CN102320942B - 甲醛生产工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及甲醛的生产工艺及装置，尤其是一种能循环回收利用未反应甲醇的甲醛生产工艺及装置。被加热的甲醇、回收稀甲醇在蒸发器内与空气形成混合气后进行除雾，然后加入少量或不加入饱和水蒸气，再进行过热过滤。混合气体进入装有银催化剂的反应器进行反应，生成甲醛气体，再对生成气回收废热生产水蒸气，然后进入吸收塔进行吸收，同时利用高温生成气对采出的成品进行脱醇，稀甲醇从吸收塔中上部采出回到蒸发器重新利用。装置由蒸发器、反应器、吸收塔3台主要设备和风机、泵、换热器等辅助设备构成。优点是工艺简单，单位产品能耗、物耗低，产品浓度高、甲醇含量接近为零。

Description

甲醛生产工艺及装置

技术领域

本发明涉及甲醛的生产工艺及装置，尤其是一种在甲醇的低转化率条件下可循环回收利用未反应甲醇以提高甲醛收率的甲醛生产工艺及装置。

背景技术

目前，国内外甲醛生产方法主要有银法和铁钼法两种。银法的优点是投资小，动力消耗低，缺点是甲醇单耗高，甲醛中甲醇含量高，甲醛浓度低(37％左右)。对传统银法改进的工艺如尾气循环法、烟道气循环法，这两种方法虽然可以提高甲醛浓度，但未能有效降低产品甲醇含量，如果通过提高反应温度和氧醇比来降低产品中的甲醇含量，必然使副反应增加，甲醇单耗增高。因为增加了尾气或烟气循环风机，导致动力消耗增大。铁钼法的优点是甲醇单耗低，甲醛中甲醇含量低，甲醛浓度可调(37～55％)，缺点是产品酸值较高，投资大，动力消耗高，成本高，只适用于聚甲醛、低聚甲醛等以高浓度甲醛为原料的领域。

以上各工艺还存在着设备多、工艺流程长、废热锅炉寿命短的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述工艺存在的缺点与不足，提供一种流程最短、设备投资最低、能耗物耗最低、反应器废热锅炉寿命长的甲醛生产工艺及装置。

本发明所采用的技术方案是甲醇循环法甲醛生产工艺及装置，其工艺过程如下：

一种甲醛生产工艺，包括如下步骤：步骤一、形成甲醇-空气-水蒸气三元气形成阶段；步骤二、进行甲醛制备反应；步骤三、进行甲醛的制备吸收；其中，甲醛制备吸收过程包括稀甲醇从第三吸收段通过计量采入蒸发器蒸发段的步骤。

其中，所述的步骤一包括：

1)空气从蒸发器残液浓缩段的下部进入，通过上面的填料与被加热后的残液循环液逆向接触，蒸发残液中的甲醇和水，形成空气混合气；

2)甲醇与回收的稀甲醇和/或水在蒸发器混合，形成甲醇混合液；

3)上述甲醇混合液通过甲醇循环泵进入外置换热器，被第一吸收段甲醛循环液加热，然后循环回蒸发段上部向下喷淋，在填料表面与来自残液浓缩段的空气混合气逆向接触形成甲醇-空气-水蒸气三元气，其中含微量甲醛。

所述的甲醇混合液是在蒸发器蒸发段底部混合形成的；所述的残液循环液，是残液通过残液循环泵抽出，进入外置换热器，被第一吸收段甲醛循环液加热后循环回残液浓缩段所得；另外根据残液颜色，从中按甲醛产量的0～2％采出残液排入吸收塔的第一吸收段或甲醛产品中。通过排残液，可以降低蒸发器中的甲醛、灰分含量，对提高银催化剂活性、延长银催化剂使用寿命、降低甲醇单耗有利。

