专利名称：尾气循环工艺制取甲醛装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于生产37% 55%甲醛溶液的尾气循环工艺制 取甲醛装置。
(二)
背景技术：
目前，国内外实现工业化生产甲醛溶液的方法主要有两类不同的工艺。 其一是采用银催化剂的"甲醇过量法"，也称银催化法。其二是采用铁钼氧 化物催化剂的"空气过量法"，也称铁钼催化法。传统银催化法优点是投资 小、动力消耗低，缺点是甲醇单耗高，甲醛中甲醇含量高，甲醛浓度低(37% 左右)。铁钼催化法的优点是甲醇单耗低，甲醛中甲醇含量低，甲醛浓度高， 缺点是酸值较高、投资大、动力消耗高。
传统的银催化法生产甲醛工艺流程(图2)是甲醇经过滤器后进入蒸 发器，控制一定的液位和蒸发温度，空气由罗茨鼓风机鼓风进入蒸发器鼓 泡通过甲醇并与其蒸汽混合，再在蒸发器出口处配入一定量的水蒸汽，形 成甲醇一空气一水蒸汽三元混合气体。该三元混合气体过热至100 140°C 经过滤除去羰基铁等有害杂质进入氧化反应器，甲醇在银催化剂的作用下 经过氧化、脱氢反应生成甲醛。反应产物立即骤冷(反应热用于产生蒸汽) 至230。C，再进一步间接冷却至80 卯。C进入吸收系统。吸收系统由两个
4吸收塔组成，第一吸收塔顶用第二吸收塔塔底的稀甲醛液喷淋，甲醛气体 经吸收后其产品由第一吸收塔塔底排出，未被吸收的甲醛和其他气体从第 一吸收塔塔顶排出进入第二吸收塔。二塔塔顶用工艺水喷淋进行再次吸收， 稀甲醛液部份回流。出二塔顶的尾气送入尾气锅炉作燃料使用。传统工艺 催化剂一般采用外观呈长纤维海绵状的海绵银，海绵银主要缺点为使用寿 命短、抗毒能力差，装置运行周期一般为1 2个月。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能量利用合理、生产
稳定、甲醇单耗低、甲醛浓度可调(37% 55%)的尾气循环工艺制取甲 醛装置。
本实用新型的目的是这样实现的 一种尾气循环工艺制取甲醛装置， 其特征在于所述装置包括甲醇泵、甲醇过滤器、空气过滤器、尾气鼓风机、 甲醇再沸器、罗茨鼓风机、尾气加热器、甲醇蒸发器、空气加热器、四元 气体混合器、蒸汽过滤器、蒸汽分配器、四元气体过滤器、固定床式氧化 器、第一吸收塔、中间捕集器、 一塔板式换热器、 一塔循环泵、第二吸收 塔、终端捕集器、二塔板式换热器II、 二塔循环泵II、 二塔循环泵I、 二 塔板式换热器I、尾气液封槽和尾气处理器，所述甲醇泵出料口与甲醇过 滤器进料口相连，甲醇过滤器出料口与甲醇再沸器底部相连，甲醇再沸器 上部与甲醇蒸发器中间相连，甲醇蒸发器顶部与四元气体混合器进口相连， 甲醇蒸发器底部与甲醇再沸器相连；所述空气过滤器出口与罗茨鼓风机进 口相连，罗茨鼓风机出口与空气加热器进口相连，空气加热器出口与四元气体混合器进口相连，蒸汽分配器进口与固定床式氧化器蒸汽出口相连， 蒸汽分配器出口与蒸汽过滤器进口相连，蒸汽过滤器出口与四元气体混合 器进口相连；尾气鼓风机出口与尾气加热器进口相连，尾气加热器出口与
