CN109134220A - 一种氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺 - Google Patents

一种氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明一种氧化法制取高浓度甲醛的系统及其工艺，包括甲醇蒸发器、原料气预热器、反应器、吸收塔和ECS反应器等，甲醇蒸发器连接原料气预热器，原料气预热器连接反应器，反应器内设置装填催化剂的列管和连接导热油冷凝器的导热油腔，反应器的甲醛气出口连接原料气预热器，甲醛气在原料气预热器中换热，原料气预热器的甲醛气出口与第一吸收塔的甲醛气进口连接，第二吸收塔顶部的尾气出口通过管道分别连接循环风机进口和ECS反应器，ECS反应器连接蒸汽发生器和锅炉水预热器，所述氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺，产品甲醛浓度高达55％～70％，且催化剂寿命长达1年以上，系统充分利用热能，节约能耗，尾气达标排放。

Description

一种氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺
技术领域
本发明涉及甲醛生产工艺及生产设备，尤其涉及一种氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺。
背景技术
甲醛生产的工艺原理是甲醇和空气在催化剂的作用下发生反应生成甲醛，由于选用催化剂的类型不同，可分为银法和铁钼法两种生成工艺。目前中国国内银法甲醛生产工艺最为普遍。银法工艺是在甲醇过量的条件下生产甲醛，因此银法工艺的甲醇单耗高且产品中的甲醇含量相对较高，银催化剂使用寿命短，产品质量不稳定。现有的铁钼法甲醛生产工艺热量浪费严重。
发明内容
本申请人针对以上技术状况，对甲醛生产工艺进行了研究和改进，发明一种氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺。
本发明所采用的技术方案如下：
一种氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：包括甲醇蒸发器、原料气预热器、反应器、吸收塔和ECS反应器，甲醇通过甲醇进口进入甲醇蒸发器，甲醇蒸发器通过原料气出口连接原料气预热器，原料气预热器连接反应器，反应器内设置装填催化剂的列管，所述反应器内设置导热油腔，导热油腔通过管道连接导热油冷凝器，所述反应器的甲醛气出口连接原料气预热器，原料气预热器的甲醛气出口与第一吸收塔的甲醛气进口连接，第二吸收塔顶部的尾气出口通过管道分别连接循环风机进口和ECS反应器，所述ECS反应器连接蒸汽发生器和锅炉水预热器。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述第一、第二吸收塔均设置甲醛溶液出口，所述第一、第二吸收塔的甲醛溶液出口均连接甲醛循环管道，第一吸收塔的甲醛溶液出口还连接甲醛出料管道，所述第二吸收塔的甲醛溶液出口还连接二补一管道。
一种氧化法制取高浓度甲醛工艺，包括以下工序：
1)甲醇蒸发：甲醇通过甲醇进口进入甲醇蒸发器，同时循环尾气与空气组成的混合气通过混合气进口进入甲醇蒸发器的管程，同时来自第一吸收塔的甲醛溶液进入甲醇蒸发器的壳程，与甲醇、尾气和空气进行换热，将甲醇、尾气和空气加热气化形成原料气。
2)原料气预热：原料气进入原料气预热器的管程，同时反应器中反应生成的高温甲醛气进入原料气预热器的壳程，高温甲醛气与原料气换热，原料气被预热到一定温度。
3)反应生成甲醛气：原料气进入反应器，在列管内的铁钼催化剂作用下，原料气反应生成甲醛气，甲醛气从甲醛气出口排出先进入原料气预热器的壳程与原料气换热，然后通过甲醛气进口进入第一吸收塔，同时通过导热油气化移除反应器内的反应热，保证反应器内温度始终保持在合适的反应温度，导热油气进入导热油冷凝器内与锅炉水进行热交换，导热油气冷凝后再进入反应器的导热油腔内。
4)吸收产生甲醛溶液：甲醛气进入第一吸收塔，在第一吸收塔内甲醛气与甲醛循环溶液逆流接触，气相中的大部分甲醛被吸收即制得高浓度甲醛溶液，甲醛溶液浓度达到设定值后，通过第一吸收塔的甲醛溶液出口采出。尾气从第二吸收塔顶部的尾气出口排出，一部分尾气通过管道和循环风机进入甲醇蒸发器，另一部分尾气进入ECS反应器。
5)尾气处理：尾气在ECS反应器内催化焚烧后达标排放，催化焚烧过程中产生的热量通过蒸汽发生器和锅炉水预热器回收，产生蒸气和加热锅炉水。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述原料气中甲醇气的含量为8％-10％。