所述的三元气是按照氧醇摩尔比为0.32～0.42的比例进行混合。

所述的三元气是按照氧醇摩尔比优选为0.35～0.37的比例进行混合。

所述的步骤二包括：

1)三元气经除雾阻火、配入少量水蒸气，水蒸气量最低为零、过热到100～130℃、过滤后进入反应器；

2)三元气在银催化剂催化、600℃～650℃的高温条件下进行甲醇的脱氢氧化反应，生成甲醛生成气；

3)生成气经反应器下部的废热锅炉回收废热生产水蒸气，同时生成气被冷却。

所述的甲醇的脱氢氧化反应温度为620～630℃。

所述的步骤三包括：

1)离开废热锅炉的生成气进入吸收塔，由下向上依次通过脱醇段、吸收段、水洗段，除雾后离开吸收塔；

2)吸收段吸收液经冷却器冷却后再回到各自本段上部自身循环，并向下段溢流；第一吸收段循环液通过残液浓缩段换热器和蒸发段换热器冷却，其它吸收段循环液通过冷却器或蒸发冷凝器冷却；

3)吸收水从水洗段上部加入，并向第三吸收段溢流；

4)产品从脱醇段底部采出，先与锅炉补水换热后再与原料甲醇换热。

一种实施上述甲醛生产工艺的甲醛生产装置，其中，所述的甲醛生产装置由蒸发器(1)、反应器(2)、吸收塔(3)构成。

所述的蒸发器(1)为立式结构，由下至上依次由残液浓缩段(4)、蒸发段(5)构成。

所述的残液浓缩段(4)、蒸发段(5)内部装有填料，填料上方有液体分布器、除沫器；

所述的蒸发段(5)底部设置具有升气降液功能的隔板；

所述的残液浓缩段(4)放置于直径比蒸发段(5)直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中。

所述的蒸发器(1)为立式结构，由下至上依次由蒸发段(5)、过热段(6)、混合气过滤段(7)构成。

所述的蒸发段(5)内部装有填料，填料上方有液体分布器、除沫器；

所述的蒸发段(5)底部设置具有升气降液功能的隔板；

所述的蒸发段(5)与过热段(6)之间是隔离的，靠阀门通断，且过热段(6)入口处有预热空气接口；

所述的混合气过滤段(7)为方形空气过滤器，或双层筒式玻璃棉/毡过滤器，布置于过热器的上部或过热器的外侧环隙空间，混合气过滤器顶部设有防爆板。

所述的蒸发器(1)的最下端设置残液浓缩段(4)；所述残液浓缩段(4)放置于直径比蒸发段(5)直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中；或者将残液浓缩段(4)移出另外放置。

所述的残液浓缩段(4)内部装有填料，填料上方有液体分布器、除沫器。

所述的填料为规整填料。

所述的反应器(2)由三部分构成，上面是反应器上盖，中间是触媒室和废热锅炉，下面是下封头。

所述的触媒室内有筒形气体分布器，气体入口管与触媒室外壁的连接方式为切线式或垂直式；在触媒室下部、废热锅炉上管板上表面，依次铺有粗细铜网，用以承载触媒；触媒室外壁内侧，焊有隔热夹层；

所述的废热锅炉上下两个管板中间向下凹陷，凹陷深度为1～5cm/m直径；中心向下凹陷的管板有利于导出管板下面的水蒸气，避免该处的换热管发生气蚀；废热锅炉外筒上部增粗并将触媒室下部外壁包围于废热锅炉外筒之内，触媒室外壁与废热锅炉外筒之间用环形封头连接；

所述上管板与触媒室外壁采用带有3个直角的挠性连接结构，所述上管板外边向上、向里再向上折弯后与触媒室外壁180度对接。

所述下管板与废热锅炉外筒采用带有2个直角的挠性连接结构；所述下管板外边向下、向外折弯后与废热锅炉外筒90度对接。上述挠性连接结构可以有效降低因温度变化造成的列管与管板间应力，减轻列管的应力腐蚀。

所述的凹陷深度为2～3cm/m直径。

所述的直角为圆弧过渡。

所述的吸收塔(3)为一塔立式结构，由下至上依次由脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第三吸收段(11)、水洗段(12)构成。

所述的脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第三吸收段(11)、水洗段(12)装有填料，上面有分布器；