四元气体混合器进口相连，四元气体混合器出口与四元气体过滤器进口相 连，四元气体过滤器出口与固定床式氧化器进口相连，固定床式氧化器的 甲醛气液混合物出口与第一吸收塔进口相连，第一吸收塔底部与一塔循环 泵进口相连， 一塔循环泵出口与一塔板式换热器进口相连， 一塔板式换热 器出口分二路， 一路与管道相连接，另一路与第一吸收塔顶部吸收补充液 进口相连，第一吸收塔顶部出口与中间捕集器相连，中间捕集器气相出口 与第二吸收塔进口相连，中间捕集器液相出口与第一吸收塔顶部相连，第 二吸收塔底部与二塔循环泵I进口相连，二塔循环泵I出口与二塔板式换 热器I进口相连，二塔板式换热器I出口分二路， 一路与第二吸收塔中部 相连，另一路与第一吸收塔底部相连，二塔循环泵n进口与第二吸收塔中 部相连，二塔循环泵n出口与二塔板式换热器ii进口相连，二塔板式换热 器n出口与第二吸收塔顶部补充吸收液进口相连，第二吸收塔顶部尾气出 口与终端捕集器相连，终端捕集器尾气出口分二路， 一路与尾气液封槽相 连，尾气液封槽与尾气处理器相连，另一路与尾气鼓风机进口相连。
本实用新型是以甲醛生产过程中的部份尾气(或尾气燃烧后的部份废 气，也称烟道气)替代传统工艺中部份或全部水蒸汽作为反应热的热稳定 剂，与甲醇和空气形成四元或三元混合气，可在生产过程中用低水醇比来
实现生产不同浓度的甲醛(37% 55°/。)的需求。传统工艺生产要求的水醇比一般选为1 1.4，它出于控制反应温度的安全角度出发，但是也限制
了它产品浓度不能做高，而本实用新型因尾气替代了部分水蒸汽作为热稳 定剂从而降低了水醇比的要求，这就是本实用新型可做高浓度甲醛的关键
所在，本实用新型一般选用水醇比为0.8 0.9。
本实用新型克服了传统工艺的二元气体或三元气体操作法不能精确控 制氧醇比、水醇比的缺点而采用四元气体操作法，即甲醇通过甲醇泵打入 甲醇再沸器、甲醇蒸发器，经加热蒸发后，甲醇气体进入四元气体混合器； 空气由罗茨鼓风机送入空气加热器，经预热后进入四元气体混合器；先适 当加入配料水蒸汽进入四元气体混合器，生产正常后，尾气系统用尾气进 行吹扫置换，再开启尾气鼓风机使部份尾气通过尾气加热器预热后进入四 元气体混合器。四种不同气体都有各自独立通道单独控制分别加入，这样 可通过测量仪表精确控制氧醇比、水醇比等工艺参数。
本实用新型采用带再沸器的甲醇蒸发气化和空气预热系统，对甲醇和 空气分别进行加热和测量，便于混合气中的组份能更精确地进行量比配伍， 提高了系统的可靠性。
本实用新型取消了传统工艺中过热工序，增设带除雾装置的四元气体 混合器(图4)，使空气、甲醇、水蒸汽和尾气得到充分混合，为扩大氧醇 比创造了条件，通常氧醇比可控制在0.43 0.45，而传统工艺通常氧醇比 控制在0.38 0.42左右，根据吕*查德里原理，提高氧醇比能进一步提高 反应产率。
本实用新型采用固定床式氧化器(图3)，它采用水浴式管板设计、管板采用两端具有伸縮弧度的亚平管管板(即锅炉里普遍采用的平封头)，通 过的削薄工艺后进行整体悍接，把甲醛装置中普遍采用蒸汽气包和的反应 器串接设计为一体。它能有效防止催化剂床层的变形、縮短反应产物在高 温区的停留时间，具有主反应效果好、副反应少、使用寿命长等特点。
本实用新型采用的催化剂为高纯度结晶银，外观呈珊瑚枝状聚集，具 有高的催化剂活性、良好的选择性、较强的机械强度、较好的热稳定性和
较强的抗毒能力，因此装置运行周期长， 一般为3 6个月。
