CN105294414A - 甲醛生产*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醛生产***，其包括甲醇原料罐、甲醇中间罐、甲醇过滤器、甲醇再沸器、甲醇蒸发器、四元混合器、甲醇蒸发器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器、过滤器、氧化器、第一吸收塔、第二吸收塔、尾气处理器、尾气加热器、甲醛中间罐；***完成以下工序：蒸发、制气工序，制得符合工序工艺要求的四元混合气体；氧化工序：在电解银催化剂的作用下进行甲醇的氧化、脱氢反应，由甲醇转化为甲醛并产生少量的副产物；吸收工序：在填料吸收塔中以水和甲醛溶液为吸收剂，经连续逆流吸收制成工业甲醛溶液。本发明可以充分利用尾气循环制作甲醛，原料利用率高，且很少产生废物。

Description

甲醛生产***

技术领域

本发明属于化工生产设备技术领域，主要涉及一种可充分利用生产尾气的甲醛生产***。

背景技术

国内目前甲醛生产企业超过了5000家，总产能约为3200万吨。由于甲醛工艺技术不断改进，甲醛已经由原“耗汽型”发展为“产气型”，即甲醛装置均能实现副产蒸汽。其中甲醛装置产汽点主要由两个，一个是利用氧化器的反应热产生的0.4MPa蒸汽，二是利用甲醛装置的尾气燃烧的热量产生的压力可控的蒸汽，一般正常生产0.8MPa。同时在甲醛生产过程中，氧化反应器中还需要补充蒸汽作为反应进料，该步骤中要求进入反应器中的蒸汽为0.15MPa。目前甲醛生产企业通常是将甲醛反应器中产生的0.4MPa蒸汽或0.8MPa的蒸汽减压至0.15MPa后送入反应器进行配料蒸汽，造成高压力蒸汽能量直接浪费；并且国内甲醛行业的甲醛生产厂家副产蒸汽部分，由于蒸汽压力较低，可利用价值较低，所以副产蒸汽基本除去生活用水加热外，都是直接放空处理，不仅噪音大，而且能量浪费十分严重，不符合国家节能减排的期望。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种甲醛生产***，其包括：

甲醇原料罐、甲醇中间罐、甲醇过滤器、甲醇再沸器、甲醇蒸发器，所述甲醇原料罐、甲醇中间罐、甲醇过滤器、甲醇再沸器、甲醇蒸发器依次连接，所述甲醇原料罐为所述甲醇中间罐提供甲醇，然后通过甲醇过滤器对甲醇进行过滤，过滤后的甲醇通入所述甲醇再沸器的底部进行加热，所述甲醇在所述甲醇再沸器中通过加热气化，气化的甲醇通入所述甲醇蒸发器；

四元混合器、甲醇蒸发器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器，所述甲醇蒸发器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器分别与所述四元混合器连接并为所述四元混合器依次提供甲醇蒸汽、热空气、蒸汽以及尾气，所述甲醇蒸汽、热空气、蒸汽以及尾气在所述四元混合器中形成四元混合气体；

过滤器、氧化器，所述过滤器一端与所述四元混合器连接，所述过滤器另一端与所述氧化器连接，所述四元混合器将四元混合气体通入所述过滤器，所述过滤器将四元混合气体过滤之后通入所述氧化器，所述四元混合气体在氧化器内与催化剂接触并加热反应；

第一吸收塔、第二吸收塔、尾气处理器、尾气加热器、甲醛中间罐，所述氧化器与所述第一吸收塔连接，所述第一吸收塔、第二吸收塔、尾气处理器依次连接，所述第一吸收塔与甲醛中间罐连接，所述氧化器内产生的甲醛气体依次通过所述第一吸收塔、第二吸收塔吸收，产生的尾气分成两路通入所述尾气处理器与尾气加热器，所述尾气处理器将尾气燃烧加热水产生蒸汽，所述尾气加热器将尾气加热后通入所述四元混合器，所述第二吸收塔通过泵为所述第一吸收塔提供稀甲醛，所述第一吸收塔将符合甲醛浓度的甲醛溶液泵入所述甲醛中间罐中存储。

较佳地，所述甲醇再沸器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器分别通过蒸汽进行加热，所述蒸汽通过一汽包生成。

较佳地，所述氧化器具有一急冷段，通过冷却软水对所述急冷段进行冷却，产生的热水通入所述汽包，所述汽包为所述尾气处理器提供热水，所述尾气处理器通过燃烧尾气加热通入的热水产生的蒸汽通入所述汽包。

较佳地，所述汽包通过蒸汽分配器将蒸汽分配至所述甲醇再沸器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器。