所述的第一吸收段(9)、第三吸收段(11)底部设置具有升气降液功能的隔板；

所述的脱醇段(8)放置于直径比第一吸收段(9)直径小、且被第一吸收段液位淹没的塔中塔结构中。

所述的脱醇段(8)内部设有蒸汽加热装置；

所述的水洗段(12)顶端装有除沫器，可用塔板代替填料。

所述的第一吸收段(9)和第三吸收段(11)之间还设置第二吸收段(10)，第二吸收段(10)装有填料，上面有分布器，底部设置具有升气降液功能的隔板；

从第二吸收段(10)开始，向上各段直径可逐步缩小。

所述的填料为规整填料。

所述的吸收塔(3)根据施工工艺要求将脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)各段重新组合，设置为两塔或多塔，将脱醇段(8)移出或和第一吸收段(9)一起移出另外放置；使工艺气体按照脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)顺序通过吸收塔。

所述的甲醛生产装置，其中还包括电加热器、鼓风机、泵、换热器、过滤器以及尾气炉辅助设备。

所述的电加热器布置在反应器的入口前；

所述的换热器中的第二吸收段冷却器、第三吸收段冷却器是蒸发冷凝器或板式换热器；第一吸收段换热器、锅炉上水换热器、原料甲醇换热器是板式换热器；

所述的过滤器包括空气过滤器、甲醇过滤器、甲醇混合液过滤器和水蒸气过滤器。

所述的空气过滤器选筒形、方形高效空气过滤器或多层筒织物过滤器；甲醇过滤器、甲醇混合液过滤器为多层筒织物过滤器；水蒸气过滤器为筒式玻璃棉/毡过滤器。

本发明的有益效果是，本发明的甲醛生产工艺，设备集约、流程短、易于操作控制、占地少、投资低；废热锅炉因采用特殊结构的挠性薄管板寿命大大延长；系统阻力小，电耗低；氧温、氧醇比控制低，负反应少，甲醇消耗低，触媒使用周期长；利用甲醛吸收放出的废热蒸发甲醇和水，做到了不再消耗配料蒸汽、大幅降低冷却水的消耗。若进一步利用废热制取生活用热水，则可不再消耗冷却水；甲醛产品经精馏段靠甲醛溶解热脱醇脱水，甲醛产品浓度可以达到50％以上，产品中含醇量可达到无醇要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明的装置结构简图；

图3是吸收塔一组合方式结构图；

图4是吸收塔另一组合方式结构图；

图中：1.蒸发器，2.反应器，3.吸收塔，4.残液浓缩段，5.蒸发段，6.过热段，7.混合气过滤段，8.脱醇段，9.第一吸收段，10.第二吸收段，11.第三吸收段，12.水洗段。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本工艺流程及设备结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1，如图所示的最佳实施方式的甲醛生产工艺，其工艺过程如下：

空气通过空气过滤器过滤、罗茨鼓风机提压、流量计计量进入蒸发器1底部，通过上面的填料与被加热后的残液循环液逆向接触，蒸发残液中的甲醇和水，形成空气混合气；回收的含少量甲醛的稀甲醇和/或水通过流量计计量进入蒸发器蒸发段5；甲醇由甲醇计量罐来通过甲醇泵提压、过滤器过滤、流量计计量进入蒸发器1蒸发段5，与回收的甲醇水溶液在蒸发器蒸发段底部混合，形成甲醇混合液；所述的残液循环液，是残液通过残液循环泵抽出，进入外置换热器，被第一吸收段甲醛循环液加热后循环回残液浓缩段所得；另外根据残液颜色，从中按甲醛产量的0～2％采出残液排入吸收塔的第一吸收段或甲醛产品中。通过排残液，可以降低蒸发器中的甲醛、灰分含量，对提高银催化剂活性、延长银催化剂使用寿命、降低甲醇单耗有利。配料蒸汽由蒸汽过滤器来通过流量计计量进入蒸发器蒸发段5顶部；蒸发段5甲醇混合液流至下面通过循环泵外循环并与第一吸收段甲醛循环液换热，然后循环回蒸发段上部向下喷淋，在填料表面与来自残液浓缩段的空气混合气逆向接触形成甲醇-空气-水蒸气三元气，其中含微量甲醛。蒸发段5起主蒸发作用。离开蒸发段5的甲醇-空气-水蒸气及微量甲醛的混合气再向上依次通过蒸发器上部的过热段6、混合气过滤段7，在一台蒸发器内完成混合气的生成、除雾阻火、过热到100℃、过滤全过程。通过调节蒸发段5气相温度和甲醇平衡浓度控制甲醇蒸发量，使氧与甲醇的摩尔比达到0.32。降低蒸发段5甲醇平衡浓度可以提高水的蒸发量，减少甚至不再加入配料水蒸气。

