CN110947342A - 一种氨氧化反应热能回收再利用装置及方法 - Google Patents

一种氨氧化反应热能回收再利用装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氨氧化反应热能回收再利用装置及方法，包括氨氧化反应塔、底座、支架和热能回收机构，所述氨氧化反应塔的下端设有底座，所述底座的下端安装有支架，所述氨氧化反应塔的侧壁上安装有热能回收机构；所述氨氧化反应塔包括塔体、出料口、进料口、顶盖和出料管，所述塔体的上端设有顶盖，所述塔体的上端开设有进料口，所述塔体的下端开设有出料口，所述出料口上连接有出料管。本发明在氨氧化反应塔中的反应热在出料口处被传递至水中，水加热产生蒸汽，蒸汽将待预热物体直接预热，预热完成后蒸汽转为水分，水分沿冷凝管回流至锅炉中，改变了传统利用熔盐系统进行换热的方式，采用蒸汽进行换热，能够直接换热，步骤少，换热速率快。

Description

一种氨氧化反应热能回收再利用装置及方法
技术领域
本发明涉及氨氧化反应技术领域，特别涉及一种氨氧化反应热能回收再利用装置及方法。
背景技术
氨氧化反应装置的产品为3-氰基吡啶，涉及原料为：3-甲基吡啶、氨、空气、水、催化剂，该氨氧化反应温度为350～400℃，常压，反应器为固定床，装置内部的催化剂固定在管束内，原料通过催化剂床层，形成目标物气体，经水吸收生成3-氰基吡啶水溶液，在氨氧化过程中产生大量的热，生产过程中是通过熔盐系统对反应热移热，吸热后的熔盐在换热器中与水进行热交换，实现熔盐系统温度的降低。被加热的水用于系统生产过程中物料的预热及相关工段的加热，如此循环往复，实现反应热的热能回收再利用。
专利号CN201410593082.5公开了三聚氰胺生产中熔盐炉出口烟气热能回收的方法，包括以下步骤：a、在熔盐烟道出口后至熔盐废热锅炉前之间增设一台换热装置；b、将熔盐炉出口的高温烟气引入，用来加热从二氧化碳储罐来的二氧化碳气体换热后用风机加压送至结晶系统中的夹套外壳和阀门夹套管，出口循环回保温风机的进口。该发明将大大减少熔盐载气预热器的热能损耗，从而直接减少了熔盐在循环换热过程中的热量消耗，使熔盐炉为加热熔盐而消耗的烟煤量得到有效下降。在增加换热面积的情况下，也使熔盐炉的烟气排放温度也得到了大幅下降，同时满足结晶系统的工艺需要，确保结晶系统工艺参数稳，但是对于氨氧化反应装置而言，该热交换步骤多，热交换速率低。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种氨氧化反应热能回收再利用装置及方法，本发明在氨氧化反应塔中的反应热在出料口处被传递至水中，水加热产生蒸汽，蒸汽将待预热物体直接预热，预热完成后蒸汽转为水分，水分沿冷凝管回流至锅炉中，改变了传统利用熔盐系统进行换热的方式，采用蒸汽进行换热，能够直接换热，步骤少，换热速率快，以解决上述背景技术中提出的问题。
为此，根据本发明的一个方面：一种氨氧化反应热能回收再利用装置，包括氨氧化反应塔、底座、支架和热能回收机构，所述氨氧化反应塔的下端设有底座，所述底座的下端安装有支架，所述氨氧化反应塔的侧壁上安装有热能回收机构；
所述氨氧化反应塔包括塔体、出料口、进料口、顶盖和出料管，所述塔体的上端设有顶盖，所述塔体的上端开设有进料口，所述塔体的下端开设有出料口，所述出料口上连接有出料管；
所述热能回收机构包括第一套管、进水管、出水管、冷凝管、锅炉、第二套管、进入管和排出管，所述出料管的外部套接有第一套管，所述第一套管的右端连通有进水管，所述第一套管的左端连通有出水管，所述第一套管的上端安装有锅炉，所述锅炉的上端连接有冷凝管，所述冷凝管的一端连接有第一套管，所述冷凝管的外部套接有第二套管，所述第二套管的一端开设有进入管，所述第二套管的另一端连接有排出管；