较佳地，所述四元混合气体经过净化后先经过阻火器然后进入氧化器，在650℃左右的温度下和银催化剂接触。

较佳地，所述甲醇蒸发器经其顶部的丝网除雾器分离液滴后通入所述四元混合器。

较佳地，常温空气通过一空气过滤器过滤后通入所述空气加热器中。

本发明具有以下有益效果：

具体可参考实施例中的描述。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的甲醛生产***组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种甲醛生产***，其包括：甲醇原料罐1、甲醇中间罐2、甲醇过滤器3、甲醇再沸器4、甲醇蒸发器5，甲醇原料罐1、甲醇中间罐2、甲醇过滤器3、甲醇再沸器4、甲醇蒸发器5依次连接，甲醇原料罐1为甲醇中间罐2提供甲醇，然后通过甲醇过滤器3对甲醇进行过滤，过滤后的甲醇通入甲醇再沸器4的底部进行加热，所述甲醇在甲醇再沸器4中加热气化，气化的甲醇通入甲醇蒸发器5；

四元混合器7、甲醇蒸发器5、空气加热器8、蒸汽过滤器9、尾气加热器17，甲醇蒸发器5、空气加热器8、蒸汽过滤器9、尾气加热器17分别与四元混合器7连接并为四元混合器7依次提供甲醇蒸汽、热空气、蒸汽以及尾气，所述甲醇蒸汽、热空气、蒸汽以及尾气在四元混合器7中形成四元混合气体；

过滤器10、氧化器11，过滤器10一端与四元混合器7连接，过滤器10另一端与氧化器11连接，四元混合器7将四元混合气体通入过滤器10，过滤器10将四元混合气体过滤之后通入氧化器11，所述四元混合气体在氧化器11内与催化剂接触并加热反应；

第一吸收塔14、第二吸收塔15、尾气处理器16、尾气加热器17、甲醛中间罐18，氧化器11与第一吸收塔14连接，第一吸收塔14、第二吸收塔15、尾气处理器16依次连接，第一吸收塔14与甲醛中间罐18连接，氧化器11内产生的甲醛气体依次通过第一吸收塔14、第二吸收塔15吸收，产生的尾气分成两路通入尾气处理器16与尾气加热器17，尾气处理器16将尾气燃烧加热水产生蒸汽，尾气加热器17将尾气加热后通入四元混合器7，第二吸收塔26通过泵为第一吸收塔14提供稀甲醛，第一吸收塔14将符合甲醛浓度的甲醛溶液泵入甲醛中间罐18中存储，甲醛中间罐18还连接有一甲醛成品罐19，甲醛成品罐19用于大量存储成品甲醛。

如图所示，甲醇再沸器4、空气加热器8、蒸汽过滤器9、尾气加热器17分别通过蒸汽进行加热，所述蒸汽通过汽包12生成；氧化器11具有一急冷段，通过冷却软水对所述急冷段进行冷却，产生的热水通入汽包12，汽包12为尾气处理器16提供热水，尾气处理器16通过燃烧尾气加热通入的热水产生的蒸汽通入汽包12。

汽包12通过蒸汽分配器13将蒸汽分配至甲醇再沸器4、空气加热器8、蒸汽过滤器9、尾气加热器17。

所述四元混合气体经过净化后先经过阻火器然后进入氧化器11，在650℃左右的温度下和银催化剂接触。

甲醇蒸发器5经其顶部的丝网除雾器分离液滴后通入四元混合器7。

本实施例中生产工艺流程为：

甲醇从甲醇中间罐由甲醇泵打入再沸器；从甲醇中间罐出来的甲醇由调节阀控制流量后进入再沸器底部；同时再沸器壳程由来自汽包并经过调节阀控制的加热蒸汽加热使再沸器内的甲醇气化，甲醇蒸发器内的甲醇气从蒸发器顶部经丝网除雾器分离液滴后，经带有蒸汽加热套管的管路进入四元气体混合器，蒸发器内的甲醇液循环回流到再沸器底部。从空气过滤器来的空气由罗茨鼓风机送入空气加热器，经过预热后进入混合器，配料蒸汽从蒸汽分配器经蒸汽过滤器过滤后由调节阀调节流量进入混合器。