甲醇、空气、水蒸汽还有微量甲醛蒸汽组成的混合气进入反应器2，在银催化剂催化下发生脱氢氧化反应，反应温度要比其他银法低一些，反应温度为600℃。在触媒层下部，是挠性薄管板废热锅炉，可以降低生成气温度，回收反应热生产低压(＜0.4MPa)水蒸气。

离开废热锅炉的较高温度的生成气进入吸收塔3，由下向上依次通过脱醇段8、第一吸收段9、第三吸收段11、水洗段12，除雾后离开吸收塔3，尾气进入尾气炉燃烧生产水蒸气；吸收水从水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；各个吸收段吸收液通过循环泵送至换热器冷却后自身循环，并向下段溢流。第一吸收段循环液通过残液浓缩段换热器、蒸发段换热器冷却，其它吸收段循环液通过冷却器用冷却水冷却或通过蒸发冷凝器冷却；稀甲醇从第三吸收段通过计最采入蒸发器蒸发段；甲醛成品由脱醇脱水段底部由泵采出并依次经过锅炉上水换热器、冷却器冷却。

尾气可进入尾气炉燃烧，生产低压或中压水蒸汽。或者用做其他设备的燃料，或者提取尾气中的氢气。

如图所示实现上述工艺的甲醛生产装置，由蒸发器1、反应器2、吸收塔3三台主要设备和电加热器、鼓风机、泵、换热器、过滤器、尾气炉等辅助设备组成。蒸发器1为立式结构，由下至上依次为蒸发段5、过热段6、混合气过滤段7。蒸发段5内部装有规整填料，规整填料上方有液体分布器、除沫器。蒸发段5底部设置具有升气降液功能的隔板；蒸发段5与过热段6之间是隔离的，靠阀门通断，且过热段6入口处有预热空气接口；混合气过滤段7为方形空气过滤器，或双层筒式玻璃棉/毡过滤器，布置于过热器的上部或过热器的外侧环隙空间，混合气过滤器顶部设有防爆板。

反应器2由三部分构成，上面是反应器上盖，中间是触媒室和废热锅炉，下面是下封头；

吸收塔为立式结构，由下至上依次为脱醇段8、第一吸收段9、第三吸收段11、水洗段12。每段装有规整填料，上面有分布器。第一吸收段9、第三吸收段11底部设置具有升气降液功能的隔板。水洗段12也可用塔板代替规整填料。吸收塔3最顶端装有除沫器。

所述的电加热器布置在反应器的入口前；

换热器中的第二吸收段冷却器、第三吸收段冷却器、甲醛采出冷却器优选蒸发冷凝器，其次选板式换热器，第一吸收段换热器、锅炉上水换热器、原料甲醇换热器是板式换热器；其余起回收废热作用的换热器优选板式换热器。

过滤器包括空气过滤器、甲醇过滤器、甲醇混合液过滤器和水蒸气过滤器。空气过滤器优选筒式或板框式纸质空气过滤器，其次为多层筒织物过滤器；甲醇过滤器、甲醇混合液过滤器为多层筒织物过滤器；水蒸气过滤器为筒式玻璃棉/毡过滤器。

混合气过滤器为方形高效空气过滤器，或双层筒式玻璃棉/毡过滤器，布置于过热器的外侧环隙空间。混合气过滤器顶部设有防爆板。

在上述甲醛生产装置中，考虑施工场地大小，蒸发器、吸收塔设备高度安装要求等因素，还可以将蒸发器、吸收塔内部各段进行重新组合。如：

1)蒸发器仅由残液浓缩段和蒸发段构成，其他部分仍旧采用传统的单独的过热器、过滤器、阻火器；

2)蒸发器除现有蒸发段、过热段、混合气过滤段外包括在蒸发器的最下端设置残液浓缩段或将残液浓缩段移出另外放置；残液浓缩段内部装有规整填料，填料上方有液体分布器、除沫器；残液浓缩段4放置于直径比蒸发段5直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中；残液浓缩段4除起一部分蒸发作用外，还起到洗涤净化空气、浓缩甲醛等杂质的作用；

