CN113457182A - 甲醛浓缩装置以及甲醛浓缩的方法 - Google Patents

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杨加义
赵立军
李军
王启
杨军
林晓燕
高勇
陈星�
洪吉俊
曹海金
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Abstract

本发明涉及甲醛浓缩技术领域,公开了一种甲醛浓缩装置以及甲醛浓缩的方法。所述装置包括升膜式浓缩器,所述升膜式浓缩器包括换热器以及与所述换热器相连通设置的分离室,其中,所述换热器的底部设置有甲醛液进料口。使用该装置的甲醛浓缩方法能够将甲醛浓度提高至70%以上。

Description

甲醛浓缩装置以及甲醛浓缩的方法
技术领域
本发明涉及甲醛浓缩技术,具体地涉及一种甲醛浓缩装置以及甲醛浓缩的方法。
背景技术
现有甲醛浓缩***的缺点有:浓缩器体积大V=30m3;浓缩器质量大M=20.47t;进料负荷低F=8t/h;为满足生产需要,需多套并联运行,且运行周期短,运行15(10-20)天左右需停车清洗,人员劳动强度大,影响整个生产的连续性;以及技术改造后的三聚甲醛反应器进料需要70%浓度的甲醛作为料,但原装置现有甲醛浓缩***进料甲醛浓度40%,利用低压时甲醛的分压降低原理将甲醛浓度提至60%,浓缩效果不理想,浓缩效率低,浓缩后的甲醛浓度无法满足三聚甲醛反应器进料要求。
综上所述,现有浓缩器为气液分离器,其结构简单,单体设备直径大,为防止浓缩后的甲醛从顶部抽出,浓缩装置需要一定的高度,且甲醛在浓缩***停留时间长,易闪蒸产生甲醛小颗粒,需定期停车循环清洗,不但人员劳动强度大,而且甲醛危害人员身心健康。
因此,研究和开发一种甲醛浓缩装置以及甲醛浓缩的方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的甲醛浓缩***存在的缺陷问题,提供一种甲醛浓缩装置以及甲醛浓缩的方法,该甲醛浓缩的方法能够将甲醛浓度提高至70%以上。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供了一种甲醛浓缩装置,其中,所述装置包括升膜式浓缩器,所述升膜式浓缩器包括换热器1以及与所述换热器1相连通设置的分离室2,其中,所述换热器1的底部设置有甲醛液进料口4。
本发明第二方面提供了一种甲醛浓缩的方法,其中,该方法在前述所述的装置中进行,该方法包括:
(a)甲醛液从换热器1底部的甲醛液进料口4进入换热器列管3中;
(b)甲醛液在换热器列管3中进行蒸发,产生的蒸汽进入换热器的分离室2中;
(c)所述蒸汽在分离室2中通过负压闪蒸使得汽液分离。
通过上述技术方案,本发明对聚甲醛(甲醛浓缩***)现有装置进行技术改造,优化了流程,本发明的甲醛浓缩的方法的优点为:
(1)甲醛浓缩装置体积小,仅仅为现有技术中甲醛浓缩装置体积的9-10%;
(2)甲醛浓缩装置质量小,仅仅为现有技术中甲醛浓缩装置质量的10-11%;
(3)甲醛液进料负荷高,例如,高达F=13t/h;
(4)运行周期长:60天;
(5)浓缩效率高,投资小,浓缩效果好。
附图说明
图1是本发明的甲醛浓缩的装置的示意图。
附图标记说明
1换热器 2分离室 3换热器列管
4甲醛液进料口 5冷凝水出口 6加热蒸汽入口
7甲醛液出口 8二次蒸汽出口
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明第一方面提供了一种甲醛浓缩装置,其中,所述装置包括升膜式浓缩器,所述升膜式浓缩器包括换热器1以及与所述换热器1相连通设置的分离室2,其中,所述换热器1的底部设置有甲醛液进料口4。
