CN219308679U - 一种等温合成甲胺装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等温合成甲胺装置，其包括反应器、蒸汽汽包和依次连接的电炉、气液分离器、过热器、热交换器、混合器；所述反应器的顶部设有蒸汽出口，所述反应器的底部设有冷水进口；所述反应器内设有若干根换热管，所述换热管一端连接所述蒸汽出口，所述换热管的另一端连接所述冷水进口；所述反应器的侧面设有补水管，所述补水管的一端与其中一根换热管连接，所述补水管的另一端所述蒸汽汽包的排液口连接，所述蒸汽汽包的进口与所述反应器的蒸汽出口连接，所述蒸汽汽包的出口连接有调节阀，所述调节阀通过管道与蒸汽管网连接；所述电炉的出口与所述反应器连接。本实用新型解决了甲胺合成过程中热量不能及时移出和反应温度难于控制的问题。

Description

一种等温合成甲胺装置

技术领域

本实用新型涉及一种等温合成甲胺装置，属于甲胺生产技术领域。

背景技术

甲胺是氨分子中的氢原子被甲基取代的产物，包括一甲胺、二甲胺和三甲胺，3种甲胺都是重要的有机化工原料，可用于制造医药、农药、染料、离子交换树脂等。甲胺的合成一般采用甲醇和氨气在高温催化剂的条件下反应来合成，传统的甲胺合成反应器都是绝热式固定床反应器，通过四个热交换器将反应物与生成物进行热交换回收热量后进入脱氨塔脱氨处理，然后再分离得到3种甲胺产品。由于甲胺合成是一个强放热反应，使用的固定床反应器不能及时将热量移出，使得反应温度过高难于控制，从而严重影响甲胺合成反应的顺利进行，同时过高的温度容易使得催化剂出现烧结、粉化的情况，大大降低了催化剂使用寿命，所以如何将反应器中的热量及时移出，同时还要能够方便控制反应器中的温度，不能使得反应器中温度大幅波动是甲胺合成反应装置设计的重点和难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种等温合成甲胺装置，解决甲胺合成过程中热量不能及时移出和反应温度难于控制的问题，提高甲胺合成效率，大大减轻催化剂烧结、粉化现象，延长催化剂使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种等温合成甲胺装置，其包括反应器、蒸汽汽包、电炉、气液分离器、过热器、热交换器、混合器；所述反应器的顶部设有蒸汽出口，所述反应器的底部设有冷水进口，所述冷水进口通过管道连接冷水管网；所述反应器的上部侧面设有催化剂装填口和反应物进口，所述反应器的下部侧面设有催化剂卸料口和反应物出口；所述反应器内设有若干根换热管，所述换热管一端连接所述蒸汽出口，所述换热管的另一端连接所述冷水进口；所述反应器的侧面设有补水管，所述补水管的一端与其中一根换热管连接，所述补水管的另一端伸出所述反应器外；所述蒸汽汽包的进口通过管道与所述反应器的蒸汽出口连接，所述蒸汽汽包的出口连接有调节阀，所述调节阀通过管道与蒸汽管网连接，所述蒸汽汽包的底部设有排液口，所述排液口通过管道与所述的补水管连接；所述电炉的出口与所述反应器的反应物进口连接，所述电炉的进口与所述气液分离器的气相出口连接，所述气液分离器的气相进口与所述过热器的出口连接，所述过热器的进口与所述热交换器的冷相出口连接，所述热交换器的冷相进口与所述混合器的出口连接，所述热交换器的热相进口与所述反应器的反应物出口连接，所述热交换器的热相出口通过管道与脱氨塔连接，所述混合器的进口分别连接有液氨管道、甲醇管道和混胺管道。