本实用新型在吸收系统中增设了中间捕集器(图5)和终端捕集器(图 6)，减少了甲醛泡沫和微滴的逃逸，有效的降低了单耗，使得甲醛的吸收 更加完善和高效。中间捕集器由切向入口、圆筒为圆锥形成的分离空间、 净化气排出的升气管及颗粒液滴排出四部分构成，器内的气体流动是一种 双层旋流，近壁部分为向下旋转，称外旋流，中心部分为向上旋转，称内 旋流，两者的旋向是相同的。旋流中，切向速度占主导地位，由它带动颗 粒作绕器轴高速旋转运动，从而使颗粒和液滴在离心效应下被甩向器壁而 被分离出来。终端捕集器是由一个带切向进口管的垂直筒体及上、下两个 锥体组成，在圆筒中心设置一根上端封闭的圆管，在圆管与外筒体之间的 环形空间内，装有若干块同心圆弧档板，构成了若干条槽道，气流从切向 进口管进入圆筒体内，被圆弧档板分隔成若干股气流，分别沿槽道作螺旋 向上流动，最后汇合于设备的上锥体，从顶部中心的出口管排出，气流沿 槽道作螺旋流动时，气流中夹带的雾沫或其它微小颗粒，在离心力作用下， 产生向下的径向位移，微粒一旦撞到垂直板面时就被告粘附，形成液膜而 被捕集，最后流入下锥体，从底部排液口排出。本实用新型过滤器中的过滤材料选用高效、低阻且可以反吹清灰的折 叠滤料，提高了多元原料混合气的净化度。该过滤材料具有过滤效果好(可
以去除0.3u以上尘粒，去除效果可达99%以上，)，过滤阻力小、使用寿命 长等特点，它采用纸基、化纤或薄膜滤料制成的星形折叠式滤袋，其过滤 面积约为同体积普通滤袋的20到30倍，因其可以釆用脉冲反吹及逆流反 吹清灰，使用寿命可达1至2年。
本实用新型具备铁钼催化法工艺制取高浓度甲醛的优点和传统银法制 取甲醛工艺投资省、能耗低的优点，具有投资省(仅为铁钼法1/3投资费 用)、能生产浓甲醛、甲醛质量优、甲醇单耗低(最低单耗可达435Kg甲 醇/吨甲醛)、能耗低、操作简便、实用的特点。
图1为本实用新型尾气循环工艺制取甲醛装置的结构示意图。 图2为传统银催化法生产甲醛工艺流程简图。 图3为本实用新型装置中固定床式氧化器的剖面结构示意图。 图4为本实用新型装置中四元气体混合器的剖面结构示意图。 图5为本实用新型为装置中中间捕集器的剖面结构示意图。 图6为本实用新型装置中终端捕集器的剖面结构示意图。 图中甲醇泵l、甲醇过滤器2、空气过滤器3、尾气鼓风机4、甲醇 再沸器5、罗茨鼓风机6、尾气加热器7、甲醇蒸发器8、空气加热器9、 四元气体混合器10、蒸汽过滤器11、蒸汽分配器12、四元气体过滤器13、 固定床式氧化器14、第一吸收塔15、中间捕集器16、 一塔板式换热器17、一塔循环泵18、第二吸收塔19、终端捕集器20、 二塔板式换热器I121、 二塔循环泵I122、 二塔循环泵I 23、 二塔板式换热器I 24、尾气液封槽25、 尾气处理器26。
具体实施方式参见图1，本实用新型涉及的尾气循环工艺制取甲醛装置，主要由甲 醇泵l、甲醇过滤器2、空气过滤器3、尾气鼓风机4、甲醇再沸器5、罗 茨鼓风机6、尾气加热器7、甲醇蒸发器8、空气加热器9、四元气体混合 器IO、蒸汽过滤器H、蒸汽分配器12、四元气体过滤器13、固定床式氧 化器14、第一吸收塔15、中间捕集器16、 一塔板式换热器17、 一塔循环 泵18、第二吸收塔19、终端捕集器20、 二塔板式换热器I121、 二塔循环 泵1122、 二塔循环泵I 23、 二塔板式换热器I 24、尾气液封槽25和尾气处 理器26组成。