所述锅炉包括锅体和锅盖，所述锅体的下端与第一套管连通，所述锅体的上端安装有锥形的锅盖，所述锅盖的上端的与冷凝管连通。
进一步地，所述进水管上连接有第一水泵。
进一步地，所述进入管上连接有第二水泵。
进一步地，所述出料管、第一套管、进水管、出水管、锅炉、第二套管、进入管和排出管上均安装有电磁阀。
进一步地，所述出料管和第一套管均为金属硬管，进水管、出水管、进入管和排出管均为金属软管，第二套管和冷凝管均为金属膨胀管。
根据本发明的另一个方面，提供了一种氨氧化反应热能回收再利用的方法，包括如下步骤：
S101：通入原料；通过进料口向塔体内部通入3-甲基吡啶、氨、空气、水、催化剂，塔体内部发生氨氧化反应生成3-氰基吡啶，其中，氨氧化反应温度为350～400℃，常压，反应过程中产热大量的热；
S102：移热；氨氧化反应的产物通过出料口向外排出，在产物经过出料管时加热第一套管和出料管之间的水，水沸腾后产生蒸汽；
S103：预热；蒸汽进入冷凝管，冷凝管中的蒸汽对第二套管中待预热的物质进行预热。
进一步地，S101之前，第一水泵驱动向第一套管中注入水，第二水泵向第二套管中注入待预热的物质。
进一步地，S101之前，第一水泵驱动向第一套管中注入盐水，第二水泵向第二套管中注入待预热的物质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在氨氧化反应塔中的反应热在出料口处被传递至水中，水加热产生蒸汽，蒸汽将待预热物体直接预热，预热完成后蒸汽转为水分，水分沿冷凝管回流至锅炉中，改变了传统利用熔盐系统进行换热的方式，采用蒸汽进行换热，能够直接换热，步骤少，换热速率快。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的热能回收机构结构图；
图3为本发明的锅炉结构图；
图4为本发明的A-A处结构图；
图5为本发明的进料口连接图；
图6为本发明氨氧化反应热能回收再利用的方法的流程图。
图中：1、氨氧化反应塔；11、塔体；12、出料口；13、进料口；14、顶盖；15、出料管；2、底座；3、支架；4、热能回收机构；41、第一套管；42、进水管；421、第一水泵；43、出水管；44、冷凝管；45、锅炉；451、锅体；452、锅盖；46、第二套管；47、进入管；471、第二水泵；48、排出管。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种氨氧化反应热能回收再利用装置，包括氨氧化反应塔1、底座2、支架3和热能回收机构4，氨氧化反应塔1的下端设有底座2，底座2的下端安装有支架3，氨氧化反应塔1的侧壁上安装有热能回收机构4；氨氧化反应塔1包括塔体11、出料口12、进料口13、顶盖14和出料管15，塔体11的上端设有顶盖14，塔体11的上端开设有进料口13，塔体11的下端开设有出料口12，出料口12上连接有出料管15。
如图2-5所示，热能回收机构4包括第一套管41、进水管42、出水管43、冷凝管44、锅炉45、第二套管46、进入管47和排出管48，出料管15的外部套接有第一套管41，第一套管41的右端连通有进水管42，进水管42上连接有第一水泵421，第一套管41的左端连通有出水管43，第一套管41的上端安装有锅炉45，锅炉45的上端连接有冷凝管44，冷凝管44的一端连接有第一套管41，冷凝管44的外部套接有第二套管46，第二套管46的一端开设有进入管47，进入管47上连接有第二水泵471，第二套管46的另一端连接有排出管48；锅炉45包括锅体451和锅盖452，锅体451的下端与第一套管41连通，锅体451的上端安装有锥形的锅盖452，锅盖452的上端的与冷凝管44连通，出料管15、第一套管41、进水管42、出水管43、锅炉45、第二套管46、进入管47和排出管48上均安装有电磁阀，出料管15和第一套管41均为金属硬管，进水管42、出水管43、进入管47和排出管48均为金属软管，第二套管46和冷凝管44均为金属膨胀管，金属膨胀管能够根据气压调整自身伸展长度。