根据本发明,本发明的升膜式浓缩器是在原有的甲醛浓缩装置的基础上增设的,其中,原有的甲醛浓缩装置包括甲醛浓缩器、精醛加热器、浓醛泵和稀醛冷凝器;具体地,原有的甲醛浓缩装置包括二级浓缩预热器、二级浓缩加热器、二级浓缩器、二级浓缩输送泵、二级浓缩稀醛循环泵、二级浓缩冷凝器、二级浓缩骤冷器、二级浓缩冷却器。
根据本发明,如图1所示,所述换热器1还内置有平行排列的换热器列管3;其中,所述换热器列管3的平行排列的列数为400-600个,优选为460-500个,更优选为47-480个;另外,所述换热器列管3的长度为3800-4200mm,优选为3900-4100mm,更优选为4000mm;以便能够使甲醛液在进入换热器列管3后,在加热蒸汽的作用下,受热沸腾迅速汽化,甲醛蒸汽在列管内迅速上升,甲醛液受到高速上升蒸汽的带动,沿管壁形成膜状上升,并继续蒸发。在本发明在,在换热器列管3的列数以及长度限定下,能够使得甲醛浓缩装置的体积小,仅仅为现有技术中的甲醛浓缩***的体积的9-10%,而现有技术中的甲醛浓缩***的体积大,例如,高达V=30m3
另外,需要说明的是,图1中的换热器列管3的上部和下部是相通的,只是在图1上画出来的显示的是“断开的”。
另外,本发明的甲醛浓缩装置的质量小(重量轻),仅仅为现有技术中的甲醛浓缩***的质量的10-11%,而现有技术中的甲醛浓缩***的质量大,例如,高达M=20.47t。在本发明中,需要说明的是,“甲醛浓缩装置的质量”指的是重量。
根据本发明,所述换热器1还包括冷凝水出口5和加热蒸汽入口6。
根据本发明,所述冷凝水出口5在距离所述换热器1的底部的150-250mm,优选180-220mm,更优选200-210mm处设置,以便于冷凝水流出。
根据本发明,所述加热蒸汽入口6在距离所述换热器1的底部的3500-4000mm,优选3650-3850mm,更优选3700-3750mm处设置,以便于加热蒸汽进入换热器列管中,用于汽化甲醛液。
根据本发明,所述分离室2在距离所述换热器1的底部的4300-4700mm,优选4400-4600mm,更优选4450-4500mm处设置,以确保在换热器1产生的一次蒸汽与液体能够进入分离室2中进行负压闪蒸。
根据本发明,所述分离室2包括浓缩后的甲醛液出口7和二次蒸汽出口8,其中,所述甲醛液出口7在所述分离室2的底部设置,以便于收集浓缩后的甲醛液,便于将浓缩后的甲醛液由浓醛输送泵送至三聚甲醛反应使用。
根据本发明,所述二次蒸汽出口8在距离所述分离室2顶部的0-300mm,优选100-200mm设置,以便于汽液分离,将二次蒸汽导出。
本发明第二方面提供了一种甲醛浓缩的方法,其中,该方法在前述所述的装置中进行,其中,该方法包括:
(a)甲醛液从换热器1底部的甲醛液进料口4进入换热器列管3中;
(b)甲醛液在换热器列管3中进行蒸发,产生的蒸汽进入换热器的分离室2中;
(c)所述蒸汽在分离室2中通过负压闪蒸使得汽液分离。
根据本发明,在步骤(a)中,所述甲醛液的进料速率为7-13t/h,优选为10-13t/h,现有技术中的进料负荷低,仅仅为F=8t/h;在本发明中,在高进料下,能够提高产量。
根据本发明,在步骤(b)中,甲醛液在换热器列管3中进行蒸发,在本发明中,该蒸发为第一蒸发,其中,所述蒸发的条件包括:甲醛在浓缩器停留时间控制在1-2min,优选为1.5min。
根据本发明,在步骤(c)中,所述负压的条件包括:浓缩器压力控制在-89kPa至-65kPa,在本发明中,通过负压进行闪蒸,该闪蒸为第二蒸发。
根据本发明,本发明的方法还包括碱洗步骤,其中,所述碱洗操作的条件包括:换热器蒸汽阀门关闭,分离室真空破除,恢复常压。另外,碱洗不属于日常操作,可以每60天进行一次碱洗,清楚***甲醛自聚物,保证***的正常运行。