所述甲醇泵l出料口与甲醇过滤器2进料口相连，甲醇过滤器2出料 口与甲醇再沸器5底部相连，甲醇再沸器5上部与甲醇蒸发器8中间相连， 甲醇蒸发器8顶部与四元气体混合器10迸口相连，甲醇蒸发器8底部与甲 醇再沸器5相连—；所述空气过滤器3出口与罗茨鼓风机6进口相连，罗茨 鼓风机6出口与空气加热器9进口相连，空气加热器9出口与四元气体混 合器10进口相连，蒸汽分配器12进口与固定床式氧化器14蒸汽出口相连， 蒸汽分配器12出口与蒸汽过滤器11进口相连，蒸汽过滤器ll出口与四元 气体混合器10进口相连；尾气鼓风机4出口与尾气加热器7进口相连，尾 气加热器7出口与四元气体混合器IO迸口相连，四元气体混合器10出口与四元气体过滤器13进口相连，四元气体过滤器13出口与固定床式氧化
器14进口相连，固定床式氧化器14的气液混合物出口与第一吸收塔15进 口相连，第一吸收塔15底部与一塔循环泵18进口相连， 一塔循环泵18出 口与一塔板式换热器17进口相连， 一塔板式换热器17出口分二路， 一路 与管道27相连接，另一路与第一吸收塔15顶部吸收补充液进口相连，第 一吸收塔15顶部出口与中间捕集器16相连，中间捕集器16气相出口与第 二吸收塔19进口相连，中间捕集器16液相出口与第一吸收塔15顶部相连， 第二吸收塔19底部与二塔循环泵I 23进口相连，二塔循环泵I 23出口与 二塔板式换热器I 24进口相连，二塔板式换热器I 24出口分二路， 一路与 第二吸收塔19中部相连，另一路与第一吸收塔15底部相连，二塔循环泵 1122进口与第二吸收塔19中部相连，二塔循环泵I122出口与二塔板式换 热器II21进口相连，二塔板式换热器I121出口与第二吸收塔19顶部补充 吸收液进口相连，第二吸收塔19顶部尾气出口与终端捕集器20相连，终 端捕集器20尾气出口分二路， 一路与尾气液封槽25相连，尾气液封槽25 与尾气处理器26相连，另一路与尾气鼓风机4进口相连。
甲醇从甲醇计量槽由甲醇泵1经甲醇过滤器2过滤后从甲醇再沸器5 底部打入甲醇再沸器5;同时甲醇再沸器5壳程由来自汽包并经过调节阀 控制的加热蒸汽加热使甲醇再沸器内的甲醇气化(蒸发温度控制在78 82 °C、蒸发压力控制在70 80kpa)并进入甲醇蒸发器8，甲醇蒸发器8内的 甲醇气从甲醇蒸发器顶部经丝网除雾器分离液滴后，经带有蒸汽加热套管 的管路进入四元气体混合器10，甲醇蒸发器8内的甲醇液循环回流到甲醇再沸器5底部；从空气过滤器3来的空气由罗茨鼓风机6送入空气加热器
9，经空气加热器9加热(温度控制在108~112°C)后进入四元气体混合器 10;配料蒸汽从蒸汽分配器12经蒸汽过滤器11过滤后由调节阀调节流量 进入四元气体混合器10。正常开车后，尾气循环系统先用尾气置换合格后， 开启尾气鼓风机4将经过尾气加热器7加热后的部分尾气送入四元气体混 合器10。四元气体在四元气体混合器10内均匀混合，然后经过四元气体 过滤器13进一步过滤去可能带有的少量杂质后再通过阻火器送入铺装有 结晶银催化剂的固定床式氧化器14中。反应气体自上而下通过结晶银催化 剂层，在高温和催化剂的作用下发生甲醇的氧化和脱氢反应(反应温度控 制在610~650°C)生成甲醛气体。为防止反应产物的热分解，生成的甲醛 热气体迅速通过与固定床式氧化器14中的急冷段进行骤冷(骤冷后的温度 低于200。