如图6所示，为了更好的展现氨氧化反应热能回收再利用的方法的流程，本实施例现提出一种氨氧化反应热能回收再利用的方法，步骤如下：
S101：通入原料；S101之前，第一水泵421驱动向第一套管41中注入水，第二水泵471向第二套管46中注入待预热的物质，通过进料口13向塔体11内部通入3-甲基吡啶、氨、空气、水、催化剂，塔体11内部发生氨氧化反应生成3-氰基吡啶，其中，氨氧化反应温度为350～400℃，常压，反应过程中产热大量的热；
S102：移热；氨氧化反应的产物通过出料口12向外排出，在产物经过出料管15时加热第一套管41和出料管15之间的水，水沸腾后产生蒸汽；
S103：预热；蒸汽进入冷凝管44，冷凝管44中的蒸汽对第二套管46中待预热的物质进行预热。
实施例2
如图1所示，一种氨氧化反应热能回收再利用装置，包括氨氧化反应塔1、底座2、支架3和热能回收机构4，氨氧化反应塔1的下端设有底座2，底座2的下端安装有支架3，氨氧化反应塔1的侧壁上安装有热能回收机构4；氨氧化反应塔1包括塔体11、出料口12、进料口13、顶盖14和出料管15，塔体11的上端设有顶盖14，塔体11的上端开设有进料口13，塔体11的下端开设有出料口12，出料口12上连接有出料管15。
如图2-5所示，热能回收机构4包括第一套管41、进水管42、出水管43、冷凝管44、锅炉45、第二套管46、进入管47和排出管48，出料管15的外部套接有第一套管41，第一套管41的右端连通有进水管42，进水管42上连接有第一水泵421，第一套管41的左端连通有出水管43，第一套管41的上端安装有锅炉45，锅炉45的上端连接有冷凝管44，冷凝管44的一端连接有第一套管41，冷凝管44的外部套接有第二套管46，第二套管46的一端开设有进入管47，进入管47上连接有第二水泵471，第二套管46的另一端连接有排出管48；锅炉45包括锅体451和锅盖452，锅体451的下端与第一套管41连通，锅体451的上端安装有锥形的锅盖452，锅盖452的上端的与冷凝管44连通，出料管15、第一套管41、进水管42、出水管43、锅炉45、第二套管46、进入管47和排出管48上均安装有电磁阀，出料管15和第一套管41均为金属硬管，进水管42、出水管43、进入管47和排出管48均为金属软管，第二套管46和冷凝管44均为金属膨胀管，金属膨胀管能够根据气压调整自身伸展长度。
如图6所示，为了更好的展现氨氧化反应热能回收再利用的方法的流程，本实施例现提出一种氨氧化反应热能回收再利用的方法，步骤如下：
S101：通入原料；S101之前，第一水泵421驱动向第一套管41中注入盐水，盐水比例低于为2：8或者3：7，第二水泵471向第二套管46中注入待预热的物质，通过进料口13向塔体11内部通入3-甲基吡啶、氨、空气、水、催化剂，塔体11内部发生氨氧化反应生成3-氰基吡啶，其中，氨氧化反应温度为350～400℃，常压，反应过程中产热大量的热；
S102：移热；氨氧化反应的产物通过出料口12向外排出，在产物经过出料管15时加热第一套管41和出料管15之间的水，水沸腾后产生蒸汽；
S103：预热；蒸汽进入冷凝管44，冷凝管44中的蒸汽对第二套管46中待预热的物质进行预热。
以上的两个实施例，结合氨氧化反应热能回收再利用的方法的应用，分别在塔体11上安装热能回收机构4，采用盐水或者纯水对氨氧化反应产生的热能进行移热，而后转化为水蒸气换热。
