CN201062240Y - 甲醛吸收主塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种甲醛吸收主塔，包括：设置在塔体底部的塔壁上的主塔进气管；设置在塔体底部的塔壁上的主塔循环液出口；设置在塔体上部的塔壁上的主塔自循环液入口；设置在塔顶的塔壁上的主塔尾气出口；设置在塔体中部的塔壁上的主塔循环液入口；在所述主塔进气管与主塔尾气出口之间分段设置的两个或两个以上的填料层。本实用新型通过分段设置多个填料层，增加甲醛溶液与甲醛气进行气液传质交换时的接触面积，从而提高吸收效率。

Description

甲醛吸收主塔

本实用新型涉及一种用来产生甲醛的甲醛吸收塔，特别涉及用来产生甲醛的甲醛吸主收塔。

背景技术

甲醛制造生产工艺中以水作为溶剂来吸收甲醛气体，使其浓度不断提高，达到一定浓度后，便得到工业甲醛产品。甲醛吸收系统性能的好坏，直接影响到装置生产能力的大小及甲醇单耗的高低。影响吸收的因素有温度、喷淋密度和吸收塔结构。甲醛的吸收过程是放热过程，甲醛吸收后会使吸收液的温度升高，吸收液的温度越高，甲醛气体的溶解度就越小，对吸收不利。在吸收的过程中，水蒸气的冷凝又会放出大量冷凝热，所以工业上采用加大循环量来带走吸收塔中的多余热量。通过冷却器用冷却水来降低吸收液的温度，以达到降低吸收温度的目的。喷淋密度表示的是每平方米塔截面积每小时流过的吸收流量，大小与循环量有关。循环量小，则由于喷洒不均所造成的沟漏现象降低了吸收效率；循环量大，则会增加系统阻力，降低允许的空塔气速，增加能耗。温度和喷淋密度对吸收的影响主要通过调节工艺参数来控制。

吸收塔结构对吸收的影响包括填料材质、填料装法和液体分布装置对吸收的影响。

传统的吸收系统由于吸收塔填料配备不合理、水冷却器换热面积偏小、换热效果差，从而使甲醛的吸收效率降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种甲醛吸收主塔，通过在甲醛吸收主塔中分段设置溶液与甲醛气进行传质交换的填料层，提高甲醛吸收效率。

本实用新型的上述目的是这样实现的，一种甲醛吸收主塔，包括：

设置在塔体底部的塔壁上的主塔进气管；

设置在塔体底部的塔壁上的主塔循环液出口；

设置在塔体上部的塔壁上的主塔自循环液入口；

设置在塔顶的塔壁上的主塔尾气出口；

设置在塔体中部的塔壁上的主塔循环液入口；

其特征在于还包括：

在所述主塔进气管与主塔尾气出口之间分段设置的两个或两个以上的填料层。

其中，在所述主塔进气管之上填充由主塔栅板支撑的主塔下填料层；在所述主塔循环液入口之上填充由主塔另一个栅板支撑的主塔上填料层。

本实用新型的甲醛吸收主塔还包括：

固定在主塔上填料层之上的用于分布液体的管式分布器；以及固定在主塔下填料层之上用于再分布液体的槽式分布器。

其中，主塔循环液入口位于槽式分布器之上；以及主塔自循环液入口位于管式分布器之上。

其中，所述管式分布器包括若干水平分布管，其中每根水平分布管上分布多个通孔。

其中，所述管式分布器还包括：

立管；

连接所述立管入口的进料管；以及

连接立管出口的矩形槽；

其中，所述若干水平分布管分别连通所述矩形槽。

其中，所述槽式分布器包括设置在分布器底板上的多个长槽型升气管。

其中，在所述长槽型升气管的出气口处通过支撑件安装挡板。

其中，所述长槽型升气管包括：

形成长槽的上下左右四个边板，至少在其中的两个对称长边板上分布多个溢流孔；

在每个所述长边板的内侧壁从上向下延伸的多个条形溢流板。

其中，所述主塔下填料层和主塔上填料层是不锈钢波纹规整填料。

本实用新型具有以下技术效果：采用不锈钢规整网状波纹填料分段安装，再配以槽式液体分布器，可以获得较大的比表面积和空隙率，有效地避免沟漏现象，使吸收液分布均匀，增大气液接触面积，从而提高吸收效率。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型吸收系统的组成示意图；