3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之间设置第二吸收段，第二吸收段装有填料，上面有分布器，底部设置具有升气降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能够进一步提高吸收效果。

4)如图3、图4所示，吸收塔还可根据施工工艺要求将脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)各段重新组合，设置为两塔或多塔，将脱醇段(8)移出或和第一吸收段(9)一起移出另外放置；使工艺气体按照脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)顺序通过吸收塔。

实施例2，

同实施例1方法一样，形成的甲醇-空气-水蒸气三元气，经除雾阻火、配入少量水蒸气，水蒸气量最低为零、过热到110℃、过滤全过程。通过调节蒸发段5气相温度和甲醇平衡浓度控制甲醇蒸发量，使氧与甲醇的摩尔比达到0.35。三元气在银催化剂催化、620℃的高温条件下进行甲醇的脱氢氧化反应，生成甲醛生成气；

离开废热锅炉的较高温度的生成气进入吸收塔3，由下向上依次通过脱醇段8、第一吸收段9、第二吸收段10、第三吸收段11、水洗段12，除雾后离开吸收塔3，尾气进入尾气炉燃烧生产水蒸气；吸收水从水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；三个吸收段吸收液通过循环泵送至换热器冷却后自身循环，并向下段溢流。第一吸收段循环液通过残液浓缩段换热器、蒸发段换热器冷却，第二、第三吸收段循环液通过冷却器用冷却水冷却或通过蒸发冷凝器冷却；稀甲醇从第三吸收段通过计量采入蒸发器蒸发段；甲醛成品由脱醇脱水段底部由泵采出并依次经过锅炉上水换热器、冷却器冷却。

尾气可进入尾气炉燃烧，生产低压或中压水蒸汽。或者用做其他设备的燃料，或者提取尾气中的氢气。

实现上述工艺的甲醛生产装置同实施例1，在上述甲醛生产装置中，考虑施工场地大小、蒸发器、吸收塔设备高度安装要求等因素，还可以将蒸发器、吸收塔内部各段进行重新组合。如：

1)蒸发器仅由残液浓缩段和蒸发段构成，其他部分仍旧采用传统的单独的过热器、过滤器、阻火器；

2)蒸发器除现有蒸发段、过热段、混合气过滤段外包括在蒸发器的最下端设置残液浓缩段或将残液浓缩段移出另外放置；残液浓缩段内部装有规整填料，填料上方有液体分布器、除沫器；残液浓缩段4放置于直径比蒸发段5直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中；残液浓缩段4除起一部分蒸发作用外，还起到洗涤净化空气、浓缩甲醛等杂质的作用；

3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之间设置第二吸收段，第二吸收段装有填料，上面有分布器，底部设置具有升气降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能够进一步提高吸收效果。

4)吸收塔还可根据施工工艺要求将脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)各段重新组合，设置为两塔或多塔，将脱醇段(8)移出或和第一吸收段(9)一起移出另外放置；使工艺气体按照脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)顺序通过吸收塔。

实施例3，

同实施例1方法一样，形成的甲醇-空气-水蒸气三元气，经除雾、配入少量水蒸气，水蒸气量最低为零、过热到120℃、阻火、过滤全过程。通过调节蒸发段5气相温度和甲醇平衡浓度控制甲醇蒸发量，使氧与甲醇的摩尔比达到0.37。三元气在银催化剂催化、630℃的高温条件下进行甲醇的脱氢氧化反应，生成甲醛生成气；

离开废热锅炉的较高温度的生成气进入吸收塔3，由下向上依次通过脱醇段8、第一吸收段9、第二吸收段10、第三吸收段11、水洗段12，除雾后离开吸收塔3，尾气进入尾气炉燃烧生产水蒸气；吸收水从水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；三个吸收段吸收液通过循环泵送至换热器冷却后自身循环，并向下段溢流。第一吸收段循环液通过残液浓缩段换热器、蒸发段换热器冷却，第二、第三吸收段循环液通过冷却器用冷却水冷却或通过蒸发冷凝器冷却；稀甲醇从第三吸收段通过计量采入蒸发器蒸发段；甲醛成品由脱醇脱水段底部由泵采出并依次经过锅炉上水换热器、冷却器冷却。

