一种甲醛生产的热能回收利用装置的制作方法

本实用新型属于化工生产设备技术领域，尤其涉及甲醛生产的热能回收利用装置。

背景技术：

工业甲醛是含甲醛37～55％(重量)的水溶液，是以甲醇为原料生产的一种重要的基本化工原料产品，在世界基础有机化工原料中，它是一种很重要的大宗化工产品。作为有机化工原料，甲醛主要用于生产热固性树脂，以及丁二醇、MDI(甲苯二异氰酸脂)和聚甲醛等有机化工产品。广泛用于化工、医药、纺织、木材加工等行业。

目前甲醛的生产工艺是电解银法制甲醛工艺，原理为甲醇与空气当中的氧气在银催化剂上发生催化作用而生成甲醛，生产尾气中主要成分为氢气：13.5～21.5％，氮气73.5～75.5％，此外还含有少量的一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷等，其中氢气、一氧化碳、甲烷可以燃烧，其尾气每立方的工燥发热值为11.43x10³KJ，每生产一吨甲醛就可得到610立方的尾气，如果不加以加收利用，不仅会污染环境还会造成能源浪费。

甲醛生产中甲醇氧化过程为放热反应，若不能在反应后冷却下来，甲醛会进一步氧化，发生副反应造成甲醇消耗增加，并生成甲酸，导致甲醛产量降低。另外，在甲醇氧化反应前，需要在蒸发器中将甲醇加热到60度以上，蒸发器中有列管加热器，此过程为甲醛生产消耗能源的大户。如专利文献一种甲醛生产过程中的热能综合利用装置(CN201120230428.7)中提到的，通过将蒸发器中温度较低的甲醇与部温度较高的甲醛溶液进行热能交换吸收塔底，实现甲醇输送的保温，并没有对尾气回收利用，同时也没有利用甲醇氧化放热过程中的热量，且没有把甲醇氧化反应热用于甲醇蒸发过程中，所述热能的利用率不高，应用范围小。

技术实现要素：

本申请提供一种甲醛生产的热能回收利用装置，通过循环水吸收甲醇氧化释放的热量与甲醇氧化反应尾气燃烧的热量，并在甲醇蒸发环节放热，解决了甲醇氧化反应尾气再利用，有效的利用了甲醇氧化反应自身热量，供应生产所需，节约能源、减少资源浪费。

本申请提供一种甲醛生产的热能回收利用装置，所述装置包括：第一加热段、第二加热段、放热段、储水器、水泵、热水管、尾气管。所述第一加热段为列管式热交换器；所述第二加热段为热水锅炉；所述放热段包括甲醇蒸发器和保温管；所述储水器用于存储所述装置使用的循环水；所述热水管为所述装置各连接用水管；所述水泵分别位于所述储水器与所述列管式热交换器，所述热水锅炉与所述甲醇蒸发器之间，用于增加供水压力，实现热水的循环供给；所述尾气管两端连接甲醇氧化反应器的排气口与所述热水锅炉中的进气口。

所述列管式热交换器，位于甲醇氧化反应器反应空间外侧，使用循环水吸收甲醇氧化反应放出的热量，同时给甲醇氧化反应器降温，避免副反应出现，降低甲醛产品质量与生产效率。所述列管式热交换器为内中空结构，所述循环水入口位于所述列管式热交换器下部，所述循环水出口位于所述列管式热交换器上部，实现热量交换。

所述热水锅炉，实现对循环水二次加热，将所述甲醇氧化反应器中反应后尾气通过尾气管引导至所述热水锅炉内燃烧，燃烧热能通过所述循环水吸收，二段热量回收。

所述甲醇蒸发器使用热水，由二次加热的循环水经过所述甲醇蒸发器的加热列管，释放热量实现甲醇蒸发。

所述保温管，双层“回字型”保温水管，中间层用于运输甲醇蒸汽，外层结构通入经由所述甲醇蒸发器放热后的循环水，实现对甲醇蒸汽运输过程中的全程保温。

进一步地，所述甲醇蒸发器包括辅助电加热装置，保证在所述热能回收利用装置正常运行前，可实现对反应原料甲醇的蒸发。

所述热能回收利用装置工作原理：

所述装置将循环水通过热水管道，从储水器当中抽取，流经第一、二加热段，循环水吸收热量，流向放热段(包括甲醇蒸发器中的加热列管和甲醇蒸汽运输通过的保温管)，热量释放，再流回所述储水器当中，此为循环水流动路线。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、自身反应热能的回收与利用，减少能耗。第一加热段，吸收反应热，降低反应热，避免爆炸危险；第二加热段，充分利用甲醇氧化反应尾气燃烧热，避免资源浪费；放热段，放热用于甲醇蒸发及甲醇蒸汽运输伴热。