C)，然后送入多级吸收塔内进行吸收。甲醛成品由第一吸收塔15 底部采出，用于吸收甲醛气体的补充工艺水由第二吸收塔19顶部加入，工 艺软水从管道28加入固定床式氧化器14废锅段。第一吸收塔15底部的甲 醛溶液用一塔循环泵18打出经一塔板式换热器17冷却后(第一吸收塔底 温度控制在<80匸、塔顶<35°(3) —路经管道27作为甲醛产品打至产品中 间贮槽， 一路打至第一吸收塔15顶部作为吸收补充液。第二吸收塔19塔 底的稀醛液用二塔循环泵I 23打出经二塔板式换热器I 24冷却后(第二吸 收塔底温度控制在〈6(TC、塔顶<40°0 —路循环回到第二吸收塔19中部 吸收第一吸收塔15未吸收完的甲醛气体，另一部分送入第一吸收塔15底 部用来降低第一吸收塔15底部的液相温度。从第二吸收塔19中部引出低浓度稀甲醛用二塔循环泵n22经二塔板式换热器I121冷却后送入第二 吸收塔19顶部作为补充吸收液。甲醛气体进入第一吸收塔15后自下而上 与吸收液(吸收液为自上而下流向)进行逆流接触，使气液能够充分接触， 气体溶解至吸收液中，在第一吸收塔15未被吸收完全的气体从第一吸收塔 15顶部出口进入中间捕集器16进行气液分流，阻止气相中夹带液滴或液 相泡沬进入第二吸收塔19影响吸收效果，液相回流到第一吸收塔15顶部， 气相进入第二吸收塔19底部气相进口，气体自下而上运动进行再次吸收， 第二吸收塔19顶部未被吸收的尾气经终端捕集器20分离水分后， 一路经 尾气液封槽25用新鲜水进行再次吸收后送入尾气处理器26中燃烧(尾气 处理器炉膛温度控制在<700°0，放出的热量用于间接产生水蒸汽，这部 分蒸汽主要供外部使用；另一路尾气经由尾气鼓风机4加压后经尾气加热 器7加热进入生产系统进行尾气循环，该部份尾气替代传统工艺中部份或 全部水蒸汽作为反应热的热稳定剂，与甲醇、空气和蒸汽形成四元混合气， 可根据用户要求生产出不同浓度的甲醛溶液， 一般甲醛浓度可在37% 55%可控。
从以上描述中可以发现，本实用新型装置可以达到以下技术效果
1、 可以生产低醇(<1%)、低酸(<0.01%)、低单耗(每生产l吨甲 醛最低消耗甲醇435千克)、高浓度甲醛(甲醛含量37% 55%)。
2、 装置安全稳定运行周期长，装置正常运行时间不低于3个月，最长 可达6个月。
3、 四元过滤器过滤材料可反复清洗， 一般可使用1 2年。置设计更加合理、占地面积更小、装置 建成投产后维护更少、投资更少。
5、 能量综合回收利用更加充分，每生产1吨甲醛在满足自身装置运行
的条件下可外供0.5Mpa蒸汽0.305吨。
权利要求1、一种尾气循环工艺制取甲醛装置，其特征在于所述装置包括甲醇泵(1)、甲醇过滤器(2)、空气过滤器(3)、尾气鼓风机(4)、甲醇再沸器(5)、罗茨鼓风机(6)、尾气加热器(7)、甲醇蒸发器(8)、空气加热器(9)、四元气体混合器(10)、蒸汽过滤器(11)、蒸汽分配器(12)、四元气体过滤器(13)、固定床式氧化器(14)、第一吸收塔(15)、中间捕集器(16)、一塔板式换热器(17)、一塔循环泵(18)、第二吸收塔(19)、终端捕集器(20)、二塔板式换热器II(21)、二塔循环泵II(22)、二塔循环泵I(23)、二塔板式换热器I(24)、尾气液封槽