尾气可进入尾气炉燃烧，生产低压或中压水蒸汽。或者用做其他设备的燃料，或者提取尾气中的氢气。

实现上述工艺的甲醛生产装置同实施例1，在上述甲醛生产装置中，考虑施工场地大小、蒸发器、吸收塔设备高度安装要求等因素，还可以将蒸发器、吸收塔内部各段进行重新组合。如：

1)蒸发器仅由残液浓缩段和蒸发段构成，其他部分仍旧采用传统的单独的过热器、过滤器、阻火器；

2)蒸发器除现有蒸发段、过热段、混合气过滤段外包括在蒸发器的最下端设置残液浓缩段或将残液浓缩段移出另外放置；残液浓缩段内部装有规整填料，填料上方有液体分布器、除沫器；残液浓缩段4放置于直径比蒸发段5直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中：残液浓缩段4除起一部分蒸发作用外，还起到洗涤净化空气、浓缩甲醛等杂质的作用；

3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之间设置第二吸收段，第二吸收段装有填料，上面有分布器，底部设置具有升气降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能够进一步提高吸收效果。

4)吸收塔还可根据施工工艺要求将脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)各段重新组合，设置为两塔或多塔，将脱醇段(8)移出或和第一吸收段(9)一起移出另外放置；使工艺气体按照脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)顺序通过吸收塔。

实施例4，

同实施例1方法一样，形成的甲醇-空气-水蒸气三元气，经除雾、配入少量水蒸气，水蒸气量最低为零、过热到130℃、阻火、过滤全过程。通过调节蒸发段5气相温度和甲醇平衡浓度控制甲醇蒸发量，使氧与甲醇的摩尔比达到0.42。三元气在银催化剂催化、650℃的高温条件下进行甲醇的脱氢氧化反应，生成甲醛生成气；

离开废热锅炉的较高温度的生成气进入吸收塔3，由下向上依次通过脱醇段8、第一吸收段9、第二吸收段10、第三吸收段11、水洗段12，除雾后离开吸收塔3，尾气进入尾气炉燃烧生产水蒸气；吸收水从水洗段12上部加入，并向第三吸收段11溢流；三个吸收段吸收液通过循环泵送至换热器冷却后自身循环，并向下段溢流。第一吸收段循环液通过残液浓缩段换热器、蒸发段换热器冷却，第二、第三吸收段循环液通过冷却器用冷却水冷却或通过蒸发冷凝器冷却；稀甲醇从第三吸收段通过计量采入蒸发器蒸发段；甲醛成品由脱醇脱水段底部由泵采出并依次经过锅炉上水换热器、冷却器冷却。

尾气可进入尾气炉燃烧，生产低压或中压水蒸汽。或者用做其他设备的燃料，或者提取尾气中的氢气。

实现上述工艺的甲醛生产装置同实施例1，在上述甲醛生产装置中，考虑施工场地大小、蒸发器、吸收塔设备高度安装要求等因素，还可以将蒸发器、吸收塔内部各段进行重新组合。如：

1)蒸发器仅由残液浓缩段和蒸发段构成，其他部分仍旧采用传统的单独的过热器、过滤器、阻火器；

2)蒸发器除现有蒸发段、过热段、混合气过滤段外包括在蒸发器的最下端设置残液浓缩段或将残液浓缩段移出另外放置；残液浓缩段内部装有规整填料，填料上方有液体分布器、除沫器；残液浓缩段4放置于直径比蒸发段5直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中；残液浓缩段4除起一部分蒸发作用外，还起到洗涤净化空气、浓缩甲醛等杂质的作用；

3)吸收塔中在第一吸收段和第三吸收段之间设置第二吸收段，第二吸收段装有填料，上面有分布器，底部设置具有升气降液功能的隔板；增加第二吸收段10，能够进一步提高吸收效果。

4)吸收塔还可根据施工工艺要求将脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)各段重新组合，设置为两塔或多塔，将脱醇段(8)移出或和第一吸收段(9)一起移出另外放置；使工艺气体按照脱醇段(8)、第一吸收段(9)、第二吸收段(10)、第三吸收段(11)、水洗段(12)顺序通过吸收塔。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的原则和精神之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种甲醛生产工艺，其特征是，包括如下步骤：