正常开车后，尾气循环***先用尾气置换合格后，开启尾气鼓风机将经过加热器预热后的部分尾气送入混合器。四元气体在混合器内均匀混合，然后经过过滤器进一步过滤去可能带有的少量杂质后再通过阻火器送入装有催化剂的氧化器中。反应气体自上而下通过触媒层，在高温和催化剂的作用下发生甲醇的氧化和脱氢反应，生成甲醛气体。为防止反应产物的热分解，生成的热气体迅速通过与氧化器紧连的急冷段进行骤冷，然后送入吸收塔内进行吸收。甲醛成品由一级吸收塔采出，用于吸收甲醛气体的补充工艺水由二级吸收塔顶部加入；二级吸收塔底的稀醛液用泵打出后，部分循环回塔内吸收第一吸收塔未吸收完的甲醛，另一部分送入一级吸收塔顶部作第一吸收塔的补充吸收液；二级吸收塔顶部未被吸收的尾气经高效捕集器分离水分后，一路送入尾气处理器中燃烧，放出的热量用于间接产生水蒸汽；另一路尾气经由尾气鼓风机加压后经尾气加热器预热再进入生产***进行尾气循环。

由于尾气进***的工艺属于相当成熟的工艺技术，本发明实施例尾气循环银法工艺生产50％甲醛主要采用甲醇过量，甲醇的***极限在6％—36.5％之间，尾气循环工艺控制甲醇于氧气比在40％-42％左右，高于***极限。其中氢气的***极限为4.1％-74.1％，二塔未完全吸收后的尾气中，氢气的浓度为1％—1.5％之间，经过尾气风机，30％左右的尾气被***重新利用，在四元气体混合器与空气，水蒸气，甲醇气体混合，使得氢气的浓度远远低于1％，该混合气体中氢气的浓度也远远低于其的***极限4.1％-74.1％，因此尾气的循环进***工艺相当的成熟安全，不需要配套氢气回收装置。

本发明实施例可分解为多个工序，其中各工序说明及主要工艺控制参数如下：

(1)蒸发、制气工序

本工序的任务就是给氧化工序提供符合工序工艺要求的四元混合气体，包括甲醇、空气、尾气、水蒸气的输送及混合气的制备与气体的过热、过滤、阻火等操作过程。

甲醇的输送：甲醇的输送的目的是为了连续、稳定的供给甲醇蒸发器甲醇；甲醇的输送靠离心泵来实现。

空气的输送：空气输送的目的是为了连续、稳定地向甲醇氧化反应提供所需的氧气，同时利用空气中的氮气等组分，移走多余的反应热；空气由鼓风机从大气中获取。

尾气输送：尾气输送的目的有三个。第一，代替水蒸气起热载体的作用；第二，加入部分尾气缩小了甲醇在空气中的***范围，有利于安全生产；第三由于尾气的成分独特，可生产浓甲醛，抑制脱氢反应，降低氧温，减少负反应从而降低单耗。

水蒸气的输送：水蒸气输送的目的主要有三个，一是起热载体的作用，二是缩小了甲醇在混合气中的***范围，有利于安全生产，三是可防止结碳反应的发生，洁净银催化床，延长催化剂使用寿命；配料水蒸气由***余热副产的水蒸气供给。

原料混合气的配制：由甲醇－空气－水蒸气按工艺要求配成一定比例的原料气的目的是为了确保甲醇、空气和水蒸气的组成比，以满足反应过程和安全生产的要求。

过热操作：过热操作的任务是控制四元混合气在进入氧化器前的温度，防止产生液滴，以保护催化剂的活性。过热温度的控制是用蒸气间接加热四元气体的方式实现的。

四元混合气的净化：四元混合气的净化目的是要除去原料中的有害物质，防止催化剂中毒而失去活性。四元混合气的净化手段是将四元气体通过过滤器，除去气体中夹带的固体杂质。另外，装置(包括设备和管道)的清洁状态对原料气的洁净程度有着重要的影响。

具体的蒸发、制气工序流程为：

甲醇从甲醇中间罐用甲醇泵输送，经过调节阀控制流量后进入再沸器；与蒸发器相连的再沸器通过蒸气加热后使甲醇气化，甲醇气体离开蒸发器进入混合器；空气由鼓风机送入加热器加热后进入混合器，离开混合器的原料气体经过阻火过滤器后送至氧化器。

(2)氧化工序

本工序的任务为：

原料混合气经净化后，控制一定的流速进入氧化器，在电解银催化剂的作用下进行甲醇的氧化、脱氢反应，由甲醇转化为甲醛并产生少量的副产物，在这一工序操作中，氧化温度控制的高低、四元气体的组成比例及催化剂活性的高低，都直接影响甲醇的转化率和吸收率。

本工序流程为：

四元混合气体经过净化后先经过阻火器然后进入氧化器，在650℃左右的温度下和银催化剂接触；绝大部分甲醇被转化为甲醛，并放出大量的反应热；生成的高温气体迅速通过氧化器的急冷段，其携带的热量与来自氧化器气包的软水通过列管壁进行热交换，间接产生的饱和水蒸气进入蒸气分配器供生产使用，冷却后生成产物送入一级吸收塔进行吸收操作。

