一种带防堵管线多聚甲醛生产工艺装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，包括甲醛蒸发浓缩装置、喷雾造粒塔、流化床干燥器、旋风分离器、尾气吸收装置和防堵阀门，本实用新型在甲醛蒸发浓缩装置与喷雾造粒干燥器入口连接的管道上设置用于流通纯水的支管，该支管上设有防堵阀门，从而生产过程中有效避免停车造成的管路堵塞；同时可以有效分散甲醛防止预聚合，能获得粒径均匀聚合度在12左右的多聚甲醛产品。
【专利说明】一种带防堵管线多聚甲醛生产工艺装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于化工生产设备【技术领域】，尤其涉及用于多聚甲醛工艺装置设备。
【背景技术】
[0002] 目前，国内外应用较成熟的多聚甲醛生产工艺路线主要有以下几种：真空耙式干 燥器干燥制多聚甲醛；金属传送带干燥制多聚甲醛；喷雾法；共沸精馏法。这些工艺方法得 到的产品团块状难粉碎，不能直接得到颗粒状的多聚甲醛产品，且占地面积大，能耗大，已 经逐渐被淘汰。现在比较先进的工艺方法为喷雾造粒工艺，该方法稳定可靠，且得到的产品 为颗粒状多聚甲醛。目前，由于高浓度甲醛溶液在进行喷雾造粒过程中，多聚甲醛聚合度难 以控制在12左右，影响产品质量，同时国内大多数厂家的喷雾造粒工艺中热能利用率低， 能耗高，且余料回收未做优化，造成产品成本高，缺乏市场竞争力。
[0003] 甲醛水溶液在长期存放或浓缩操作过程中能发生聚合，生成多聚甲醛-白色粉状 线性结构的聚合体。反应方程式如下： HCHOH20 4 HOC聊
[0004] H0CH.0H + nCH:0 ^ H0(CH20)n+1H
[0005] 生成的平衡反应受H+浓度的影响较大，微量极性物质的存在，如酸、碱和水等都会 加速聚合反应的进行。温度也有影响，温度低时反应向生成聚合物的方向移动，温度升高时 则向反向移动。温度很高时甚至会完全解聚生成单体，尤其是有酸存在时加热更易使其解 聚成气态甲醛单体。制备多聚甲醛关键在于控制产品聚合度，防止甲醛高度聚合，缩短干燥 脱水时间，提高产品收率。甲醛溶液通过泵送入造粒塔中，并经过喷头喷出冷却聚合形成聚 合度在 n=ll左右的均匀粒径的多聚甲醛，从而才能确保多聚甲醛的质量。另外当生产线需 要停车检修时，管线中容易残存甲醛或多聚甲醛颗粒堵塞管道。
【发明内容】
[0006] 发明目的：针对上述存在的问题和缺陷，本实用新型提供了一种带防堵管线多聚 甲醛生产工艺装置，能制备粒径均匀聚合度在12左右的多聚甲醛颗粒，且能有效回收利用 余热和副产物，从而达到降低能耗和产品成本，提高市场竞争力。
[0007] 技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：一种带防堵管 线的多聚甲醛生产工艺装置，包括甲醛蒸发浓缩装置、喷雾造粒塔、流化床干燥器、旋风分 离器、尾气吸收装置和防堵阀门，所述甲醛蒸发浓缩装置的出口通过管道并在甲醛输送泵 作用下与喷雾造粒塔塔顶入口连接，所述流化床干燥器设在喷雾造粒塔塔顶出口的下方， 流化床干燥器的底部设有氮气输送口；所述喷雾造粒塔上部的气相出口和流化床干燥器的 气相出口均与旋风分离器的入口连通，旋风分离器的出口则与尾气吸收装置连接；所述甲 醛蒸发浓缩装置与喷雾造粒干燥器入口连接的管道上设有用于流通纯水的支管，该支管上 设有防堵阀门。
[0008] 所述喷雾造粒塔设有喷头，该喷头包括通过螺纹连接的喷嘴和管接头，所述喷嘴 包括喷嘴本体和设在喷嘴本体前端的喷嘴孔，所述喷嘴本体的中心部位嵌设有可拆卸的螺 旋式流道叶片。