步骤一、形成甲醇-空气-水蒸气三元气；

步骤二、进行甲醛制备反应；

步骤三、进行甲醛的吸收；

其中，所述步骤一包括：1）空气从蒸发器残液浓缩段的下部进入，通过上面的填料与被加热后的残液循环液逆向接触，蒸发残液循环液中的甲醇和水，形成空气混合气；2）甲醇与回收的稀甲醇和/或水在蒸发器蒸发段混合，形成甲醇混合液；3）上述甲醇混合液通过甲醇循环泵进入外置换热器，被第一吸收段甲醛循环液加热，然后循环回蒸发段上部向下喷淋，在填料表面与来自残液浓缩段的空气混合气逆向接触形成甲醇-空气-水蒸气三元气，其中含微量甲醛；

其中，甲醛吸收过程包括稀甲醇从第三吸收段通过计量采入蒸发器蒸发段的步骤。

2.根据权利要求1所述的甲醛生产工艺，其中所述的甲醇混合液是在蒸发器蒸发段底部混合形成的；所述的残液循环液，是残液通过残液循环泵抽出，进入外置换热器，被第一吸收段甲醛循环液加热后循环回残液浓缩段所得；另外根据残液颜色，从中按甲醛产量的0～2%采出残液排入吸收塔的第一吸收段或甲醛产品中。

3.根据权利要求2所述的甲醛生产工艺，其中所述的三元气是按照氧醇摩尔比为0.32～0.42的比例进行混合。

4.根据权利要求3所述的甲醛生产工艺，其中所述的三元气是按照氧醇摩尔比为0.35～0.37的比例进行混合。

5.根据权利要求1所述的甲醛生产工艺，其中所述步骤二包括：

1）三元气经除雾阻火、配入少量水蒸气，水蒸气量最低为零、过热到100～130℃、过滤后进入反应器；

2）三元气在银催化剂催化、600℃～650℃的高温条件下进行甲醇的脱氢氧化反应，生成甲醛生成气；

3）生成气经反应器下部的废热锅炉回收废热生产水蒸气，同时生成气被冷却。

6.根据权利要求5所述的甲醛生产工艺，其中所述的甲醇的脱氢氧化反应温度为620～630℃。

7.根据权利要求1所述的甲醛生产工艺，其中所述步骤三包括：

1）离开废热锅炉的生成气进入吸收塔，由下向上依次通过脱醇段、吸收段、水洗段，除雾后离开吸收塔；

2）吸收段吸收液经冷却器冷却后再回到各自本段上部自身循环，并向下段溢流；第一吸收段循环液通过残液浓缩段换热器和蒸发段换热器冷却，其它吸收段循环液通过冷却器冷却；

3）吸收水从水洗段上部加入，并向第三吸收段溢流；

4）产品从脱醇段底部采出，先与锅炉补水换热后再与原料甲醇换热。

8.一种实施权利要求1所述的甲醛生产工艺的甲醛生产装置，其特征是，所述的甲醛生产装置由蒸发器(1)、反应器（2）、吸收塔（3）构成；

其中所述的蒸发器（1）为立式结构，由下至上依次由残液浓缩段（4）、蒸发段（5）、过热段（6）、混合气过滤段（7）构成；

其中，所述的残液浓缩段（4）、蒸发段（5）内部装有填料，填料上方有液体分布器、除沫器；

其中，所述的反应器（2）由三部分构成，上面是反应器上盖，中间是触媒室和废热锅炉，下面是下封头；

其中，所述的吸收塔（3）为一塔立式结构，由下至上依次由脱醇段（8）、第一吸收段（9）、第二吸收段（10）、第三吸收段（11）、水洗段（12）构成。

9.根据权利要求8所述的甲醛生产装置，其中：

所述的蒸发段（5）底部设置具有升气降液功能的隔板；

所述的残液浓缩段（4）放置于直径比蒸发段（5）直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中。

10.根据权利要求9所述的甲醛生产装置，所述的蒸发段（5）与过热段（6）之间是隔离的，靠阀门通断，且过热段（6）入口处有预热空气接口；

所述的混合气过滤段（7）为方形空气过滤器，或双层筒式玻璃棉/毡过滤器，布置于过热器的上部或过热器的外侧环隙空间，混合气过滤器顶部设有防爆板。

11.根据权利要求10所述的甲醛生产装置，其中所述的蒸发器（1）的最下端设置残液浓缩段（4）；所述残液浓缩段（4）放置于直径比蒸发段（5）直径小、且被蒸发段液位淹没的塔中塔结构中；或者将残液浓缩段（4）移出另外放置。

