CN112479845A - 一种高浓度甲醛生产装置及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高浓度甲醛生产装置及生产工艺，涉及甲醛生产制造技术领域，空气管道和甲醇管道分别与三元气处理器相连接，三元气处理器通过第一混合气管道与反应器相连接，反应器的出气端通过第二混合气管道分别与第一吸附塔和第二吸附塔相连接，第一吸附塔和第二吸附塔通过甲醛管道与冷凝器和收集罐连接，蒸汽进气管道分别与第一吸附塔和第二吸附塔内部盘管的上端相连接，反应器的蒸气出气端、第一吸附塔和第二吸附塔内部盘管的蒸汽出气端分别通过蒸汽出气管道与三元气处理器相连接，本发明无需采用吸收液进行吸附，通过活性炭吸附材料对反应气进行吸附，大大地提高了甲醛产品的浓度，避免了产品二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及甲醛生产制造技术领域，特别涉及一种高浓度甲醛生产装置及生产工艺。
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，其中银法以其投资小，操作弹性大等优点而被广泛推广，银法生产工艺是在过量甲醇下，使用甲醇、空气和水蒸气三元混合气在银催化剂的作用下，进行脱氢氧化反应生产甲醛，其反应温度一般在650℃左右，具体视催化剂情况而定。
然而，现有的甲醛生产工艺中，通常采用吸附塔内的吸收液对反应气中的甲醛进行吸附，这种方式加大了产品中水分的含量，从而稀释了甲醛的浓度，降低产率，进而增加了生产成本。
发明内容
本发明提供一种高浓度甲醛生产装置及生产工艺，涉及甲醛生产制造技术领域，可有效地解决上述问题，结构简单，使用方便。
具体技术方案是一种高浓度甲醛生产装置，包括：三元气处理器、反应器、第一吸附塔、第二吸附塔、冷凝器、收集罐和焚烧炉。
空气管道和甲醇管道的出气端分别连接在所述三元气处理器的进气端，所述三元气处理器通过第一混合气管道与所述反应器相连接，所述第一混合气管道上设有风机，所述反应器的出气端通过第二混合气管道分别与所述第一吸附塔和所述第二吸附塔相连接，所述第一吸附塔和所述第二吸附塔通过甲醛管道与所述冷凝器和所述收集罐连接，并通过尾气管道与所述焚烧炉连接，所述第一吸附塔和所述第二吸附塔内部填充有活性炭吸附材料。
蒸汽进气管道分别与所述第一吸附塔和所述第二吸附塔内部盘管的上端相连接，所述反应器的蒸气出气端、所述第一吸附塔和所述第二吸附塔内部盘管的蒸汽出气端分别通过蒸汽出气管道与所述三元气处理器相连接。
进一步，所述三元气处理器内部从下至上依次设有蒸发器、过热器和过滤器。
进一步，所述空气管道上设有罗茨风机。
进一步，所述甲醇管道上设有真空泵。
进一步，所述第一吸附塔上设有第一温度传感器，所述第二吸附塔上设有第二温度传感器。
进一步，所述第二混合气管道的输出端分为第一混合气支管道和第二混合气支管道，所述第一混合气支管道与所述第一吸附塔连接，所述第二混合气支管道与所述第二吸附塔连接，所述第一混合气支管道上设有第一开关阀，所述第二混合气支管道上设有第二开关阀。
进一步，所述第一吸附塔顶部的出气管道末端分为第一尾气支管道和第一甲醛支管道，所述第二吸附塔顶部的出气管道末端分为第二尾气支管道和第二甲醛支管道，所述第一尾气支管道和所述第二尾气支管道通过所述尾气管道与所述焚烧炉连接，所述尾气管道上设有第六开关阀，所述焚烧炉上的尾气排放管道与大气相通，所述第一甲醛支管道和所述第二甲醛支管道通过所述甲醛管道与所述收集罐连接，所述第一甲醛支管道上设有第四开关阀，所述第二甲醛支管道上设有第五开关阀，所述甲醛管道上连接有所述冷凝器和第三开关阀。