图2是本实用新型吸收系统的吸收主塔的结构图；

图3是本实用新型吸收系统的吸收主塔的法兰连接结构的放大视图；

图4a-4c是本实用新型吸收系统吸收主塔的槽式分布器的结构图，其中图4a为槽式分布器的主视图，图4b为图4a所示槽式分布器的仰视图，图4c为图4a所示槽式分布器的A-A剖视图；

图5a和5b为本实用新型吸收系统的吸收主塔的管式分布器的结构图，其中图5a为管式分布器的主视图，图5b为图5a所示管式分布器的俯视图；

图6为本实用新型吸收系统的第一吸收辅塔和第二吸收辅塔的结构图。

附图标记说明：1、甲醛吸收主塔；2、甲醛成品储罐；3、主塔换热器；4、第一辅塔换热器；5、主塔循环泵；6、第一辅塔循环泵；7、第二辅塔换热器；8、第二辅塔循环泵；9、第一吸收辅塔；10、第二吸收辅塔；11、气液分离器；12、尾气封槽；13、主塔进气管；14、主塔下填料层；15、槽式分布器；16、主塔上填料层；17、主塔管式分布器；18、封头；19、主塔尾气出口；20、设备法兰；21、主塔上栅板(填料支撑)；22、主塔循环液入口；23、设备法兰；24、主塔下栅板(填料支撑)；25、主塔循环液出口；25’、主塔自循环液入口；26、分布器底板；27、升气管；28、挡板支撑；29、挡板；30、溢流板；31、溢流孔；32、第一辅塔循环液出口；33、第一辅塔进气管；34、第一辅塔填料层；35、第一辅塔分布器；36、溢流管；37、升气筒；38、第二辅塔填料层；39、第二辅塔分布器；40、塔板；41、降液管；42、封头；43、第二辅塔尾气出口；44、设备法兰；45、软水入口；46、设备法兰；47、第二辅塔栅板；48、气液回收液入口；49、第二辅塔循环液出口；50、设备法兰；51、第一辅塔栅板；53、第二辅塔自循环液入口；54、第一辅塔自循环液入口；55、中央进料管；56、立管；57、矩形槽；58、水平分布管。

具体实施方式

本实用新型的甲醛吸收主塔1(以下视情况简称为“吸收主塔1”或“主塔1”)是甲醛吸收系统的主要部分，在整个吸收甲醛过程期间，由该甲醛吸收主塔产出甲醛成品。下面参考图2说明甲醛吸收主塔1的结构和吸收过程。

如图2所示，本实用新型的甲醛吸收主塔1包括：设置在塔体底部的塔壁上的主塔进气管13；设置在塔体底部的塔壁上的主塔循环液出口25；设置在塔体上部的塔壁上的主塔自循环液入口25’；设置在塔顶的塔壁上的主塔尾气出口19；设置在塔体中部的塔壁上的主塔循环液入口22；其特征在于还包括：在所述主塔进气管13与主塔尾气出口19之间分段设置的两个或两个以上的填料层。

由于本实用新型在主塔中分段设置多个填料层(比如，主塔下填料层14和主塔上填料层16)，因此可以获得较大的比表面积和空隙率，有效地避免沟漏现象，增大气液接触面积，从而提高吸收效率。

本实用新型的甲醛吸收主塔1中，在所述主塔进气管13之上填充由主塔栅板24支撑的主塔下填料层14；在所述主塔循环液入口22之上填充由主塔另一个栅板21支撑的主塔上填料层16。

从图2中可以看到，本实用新型的甲醛吸收主塔还包括：固定在主塔上填料层16之上的用于分布液体的管式分布器17；以及固定在主塔下填料层14之上用于再分布液体的槽式分布器15。

其中，主塔循环液入口22位于槽式分布器15之上；主塔自循环液入口25’位于管式分布器17之上。

其中，在所述吸收主塔1顶部设有对甲醛溶液进行分布的管式分布器17，并且在所述吸收主塔1中部设有对甲醛溶液进行再分布的槽式分布器15。这种双重分布器的设置，改善了对收集的液体的分布效果，增大了气液接触面积，从而提高了吸收效率。

参见图5a至图5b，本实用新型的管式分布器17包括若干水平分布管58，其中每根水平分布管58上分布多个通孔(未示出)。

所述管式分布器17还包括：立管56；连接所述立管56入口的进料管55；以及连接立管56出口的矩形槽57；其中，所述若干水平分布管58分别连通所述矩形槽57。

参见图4a至图4c，所述槽式分布器15包括设置在分布器底板(或塔盘)26上的多个长槽型升气管27。在所述长槽型升气管27的出气口处通过支撑件28安装挡板29。

本实用新型的长槽型升气管27包括：形成长槽的上下左右四个边板，至少在其中的两个对称长边板上分布多个溢流孔31；在每个所述长边板的内侧壁从上向下延伸的多个条形溢流板30。