12.根据权利要求11所述的甲醛生产装置，其中所述的残液浓缩段（4）内部装有填料，填料上方有液体分布器、除沫器。

13.根据权利要求9或12所述的甲醛生产装置，其中所述的填料为规整填料。

14.根据权利要求13所述的甲醛生产装置，其中：

所述的触媒室内有带有导流板的筒形气体分布器，气体入口管与触媒室外壁的连接方式为切线式或垂直式；在触媒室下部、废热锅炉上管板上表面，依次铺有粗细铜网，用以承载触媒；触媒室外壁内侧，焊有隔热夹层；

所述的废热锅炉上下两个管板中间向下凹陷，凹陷深度为1～5cm/m直径；废热锅炉外筒上部增粗并将触媒室下部外壁包围于废热锅炉外筒之内，触媒室外壁与废热锅炉外筒之间用环形封头连接；

所述上管板与触媒室外壁采用带有3个直角的挠性连接结构，所述上管板外边向上、向里再向上折弯后与触媒室外壁180度对接。

15.根据权利要求14所述的甲醛生产装置，其中所述下管板与废热锅炉外筒采用带有2个直角的挠性连接结构；所述下管板外边向下、向外折弯后与废热锅炉外筒90度对接。

16.根据权利要求15所述的甲醛生产装置，其中所述的凹陷深度为2～3cm/m直径。

17.根据权利要求14、15、16中任一所述的甲醛生产装置，其中所述的直角为圆弧过渡。

18.根据权利要求8所述的甲醛生产装置，其中所述的脱醇段（8）、第一吸收段（9）、第二吸收段（10）、第三吸收段（11）、水洗段（12）装有填料，上面有分布器；

所述的第一吸收段（9）、第二吸收段（10）、第三吸收段（11）底部设置具有升气降液功能的隔板；

所述的脱醇段（8）放置于直径比第一吸收段(9)直径小、且被第一吸收段液位淹没的塔中塔结构中；

所述的脱醇段（8）内部设有蒸汽加热装置；

所述的水洗段（12）顶端装有除沫器，可用塔板代替填料。

19.根据权利要求18所述的甲醛生产装置，从第二吸收段（10）开始，向上各段直径可逐步缩小。

20.根据权利要求18所述的甲醛生产装置，其中所述的填料为规整填料。

21.根据权利要求18所述的甲醛生产装置，其中所述的吸收塔（3）根据施工工艺要求将脱醇段（8）、第一吸收段（9）、第二吸收段（10）、第三吸收段（11）、水洗段（12）各段重新组合，设置为两塔或多塔，将脱醇段（8）移出或和第一吸收段（9）一起移出另外放置；使工艺气体按照脱醇段（8）、第一吸收段（9）、第二吸收段（10）、第三吸收段（11）、水洗段（12）顺序通过吸收塔。

22.根据权利要求8所述的甲醛生产装置，其中还包括电加热器、鼓风机、泵、换热器、过滤器以及尾气炉辅助设备。

23.根据权利要求22所述的甲醛生产装置，其中：

所述的电加热器布置在反应器的入口前；

所述的换热器中的第二吸收段冷却器、第三吸收段冷却器是蒸发冷凝器或板式换热器；第一吸收段换热器、锅炉上水换热器、原料甲醇换热器是板式换热器；

所述的过滤器包括空气过滤器、甲醇过滤器、甲醇混合液过滤器和水蒸气过滤器。

24.根据权利要求23所述的甲醛生产装置，其中所述的空气过滤器选筒形、方形高效空气过滤器或多层筒织物过滤器；甲醇过滤器、甲醇混合液过滤器为多层筒织物过滤器；水蒸气过滤器为筒式玻璃棉/毡过滤器。

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