CN207031306U - 一种旁路加氧式甲醛制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旁路加氧式甲醛制备系统，属于甲醛生产领域。本实用新型的一种旁路加氧式甲醛制备系统，系统的混合器的进料口分别与甲醇蒸发器、尾气加热器和蒸汽过滤器相连，所述混合器的排料管与过滤器相连，并将混合物料输送至氧化器，所述混合器的排料管上连接有空气加热器的排气管。本实用新型主要是将空气与甲醇混合气在输送管路中进行混合，相互混合更均匀，反应更充分，杂质及酸碱含量低，避免了存在的爆炸风险。

Description

一种旁路加氧式甲醛制备系统

技术领域

本实用新型涉及甲醛生产技术领域，更具体地说，涉及一种旁路加氧式甲醛制备系统。

背景技术

目前，中国银法制备甲醛具已经经历半个世纪，在各方面取得了巨大的成就，甲醛生产由粗放型发展到精细化生产，由简单到专业化发展，在工艺和操作上投入了较大的经历来研究如何提高转化。

国内甲醛生产主要采用两种工艺路线，传统工艺与尾气循环法工艺，传统工艺采用三元混合器氧化反应生产甲醛，尾气循环法工艺是采用四元气体氧化反应生产甲醛，反应吸收机理基本相同，只是反应单元设备装置配置不同。尾气循环法工艺增加尾气系统，用尾气代替部分配料水蒸气移走反应热，可做到50％左右浓度甲醛生产。

上述两种制备方法都是将甲醇与空气在混合其中混合后输送到氧化器，由于混合器体积较大，不通气体进入方位不同，只能是在流通过程中混合，则很容易出现局部空气量较高而其他某些部分甲醇含量较高的问题，混合不够充分，不均匀。在这种情况下，后续的反应可能也很难充分进行，导致所制备的甲醛混合气中杂质含量较高，转化率较低；此外，如果甲醇与空气含量满足一定比例，则很容易出现爆炸情况。

中国专利(CN105294414 A)公开了一种甲醛生产系统，其包括甲醇原料罐、甲醇中间罐、甲醇过滤器、甲醇再沸器、甲醇蒸发器、四元混合器、甲醇蒸发器、空气加热器、蒸汽过滤器、尾气加热器、过滤器、氧化器、第一吸收塔、第二吸收塔、尾气处理器、尾气加热器、甲醛中间罐；系统完成以下工序：蒸发、制气工序，制得符合工序工艺要求的四元混合气体；氧化工序：在电解银催化剂的作用下进行甲醇的氧化、脱氢反应，由甲醇转化为甲醛并产生少量的副产物；吸收工序：在填料吸收塔中以水和甲醛溶液为吸收剂，经连续逆流吸收制成工业甲醛溶液。

上述反应为所采用的尾气循环法制备系统，但是其四元混合器对整体反应的转化率达到一定的瓶颈，经过探索，其原因很可能是内部混合不均匀对整体反应的影响，因此，如何更好的提高气体混合的均匀性，对反应转化效率的提高具有重要意义。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中甲醇与空气在混合器中难以混合均匀的不足，提供了一种旁路加氧式甲醛制备系统，本实用新型主要是将空气与甲醇混合气在输送管路中进行混合，相互混合更均匀，反应更充分，杂质及酸碱含量低，避免了存在的爆炸风险。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种旁路加氧式甲醛制备系统，系统的混合器的进料口分别与甲醇蒸发器、尾气加热器和蒸汽过滤器相连，所述混合器的排料管与过滤器相连，并将混合物料输送至氧化器，所述混合器的排料管上连接有空气加热器的排气管。

作为本实用新型更进一步的改进，所述混合器的排料管与氧化器的排气管之间夹角为70～82°，且连接处距离过滤器端口不小于1m。

作为本实用新型更进一步的改进，所述氧化器的氧化尾气依次输送至1#吸收塔、2#吸收塔，所述2#吸收塔排出的尾气一部分被加热后输送至混合器，另一部分通过液封槽过滤吸收之后输送至尾气处理器。

作为本实用新型更进一步的改进，所述液封槽包括罐体和位于罐体顶部的防爆管，该防爆管上连接有控制阀，防爆管与罐体的连通部位设置有压力传感器，当压力传感器检测到罐体内压力超过设定的极限值时，控制阀自动打开，通过防爆管进行排气。

作为本实用新型更进一步的改进，所述罐体顶部还设置有缓冲器，该缓冲器上的进口管道与吸收塔相连，通过缓冲器降低尾气流速。

作为本实用新型更进一步的改进，所述缓冲器主要由环形腔和缓冲连管构成，所述环形腔上端与进口管道相连，环形腔下端的缓冲连管通入罐体底部；环形腔直径大于进口管道、缓冲连管的直径。