[0009] 所述流化床干燥器后还设有筛分机。（此处请注明筛分机的作用）
[0010] 所述甲醛蒸发浓缩装置包括第一吸收塔、蒸发器、一级分离器和二级分离器，所述 蒸发器的出口与一级分离器上部的入口连接，一级分离器底部出口通过泵与二级分离器上 部入口连接，二级分离器底部出口通过泵与喷雾造粒塔连接；所述一级分离器和二级分离 器的顶部通过管道与第一吸收塔下部的入口连接，第一吸收塔的中段和上部均设有用于流 通稀甲醛溶液的入口。
[0011] 所述尾气吸收装置包括依次连接的第一吸收塔、第二吸收塔和第三吸收塔，每个 吸收塔的塔顶和塔底形成循环管路，循环管路上设有换热器
[0012] 所述旋风分离器的底部还设有螺旋输送机，该螺旋输送机通过管道和风机与造粒 塔的中下部和顶部分别连接。从而将旋风分离器收集得到的较干燥的多聚甲醛粉尘，在风 机的作用下通过氮气携带输送至造粒塔的顶部或中下部，从而与造粒塔中的湿度更大的多 聚甲醛颗粒随机碰撞加速混合，团聚成粒径均匀多聚甲醛的同时，起到加速干燥脱水的作 用。
[0013] 有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：生产过程中有效避免停 车造成的管路堵塞；同时可以有效分散甲醛防止预聚合，能获得粒径均匀聚合度在12左右 的多聚甲醛产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型所述甲醛溶液蒸发浓缩装置的结构示意图；
[0015] 图2为本实用新型所述喷雾造粒和干燥装置的结构示意图；
[0016] 图3为本实用新型所述尾气吸收装置结构示意图；
[0017] 图4为本实用新型所述喷雾造粒塔的结构示意图；
[0018] 图5本实用新型所述喷雾造粒塔中气流分布板的结构示意图；
[0019] 图6本实用新型所述分散喷头的结构示意图；
[0020] 图7为图6中A区域的局部放大图；
[0021] 图8为本实用新型所述刮板式分离器的结构示意图；
[0022] 图9为本实用新型所述刮板式分离器截面结构示意图。
[0023] 其中，蒸发器1、一级分离器2、二级分离器3、缓冲罐4、喷雾造粒塔5、流化床干燥 器6、旋风分离器7、一级吸收塔8、第一吸收塔9、第二吸收塔10、第三吸收塔11、换热器12、 输送泵13、稳压泵14 ;中心轴31、连接杆32、外围干33、固定圈34、弹性刮板35、挡条36 ; 缓冲罐稳压泵防堵缺图；塔体51、气流分布器52、内环风道521、外环风道522、氮气入 口 523、气道524、喷头53、喷嘴531、管接头532、喷嘴本体533、喷嘴孔534、螺旋式流道叶片 535、外端面536、阶梯状弧面537 ;流化床底板61、鼓包62。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于 说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术 人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0025] 如图1所述，一种多聚甲醛生产工艺装置，主要包括三大部分：甲醛溶液蒸发浓缩 装置、喷雾造粒和干燥装置和尾气吸收装置。
[0026] 第一部分：甲醛溶液蒸发浓缩