根据本发明,该方法通过缩短高浓度甲醛在设备内停留时间,保证单体设备长周期稳定运行,减少人员劳动强度,降低甲醛对员工健康危害,由于浓缩后的甲醛浓度能够满足三聚甲醛反应器进料要求,进而能够实现聚甲醛生产的稳定性,极大限度的实现聚甲醛产品利润最大化。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例在于说明采用本发明的装置进行甲醛浓缩的方法。
如图1所示:
甲醛液从换热器1底部的甲醛液进料口4进入到换热器列管3中,其中,甲醛液的进料速率为10t/h,换热器列管3的列数为480个,高度为4000mm;加入蒸汽由换热器1的加热蒸汽入口6进入,其中,加热蒸汽入口6在距离所述换热器1的底部的3750mm处设置,以及加热蒸汽的温度为128℃,以及加热蒸汽的通入量为2.5t/h;
在加热蒸汽的作用下,甲醛液受热沸腾迅速汽化,甲醛蒸汽在列管内迅速上升,甲醛液受到高速上升蒸汽的带动,沿管壁形成膜状上升,甲醛在浓缩器停留时间控制在1min,冷凝水从换热器1的底部的冷凝水出口5流出,其中,冷凝水出口5在距离所述换热器1的底部的200mm处设置;
产生的蒸汽与液相共同进入换热器的分离室2,在压力为-70kPa下,负压闪蒸,汽液充分分离,其中,分离室2在距离所述换热器1的底部的3200mm处设置。
结果汽相(二次蒸汽)由距离所述分离室2顶部的150mm处设置的二次蒸汽出口8经***真空抽出;以及浓缩后72%的高浓度甲醛经甲醛液出口7由浓醛输送泵送至三聚甲醛反应使用;另外,运行周期设计为60天,浓缩比为5.0。
实施例2
本实施例在于说明采用本发明的装置进行甲醛浓缩的方法。
如图1所示:
甲醛液从换热器1底部的甲醛液进料口4进入到换热器列管3中,其中,甲醛液的进料速率为7t/h,换热器列管3的列数为400个,高度为3800mm;加入蒸汽由换热器1的加热蒸汽入口6进入,其中,加热蒸汽入口6在距离所述换热器1的底部的3500mm处设置,以及加热蒸汽的温度为128℃,以及加热蒸汽的通入量为1.2t/h;
在加热蒸汽的作用下,甲醛液受热沸腾迅速汽化,甲醛蒸汽在列管内迅速上升,甲醛液受到高速上升蒸汽的带动,沿管壁形成膜状上升,甲醛在浓缩器停留时间控制在1分钟,冷凝水从换热器1的底部的冷凝水出口5流出,其中,冷凝水出口5在距离所述换热器1的底部的150mm处设置;
产生的蒸汽与液相共同进入换热器的分离室2,在压力为-89kPa下,负压闪蒸,汽液充分分离,其中,分离室2在距离所述换热器1的底部的4300mm处设置。
结果汽相(二次蒸汽)由距离所述分离室2的顶部处设置的二次蒸汽出口8经***真空抽出;以及浓缩后68%的高浓度甲醛经甲醛液出口7由浓醛输送泵送至三聚甲醛反应使用;另外,运行周期设计为55天,浓缩比为4.6。
实施例3
本实施例在于说明采用本发明的装置进行甲醛浓缩的方法。
如图1所示:
甲醛液从换热器1底部的甲醛液进料口4进入到换热器列管3中,其中,甲醛液的进料速率为13t/h,换热器列管3的列数为600个,高度为4200mm;加入蒸汽由换热器1的加热蒸汽入口6进入,其中,加热蒸汽入口6在距离所述换热器1的底部的4000mm处设置,以及加热蒸汽的温度为130℃,以及加热蒸汽的通入量为3.0t/h;
在加热蒸汽的作用下,甲醛液受热沸腾迅速汽化,甲醛蒸汽在列管内迅速上升,甲醛液受到高速上升蒸汽的带动,沿管壁形成膜状上升,甲醛在浓缩器停留时间控制在2分钟,冷凝水从换热器1的底部的冷凝水出口5流出,其中,冷凝水出口5在距离所述换热器1的底部的300mm处设置;
产生的蒸汽与液相共同进入换热器的分离室2,在压力为-65kPa下,负压闪蒸,汽液充分分离,其中,分离室2在距离所述换热器1的底部的4700mm处设置。
结果汽相(二次蒸汽)由距离所述分离室2的顶部处设置的二次蒸汽出口8经***真空抽出;以及浓缩后70%的高浓度甲醛经甲醛液出口7由浓醛输送泵送至三聚甲醛反应使用;另外,运行周期设计为60天,浓缩比为4.8。