进一步，所述蒸汽进气管道的末端分为第一蒸汽进气支管道和第二蒸汽进气支管道，所述第一蒸汽进气支管道与所述第一吸附塔内部盘管的上端相连接，所述第二蒸汽进气支管道与所述第二吸附塔内部盘管的上端相连接，所述第一蒸汽进气支管道上设有第七开关阀，所述第二蒸汽进气支管道上设有第八开关阀，第一蒸汽出气支管道的进气端与所述第一吸附塔内部盘管的下端相连接，第二蒸汽出气支管道的进气端与所述第二吸附塔内部盘管的下端相连接，所述第一蒸汽出气支管道和所述第二蒸汽出气支管道的出气端与所述蒸汽出气管道连接，所述反应器的下方通过第三蒸汽支管道与所述蒸汽出气管道相连接，所述蒸汽出气管道的出气端与所述三元气处理器连接。
根据一种高浓度甲醛生产装置进行的一种高浓度甲醛生产工艺，步骤如下：
(一)、甲醇和空气分别在所述罗茨风机和所述真空泵的作用下送入所述三元气处理器内部的所述蒸发器进行混合蒸发，混合后的甲醇气体占空气体积的5-9％，同时，水蒸气通过蒸气出气管道进入过热层内，形成三元混合气体，然后对其进行阻火过滤。
(二)、混合后的三元混合气体进入所述反应器内，在银触媒的催化作用下，于590℃～610℃的高温下进行甲醇的氧化反应，得到反应气。
(三)、分别控制所述第一开关阀、所述第八开关阀和所述第五开关阀打开，反应气在所述风机的带动下被送往第一吸收塔内，并通过所述第一吸附塔内部的活性炭吸附材料对气体进行吸附，同时，水蒸气从所述蒸汽进气管道进入所述第二吸附塔内，对吸附塔内部的活性炭吸附材料进行升温脱附，处于饱和状态下的活性炭吸附材料在高温下解析出甲醛气体，并通过所述冷凝器进行冷却处理收集于所述收集罐内，达到设定时间后，所述第二吸附塔对反应气进行吸附，所述第一吸附塔进行解析，交替运行。
进一步，步骤(三)中，所述第二温度传感器实时检测所述第二吸附塔内的温度，当温度没有到达200℃～210℃时，所述第六开关阀处于开启状态，解析出的尾气被输送至所述焚烧炉内，当升温至200℃～210℃后，关闭所述第六开关阀，同时开启所述第三开关阀，所述第二吸附塔内的温度维持在200℃～210℃，解析时间保持在30min～40min，解析出的甲醛气体被输送至所述收集罐内，当达到设定时间后，关闭所述第三开关阀，同时开启所述第六开关阀，继续升温，对吸附材料进行解析，解析时间保持在40min～60min。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本实用发明的有益效果：
1、采用活性炭吸附材料对反应气进行吸附，并根据不同气体在不同温度的下的解析效率，可对反应气进行选择性的收集，无需采用吸收液进行吸附，大大地提高了甲醛产品的浓度，避免了产品二次污染。
2、将蒸发器、过滤器和过热器三者合为一体，形成三元气处理器，使甲醇、空气和水蒸气直接混合均匀，得到三元混合气体，替代了传统工艺中，三种装置之间通过管道连接，不仅降低了设备投资及装置占地面积，同时减少了管道的使用，有效地避免了气体在管道内部传输过程中热量的散失，提高热利用率，节能高效，安全方便。
3、两个吸附塔交替循环操作，保证了甲醛生产的持续性，维持了工业生产能力，提高了整体产量。
附图说明
图1为一种甲醛生产节能装置的结构示意图。
附图标记说明：
1、三元气处理器，2、反应器，3、第一吸附塔，4、第二吸附塔，5、冷凝器，6、收集罐，7、焚烧炉，
11、蒸发器，12、过热器，13、过滤器，
31、第一温度传感器，
41、第二温度传感器，
01、空气管道，02、甲醇管道，03、第一混合气管道，04、第二混合气管道，05、尾气排放管道，06、甲醛管道，07、尾气管道，08、蒸汽进气管道，09、蒸汽出气管道，
011、罗茨风机，
021、真空泵，
