化反應(yīng)，生成甲醛生成氣；離開廢熱鍋爐的較高溫度的生成氣進(jìn)入吸收塔3，由下向上依次通過脫醇段8、第一吸收段9、第二吸收段10、第三吸收段11、水洗段12，除霧后離開吸收塔3，尾氣進(jìn)入尾氣爐燃燒生產(chǎn)水蒸氣；吸收水從水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；三個吸收段吸收液通過循環(huán)泵送至換熱器冷卻后自身循環(huán)，并向下段溢流。第一吸收段循環(huán)液通過殘液濃縮段換熱器、蒸發(fā)段換熱器冷卻，第二、第三吸收段循環(huán)液通過冷卻器用冷卻水冷卻或通過蒸發(fā)冷凝器冷卻；稀甲醇從第三吸收段通過計量采入蒸發(fā)器蒸發(fā)段；甲醛成品由脫醇脫水段底部由泵采出并依次經(jīng)過鍋爐上水換熱器、冷卻器冷卻。尾氣可進(jìn)入尾氣爐燃燒，生產(chǎn)低壓或中壓水蒸汽?；蛘哂米銎渌O(shè)備的燃料，或者提取尾氣中的氫氣。實現(xiàn)上述工藝的甲醛生產(chǎn)裝置同實施例1，在上述甲醛生產(chǎn)裝置中，考慮施工場地大小、蒸發(fā)器、吸收塔設(shè)備高度安裝要求等因素，還可以將蒸發(fā)器、吸收塔內(nèi)部各段進(jìn)行重新組合。如1)蒸發(fā)器僅由殘液濃縮段和蒸發(fā)段構(gòu)成，其他部分仍舊采用傳統(tǒng)的單獨的過熱器、過濾器、阻火器；2)蒸發(fā)器除現(xiàn)有蒸發(fā)段、過熱段、混合氣過濾段外包括在蒸發(fā)器的最下端設(shè)置殘液濃縮段或?qū)堃簼饪s段移出另外放置；殘液濃縮段內(nèi)部裝有規(guī)整填料，填料上方有液體分布器、除沫器；殘液濃縮段4放置于直徑比蒸發(fā)段5直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中殘液濃縮段4除起一部分蒸發(fā)作用外，還起到洗滌凈化空氣、濃縮甲醛等雜質(zhì)的作用；3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之間設(shè)置第二吸收段，第二吸收段裝有填料，上面有分布器，底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能夠進(jìn)一步提高吸收效果。4)吸收塔還可根據(jù)施工工藝要求將脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段 (10)、第三吸收段(11)、水洗段(1 各段重新組合，設(shè)置為兩塔或多塔，將脫醇段(8)移出或和第一吸收段(9) 一起移出另外放置；使工藝氣體按照脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)順序通過吸收塔。實施例4，同實施例1方法一樣，形成的甲醇-空氣-水蒸氣三元氣，經(jīng)除霧、配入少量水蒸氣，水蒸氣量最低為零、過熱到130°C、阻火、過濾全過程。通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)段5氣相溫度和甲醇平衡濃度控制甲醇蒸發(fā)量，使氧與甲醇的摩爾比達(dá)到0. 42。三元氣在銀催化劑催化、 650°C的高溫條件下進(jìn)行甲醇的脫氫氧化反應(yīng)，生成甲醛生成氣；離開廢熱鍋爐的較高溫度的生成氣進(jìn)入吸收塔3，由下向上依次通過脫醇段8、第一吸收段9、第二吸收段10、第三吸收段11、水洗段12，除霧后離開吸收塔3，尾氣進(jìn)入尾氣爐燃燒生產(chǎn)水蒸氣；吸收水從水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；三個吸收段吸收液通過循環(huán)泵送至換熱器冷卻后自身循環(huán)，并向下段溢流。第一吸收段循環(huán)液通過殘液濃縮段換熱器、蒸發(fā)段換熱器冷卻，第二、第三吸收段循環(huán)液通過冷卻器用冷卻水冷卻或通過蒸發(fā)冷凝器冷卻；稀甲醇從第三吸收段通過計量采入蒸發(fā)器蒸發(fā)段；甲醛成品由脫醇脫水段底部由泵采出并依次經(jīng)過鍋爐上水換熱器、冷卻器冷卻。尾氣可進(jìn)入尾氣爐燃燒，生產(chǎn)低壓或中壓水蒸汽?；蛘哂米銎渌O(shè)備的燃料，或者提取尾氣中的氫氣。實現(xiàn)上述工藝的甲醛生產(chǎn)裝置同實施例1，在上述甲醛生產(chǎn)裝置中，考慮施工場地大小、蒸發(fā)器、吸收塔設(shè)備高度安裝要求等因素，還可以將蒸發(fā)器、吸收塔內(nèi)部各段進(jìn)行重新組合。