[0027] 其中，甲醛溶液蒸发浓缩装置主要包括依次连接的蒸发器、一级分离器、二级分 离器和缓冲罐。为了提高蒸发浓缩效率，本实施例中，40%左右的稀甲醛溶液通过原料泵 输送至蒸发器，在与蒸发器夹套中的蒸汽换热蒸发后进入一级分离器中，在60?70°C、压 力-30?-60KPa的条件下进行气液分离，气相部分从一级分离器顶部出去(作为优选方案， 气相送入吸收塔回收)，经过浓缩后得到70?85%的甲醛溶液从一级分离器的底部流出，并 通过甲醛输送泵送入二级分离器中进一步浓缩。该二级分离器为刮板式，它包括气流入口、 圆柱形筒体、笼状转筒和弹性刮板，所述笼状转筒的设在圆柱形筒体中心，弹性刮板的一侧 边设在笼状转筒的圆周上，另一侧边搭在筒体的内壁；所述气流入口沿筒体切向设置且与 笼状转筒转向同方向设置。当甲醛溶液进入到二级分离器(刮板式分离器）后，刮板旋转搅 动甲醛溶液，在刮板旋转的迎面一侧的挡条左右下，甲醛溶液更加容易向上离心涌动，提高 筒体内壁的液膜高度，从而加快蒸发浓缩，与之配合的是甲醛溶液送入二级分离器(刮板式 分离器）的入口沿分离器切向方向设置，从而使得甲醛溶液能沿内壁切向进入提高蒸发效 果；同时由于挡条的存在能对液流产生适度的扰动并行小区域溶液回流，可以防止甲醛的 预聚合从而利于后续的喷雾造粒多聚甲醛的颗粒均匀度。本实施例采用挡条刮板的另一个 考虑在于：如果采用普通旋转叶片，一方面没有液流扰动，甲醛在成膜状态进行蒸发浓缩时 容易聚合，另一方面可以提高成膜面积，从而提高蒸发浓缩速度。同时由于挡条的存在能对 液流产生适度的扰动并行小区域溶液回流，可以防止甲醛的预聚合从而利于后续的喷雾造 粒多聚甲醛的颗粒均匀度。
[0028] 作为优选方案，在蒸发浓缩装置中还可以设置第一吸收塔，从一级分离器和二级 分离器顶部出来的含有甲醛的气体通过管道送入第一吸收塔的底部进行甲醛吸收得到稀 甲醛，从而回收了甲醛降低成本，减少排放防止污染环境，经过吸收后的尾气再送入尾气吸 收装置进行处理。进一步的改进，第一吸收塔从下至上分为三个吸收段，每个吸收段底部的 出口通过甲醛循环泵与对应吸收段顶部入口连通形成循环。
[0029] 作为优选方案，所述甲醛蒸发浓缩装置与喷雾造粒干燥器入口连接的管道上设有 用于流通纯水的支管，该支管上设有防堵阀门。从而当工艺装置需要停车检修维护时，关闭 甲醛输送阀门，开启防堵阀门并输送纯水对整个工艺装置的管线进行清洗，防止甲醛或多 聚甲醛聚合从而堵塞管道。
[0030] 作为优选方案，二级分离器(二段蒸发浓缩）从下至上分为三个吸收段，每个吸收 段底部的出口通过甲醛循环泵与对应吸收段顶部入口连通形成循环，从而大大加速甲醛的 蒸发浓缩。
[0031] 所述二级分离器和喷雾造粒塔之间还设有带搅拌的缓冲罐，所述二级分离器的出 口通过管道插入缓冲罐底并处于甲醛液面以下，甲醛液面上方留有空间，且缓冲罐的顶部 设有通氮气的管道，缓冲罐底部通过管道与喷雾造粒塔入口连接。经过二段浓缩后的甲醛 溶液浓度可达85?95%，进入缓冲罐中，由于甲醛液面上方通入一定压力的氮气从而能确 保送入造粒塔中的甲醛溶液为恒压力，从而通过喷头形成喷雾时能充分分散，得到粒径均 匀的多聚甲醛颗粒。
[0032] 通过反复调试和验证发现：为获得聚合度在12左右，粒径在10?100目（优选 20?60目）的多聚甲醛目标产品，其中关键之一是确保送入喷雾造粒塔中的浓缩甲醛溶液 必须恒压送入，经喷头高速喷出形成高度分散的甲醛雾并与顺流氮气接触换热冷却。本实 用新型提供两种稳压实施例：（1)在二级分离器和喷雾造粒塔之间设置带搅拌的缓冲罐， 二级分离器出口通过管道直接插入缓冲罐的底部并处于甲醛溶液的液面以下，液面以上留 有空间，此时罐体上部设置通氮气的管道入口，通过阀门控制通入氮气的压力在5MPa左 右，从而能确保送入造粒塔中甲醛的恒压力。（2)第二种方式是在输送泵两侧的管道上同时 分别设置脉动阻尼器，脉动阻尼器的容积为单位小时甲醛溶液输送量的1%以上，从而能保 持压力振幅控制在3%以下。