041、风机，042、第一混合气支管道，043、第二混合气支管道，
0421、第一开关阀，
0431、第二开关阀，
061、第一甲醛支管道，062、第二甲醛支管道，063、第三开关阀，
0611、第四开关阀，
0621、第五开关阀，
071、第六开关阀，072、第一尾气支管道，072、第二尾气支管道，
081、第一蒸汽进气支管道，082、第二蒸汽进气支管道，
0811、第七开关阀，
0821、第八开关阀，
091、第一蒸汽出气支管道，092、第二蒸汽出气支管道，093、第三蒸汽支管道。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本实用发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
结合图1，一种高浓度甲醛生产装置，包括：三元气处理器1、反应器2、第一吸附塔3、第二吸附塔4、冷凝器5、收集罐6和焚烧炉7。
空气管道01和甲醇管道02的出气端分别连接在三元气处理器1的进气端，三元气处理器1通过第一混合气管道03与反应器2相连接，第一混合气管道03上设有风机041，反应器2的出气端通过第二混合气管道04分别与第一吸附塔3和第二吸附塔4相连接，第一吸附塔3和第二吸附塔4通过甲醛管道06与冷凝器5和收集罐6连接，并通过尾气管道07与焚烧炉7连接，第一吸附塔3和第二吸附塔4内部填充有活性炭吸附材料。
蒸汽进气管道08分别与第一吸附塔3和第二吸附塔4内部盘管的上端相连接，反应器2的蒸气出气端、第一吸附塔3和第二吸附塔4内部盘管的蒸汽出气端分别通过蒸汽出气管道09与三元气处理器1相连接。
进一步，三元气处理器1内部从下至上依次设有蒸发器11、过热器12和过滤器13。
进一步，空气管道01上设有罗茨风机011。
进一步，甲醇管道02上设有真空泵021。
进一步，第一吸附塔3上设有第一温度传感器31，第二吸附塔4上设有第二温度传感器41。
进一步，第二混合气管道04的输出端分为第一混合气支管道042和第二混合气支管道043，第一混合气支管道042与第一吸附塔3连接，第二混合气支管道043与第二吸附塔4连接，第一混合气支管道042上设有第一开关阀0421，第二混合气支管道043上设有第二开关阀0431。
进一步，第一吸附塔3顶部的出气管道末端分为第一尾气支管道071和第一甲醛支管道061，第二吸附塔4顶部的出气管道末端分为第二尾气支管道072和第二甲醛支管道062，第一尾气支管道071和第二尾气支管道072通过尾气管道07与焚烧炉7连接，尾气管道07上设有第六开关阀071，焚烧炉7上的尾气排放管道05与大气相通，第一甲醛支管道061和第二甲醛支管道062通过甲醛管道06与收集罐6连接，第一甲醛支管道061上设有第四开关阀0611，第二甲醛支管道062上设有第五开关阀0621，甲醛管道06上连接有冷凝器5和第三开关阀063。
进一步，蒸汽进气管道08的末端分为第一蒸汽进气支管道081和第二蒸汽进气支管道082，第一蒸汽进气支管道081与第一吸附塔3内部盘管的上端相连接，第二蒸汽进气支管道082与第二吸附塔4内部盘管的上端相连接，第一蒸汽进气支管道081上设有第七开关阀0811，第二蒸汽进气支管道082上设有第八开关阀0821，第一蒸汽出气支管道091的进气端与第一吸附塔3内部盘管的下端相连接，第二蒸汽出气支管道092的进气端与第二吸附塔4内部盘管的下端相连接，第一蒸汽出气支管道091和第二蒸汽出气支管道092的出气端与蒸汽出气管道09连接，反应器2的下方通过第三蒸汽支管道093与蒸汽出气管道09相连接，蒸汽出气管道09的出气端与三元气处理器1连接。
实施例1：
一种高浓度甲醛生产工艺，步骤如下：