对比例1
采用现有的甲醛浓缩***,即,该装置不包括升膜式浓缩器。
具体地:甲醛浓缩器、精醛加热器、浓醛泵、稀醛冷凝器。
结果:进料负荷低:F=8t/h;运行周期短:运行15左右天需停车清洗,人员劳动强度大,影响整个生产的连续性;以及将甲醛浓度提至60%,浓缩效果不理想,浓缩后的甲醛浓度无法满足三聚甲醛反应器进料要求。
根据实施例1-3和对比例1的结果可知:采用本发明的甲醛浓缩方法,采用本发明的甲醛浓缩装置,增设升膜式浓缩器,通过负压闪蒸,将甲醛浓度提高至70%,供三聚甲醛反应使用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种甲醛浓缩的装置,其特征在于,所述装置包括升膜式浓缩器,所述升膜式浓缩器包括换热器(1)以及与所述换热器(1)相连通设置的分离室(2),其中,所述换热器(1)的底部设置有甲醛液进料口(4)。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述换热器(1)还内置有平行排列的换热器列管(3);
优选地,所述换热器列管(3)的列数为400-600个;
优选地,所述换热器列管(3)的长度为3800-4200mm。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述换热器(1)还包括冷凝水出口(5)和加热蒸汽入口(6);
优选地,所述冷凝水出口(5)在距离所述换热器(1)的底部的150-250mm处设置;
优选地,所述加热蒸汽入口(6)在距离所述换热器(1)的底部的3500-4000mm处设置。
4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述分离室(2)在距离所述换热器(1)的底部的4300-4700mm处设置。
5.根据权利要求1或4所述的装置,其中,所述分离室(2)包括浓缩后的甲醛液出口(7)和二次蒸汽出口(8),其中,所述甲醛液出口(7)在所述分离室(2)的底部设置。
6.根据权利要求5所述的装置,其中,所述二次蒸汽出口(8)在距离所述分离室(2)顶部的0-300mm设置。
7.一种甲醛浓缩的方法,其特征在于,该方法在权利要求1-6中任意一项所述的装置中进行,其中,该方法包括:
(a)甲醛液从换热器(1)底部的甲醛液进料口(4)进入换热器列管(3)中;
(b)甲醛液在换热器列管(3)中进行蒸发,产生的蒸汽进入换热器的分离室(2)中;
(c)所述蒸汽在分离室(2)中通过负压闪蒸使得汽液分离。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,在步骤(a)中,所述甲醛液的进料速率为7-13t/h。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,在步骤(b)中,所述蒸发的条件包括:甲醛在浓缩器停留时间控制在1-2min。
10.根据权利要求7所述的方法,其中,在步骤(c)中,所述负压闪蒸的条件包括:浓缩器压力控制在-89kPa至-65kPa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20050040359A1 (en) * 2001-11-05 2005-02-24 Eckhard Stroeffer Highly concentrated formaldehyde solution, production and reaction thereof
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