[0033] 第二部分：喷雾造粒和干燥
[0034] 喷雾造粒塔为筒状，下底部为锥形封头，它主要包括塔体、设在塔体底部的产品出 口、设在塔体顶部的甲醛溶液入口和设在塔体上部的氮气入口，所述氮气入口连接有气流 分布器；塔体内部还设置喷头，该喷头主要由喷嘴和管接头组成，其中喷嘴包括喷嘴本体和 设在本体前端的喷嘴孔，喷嘴本体为直角形状，尾端与管接头螺纹连接，喷嘴本体中心为管 形通道，该通道内嵌设螺旋式流道叶片；同时喷嘴孔包括锥形段和小孔的直孔段，从而使得 流经的甲醛溶液形成高速旋转分散形态，喷射出去形成高分散的雾状，螺旋式流道叶片采 用嵌设方式可以方便拆卸。同时，我们进一步改进喷嘴孔，将喷嘴孔的外端面设计成内凹的 阶梯状弧面，阶梯的高度为1_，且阶梯为圆角设计，使得甲醛溶液从喷嘴孔高速喷出沿弧 形端面形成斜向下的蓬状，有利分散的同时与造粒塔上部进入的氮气形成强对流换热。作 为优选方案，弧形端面设计成台阶状可以有效提高雾化效果，从而与氮气进行换热冷却。另 夕卜，喷嘴本体采用直角弯角形成，使得从管接头进入的甲醛溶液在拐角处形成混流，避免甲 醛溶液进入时为平推流，因为当直线管道长度达到一定时，流经的液体会形成相对静止上， 相对的流动变少从而提高了甲醛的聚合风险。
[0035] 与喷雾造粒塔配套的还必须包括稳压调频泵，通过该稳压泵与上述特殊结构的喷 头的联合，能有效高度分散喷液使得甲醛聚合体的比表面积大大提高，最终冷冻干燥得到 的多聚甲醛的聚合度在11左右，颗粒粒径分布均匀。在喷雾造粒塔中的操作条件为5? 30°C，抽真空条件下进行，氮气从塔体上部的氮气入口送入，经过氮气气流分布板将低温的 氮气送入与雾状甲醛溶液充分接触换热冷却，并与喷头喷出的甲醛雾液顺流方式，从而避 免逆流方式形成扰动和端流造成多聚甲醛局部聚合过大。作为改进方案，所述气流分布器 包括内环风道和外环风道，所述外环风道设有氮气入口，且外环风道远离氮气入口的一侧 的管径相对较小；所述内环风道的内侧与外环风道的外侧之间通过多个气道连通。
[0036] 喷雾造粒塔上部设有氮气出口，氮气经过与甲醛喷雾换热后仍夹杂有少量多聚甲 醛产品，并从氮气出口抽出，然后送入二个串联的旋风分离器中进行气液分离，得到干净的 氮气尾气被用于内部循环。为了控制循环气中氧气含量，使其低于爆炸值，需要维持少量的 吹扫气体，该气体经过气体洗涤塔洗涤合格后排放。而从旋风分离器分离得到的固态多聚 甲醛则从底部送至干燥流化床进一步回收干燥。作为优选方案，所述旋风分离器的底部还 设有螺旋输送机，该螺旋输送机通过管道和风机与造粒塔的中下部和顶部分别连接。从而 将旋风分离器收集得到的较干燥的多聚甲醛粉尘，在风机的作用下通过氮气携带输送至造 粒塔的顶部或中下部，从而与造粒塔中的湿度更大的多聚甲醛颗粒随机碰撞加速混合，团 聚成粒径均匀多聚甲醛的同时，起到加速干燥脱水的作用。
[0037] 经过喷雾造粒塔冷冻聚合后得到聚合度n=ll左右的多聚甲醛，由于表面潮湿有 较多水分，因此还需要经过振动式干燥流化床进行干燥。前述干燥流化床为振动三段式结 构，包括一级干燥段、二级干燥段和冷却段，每段的底板均匀设有多个用于通氮气的气孔， 该气孔开设在凸起的鼓包上。其中，一级干燥段底板的四周位置的鼓包上的气孔开口朝向 中心部，而中心部鼓包上的气孔开口朝向二级干燥段；二级干燥段和三级干燥段底板鼓包 上的开口朝向下一级干燥段，对应在三段底部设置气体吹风机，通过风机将氮气吹过待干 燥的多聚甲醛固体，从而加速干燥并回收热量。且底板整体为摆动式振动，具体是通过设在 底板下的摇摆臂，并通过电机带动实现。工艺控制上，一级干燥段的温度控制在45?80°C， 此段温度较低，是为了防止多聚甲醛颗粒表层过度干燥；二级干燥段温度控制在50? l〇〇°C，此段为强化段，一方面进一步对多聚甲醛干燥，同时由于集中此段升温干燥，从而使 得流经的氮气能回收更多的热量；三级干燥段为冷却段，此段温度控制在10?40°C。