上述的等温合成甲胺装置的使用方法如下：

首先在反应器内装填用于甲胺合成的催化剂，同时通过冷水管网从反应器的冷水进口输送一定量的冷水至反应器的换热管中，接着将空气输送至电炉内加热后再送至反应器的催化剂层进行预热，然后预热后的空气经过热交换器后送至脱氨塔或者尾气处理系统；将原料甲醇、液氨和混胺加入至混合器中混合并且在混合器中加热形成混合气，然后混合气进入热交换器换热升温后，再送至过热器进一步加热升温至100℃左右，混合气从过热器出来后送至气液分离器分离水分，然后混合气进入电炉加热至适合的反应温度后从反应器的反应物进口送至反应器内进行反应，反应生成的甲胺混合气从反应器的反应物出口排出，经过热交换器换热后送至脱氨塔进行处理；混合气在反应器内的催化剂作用下进行反应，放出大量的热使得催化剂层温度升高，从而加热了换热管内的冷水，使其蒸发产生蒸汽，产生的蒸汽从反应器的蒸汽出口排出至蒸汽汽包后再送至蒸汽管网，通过调节蒸汽汽包和蒸汽管网之间的调节阀，控制蒸汽汽包内的蒸汽的外送量从而控制蒸汽汽包以及与蒸汽汽包连通的换热管内蒸汽压力，蒸汽压力越高，换热管内冷水的温度越高，使得催化剂层的温度越高，蒸汽压力越低，换热管内冷水的温度越低，使得催化剂层的温度越低，所以通过调节蒸汽汽包压力可以起到有效控制催化剂层温度的作用。同时蒸汽汽包内的热水可以通过蒸汽汽包下部的排液口送出并经过反应器的补水管输送至换热管内，有利于回收利用蒸汽汽包中的热水。

进一步的，所述的蒸汽出口和换热管之间设有半球体接头A，所述的半球体接头A的平面端与所述换热管连接，所述半球体接头A的弧面端与所述蒸汽出口连接；所述的冷水进口和换热管之间设有半球体接头B，所述半球体接头B的平面端与所述换热管连接，所述半球体接头B的弧面端与所述冷水进口连接；所述的半球体接头A和半球体接头B通过支撑杆与所述反应器的内壁连接。通过设置半球体接头A一方面可以在换热管和蒸汽出口之间预留一定的空间有利于换热管中冷水蒸发产生蒸汽，另一方面可以对换热管进行支撑和固定。

进一步的，所述蒸汽汽包的排液口通过管道与污水管网连接。用于将蒸汽汽包中的废水排出污水管网回收处理。

进一步的，所述蒸汽汽包的排液口与补水管连接的管道上设有过滤器A，所述反应器的冷水进口与冷水管网连接的官道上设有过滤器B。设置过滤器A和过滤器B有利于过滤除去水中的杂质，避免在换热管中形成水垢等沉积物造成换热管的堵塞。

进一步的，所述过热器的进口与所述热交换器的冷相出口之间的管道上连接有喷淋管，所述气液分离器的底部通过管道连接有输液泵，所述输液泵的出口与喷淋管连接。将气液分离器中的液体对从热交换器中出来的混合气进行喷淋，一方面回收液体中的原料组分，另一方面也是对混合气进行预热。

在上述设备的进出口以及各个设备之间的管道上可以根据实际情况需要设置阀门。

与现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果：

1、本实用新型解决了甲胺反应器中的反应热不能及时移出的问题，有效控制反应器内催化剂层温度在合适的温度范围内（360℃～380℃），具体是利用反应器中的换热管充满水，反应器壳层中填装催化剂，反应时通过换热管内冷水换热并且副产蒸汽，从而达到移出反应热的作用，进而加快了甲胺反应进行，同时催化剂层温度可以通过汽包压力来调节控制，既保证了甲胺合成反应的效率，又大大减轻了催化剂烧结、粉化现象，延长了催化剂使用寿命。

2、本实用新型简化了甲胺合成工艺流程，省去了反应物与生成物的换热流程，降低了设备投资，适合甲胺的规模化、自动化生产。

附图说明

图1是实施例1中所述等温合成甲胺装置的结构示意图。

图2是实施例2中所述等温合成甲胺装置的结构示意图。

图3是实施例3中所述等温合成甲胺装置的结构示意图。

附图标记：1-反应器，11-蒸汽出口，12-冷水进口，13-催化剂装填口，14-反应物进口，15-催化剂卸料口，16-反应物出口，17-换热管，18-半球体接头A，19-半球体接头B，2-蒸汽汽包，21-调节阀，22-补水管，3-电炉，4-气液分离器，5-过热器，6-热交换器、7-混合器，8-过滤器A，9-过滤器B。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不仅限于实施例。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1：