作为本实用新型更进一步的改进，所述环形腔内设置有筛网，其位于缓冲连管的入口处。

作为本实用新型更进一步的改进，所述环形腔内设置有筛网，其位于环形腔中部，在筛网上方设置有缓冲填料。

作为本实用新型更进一步的改进，所述缓冲填料为钢丝棉。

作为本实用新型更进一步的改进，所述罐体侧壁设置有液位计。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种旁路加氧式甲醛制备系统，把甲醇和空气在输送管路上进行混合，利用两者的气流冲击在管道中有更大的扰动，混合更加均匀，有利于提高反应的转化率，而且避免因空气分布不均而引起的爆炸风险，安全可靠。

(2)本实用新型的一种旁路加氧式甲醛制备系统，控制混合器的排料管与氧化器的排气管之间夹角范围，该角度范围内，相互之间有较大的冲击扰动，两者能够较好的混合；此外，还限制了其接口距离过滤器端口的距离，保证气体有足够的混合时间，确保混合的均匀性。

(3)本实用新型的一种旁路加氧式甲醛制备系统，在吸收塔与尾气处理器之间设置有液封槽，并在液封槽上方设置有防爆管，当尾气处理器中的火焰回流至液封槽时，能够通过防爆管向外排放气体，降低液封槽内压力，避免存在的爆炸风险。

(4)本实用新型的一种旁路加氧式甲醛制备系统，在进口管道上连接有缓冲器，该缓冲器能够减缓气流流速，流出后所形成的气泡相对较小，能够增加与液体的接触面积，从而使内部气体被进一步吸收，减少排出的可燃性气体量，实现了对排出尾气的进一步吸收净化。

附图说明

图1为本实用新型的旁路加氧式甲醛制备系统的示意图；

图2为本实用新型的尾气处理装置的结构示意图；

图3为本实用新型中液封槽的组成机构示意图；

图4为本实用新型中缓冲器的结构示意图；

图5为本实用新型中U形控位管的结构示意图。

示意图中的标号说明：

001、甲醇再沸器；002、甲醇蒸发器；003、混合器；004、过滤器；005、氧化器；006、1#吸收塔；007、2#吸收塔；008、甲醛成品罐；009、蒸汽过滤器；

011、空气加热器；012、汽包；013、液封槽；014、尾气处理器；015、蒸汽分配器；016、尾气加热器；

11、罐体；12、缓冲器；121、环形腔；122、钢丝棉；123、筛网；124、缓冲连管；13、进口管道；14、防爆管；15、控制阀；16、出口管道；17、液位计；18、排流阀。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，系统包括甲醇再沸器001、甲醇蒸发器002，甲醇原料罐、甲醇中间罐和甲醇过滤器在图中未示出，主要是提供甲醇原料，甲醇再沸器001、甲醇蒸发器002依次连接，甲醇原料罐为甲醇中间罐提供甲醇，然后通过甲醇过滤器对甲醇进行过滤，过滤后的甲醇通入甲醇再沸器001的底部进行加热，所述甲醇在甲醇再沸器001中加热气化，气化的甲醇通入甲醇蒸发器002；

甲醇蒸发器002、蒸汽过滤器009、尾气加热器016分别与混合器003连接，并为混合器003依次提供甲醇蒸汽、蒸汽以及尾气，所述甲醇蒸汽、蒸汽以及尾气在混合器003中形成混合气体；

过滤器004一端与混合器003连接，过滤器004另一端与氧化器005连接，混合器003的排料管上连接有空气加热器011的排气管。混合器003将混合气体与加热后的空气在管路中混合后通入过滤器004，过滤器004将四元混合气体过滤之后通入氧化器005，所述四元混合气体在氧化器005内与催化剂接触并加热反应。

氧化器005与1#吸收塔006连接，1#吸收塔006、2#吸收塔007、尾气处理器014依次连接，1#吸收塔006与甲醛中间罐连接。氧化器005内产生的甲醛气体依次通过1#吸收塔006、2#吸收塔007吸收，产生的尾气分成两路通入尾气处理器014与尾气加热器016，尾气处理器014将尾气燃烧加热水产生蒸汽，尾气加热器016将尾气加热后通入混合器003，2#吸收塔007通过泵为1#吸收塔006提供稀甲醛，1#吸收塔006将符合甲醛浓度的甲醛溶液泵入甲醛中间罐或甲醛成品罐008，甲醛成品罐008用于大量存储成品甲醛。