所述原料气和甲醛气在原料气预热器内换热后，原料气被加热至150℃-200℃，甲醛气温度降低至100℃-120℃。
所述反应器内的温度保持在260℃～300℃。
通过循环风机输送至甲醇蒸发器的尾气的量为第二吸收塔顶部排放尾气总量的55％-70％。
本发明的有益效果如下：所述氧化法制取高浓度甲醛系统及其工艺，采用铁钼催化剂，转化率和选择性很高，因而甲醇原料消耗及产品中的醇含量都比银法工艺低；铁钼催化剂对有害物质不敏感，使用寿命长达一年以上；再加上铁钼法工艺条件比较温和，产品甲醛浓度高达55％～70％。同时该工艺非常节能环保，能充分回收利用生产过程中产生的热能，并且采用催化焚烧工艺处理尾气，有效降低了废气中有机物的含量，尾气经处理后能达标排放。
附图说明
图1为本发明的氧化法制取高浓度甲醛系统的工艺流程图。
图2为本发明的氧化法制取高浓度甲醛系统甲醇蒸发器的结构示意图。
图3为本发明的氧化法制取高浓度甲醛系统原料气预热器的结构示意图。
图4为本发明的氧化法制取高浓度甲醛系统反应器的结构示意图。
图5为本发明的氧化法制取高浓度甲醛系统第一吸收塔的结构示意图。
图6为本发明的氧化法制取高浓度甲醛系统第二吸收塔的结构示意图。
图中：1、甲醇蒸发器；11、甲醇进口；12、原料气出口；13、混合气进口；2、原料气预热器；3、反应器；31、列管；32、导热油腔；33、甲醛气出口；4、ECS反应器；5、导热油冷凝器；6、第一吸收塔；61、甲醛气进口；62、甲醛溶液出口；63、甲醛循环管道；64、甲醛出料管道；65、气相出口；7、第二吸收塔；71、甲醛气进口；72、甲醛溶液出口；73、甲醛循环管道；74、二补一管道；75、尾气出口；8、蒸汽发生器；9、锅炉水预热器。
具体实施方式
下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式
如图1至图6所示，本实施例的氧化法制取高浓度甲醛系统，包括甲醇蒸发器1、原料气预热器2、反应器3、第一吸收塔6、第二吸收塔7和ECS反应器4，甲醇通过甲醇进口11进入甲醇蒸发器1，甲醇蒸发器1通过原料气出口12连接原料气预热器2，原料气预热器2连接反应器3，反应器3内设置装填催化剂的列管31，所述反应器3内设置导热油腔32，导热油腔32通过管道连接导热油冷凝器5，反应器3的甲醛气出口33连接原料气预热器2，原料气预热器2的甲醛气出口与第一吸收塔的甲醛气进口61连接，第一吸收塔6的气相出口65与第二吸收塔的甲醛气进口71连接，第一、第二吸收6、7均设置甲醛溶液出口62、72，第一、第二吸收塔6、7的甲醛溶液出口62、72均连接甲醛循环管道63、73，可使甲醛在第一、第二吸收塔6、7内循环吸收，提高甲醛溶液浓度，第一吸收塔6的甲醛溶液出口62还连接甲醛出料管道64，第二吸收塔7的甲醛溶液出口72还连接二补一管道74，第二吸收塔顶部的尾气出口75通过管道分别连接循环风机进口和ECS反应器4，ECS反应器4连接蒸汽发生器8和锅炉水预热器9。
本实施例的氧化法制取高浓度甲醛工艺，包括以下工序：
1)甲醇蒸发：甲醇通过甲醇进口11进入甲醇蒸发器1，同时循环尾气与空气组成的混合气通过混合气进口13进入甲醇蒸发器1的管程，同时来自第一吸收塔的甲醛溶液进入甲醇蒸发器1的壳程，与甲醇、尾气和空气进行换热，将甲醇、尾气和空气加热气化形成原料气。原料气中甲醇气的含量为8％-10％。
2)原料气预热：原料气进入原料气预热器2的管程，同时反应器3中反应生成的高温甲醛气进入原料气预热器2的壳程，高温甲醛气与原料气换热，原料气被加热至150℃-200℃，甲醛气度降低至100℃-120℃。
3)反应产生甲醛气：原料气进入反应器3，在列管31内的铁钼催化剂作用下，原料气反应生成甲醛气，甲醛气从甲醛气出口33排出先进入原料气预热器2的壳程与原料气换热，然后通过甲醛气进口61进入第一吸收塔6，同时通过导热油气化移除反应器3内的反应热，保证反应器3内温度始终保持在合适的反应温度，导热油气进入导热油冷凝器5内与锅炉水进行热交换，导热油气冷凝后再进入反应器3的导热油腔32内。
4)吸收生成甲醛溶液：甲醛气通过甲醛气进口61进入第一吸收塔6，在第一吸收塔6内甲醛气与甲醛循环溶液逆流接触，气相中的甲醛被吸收。第一吸收塔6的塔釜内的甲醛溶液通过甲醛溶液出口62和甲醛循环管道63在第一吸收塔6内循环流动，不断吸收甲醛提高甲醛溶液的浓度，当甲醛溶液浓度达到设定值后，通过第一吸收塔6的甲醛溶液出口62和甲醛出料管道64采出。同时第一吸收塔6的气相从顶部的气相出口65排出，通过管道和甲醛气进口71进入第二吸收塔7，在第二吸收塔7内气相与甲醛循环溶液逆流接触，气相中的甲醛被吸收，第二吸收塔7的塔釜内的甲醛溶液通过甲醛溶液出口72排出，一部分甲醛溶液通过甲醛循环管道73重新进入第二吸收塔7内循环吸收提高甲醛溶液的浓度，另一部分甲醛溶液通过二补一管道74回流至第一吸收塔6内继续吸收甲醛，第二吸收塔7的尾气从顶部的尾气出口75排出，55％-70％的尾气通过管道和循环风机进入甲醇蒸发器1用于形成原料气，剩余的尾气进入ECS反应器4中进行催化焚烧处理。