2、尾气再利用避免污染与资源浪费。将甲醇氧化反应尾气引流至所述热水锅炉燃烧，利用尾气当中可燃气体热能，避免直接排放污染空气。

3、水作为热能介质，循环利用，节约用水。所述热能回收装置利用循环水作为介质，流经所述装置第一、二加热段，并经放热段放热后，回流所述储水器，有效利用水资源，用于冷却、降温、加热、保温等环节，所有环节循环闭合，节约水资源。

附图说明

图1是本实用新型申请热能回收利用装置布置图。

其中：

1-列管式热交换器 101-冷却水入口 102-冷却水出口

103-甲醇蒸汽入口 104-甲醇氧化尾气排气口 2-热水锅炉

201-锅炉进气口 3-甲醇蒸发器 301-加热列管

302-甲醇蒸汽排气口 4-保温管 5-储水器

6-水泵 7-水泵 8-尾气管

9-甲醇氧化反应器 10-热水管

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当，理解此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合附图，对本实用新型做进一步描述：

实施例1：

一种甲醛生产的热能回收利用装置，如图1所示，所述热能回收利用装置包括：第一加热段、第二加热段、放热段、储水器5、水泵6/7、热水管10、尾气管8。所述第一加热段为列管式热交换器1；所述第二加热段为热水锅炉2；所述放热段包括甲醇蒸发器3和保温管4；所述储水器5用于存储所述装置使用的循环水；所述热水管10为所述装置各连接用水管；所述水泵6位于所述储水器5与所述列管式热交换器1之间，通过热水管10相连；所述水泵7位于所述热水锅炉2与所述甲醇蒸发器3之间通过热水管10相连；所述尾气管8连接甲醇氧化反应器9的排气口104与所述热水锅炉2的进气口201。

所述装置运行过程中，循环水由甲醇氧化反应器9的冷却水入口104，进入冷却装器1，从冷却水出口102流出，室温循环水对甲醇氧化反应器9中的甲醇氧化反应降温，循环水吸收反应热，此为第一加热段。后流入热水锅炉2，热水锅炉2将甲醇氧化反应尾气燃烧并对循环水二段加热。二段加热后的循环水流过甲醇蒸发器3中的加热列管301，释放热量使得甲醇蒸发并提高其蒸汽温度用于氧化反应。循环水经二段加热，一段放热后，仍保持一定的温度，经流保温管4对甲醇蒸汽的传输提供伴热。整个生产过程中使用甲醇自身反应热量，降低能耗。

实施例2：

一种甲醛生产的热能回收利用装置，如图1所示，所述热能回收利用装置包括：第一加热段、第二加热段、放热段、储水器5、水泵6/7、热水管10、尾气管8。所述第一加热段为列管式热交换器1；所述第二加热段为热水锅炉2；所述放热段包括甲醇蒸发器3和保温管4；所述储水器5用于存储所述装置使用的循环水；所述热水管10为所述装置各连接用水管；所述水泵6位于所述储水器5与所述列管式热交换器1之间，通过热水管10相连；所述水泵7位于所述热水锅炉2与所述甲醇蒸发器3之间通过热水管10相连；所述尾气管8连接甲醇氧化反应器9的排气口104与所述热水锅炉2的进气口201。

甲醛氧化反应后尾气从甲醇氧化反应器9排气口104经尾气管8引到热水锅炉2，将尾气混合物燃烧提供热量，对循环水进行二段加热，提高循环水温度。此过程中将影响空气的氧化反应尾气燃烧处理，减少排放污染空气。

实施例3：

一种甲醛生产的热能回收利用装置，如图1所示，所述热能回收利用装置包括：第一加热段、第二加热段、放热段、储水器5、水泵6/7、热水管10、尾气管8。所述第一加热段为列管式热交换器1；所述第二加热段为热水锅炉2；所述放热段包括甲醇蒸发器3和保温管4；所述储水器5用于存储所述装置使用的循环水；所述热水管10为所述装置各连接用水管；所述水泵6位于所述储水器5与所述列管式热交换器1之间，通过热水管10相连；所述水泵7位于所述热水锅炉2与所述甲醇蒸发器3之间通过热水管10相连；所述尾气管8连接甲醇氧化反应器9的排气口104与所述热水锅炉2的进气口201。

所述装置运行过程中，循环水从储水器5经水泵6流出，注入甲醇氧化反应器9的冷却水入口104进入冷却装器1，从冷却水出口102流出，室温循环水对甲醇氧化反应器9中的甲醇氧化反应降温，循环水吸收反应热，继而流入热水锅炉2。热水锅炉2将甲醇氧化反应尾气燃烧并对循环水二段加热。二段加热后再流过甲醇蒸发器3中的加热列管301，释放热量后经流保温管4对甲醇蒸汽的传输提供伴热。最后流回到储水器当中，实现水资源的循环利用。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本实用新型，但是本实用新型不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本实用新型精神和范围内，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。