如图1所示，甲醇再沸器001、空气加热器011、蒸汽过滤器009、尾气加热器016分别通过蒸汽进行加热，所述蒸汽通过汽包012生成；氧化器005具有一急冷段，通过冷却软水对所述急冷段进行冷却，产生的热水通入汽包012，汽包012为尾气处理器014提供热水，尾气处理器014通过燃烧尾气加热通入的热水产生的蒸汽通入汽包012。

汽包012通过蒸汽分配器015将蒸汽分配至甲醇再沸器001、空气加热器011、蒸汽过滤器009、尾气加热器016。

所述四元混合气体经过净化后先经过阻火器然后进入氧化器005，在650℃左右的温度下和银催化剂接触。甲醇蒸发器002经其顶部的丝网除雾器分离液滴后通入混合器003。

本实施例的关键点在于混合器003的排料管与过滤器004相连，并将混合物料输送至氧化器005，混合器003的排料管上连接有空气加热器011的排气管。

传统的混合器大多为四元混合器，把甲醇气体以及空气、蒸汽和尾气一起混合，然后通过过滤器、氧化器进行反应，由于混合器体积较大，不通气体进入方位不同，只能是在流通过程中混合，则很容易出现局部空气量较高而其他某些部分甲醇含量较高的问题，混合不够充分，不均匀。在这种情况下，后续的反应可能也很难充分进行，导致所制备的甲醛混合气中杂质含量较高，转化率较低；此外，如果甲醇与空气含量满足一定比例，则很容易出现爆炸情况。

而本实施例把甲醇和空气在输送管路上进行混合，利用两者的气流冲击在管道中有更大的扰动，混合更加均匀，有利于提高反应的转化率，而且避免因空气分布不均而引起的爆炸风险，安全可靠。

实施例2

本实施例的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：混合器003的排料管与氧化器005的排气管之间夹角为80°，在该角度时，空气和初步混合气能够向同一方向流动，并在结合处进行混合，由于相互之间的冲击，两种气体相互混合交融，能够充分混合。进一步地，还可在结合处设置管路膨胀腔，该膨胀腔的流通管径略大于混合气体的流通管路直径，则当气流进入到混合气体管路时，由于流通面积变小，会形成一定的涡流，从而使气体混合更加均匀。此外，控制连接处距离过滤器004端口不小于1m，具体长度可根据具体的管路布置情况进行设定，该结构的主要目的在于确保甲醇气体与空气有足够的接触时间，气体相互混合达到稳定状态

实施例3

本实施例的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：本实施例的氧化器005的氧化尾气依次输送至1#吸收塔006、2#吸收塔007，2#吸收塔007排出的尾气一部分被加热后输送至混合器003，另一部分通过液封槽013过滤吸收之后输送至尾气处理器014，如图2。

结合图3，液封槽013包括罐体11和位于罐体11顶部的防爆管14，该防爆管14上连接有控制阀15，用于控制防爆管14管路的通断。防爆管14与罐体11的连通部位设置有压力传感器，即控制阀15关闭后，防爆管14的下方一段与罐体11内部连通，在该连通部分设置压力传感器，用于检测罐体内部的压力。当压力传感器检测到罐体11内压力超过设定的极限值时，控制阀15自动打开，通过防爆管14进行排气。还可在罐体11侧壁设置液位计17，用于观测罐体内的液位。同时可配合设置有排流阀18，用于调节液位。

在正常工作过程中，与2#吸收塔007相连的进口管道13伸入到罐体11底部，出口被液体浸没，液位控制在一定范围内，则排出的气体位于罐体内的上部，并通过出口管道16输送至尾气处理器底部进行燃烧，所述的尾气处理器为燃烧炉。

如果尾气处理器存在一定故障，或者其他部分存在故障导致点燃的气体从出口管道16进入到罐体11内，将会使罐体11内压力迅速增加，而且这种危险由于处于封闭状态，很难被发现，如果不能够有效解决，可能会使火势蔓延至其他部分，甚至会使罐体11发生爆炸。而本实施例由于设置有压力传感器，当压力传感器检测到罐体11内压力超过设定的极限值时，会将信号传送至处理器，处理器促使控制阀15打开，则能够通过防爆管14进行排气，虽然气体可能会在防爆管管口继续燃烧，但在短时间内不会造成较大影响。在该期间可通过有效的方式进行灭火处理，短时间内可恢复正常生产，避免了事故的恶化，而且能够有效降低损失。

实施例4

本实施例的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其基本结构与实施例3相同，其不同之处在于：罐体11顶部还设置有缓冲器12，该缓冲器12上的进口管道13与吸收塔2相连，通过缓冲器12降低尾气流速。