5)尾气处理：尾气在ECS反应器4内催化焚烧后达标排放，催化焚烧过程中产生的热量通过蒸汽发生器8和锅炉水预热器9回收，产生蒸气和加热锅炉水。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.一种氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：包括甲醇蒸发器(1)、原料气预热器(2)、反应器(3)、第一吸收塔(6)、第二吸收塔(7)和ECS反应器(4)，甲醇通过甲醇进口(11)进入甲醇蒸发器(1)，甲醇蒸发器(1)通过原料气出口(12)连接原料气预热器(2)，原料气预热器(2)连接反应器(3)，反应器(3)内设置装填催化剂的列管(31)，所述反应器(3)内设置导热油腔(32)，导热油腔(32)通过管道连接导热油冷凝器(5)，所述反应器(3)的甲醛气出口(33)连接原料气预热器(2)，原料气预热器(2)的甲醛气出口与第一吸收塔的甲醛气进口(61)连接，第二吸收塔顶部的尾气出口(75)通过管道分别连接循环风机进口和ECS反应器(4)，所述ECS反应器(4)连接蒸汽发生器(8)和锅炉水预热器(9)。
2.根据权利要求1所述的氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：所述第一、第二吸收塔(6、7)均设置甲醛溶液出口(62、72)，所述第一、第二吸收塔(6、7)的甲醛溶液出口(62、72)均连接甲醛循环管道(63、73)，第一吸收塔(6)的甲醛溶液出口(62)还连接甲醛出料管道(64)，所述第二吸收塔(7)的甲醛溶液出口(72)还连接二补一管道(74)。
3.一种氧化法制取高浓度甲醛工艺，包括以下工序：
1)甲醇蒸发：甲醇通过甲醇进口(11)进入甲醇蒸发器(1)，同时循环尾气与空气组成的混合气通过混合气进口(13)进入甲醇蒸发器(1)的管程，同时来自第一吸收塔的甲醛溶液进入甲醇蒸发器(1)的壳程，与甲醇、尾气和空气进行换热，将甲醇、尾气和空气加热气化形成原料气。
2)原料气预热：原料气进入原料气预热器(2)的管程，同时反应器(3)中反应生成的高温甲醛气进入原料气预热器(2)的壳程，高温甲醛气与原料气换热，原料气被预热到一定温度。
3)反应生成甲醛气：原料气进入反应器(3)，在列管(31)内的铁钼催化剂作用下，原料气反应生成甲醛气，甲醛气从甲醛气出口(33)排出先进入原料气预热器(2)的壳程与原料气换热，然后再进入第一吸收塔(6)，同时通过导热油气化移除反应器(3)内的反应热，保证反应器(3)内温度始终保持在合适的反应温度，导热油气进入导热油冷凝器(5)内与锅炉水进行热交换，导热油气冷凝后再进入反应器(3)的导热油腔(32)内。
4)吸收产生甲醛溶液：甲醛气进入第一吸收塔(6)，在第一吸收塔(6)内甲醛气与甲醛循环溶液逆流接触，气相中的大部分甲醛被吸收即制得高浓度甲醛溶液，甲醛溶液浓度达到设定值后，通过第一吸收塔(6)的甲醛溶液出口(62)采出。尾气从第二吸收塔(7)顶部的尾气出口(75)排出，一部分尾气通过管道和循环风机进入甲醇蒸发器(1)，另一部分尾气进入ECS反应器(4)。
5)尾气处理：尾气在ECS反应器(4)内催化焚烧后达标排放，催化焚烧过程中产生的热量通过蒸汽发生器(8)和锅炉水预热器(9)回收，产生蒸气和加热锅炉水。
4.根据权利要求3所述的氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：所述原料气中甲醇气的含量为8％-10％。
5.根据权利要求3所述的氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：所述原料气和甲醛气在原料气预热器(2)内换热后，原料气被加热至150℃-200℃，甲醛气度降低至100℃-120℃。
6.根据权利要求3所述的氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：所述反应器(3)内的温度保持在260℃～300℃。
7.根据权利要求3所述的氧化法制取高浓度甲醛系统，其特征在于：通过循环风机输送至甲醇蒸发器(1)的尾气的量为第二吸收塔(7)顶部排放尾气总量的55％-70％。
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