槽式分布器15的工作过程为：来自于主塔下填料层14的甲醛气自下向上穿过升气管27，在挡板29的作用下，气体被分散，来自于主塔上填料层16的甲醛溶液落入到底板26上，当达到一定量后，从升气管上的溢流孔31喷入升气管27，落入溢流板31，最后进入填料层。

设置上述管式分布器17和槽式分布器15可以使甲醛溶液(吸收液)分布均匀，从而提高甲醛吸收效率。

在吸收主塔1中，槽式分布器15通过其分布器底板26固定在塔壁上。吸收主塔1的主塔循环液出口25经由主塔循环泵5、主塔换热器3和相应管路分别连接主塔自循环液入口25’和甲醛成品储罐2。

下面结合图2说明吸收主塔1的甲醛气吸收过程：甲醛气从主塔进气管13进入塔内，在主塔下填料层14与来自塔上部的甲醛溶液进行气液传质交换，填料层14中的网孔波纹填料靠主塔栅板24支撑填充在塔内，未被吸收的甲醛气沿塔向上，经过槽式分布器15的升气管25上升到主塔上填料层16，主塔上填料层16与主塔下填料层14的塔体通过设备法兰23连接，填料层16中的网孔波纹靠栅板21支撑填充在塔内，下部设置槽式分布器15对液体进行再分布，最后，甲醛气从设在塔顶的主塔尾气出口19进入第一辅塔，填料层16的塔体与封头18通过设备法兰20密封固定在一起，来自于塔底的甲醛溶液从管式分布器17进入塔内，向下流过填料层16与上升的甲醛气进行气液传质交换，经过槽式分布器15再分布后流过填料层14与上升的甲醛气进行气液传质交换，最后落入塔底，这样不断循环，增液作为产品采出(也就是说，当主塔底的液位到一定高度后，通过液位传感器，自动开启采出管的阀门，釜液作为成品进入成品储罐2)。

本实用新型的甲醛吸收主塔1适用于图1所示的甲醛吸收系统，下面参照图1说明包含甲醛吸收主塔1的甲醛吸收系统的结构和吸收甲醛的过程。

本实用新型的甲醛吸收方法在包括依次吸收甲醛气的吸收主塔1、第一吸收辅塔9和第二吸收辅塔10的甲醛吸收系统中实现，所述吸收甲醛过程包括：

吸收主塔1通过吸收来自外部的甲醛气，形成第一吸收浓度甲醛液体；

第一吸收辅塔9通过吸收主塔1未吸收的甲醛气，形成用于流入到吸收主塔1的第二浓度甲醛液体；

第二吸收辅塔10通过吸收第一吸收辅塔9未吸收的甲醛气，形成用于流入到第一吸收辅塔9的第三浓度甲醛液体；

其中，在所述第一、第二和第三浓度甲醛液体形成过程中，通过相应循环泵(即，主塔循环泵5，第一辅塔循环泵6，第二辅塔循环泵8)分别在所述吸收主塔1、第一吸收辅塔9和第二吸收辅塔10内循环在相应填料层(即，主塔下填料层14、主塔上填料层16、第一辅塔填料层34、第二辅塔填料层38)中与甲醛气进行气液传质交换的甲醛溶液，直至形成所述第一、第二和第三浓度甲醛液体。

实际上，本实用新型是通过迭代吸收甲醛气方式形成流入甲醛成品储罐2中的甲醛成品(即第一浓度甲醛液体)的。在所述迭代吸收中，循环泵5循环在吸收主塔1内的填料层14、16中与甲醛气进行气液传质交换的甲醛溶液，循环泵6循环在所述第一吸收辅塔9内的填料层34中与未被吸收主塔1吸收的甲醛气进行气液传质交换的甲醛溶液，循环泵7循环在所述第二吸收辅塔10内的填料层38中与未被第一吸收辅塔9吸收的甲醛气进行气液传质交换的甲醛溶液，同时第二吸收辅塔10的第三浓度甲醛液体流入第一吸收辅塔9，作为溶液与甲醛气进行气液质交换，第一吸收辅塔9的第二浓度甲醛液体流入吸收主塔1，作为溶液与甲醛气进行气液交换，由此在吸收主塔1中形成第一浓度甲醛液体，从而充分吸收甲醛气，提高甲醛成品的产出效率。