[0038] 另外，为了回收吹出的氮气中夹杂的多聚甲醛固体，我们将吹出的气体送入第三 旋风分离器进行旋风分离，旋风分离器收集的多聚甲醛回收送回干燥流化床继续干燥，从 旋风分离器上部分离的气体则用于内部循环。
[0039] 第三部分：尾气吸收装置
[0040] 本实用新型中的尾气吸收装置包括依次连接的第一吸收塔、第二吸收塔和第三吸 收塔，每个吸收塔的出口设有换热器，将吸收放出的热量进行回收利用，从而减少蒸汽的消 耗量。
【权利要求】
1. 一种带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，其特征在于：包括甲醛蒸发浓缩装置、 喷雾造粒塔、流化床干燥器、旋风分离器、尾气吸收装置和防堵阀门，所述甲醛蒸发浓缩装 置的出口通过管道并在甲醛输送泵作用下与喷雾造粒塔塔顶入口连接，所述流化床干燥器 设在喷雾造粒塔塔顶出口的下方，流化床干燥器的底部设有氮气输送口；所述喷雾造粒塔 上部的气相出口和流化床干燥器的气相出口均与旋风分离器的入口连通，旋风分离器的出 口则与尾气吸收装置连接；所述甲醛蒸发浓缩装置与喷雾造粒干燥器入口连接的管道上设 有用于流通纯水的支管，该支管上设有防堵阀门。
2. 根据权利要求1所述带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，其特征在于：所述喷雾 造粒塔设有喷头，该喷头包括通过螺纹连接的喷嘴和管接头，所述喷嘴包括喷嘴本体和设 在喷嘴本体前端的喷嘴孔，所述喷嘴本体的中心部位嵌设有可拆卸的螺旋式流道叶片。
3. 根据权利要求1所述带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，其特征在于：所述流化 床干燥器后还设有筛分机。
4. 根据权利要求1所述带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，其特征在于：所述甲醛 蒸发浓缩装置包括第一吸收塔、蒸发器、一级分离器和二级分离器，所述蒸发器的出口与一 级分离器上部的入口连接，一级分离器底部出口通过泵与二级分离器上部入口连接，二级 分离器底部出口通过泵与喷雾造粒塔连接；所述一级分离器和二级分离器的顶部通过管道 与第一吸收塔下部的入口连接，第一吸收塔的中段和上部均设有用于流通稀甲醛溶液的入 □。
5. 根据权利要求1所述带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，其特征在于：所述尾气 吸收装置包括依次连接的第一吸收塔、第二吸收塔和第三吸收塔，每个吸收塔的塔顶和塔 底形成循环管路，循环管路上设有换热器。
6. 根据权利要求1所述带防堵管线的多聚甲醛生产工艺装置，其特征在于：所述旋风 分离器的底部还设有螺旋输送机，该螺旋输送机通过管道和风机与造粒塔的中下部和顶部 分别连接。
【文档编号】C08G2/08GK203999471SQ201420402361
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】叶子茂, 向家勇, 杨科岐, 李晓锋 申请人:江苏凯茂石化科技有限公司