如附图1所示，一种等温合成甲胺装置，其包括反应器1、蒸汽汽包2、电炉3、气液分离器4、过热器5、热交换器6、混合器7；所述反应器1的顶部设有蒸汽出口11，所述反应器1的底部设有冷水进口12，所述冷水进口12通过管道连接冷水管网；所述反应器1的上部侧面设有催化剂装填口13和反应物进口14，所述反应器1的下部侧面设有催化剂卸料口15和反应物出口16；所述反应器1内设有10根以上的换热管17，所述换热管17一端连接所述蒸汽出口11，所述换热管17的另一端连接所述冷水进口12；所述反应器1的侧面设有补水管22，所述补水管22的一端与其中一根换热管17连接，所述补水管22的另一端伸出所述反应器1外；所述蒸汽汽包2的进口通过管道与所述反应器1的蒸汽出口11连接，所述蒸汽汽包2的出口连接有调节阀21，所述调节阀21通过管道与蒸汽管网连接，所述蒸汽汽包2的底部设有排液口，所述排液口通过管道与所述的补水管22连接；所述电炉3的出口与所述反应器1的反应物进口14连接，所述电炉3的进口与所述气液分离器4的气相出口连接，所述气液分离器4的气相进口与所述过热器5的出口连接，所述过热器5的进口与所述热交换器6的冷相出口连接，所述热交换器6的冷相进口与所述混合器7的出口连接，所述热交换器6的热相进口与所述反应器1的反应物出口16连接，所述热交换器6的热相出口通过管道与脱氨塔连接，所述混合器7的进口分别连接有液氨管道、甲醇管道和混胺管道。

本实施例所述的等温合成甲胺装置的使用方法如下：

首先在反应器1内装填用于甲胺合成的催化剂，同时通过冷水管网从反应器1的冷水进口12输送一定量的冷水至反应器1的换热管17中，接着将空气输送至电炉3内加热后再送至反应器1的催化剂层进行预热，然后预热后的空气经过热交换器6后送至脱氨塔或者尾气处理系统；将原料甲醇、液氨和混胺加入至混合器7中混合并且在混合器7中加热形成混合气，然后混合气进入热交换器6换热升温后，再送至过热器5进一步加热升温至100℃左右，混合气从过热器5出来后送至气液分离器4分离水分，然后混合气进入电炉3加热至适合的反应温度后从反应器1的反应物进口14送至反应器1内进行反应，反应生成的甲胺混合气从反应器1的反应物出口16排出，经过热交换器6换热后送至脱氨塔进行处理；混合气在反应器1内的催化剂作用下进行反应，放出大量的热使得催化剂层温度升高，从而加热了换热管17内的冷水，使其蒸发产生蒸汽，产生的蒸汽从反应器1的蒸汽出口11排出至蒸汽汽包2后再送至蒸汽管网，通过调节蒸汽汽包2和蒸汽管网之间的调节阀21，控制蒸汽汽包2内的蒸汽的外送量从而控制蒸汽汽包2以及与蒸汽汽包2连通的换热管17内蒸汽压力，蒸汽压力越高，换热管17内冷水的温度越高，使得催化剂层的温度越高，蒸汽压力越低，换热管17内冷水的温度越低，使得催化剂层的温度越低，所以通过调节蒸汽汽包2压力可以起到有效控制催化剂层温度的作用。同时蒸汽汽包2内的热水可以通过蒸汽汽包2下部的排液口送出并经过反应器1的补水管22输送至换热管17内，有利于回收利用蒸汽汽包2中的热水。

实施例2：

如附图2所示，本实施例所述的等温合成甲胺装置与实施例1中所述装置的区别仅在于：所述的蒸汽出口11和换热管17之间设有半球体接头A18，所述的半球体接头A18的平面端与所述换热管17连接，所述半球体接头A18的弧面端与所述蒸汽出口11连接；所述的冷水进口12和换热管17之间设有半球体接头B19，所述半球体接头B19的平面端与所述换热管17连接，所述半球体接头B19的弧面端与所述冷水进口12连接；所述的半球体接头A18和半球体接头B19通过支撑杆与所述反应器1的内壁连接，通过设置半球体接头A18一方面可以在换热管17和蒸汽出口11之间预留一定的空间有利于换热管17中冷水蒸发产生蒸汽，另一方面可以对换热管17进行支撑和固定；所述蒸汽汽包2的排液口通过管道与污水管网连接，用于将蒸汽汽包2中的废水排出污水管网回收处理。