如1)蒸發(fā)器僅由殘液濃縮段和蒸發(fā)段構(gòu)成，其他部分仍舊采用傳統(tǒng)的單獨的過熱器、過濾器、阻火器；2)蒸發(fā)器除現(xiàn)有蒸發(fā)段、過熱段、混合氣過濾段外包括在蒸發(fā)器的最下端設(shè)置殘液濃縮段或?qū)堃簼饪s段移出另外放置；殘液濃縮段內(nèi)部裝有規(guī)整填料，填料上方有液體分布器、除沫器；殘液濃縮段4放置于直徑比蒸發(fā)段5直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中；殘液濃縮段4除起一部分蒸發(fā)作用外，還起到洗滌凈化空氣、濃縮甲醛等雜質(zhì)的作用；3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之間設(shè)置第二吸收段，第二吸收段裝有填料，上面有分布器，底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能夠進(jìn)一步提高吸收效果。4)吸收塔還可根據(jù)施工工藝要求將脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段 (10)、第三吸收段(11)、水洗段(1 各段重新組合，設(shè)置為兩塔或多塔，將脫醇段(8)移出或和第一吸收段(9) 一起移出另外放置；使工藝氣體按照脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)順序通過吸收塔。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的原則和精神之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種甲醛生產(chǎn)工藝，其特征是，包括如下步驟步驟一、形成甲醇-空氣-水蒸氣三元氣；步驟二、進(jìn)行甲醛制備反應(yīng)；步驟三、進(jìn)行甲醛的吸收；其中，甲醛吸收過程包括稀甲醇從第三吸收段通過計量采入蒸發(fā)器蒸發(fā)段的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述步驟一包括1)空氣從蒸發(fā)器殘液濃縮段的下部進(jìn)入，通過上面的填料與被加熱后的殘液循環(huán)液逆向接觸，蒸發(fā)殘液循環(huán)液中的甲醇和水，形成空氣混合氣；2)甲醇與回收的稀甲醇和/或水在蒸發(fā)器蒸發(fā)段混合，形成甲醇混合液；3)上述甲醇混合液通過甲醇循環(huán)泵進(jìn)入外置換熱器，被第一吸收段甲醛循環(huán)液加熱， 然后循環(huán)回蒸發(fā)段上部向下噴淋，在填料表面與來自殘液濃縮段的空氣混合氣逆向接觸形成甲醇-空氣-水蒸氣三元氣，其中含微量甲醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述的甲醇混合液是在蒸發(fā)器蒸發(fā)段底部混合形成的；所述的殘液循環(huán)液，是殘液通過殘液循環(huán)泵抽出，進(jìn)入外置換熱器，被第一吸收段甲醛循環(huán)液加熱后循環(huán)回殘液濃縮段所得；另外根據(jù)殘液顏色，從中按甲醛產(chǎn)量的 0 2%采出殘液排入吸收塔的第一吸收段或甲醛產(chǎn)品中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述的三元氣是按照氧醇摩爾比為 0. 32 0. 42的比例進(jìn)行混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述的三元氣是按照氧醇摩爾比為 0. 35 0. 37的比例進(jìn)行混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述步驟二包括1)三元氣經(jīng)除霧阻火、配入少量水蒸氣，水蒸氣量最低為零、過熱到100 130°C、過濾后進(jìn)入反應(yīng)器；2)三元氣在銀催化劑催化、600°C 650°C的高溫條件下進(jìn)行甲醇的脫氫氧化反應(yīng)，生成甲醛生成氣；3)生成氣經(jīng)反應(yīng)器下部的廢熱鍋爐回收廢熱生產(chǎn)水蒸氣，同時生成氣被冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述的甲醇的脫氫氧化反應(yīng)溫度為 620 630°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)工藝，其中所述步驟三包括1)離開廢熱鍋爐的生成氣進(jìn)入吸收塔，由下向上依次通過脫醇段、吸收段、水洗段，除霧后離開吸收塔；2)吸收段吸收液經(jīng)冷卻器冷卻后再回到各自本段上部自身循環(huán)，并向下段溢流；第一吸收段循環(huán)液通過殘液濃縮段換熱器和蒸發(fā)段換熱器冷卻，其它吸收段循環(huán)液通過冷卻器或蒸發(fā)冷凝器冷卻；3)吸收水從水洗段上部加入，并向第三吸收段溢流；4)產(chǎn)品從脫醇段底部采出，先與鍋爐補水換熱后再與原料甲醇換熱。