结合图4，缓冲器12主要由环形腔121和缓冲连管124构成，环形腔121上端与进口管道13相连，环形腔121下端连接缓冲连管124，该缓冲连管124通入罐体11底部。环形腔121直径大于进口管道13、缓冲连管124的直径，这里所说的直径是指内径，在壁厚相等的情况下，外径会形成圆柱形凸起。

由于环形腔121内径较大，当进口管道13的气流进入到环形腔121内之后，流速降低，由于缓冲连管124的内径小于环形腔121内径，气流会形成一定的涡流，进入缓冲连管124的气流流速降低。

由于流速降低，气流从缓冲连管124底部进入到液体中之后，所形成的气泡相对较小，其与液体接触的比表面积增加，有助于吸收气体中的有害气体。此外，如果没有缓冲设置，气流直接冲击罐体11底部，对罐体11有一定的损害，而经过缓冲之后，可以降低这种损害，延长罐体的使用寿命。

实施例5

本实施例的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其基本结构与实施例4相同，其不同之处在于：本实施例中罐体11与水循环系统相连，罐体11内为循环水液，则通过循环水能够使其处于非饱和状态，具有较强的吸附能力，提高吸收效果。

进一步地，为了提高缓冲效果，在环形腔121内设置有筛网123，其位于缓冲连管124的入口处。筛网123对气流有一定的阻挡作用。此外，排出的气体是气液混合体，通过所设置筛网可以对气流进行过滤。

实施例6

本实施例的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其基本结构与实施例5相同，其不同之处在于：环形腔121内设置有筛网123，其位于环形腔121中部，如图4所示，在筛网123上方设置有缓冲填料，该缓冲填料为钢丝棉122。

值得说明的是，钢丝棉122相对于筛网更细密，具有更好的阻流作用，可提高缓冲效果。但如果把钢丝棉设置在缓冲连管124的入口处，气流的压力会使其有一定的堆聚，容易堵住缓冲连管124入口，则气流难以进入缓冲连管124内。而本实施例把筛网123设置在环形腔121中部，其下侧仍然具有较大的流通面积，在进行缓冲的同时，不会造成气流堵塞，结构设置合理。

实施例7

本实施例的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其基本结构与实施例6相同，其不同之处在于：结合图5，罐体11侧壁设置有U形控位管。该U形控位管与罐体内部连通，可以根据需要把其设置在指定高度，当液位量增加时，液体会自动通过该U形控位管向外流出，能够很好的控制液位高度，不需要人工调节。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：系统的混合器(003)的进料口分别与甲醇蒸发器(002)、尾气加热器(016)和蒸汽过滤器(009)相连，所述混合器(003)的排料管与过滤器(004)相连，并将混合物料输送至氧化器(005)，所述混合器(003)的排料管上连接有空气加热器(011)的排气管。

2.根据权利要求1所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述混合器(003)的排料管与氧化器(005)的排气管之间夹角为70～82°，且连接处距离过滤器(004)端口不小于1m。

3.根据权利要求2所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述氧化器(005)的氧化尾气依次输送至1#吸收塔(006)、2#吸收塔(007)，所述2#吸收塔(007)排出的尾气一部分被加热后输送至混合器(003)，另一部分通过液封槽(013)过滤吸收之后输送至尾气处理器(014)。

4.根据权利要求3所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述液封槽(013)包括罐体(11)和位于罐体(11)顶部的防爆管(14)，该防爆管(14)上连接有控制阀(15)，防爆管(14)与罐体(11)的连通部位设置有压力传感器，当压力传感器检测到罐体(11)内压力超过设定的极限值时，控制阀(15)自动打开，通过防爆管(14)进行排气。

5.根据权利要求4所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述罐体(11)顶部还设置有缓冲器(12)，该缓冲器(12)上的进口管道(13)与吸收塔(2)相连，通过缓冲器(12)降低尾气流速。

6.根据权利要求5所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述缓冲器(12)主要由环形腔(121)和缓冲连管(124)构成，所述环形腔(121)上端与进口管道(13)相连，环形腔(121)下端的缓冲连管(124)通入罐体(11)底部；环形腔(121)直径大于进口管道(13)、缓冲连管(124)的直径。

7.根据权利要求6所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述环形腔(121)内设置有筛网(123)，其位于缓冲连管(124)的入口处。

8.根据权利要求6所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述环形腔(121)内设置有筛网(123)，其位于环形腔(121)中部，在筛网(123)上方设置有缓冲填料。

9.根据权利要求8所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述缓冲填料为钢丝棉(122)。

10.根据权利要求4～9中任一项所述的一种旁路加氧式甲醛制备系统，其特征在于：所述罐体(11)侧壁设置有液位计(17)。