本实施例所述的等温合成甲胺装置的使用方法与实施例1中所述使用方法相同。

实施例3：

如附图3所示，本实施例所述的等温合成甲胺装置与实施例2中所述装置的区别仅在于：所述蒸汽汽包2的排液口与补水管22连接的管道上设有过滤器A8，所述反应器1的冷水进口12与冷水管网连接的官道上设有过滤器B9，设置过滤器A8和过滤器B9有利于过滤除去水中的杂质，避免在换热管17中形成水垢等沉积物造成换热管17的堵塞；所述过热器5的进口与所述热交换器6的冷相出口之间的管道上连接有喷淋管，所述气液分离器4的底部通过管道连接有输液泵，所述输液泵的出口与喷淋管连接，将气液分离器4中的液体对从热交换器6中出来的混合气进行喷淋，一方面回收液体中的原料组分，另一方面也是对混合气进行预热。

本实施例所述的等温合成甲胺装置的使用方法与实施例2中所述使用方法相同。

本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种等温合成甲胺装置，其特征在于：包括反应器（1）、蒸汽汽包（2）、电炉（3）、气液分离器（4）、过热器（5）、热交换器（6）、混合器（7）；所述反应器（1）的顶部设有蒸汽出口（11），所述反应器（1）的底部设有冷水进口（12），所述冷水进口（12）通过管道连接冷水管网；所述反应器（1）的上部侧面设有催化剂装填口（13）和反应物进口（14），所述反应器（1）的下部侧面设有催化剂卸料口（15）和反应物出口（16）；所述反应器（1）内设有若干根换热管（17），所述换热管（17）一端连接所述蒸汽出口（11），所述换热管（17）的另一端连接所述冷水进口（12）；所述反应器（1）的侧面设有补水管（22），所述补水管（22）的一端与其中一根换热管（17）连接，所述补水管（22）的另一端伸出所述反应器（1）外；所述蒸汽汽包（2）的进口通过管道与所述反应器（1）的蒸汽出口（11）连接，所述蒸汽汽包（2）的出口连接有调节阀（21），所述调节阀（21）通过管道与蒸汽管网连接，所述蒸汽汽包（2）的底部设有排液口，所述排液口通过管道与所述的补水管（22）连接；所述电炉（3）的出口与所述反应器（1）的反应物进口（14）连接，所述电炉（3）的进口与所述气液分离器（4）的气相出口连接，所述气液分离器（4）的气相进口与所述过热器（5）的出口连接，所述过热器（5）的进口与所述热交换器（6）的冷相出口连接，所述热交换器（6）的冷相进口与所述混合器（7）的出口连接，所述热交换器（6）的热相进口与所述反应器（1）的反应物出口（16）连接，所述热交换器（6）的热相出口通过管道与脱氨塔连接，所述混合器（7）的进口分别连接有液氨管道、甲醇管道和混胺管道。

2.根据权利要求1所述的等温合成甲胺装置，其特征在于：所述的蒸汽出口（11）和换热管（17）之间设有半球体接头A（18），所述的半球体接头A（18）的平面端与所述换热管（17）连接，所述半球体接头A（18）的弧面端与所述蒸汽出口（11）连接；所述的冷水进口（12）和换热管（17）之间设有半球体接头B（19），所述半球体接头B（19）的平面端与所述换热管（17）连接，所述半球体接头B（19）的弧面端与所述冷水进口（12）连接；所述的半球体接头A（18）和半球体接头B（19）通过支撑杆与所述反应器（1）的内壁连接。

3.根据权利要求1所述的等温合成甲胺装置，其特征在于：所述蒸汽汽包（2）的排液口通过管道与污水管网连接。

4.根据权利要求1所述的等温合成甲胺装置，其特征在于：所述蒸汽汽包（2）的排液口与补水管（22）连接的管道上设有过滤器A（8），所述反应器（1）的冷水进口（12）与冷水管网连接的管道上设有过滤器B（9）。

5.根据权利要求1所述的等温合成甲胺装置，其特征在于：所述过热器（5）的进口与所述热交换器（6）的冷相出口之间的管道上连接有喷淋管，所述气液分离器（4）的底部通过管道连接有输液泵，所述输液泵的出口与喷淋管连接。

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