9.一種實施權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)工藝的甲醛生產(chǎn)裝置，其特征是，所述的甲醛生產(chǎn)裝置由蒸發(fā)器(1)、反應(yīng)器O)、吸收塔(3)構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的蒸發(fā)器(1)為立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次由殘液濃縮段G)、蒸發(fā)段( 構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的殘液濃縮段G)、蒸發(fā)段(5)內(nèi)部裝有填料，填料上方有液體分布器、除沫器；所述的蒸發(fā)段( 底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；所述的殘液濃縮段(4)放置于直徑比蒸發(fā)段( 直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的蒸發(fā)器(1)為立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次由蒸發(fā)段(5)、過熱段(6)、混合氣過濾段(7)構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的蒸發(fā)段( 內(nèi)部裝有填料，填料上方有液體分布器、除沫器；所述的蒸發(fā)段( 底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；所述的蒸發(fā)段( 與過熱段(6)之間是隔離的，靠閥門通斷，且過熱段(6)入口處有預(yù)熱空氣接口；所述的混合氣過濾段(7)為方形空氣過濾器，或雙層筒式玻璃棉/氈過濾器，布置于過熱器的上部或過熱器的外側(cè)環(huán)隙空間，混合氣過濾器頂部設(shè)有防爆板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的蒸發(fā)器(1)的最下端設(shè)置殘液濃縮段(4)；所述殘液濃縮段(4)放置于直徑比蒸發(fā)段( 直徑小、且被蒸發(fā)段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中；或者將殘液濃縮段(4)移出另外放置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的殘液濃縮段(4)內(nèi)部裝有填料， 填料上方有液體分布器、除沫器。
16.根據(jù)權(quán)利要求11、13、14、15中任一所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的填料為規(guī)整填料。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的反應(yīng)器O)由三部分構(gòu)成，上面是反應(yīng)器上蓋，中間是觸媒室和廢熱鍋爐，下面是下封頭。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的觸媒室內(nèi)有帶有導(dǎo)流板的筒形氣體分布器，氣體入口管與觸媒室外壁的連接方式為切線式或垂直式；在觸媒室下部、廢熱鍋爐上管板上表面，依次鋪有粗細(xì)銅網(wǎng)，用以承載觸媒；觸媒室外壁內(nèi)側(cè)，焊有隔熱夾層；所述的廢熱鍋爐上下兩個管板中間向下凹陷，凹陷深度為1 5cm/m直徑；廢熱鍋爐外筒上部增粗并將觸媒室下部外壁包圍于廢熱鍋爐外筒之內(nèi)，觸媒室外壁與廢熱鍋爐外筒之間用環(huán)形封頭連接；所述上管板與觸媒室外壁采用帶有3個直角的撓性連接結(jié)構(gòu)，所述上管板外邊向上、 向里再向上折彎后與觸媒室外壁180度對接。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述下管板與廢熱鍋爐外筒采用帶有 2個直角的撓性連接結(jié)構(gòu)；所述下管板外邊向下、向外折彎后與廢熱鍋爐外筒90度對接。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的凹陷深度為2 3cm/m直徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求18、19、20中任一所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的直角為圓弧過渡。