本发明在氨氧化反应塔1中的反应热在出料口12处被传递至水中，水加热产生蒸汽，蒸汽将待预热物体直接预热，预热完成后蒸汽转为水分，水分沿冷凝管44回流至锅炉45中，改变了传统利用熔盐系统进行换热的方式，采用蒸汽进行换热，能够直接换热，步骤少，换热速率快。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氨氧化反应热能回收再利用装置，其特征在于，包括氨氧化反应塔(1)、底座(2)、支架(3)和热能回收机构(4)，所述氨氧化反应塔(1)的下端设有底座(2)，所述底座(2)的下端安装有支架(3)，所述氨氧化反应塔(1)的侧壁上安装有热能回收机构(4)；
所述氨氧化反应塔(1)包括塔体(11)、出料口(12)、进料口(13)、顶盖(14)和出料管(15)，所述塔体(11)的上端设有顶盖(14)，所述塔体(11)的上端开设有进料口(13)，所述塔体(11)的下端开设有出料口(12)，所述出料口(12)上连接有出料管(15)；
所述热能回收机构(4)包括第一套管(41)、进水管(42)、出水管(43)、冷凝管(44)、锅炉(45)、第二套管(46)、进入管(47)和排出管(48)，所述出料管(15)的外部套接有第一套管(41)，所述第一套管(41)的右端连通有进水管(42)，所述第一套管(41)的左端连通有出水管(43)，所述第一套管(41)的上端安装有锅炉(45)，所述锅炉(45)的上端连接有冷凝管(44)，所述冷凝管(44)的一端连接有第一套管(41)，所述冷凝管(44)的外部套接有第二套管(46)，所述第二套管(46)的一端开设有进入管(47)，所述第二套管(46)的另一端连接有排出管(48)；
所述锅炉(45)包括锅体(451)和锅盖(452)，所述锅体(451)的下端与第一套管(41)连通，所述锅体(451)的上端安装有锥形的锅盖(451)，所述锅盖(451)的上端的与冷凝管(44)连通。
2.如权利要求1所述的一种氨氧化反应热能回收再利用装置，其特征在于，所述进水管(42)上连接有第一水泵(421)。
3.如权利要求1所述的一种氨氧化反应热能回收再利用装置，其特征在于，所述进入管(47)上连接有第二水泵(471)。
4.如权利要求1所述的一种氨氧化反应热能回收再利用装置，其特征在于，所述出料管(15)、第一套管(41)、进水管(42)、出水管(43)、锅炉(45)、第二套管(46)、进入管(47)和排出管(48)上均安装有电磁阀。
5.如权利要求1所述的一种氨氧化反应热能回收再利用装置，其特征在于，所述出料管(15)和第一套管(41)均为金属硬管，进水管(42)、出水管(43)、进入管(47)和排出管(48)均为金属软管，第二套管(46)和冷凝管(44)均为金属膨胀管。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的氨氧化反应热能回收再利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：通入原料；通过进料口(13)向塔体(11)内部通入3-甲基吡啶、氨、空气、水、催化剂，塔体(11)内部发生氨氧化反应生成3-氰基吡啶，其中，氨氧化反应温度为350～400℃，常压，反应过程中产热大量的热；
S102：移热；氨氧化反应的产物通过出料口(12)向外排出，在产物经过出料管(15)时加热第一套管(41)和出料管(15)之间的水，水沸腾后产生蒸汽；
S103：预热；蒸汽进入冷凝管(44)，冷凝管(44)中的蒸汽对第二套管(46)中待预热的物质进行预热。
7.如权利要求6所述的一种氨氧化反应热能回收再利用的方法，其特征在于，所述S101之前，第一水泵(421)驱动向第一套管(41)中注入水，第二水泵(471)向第二套管(46)中注入待预热的物质。
8.如权利要求6所述的一种氨氧化反应热能回收再利用的方法，其特征在于，所述S101之前，第一水泵(421)驱动向第一套管(41)中注入盐水，第二水泵(471)向第二套管(46)中注入待预热的物质。
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