为了进一步利用第二吸收辅塔未吸收的甲醛气，本实用新型的甲醛吸收方法还包括：由气液分离器11分离第二吸收辅塔10未吸收的甲醛气，得到流入第二吸收辅塔10内的用于再循环吸收的回收液，由此提高甲醛吸收率。

从图中可以看出，所述吸收主塔1、第一吸收辅塔9和第二吸收辅塔10用于吸收甲醛气的甲醛溶液源自从第二吸收辅塔10顶部供应的软水和蒸汽冷凝液(甲醇氧化反应生成的水和为控制反应温度及浓度必须加入的蒸汽，在高温下形成的蒸汽)。并且，利用源自第二吸收辅塔软水的甲醛溶液，在吸收主塔1中分段设置的主塔下填料层14和主塔上填料层16中分别与甲醛气进行气液传质交换。

如上所述，所述第三浓度甲醛液体是第一吸收辅塔9的甲醛溶液的一部分，所述第二浓度甲醛液体是吸收主塔1的甲醛溶液的一部分。

其中，所述第一浓度甲醛液体为浓度45～50％的甲醛液体，其温度约为55±5度；所述第二浓度甲醛液体为浓度15～20％的甲醛液体，其温度约为35±5度；所述第三浓度甲醛液体为浓度2～5％的甲醛液体，其温度约为30±5度。

继续参见图1，本实用新型的实现上述方法的甲醛吸收系统，包括：

经由进气口13接收来自外部的甲醛气的吸收主塔1，用于通过吸收所述来自外部的甲醛气，形成第一吸收浓度甲醛液体；

经由管道连接所述吸收主塔1的第一吸收辅塔9，用于通过吸收吸收主塔1未吸收的甲醛气，形成用于流入到吸收主塔1的第二浓度甲醛液体；

叠加在所述第一吸收辅塔9之上的第二吸收辅塔10，用于通过吸收第一吸收辅塔9未吸收的甲醛气，形成用于流入到第一吸收辅塔9的第三浓度甲醛液体；

其中，在所述第一、第二和第三浓度甲醛液体形成过程中，通过相应循环泵(即，主塔循环泵5，第一辅塔循环泵6，第二辅塔循环泵8)分别在所述吸收主塔1、第一吸收辅塔9和第二吸收辅塔10内循环在相应填料层(即，主塔下填料层14、主塔上填料层16、第一辅塔填料层34、第二辅塔填料层38)中与甲醛气进行气液传质交换的甲醛溶液，直至形成所述第一、第二和第三浓度甲醛液体。

本实用新型的甲醛吸收系统还包括气液分离器11，用于分离所述第二吸收辅塔10未吸收的甲醛气以得到回收液，该回收液经由管道流入第二吸收辅塔10内用于再循环吸收。

继续参见图1，第一吸收辅塔9的第一辅塔循环液出口32经由第一辅塔循环泵6、第一辅塔换热器4和相应管路分别连通吸收主塔1的主塔循环液入口22和第一吸收辅塔9的第一辅塔自循环入口54。

吸收主塔1的主塔尾气出口19经由相应管路连通第一吸收辅塔9的第一辅塔进气口33。

第二吸收辅塔10的第二辅塔循环液出口49经由第二辅塔循环泵8、第二辅塔换热器7和相应管路连通第二辅塔自循环液入口5 3。

第二吸收辅塔10的第二辅塔尾气出口43经由管路连接气液分离器11的入口。

其中，气液分离器11的出气口通过管路连接尾气封槽12，并且气液分离器11的出液口经由管路连接第二吸收辅塔10的气液回收液入口48。

参见图6，为了减少占地面积和设备投资费用，第二吸收辅塔10被叠加在第一吸收辅塔9之上，并且通过设备法兰50密封连接在一起。

如图6所示，第一吸收辅塔9中填充由第一辅塔栅板51支撑的第一辅塔填料层34，在第一辅塔填料层34之上设有第一辅塔分布器35。

如图6所示，第二吸收辅塔9中填充由第二辅塔栅板47支撑的第二辅塔填料层38，在第二辅塔填料层38之上设有第二辅塔分布器39。

其中，在所述第二辅塔栅板47与第一辅塔分布器35之间设置带有升气管37和溢流管36的隔离层。升气管37用于向第二吸收辅塔10提供其未吸收的甲醛气，溢流管36用于将第二吸收辅塔10的第三浓度甲醛液体供应给第一吸收辅塔9。