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的吸收塔(3)為一塔立式結(jié)構(gòu)，由下至上依次由脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第三吸收段(11)、水洗段(12)構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第三吸收段(11)、水洗段(1 裝有填料，上面有分布器；所述的第一吸收段(9)、第三吸收段(11)底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；所述的脫醇段(8)放置于直徑比第一吸收段(9)直徑小、且被第一吸收段液位淹沒的塔中塔結(jié)構(gòu)中。所述的脫醇段(8)內(nèi)部設(shè)有蒸汽加熱裝置；所述的水洗段(1 頂端裝有除沫器，可用塔板代替填料。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的第一吸收段(9)和第三吸收段 (11)之間還設(shè)置第二吸收段(10)，第二吸收段(10)裝有填料，上面有分布器，底部設(shè)置具有升氣降液功能的隔板；從第二吸收段(10)開始，向上各段直徑可逐步縮小。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或M所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的填料為規(guī)整填料。
26.根據(jù)權(quán)利要求M中任一所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的吸收塔C3)根據(jù)施工工藝要求將脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)各段重新組合，設(shè)置為兩塔或多塔，將脫醇段(8)移出或和第一吸收段(9) 一起移出另外放置；使工藝氣體按照脫醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)順序通過吸收塔。
27.根據(jù)權(quán)利要求9所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中還包括電加熱器、鼓風(fēng)機、泵、換熱器、 過濾器以及尾氣爐輔助設(shè)備。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的電加熱器布置在反應(yīng)器的入口前；所述的換熱器中的第二吸收段冷卻器、第三吸收段冷卻器是蒸發(fā)冷凝器或板式換熱器；第一吸收段換熱器、鍋爐上水換熱器、原料甲醇換熱器是板式換熱器；所述的過濾器包括空氣過濾器、甲醇過濾器、甲醇混合液過濾器和水蒸氣過濾器。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的甲醛生產(chǎn)裝置，其中所述的空氣過濾器選筒形、方形高效空氣過濾器或多層筒織物過濾器；甲醇過濾器、甲醇混合液過濾器為多層筒織物過濾器； 水蒸氣過濾器為筒式玻璃棉/氈過濾器。
全文摘要
本發(fā)明涉及甲醛的生產(chǎn)工藝及裝置，尤其是一種能循環(huán)回收利用未反應(yīng)甲醇的甲醛生產(chǎn)工藝及裝置。被加熱的甲醇、回收稀甲醇在蒸發(fā)器內(nèi)與空氣形成混合氣后進(jìn)行除霧，然后加入少量或不加入飽和水蒸氣，再進(jìn)行過熱過濾。混合氣體進(jìn)入裝有銀催化劑的反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，生成甲醛氣體，再對生成氣回收廢熱生產(chǎn)水蒸氣，然后進(jìn)入吸收塔進(jìn)行吸收，同時利用高溫生成氣對采出的成品進(jìn)行脫醇，稀甲醇從吸收塔中上部采出回到蒸發(fā)器重新利用。裝置由蒸發(fā)器、反應(yīng)器、吸收塔3臺主要設(shè)備和風(fēng)機、泵、換熱器等輔助設(shè)備構(gòu)成。優(yōu)點是工藝簡單，單位產(chǎn)品能耗、物耗低，產(chǎn)品濃度高、甲醇含量接近為零。
文檔編號C07C47/055GK102320942SQ20111015875
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者洪海玲, 田寶峰 申請人:田寶峰