(25)和尾气处理器(26)，所述甲醇泵(1)出料口与甲醇过滤器(2)进料口相连，甲醇过滤器(2)出料口与甲醇再沸器(5)底部相连，甲醇再沸器(5)上部与甲醇蒸发器(8)中间相连，甲醇蒸发器(8)顶部与四元气体混合器(10)进口相连，甲醇蒸发器(8)底部与甲醇再沸器(5)相连；所述空气过滤器(3)出口与罗茨鼓风机(6)进口相连，罗茨鼓风机(6)出口与空气加热器(9)进口相连，空气加热器(9)出口与四元气体混合器(10)进口相连，蒸汽分配器(12)进口与固定床式氧化器(14)蒸汽出口相连，蒸汽分配器(12)出口与蒸汽过滤器(11)进口相连，蒸汽过滤器(11)出口与四元气体混合器(10)进口相连；尾气鼓风机(4)出口与尾气加热器(7)进口相连，尾气加热器(7)出口与四元气体混合器(10)进口相连，四元气体混合器(10)出口与四元气体过滤器(13)进口相连，四元气体过滤器(13)出口与固定床式氧化器(14)进口相连，固定床式氧化器(14)的气液混合物出口与第一吸收塔(15)进口相连，第一吸收塔(15)底部与一塔循环泵(18)进口相连，一塔循环泵(18)出口与一塔板式换热器(17)进口相连，一塔板式换热器(17)出口分二路，一路与管道(27)相连接，另一路与第一吸收塔(15)顶部吸收补充液进口相连，第一吸收塔(15)顶部出口与中间捕集器(16)相连，中间捕集器(16)气相出口与第二吸收塔(19)进口相连，中间捕集器(16)液相出口与第一吸收塔(15)顶部相连，第二吸收塔(19)底部与二塔循环泵I(23)进口相连，二塔循环泵I(23)出口与二塔板式换热器I(24)进口相连，二塔板式换热器I(24)出口分二路，一路与第二吸收塔(19)中部相连，另一路与第一吸收塔(15)底部相连，二塔循环泵II(22)进口与第二吸收塔(19)中部相连，二塔循环泵II(22)出口与二塔板式换热器II(21)进口相连，二塔板式换热器II(21)出口与第二吸收塔(19)顶部补充吸收液进口相连，第二吸收塔(19)顶部尾气出口与终端捕集器(20)相连，终端捕集器(20)尾气出口分二路，一路与尾气液封槽(25)相连，尾气液封槽(25)与尾气处理器(26)相连，另一路与尾气鼓风机(4)进口相连。
专利摘要本实用新型涉及一种尾气循环工艺制取甲醛装置，包括甲醇泵(1)、甲醇过滤器(2)、空气过滤器(3)、尾气鼓风机(4)、甲醇再沸器(5)、罗茨鼓风机(6)、尾气加热器(7)、甲醇蒸发器(8)、空气加热器(9)、四元气体混合器(10)、蒸汽过滤器(11)、蒸汽分配器(12)、四元气体过滤器(13)、固定床式氧化器(14)、第一吸收塔(15)、中间捕集器(16)、一塔板式换热器(17)、一塔循环泵(18)、第二吸收塔(19)、终端捕集器(20)、二塔板式换热器II(21)、二塔循环泵II(22)、二塔循环泵I(23)、二塔板式换热器I(24)、尾气液封槽(25)和尾气处理器(26)。本实用新型装置能量利用合理、生产稳定、甲醇单耗低、甲醛浓度可调。
文档编号C07C47/052GK201305565SQ20082015996
公开日2009年9月9日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者华秋发 申请人:江阴市华燕石化机械装备有限公司