在本实用新型中，所述主塔下填料层14、主塔上填料层16、第一辅塔填料层34和第二辅塔填料层38最好为不锈钢波纹规整填料。

下面参考图1、图2图6说明本实用新型的甲醛吸收系统的吸收过程。

来自于氧化器的甲醛气通过主塔进气口13进入吸收主塔1，在吸收主塔1内，甲醛气向上通过填料层14、16被吸收形成一定浓度(45～50％)的甲醛液体，填料层的高度根据不同的浓度来选择，在塔中部增设槽式分布器15，收集循环吸收液以起到再布的效果，从而达到高效吸收的目的，全部甲醛液体通过主塔循环泵5从主塔循环液出口25采出，并经主塔换热器3换热达到一定温度(55度左右)后，从第一管式分布器17进入塔内进行循环吸收，增液部分作为产品采出(即，位于吸收主塔9底部的第一浓度甲醛液体(釜液)作为成品流入甲醛成品储罐2)，未被吸收的甲醛气体由主塔尾气出口19引至第一辅塔，吸收主塔内未被吸收的甲醛气通过第一辅塔进气管33进入第一辅塔内，在第一吸收辅塔内，甲醛气向上通过第一辅塔填料层34被吸收形成一定浓度(20％左右)的甲醛液体，形成的甲醛液体从第一辅塔循环液出口32采出，通过第一辅塔循环泵6并经第一辅塔换热器4换热达到一定温度(35度左右)后，一部分通过第一循环液入口22进入1塔，一部分通过第一辅塔管式分布器35进入第一辅塔循环吸收，未被吸收的甲醛气继续向上通过升气管37进入第二辅塔，在第二辅塔内通过第二辅塔填料层38被吸收成一定浓度(5％左右)的甲醛液体，形成的甲醛溶液一部分从第二辅塔循环液出口49采出，通过第二辅塔循环泵8并经第二辅塔换热器7换热达到一定温度(30度左右)后，从第二吸收辅塔管式分布器39进入第二辅塔内循环吸收，另一部分通过溢流管36进入第一辅塔，第二辅塔塔体和第一辅塔塔体通过设备法兰50密封连接，剩下的未被吸收的甲醛气体继续向上，通过塔板40，被从软水(室温，浓度为0)入口42进入塔内的软水吸收形成甲醛溶液，形成的甲醛溶液向下进入第二辅塔填料层38，四级吸收塔不能吸收的不凝形气体通过第二辅塔尾气出口43进入气液分离器11，经气液分离器分离后得到的液体通过液体入口48进入塔内，分离的气体除部分循环外多余的通过尾气封槽12进入尾气处理系统。

Claims (10)

1.一种甲醛吸收主塔，包括：

设置在塔体底部的塔壁上的主塔进气管(13)；

设置在塔体底部的塔壁上的主塔循环液出口(25)；

设置在塔体上部的塔壁上的主塔自循环液入口(25’)；

设置在塔顶的塔壁上的主塔尾气出口(19)；

设置在塔体中部的塔壁上的主塔循环液入口(22)；

其特征在于还包括：

在所述主塔进气管(13)与主塔尾气出口(19)之间分段设置的两个或两个以上的填料层。

2.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，

在所述主塔进气管(13)之上填充由主塔栅板(24)支撑的主塔下填料层(14)；

在所述主塔循环液入口(22)之上填充由主塔另一个栅板(21)支撑的主塔上填料层(16)。

3.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于还包括：

固定在主塔上填料层(16)之上的用于分布液体的管式分布器(17)；以及固定在主塔下填料层(14)之上用于再分布液体的槽式分布器(15)。

4.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，主塔循环液入口(22)位于槽式分布器(15)之上；以及主塔自循环液入口(25’)位于管式分布器(17)之上。

5.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，所述管式分布器(17)包括若干水平分布管(58)，其中每根水平分布管(58)上分布多个通孔。

6.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，所述管式分布器(17)还包括：

立管(56)；

连接所述立管(56)入口的进料管(55)；以及

连接立管(56)出口的矩形槽(57)；

其中，所述若干水平分布管(58)分别连通所述矩形槽(57)。

7.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，所述槽式分布器(15)包括设置在分布器底板(26)上的多个长槽型升气管(27)。

8.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，在所述长槽型升气管(27)的出气口处通过支撑件(28)安装挡板(29)。

9.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，所述长槽型升气管(27)包括：

形成长槽的上下左右四个边板，至少在其中的两个对称长边板上分布多个溢流孔(31)；以及

在每个所述长边板的内侧壁从上向下延伸的多个条形溢流板(30)。

10.根据权利要求1所述的甲醛吸收主塔，其特征在于，所述主塔下填料层(14)和主塔上填料层(16)是不锈钢波纹规整填料。

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