(3)吸收工序

本工序任务为：

本工序的任务是将在氧化工段转化后生成的甲醛气体，在填料吸收塔中以水和甲醛溶液为吸收剂，经连续逆流吸收制成工业甲醛溶液；在这个操作单元中，吸收塔的效率高低以及冷却***的性能好坏，将直接影响甲醛产品的产量、质量和原料单耗。

本工序的具体流程为：

来自氧化器的甲醛混合气，进入一级吸收塔的底部；甲醛气体被塔内自上而下的循环液吸收，剩余的甲醛气体由塔顶排出，进入第二吸收塔继续被吸收；经过充分吸收后剩余的含有微量甲醛、甲醇、CO、CO2、CH4和N2、H2等气体的塔顶尾气部分送入尾气处理器中燃烧，燃烧后的气体高空排入大气，放出的热量用于产生高压水蒸气，部分尾气经过加热器加热后进混合器循环利用；气水在汽包内分离、吸收所需的工艺软水由外管送入并经过转子流量计计量后由二级吸收塔塔顶加入，并通过调节加水量控制成品浓度；一级吸收塔和二级吸收塔的吸收液均用循环泵打出，经板式换热器冷却后进行塔内连续循环喷淋吸收，其中二级吸收塔多余部分稀甲醛溶液经调节后经支路进入一级吸收塔，作为一级吸收塔的补充吸收液，一级吸收塔产品部分则经支路送入甲醛中间槽。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种甲醛生产***，其特征在于，包括：

甲醇原料罐、甲醇中间罐、甲醇过滤器、甲醇再沸器、甲醇蒸发器，所述甲醇原料罐、甲醇中间罐、甲醇过滤器、甲醇再沸器、甲醇蒸发器依次连接，所述甲醇原料罐为所述甲醇中间罐提供甲醇，然后通过甲醇过滤器对甲醇进行过滤，过滤后的甲醇通入所述甲醇再沸器的底部进行加热，所述甲醇在甲醇再沸器中加热气化，气化的甲醇通入所述甲醇蒸发器；

四元混合器、甲醇蒸发器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器，所述甲醇蒸发器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器分别与所述四元混合器连接并为所述四元混合器依次提供甲醇蒸汽、热空气、蒸汽以及尾气，所述甲醇蒸汽、热空气、蒸汽以及尾气在所述四元混合器中形成四元混合气体；

过滤器、氧化器，所述过滤器一端与所述四元混合器连接，所述过滤器另一端与所述氧化器连接，所述四元混合器将四元混合气体通入所述过滤器，所述过滤器将四元混合气体过滤之后通入所述氧化器，所述四元混合气体在氧化器内与催化剂接触并加热反应；

第一吸收塔、第二吸收塔、尾气处理器、尾气加热器、甲醛中间罐，所述氧化器与所述第一吸收塔连接，所述第一吸收塔、第二吸收塔、尾气处理器依次连接，所述第一吸收塔与甲醛中间罐连接，所述氧化器内产生的甲醛气体依次通过所述第一吸收塔、第二吸收塔吸收，产生的尾气分成两路通入所述尾气处理器与尾气加热器，所述尾气处理器将尾气燃烧加热水产生蒸汽，所述尾气加热器将尾气加热后通入所述四元混合器，所述第二吸收塔通过泵为所述第一吸收塔提供稀甲醛，所述第一吸收塔将符合甲醛浓度的甲醛溶液泵入所述甲醛中间罐中存储。

2.如权利要求1所述的甲醛生产***，其特征在于，所述甲醇再沸器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器分别通过蒸汽进行加热，所述蒸汽通过一汽包生成。

3.如权利要求2所述的甲醛生产***，其特征在于，所述氧化器具有一急冷段，通过冷却软水对所述急冷段进行冷却，产生的热水通入所述汽包，所述汽包为所述尾气处理器提供热水，所述尾气处理器通过燃烧尾气加热通入的热水产生的蒸汽通入所述汽包。

4.如权利要求3所述的甲醛生产***，其特征在于，所述汽包通过蒸汽分配器将蒸汽分配至所述甲醇再沸器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器。

5.如权利要求3所述的甲醛生产***，其特征在于，所述四元混合气体经过净化后先经过阻火器然后进入氧化器，在650℃左右的温度下和银催化剂接触。

6.如权利要求1所述的甲醛生产***，其特征在于，所述甲醇蒸发器经其顶部的丝网除雾器分离液滴后通入所述四元混合器。

7.如权利要求1所述的甲醛生产***，其特征在于，常温空气通过一空气过滤器过滤后通入所述空气加热器中。