(一)、甲醇和空气分别在罗茨风机011和真空泵021的作用下送入三元气处理器1内部的蒸发器11进行混合蒸发，混合后的甲醇气体占空气体积的5％，同时，水蒸气通过蒸气出气管道进入过热层内，形成三元混合气体，然后对其进行阻火过滤。
(二)、混合后的三元混合气体进入反应器2内，在银触媒的催化作用下，于600℃的高温下进行甲醇的氧化反应，得到反应气。
(三)、分别控制第一开关阀0421、第八开关阀0821和第五开关阀0621打开，反应气在风机041的带动下被送往第一吸收塔内，并通过第一吸附塔3内部的活性炭吸附材料对气体进行吸附，同时，水蒸气从蒸汽进气管道08进入第二吸附塔4内，对吸附塔内部的活性炭吸附材料进行升温脱附，处于饱和状态下的活性炭吸附材料在高温下解析出甲醛气体，并通过冷凝器5进行冷却处理收集于收集罐6内，达到设定时间后，第二吸附塔4对反应气进行吸附，第一吸附塔3进行解析，交替运行。
进一步，步骤(三)中，第二温度传感器41实时检测第二吸附塔4内的温度，当温度没有到达200℃时，第六开关阀071处于开启状态，解析出的尾气被输送至焚烧炉7内，当升温至200℃后，关闭第六开关阀071，同时开启第三开关阀063，第二吸附塔4内的温度维持在200℃，解析时间保持在40min，解析出的甲醛气体被输送至收集罐6内，当达到设定时间后，关闭第三开关阀063，同时开启第六开关阀071，继续升温，对吸附材料进行解析，解析时间保持在50min。
实施例2：
一种高浓度甲醛生产工艺，步骤如下：
(一)、甲醇和空气分别在罗茨风机011和真空泵021的作用下送入三元气处理器1内部的蒸发器11进行混合蒸发，混合后的甲醇气体占空气体积的7％，同时，水蒸气通过蒸气出气管道进入过热层内，形成三元混合气体，然后对其进行阻火过滤。
(二)、混合后的三元混合气体进入反应器2内，在银触媒的催化作用下，于590℃的高温下进行甲醇的氧化反应，得到反应气。
(三)、分别控制第一开关阀0421、第八开关阀0821和第五开关阀0621打开，反应气在风机041的带动下被送往第一吸收塔内，并通过第一吸附塔3内部的活性炭吸附材料对气体进行吸附，同时，水蒸气从蒸汽进气管道08进入第二吸附塔4内，对吸附塔内部的活性炭吸附材料进行升温脱附，处于饱和状态下的活性炭吸附材料在高温下解析出甲醛气体，并通过冷凝器5进行冷却处理收集于收集罐6内，达到设定时间后，第二吸附塔4对反应气进行吸附，第一吸附塔3进行解析，交替运行。
进一步，步骤(三)中，第二温度传感器41实时检测第二吸附塔4内的温度，当温度没有到达205℃时，第六开关阀071处于开启状态，解析出的尾气被输送至焚烧炉7内，当升温至205℃后，关闭第六开关阀071，同时开启第三开关阀063，第二吸附塔4内的温度维持在205℃，解析时间保持在30min，解析出的甲醛气体被输送至收集罐6内，当达到设定时间后，关闭第三开关阀063，同时开启第六开关阀071，继续升温，对吸附材料进行解析，解析时间保持在40min。
实施例3：
一种高浓度甲醛生产工艺，步骤如下：
(一)、甲醇和空气分别在罗茨风机011和真空泵021的作用下送入三元气处理器1内部的蒸发器11进行混合蒸发，混合后的甲醇气体占空气体积的9％，同时，水蒸气通过蒸气出气管道进入过热层内，形成三元混合气体，然后对其进行阻火过滤。
(二)、混合后的三元混合气体进入反应器2内，在银触媒的催化作用下，于610℃的高温下进行甲醇的氧化反应，得到反应气。
(三)、分别控制第一开关阀0421、第八开关阀0821和第五开关阀0621打开，反应气在风机041的带动下被送往第一吸收塔内，并通过第一吸附塔3内部的活性炭吸附材料对气体进行吸附，同时，水蒸气从蒸汽进气管道08进入第二吸附塔4内，对吸附塔内部的活性炭吸附材料进行升温脱附，处于饱和状态下的活性炭吸附材料在高温下解析出甲醛气体，并通过冷凝器5进行冷却处理收集于收集罐6内，达到设定时间后，第二吸附塔4对反应气进行吸附，第一吸附塔3进行解析，交替运行。
进一步，步骤(三)中，第二温度传感器41实时检测第二吸附塔4内的温度，当温度没有到达210℃时，第六开关阀071处于开启状态，解析出的尾气被输送至焚烧炉7内，当升温至210℃后，关闭第六开关阀071，同时开启第三开关阀063，第二吸附塔4内的温度维持在210℃，解析时间保持在35min，解析出的甲醛气体被输送至收集罐6内，当达到设定时间后，关闭第三开关阀063，同时开启第六开关阀071，继续升温，对吸附材料进行解析，解析时间保持在60min。
Claims (10)
1.一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，包括：三元气处理器(1)、反应器(2)、第一吸附塔(3)、第二吸附塔(4)、冷凝器(5)、收集罐(6)和焚烧炉(7)；
空气管道(01)和甲醇管道(02)的出气端分别连接在所述三元气处理器(1)的进气端，所述三元气处理器(1)通过第一混合气管道(03)与所述反应器(2)相连接，所述第一混合气管道(03)上设有风机(041)，所述反应器(2)的出气端通过第二混合气管道(04)分别与所述第一吸附塔(3)和所述第二吸附塔(4)相连接，所述第一吸附塔(3)和所述第二吸附塔(4)通过甲醛管道(06)与所述冷凝器(5)和所述收集罐(6)连接，并通过尾气管道(07)与所述焚烧炉(7)连接，所述第一吸附塔(3)和所述第二吸附塔(4)内部填充有活性炭吸附材料；
蒸汽进气管道(08)分别与所述第一吸附塔(3)和所述第二吸附塔(4)内部盘管的上端相连接，所述反应器(2)的蒸气出气端、所述第一吸附塔(3)和所述第二吸附塔(4)内部盘管的蒸汽出气端分别通过蒸汽出气管道(09)与所述三元气处理器(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述三元气处理器(1)内部从下至上依次设有蒸发器(11)、过热器(12)和过滤器(13)。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述空气管道(01)上设有罗茨风机(011)。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述甲醇管道(02)上设有真空泵(021)。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述第一吸附塔(3)上设有第一温度传感器(31)，所述第二吸附塔(4)上设有第二温度传感器(41)。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述第二混合气管道(04)的输出端分为第一混合气支管道(042)和第二混合气支管道(043)，所述第一混合气支管道(042)与所述第一吸附塔(3)连接，所述第二混合气支管道(043)与所述第二吸附塔(4)连接，所述第一混合气支管道(042)上设有第一开关阀(0421)，所述第二混合气支管道(043)上设有第二开关阀(0431)。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述第一吸附塔(3)顶部的出气管道末端分为第一尾气支管道(071)和第一甲醛支管道(061)，所述第二吸附塔(4)顶部的出气管道末端分为第二尾气支管道(072)和第二甲醛支管道(062)，所述第一尾气支管道(071)和所述第二尾气支管道(072)通过所述尾气管道(07)与所述焚烧炉(7)连接，所述尾气管道(07)上设有第六开关阀(071)，所述焚烧炉(7)上的尾气排放管道(05)与大气相通，所述第一甲醛支管道(061)和所述第二甲醛支管道(062)通过所述甲醛管道(06)与所述收集罐(6)连接，所述第一甲醛支管道(061)上设有第四开关阀(0611)，所述第二甲醛支管道(062)上设有第五开关阀(0621)，所述甲醛管道(06)上连接有所述冷凝器(5)和第三开关阀(063)。
8.根据权利要求1所述的一种高浓度甲醛生产装置，其特征在于，所述蒸汽进气管道(08)的末端分为第一蒸汽进气支管道(081)和第二蒸汽进气支管道(082)，所述第一蒸汽进气支管道(081)与所述第一吸附塔(3)内部盘管的上端相连接，所述第二蒸汽进气支管道(082)与所述第二吸附塔(4)内部盘管的上端相连接，所述第一蒸汽进气支管道(081)上设有第七开关阀(0811)，所述第二蒸汽进气支管道(082)上设有第八开关阀(0821)，第一蒸汽出气支管道(091)的进气端与所述第一吸附塔(3)内部盘管的下端相连接，第二蒸汽出气支管道(092)的进气端与所述第二吸附塔(4)内部盘管的下端相连接，所述第一蒸汽出气支管道(091)和所述第二蒸汽出气支管道(092)的出气端与所述蒸汽出气管道(09)连接，所述反应器(2)的下方通过第三蒸汽支管道(093)与所述蒸汽出气管道(09)相连接，所述蒸汽出气管道(09)的出气端与所述三元气处理器(1)连接。
9.一种应用权利要求1-8任一项所述的浓度甲醛生产装置进行甲醛生产工艺，其特征在于，步骤如下：
(一)、甲醇和空气分别在所述罗茨风机(011)和所述真空泵(021)的作用下送入所述三元气处理器(1)内部的所述蒸发器(11)进行混合蒸发，混合后的甲醇气体占空气体积的5-9％，同时，水蒸气通过蒸气出气管道进入过热层内，形成三元混合气体，然后对其进行阻火过滤；
(二)、混合后的三元混合气体进入所述反应器(2)内，在银触媒的催化作用下，于590℃～610℃的高温下进行甲醇的氧化反应，得到反应气；
(三)、分别控制所述第一开关阀(0421)、所述第八开关阀(0821)和所述第五开关阀(0621)打开，反应气在所述风机(041)的带动下被送往第一吸收塔内，并通过所述第一吸附塔(3)内部的活性炭吸附材料对气体进行吸附，同时，水蒸气从所述蒸汽进气管道(08)进入所述第二吸附塔(4)内，对吸附塔内部的活性炭吸附材料进行升温脱附，处于饱和状态下的活性炭吸附材料在高温下解析出甲醛气体，并通过所述冷凝器(5)进行冷却处理收集于所述收集罐(6)内，达到设定时间后，所述第二吸附塔(4)对反应气进行吸附，所述第一吸附塔(3)进行解析，交替运行。
10.根据权利要求9所述的一种甲醛生产工艺，其特征在于，步骤(三)中，所述第二温度传感器(41)实时检测所述第二吸附塔(4)内的温度，当温度没有到达200℃～210℃时，所述第六开关阀(071)处于开启状态，解析出的尾气被输送至所述焚烧炉(7)内，当升温至200℃～210℃后，关闭所述第六开关阀(071)，同时开启所述第三开关阀(063)，所述第二吸附塔(4)内的温度维持在200℃～210℃，解析时间保持在30min～40min，解析出的甲醛气体被输送至所述收集罐(6)内，当达到设定时间后，关闭所述第三开关阀(063)，同时开启所述第六开关阀(071)，继续升温，对吸附材料进行解析，解析时间保持在40min～60min。
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