一种甲醛生产装置的制作方法

1.本实用新型涉及甲醛生产领域，具体涉及一种甲醛生产装置。


背景技术：

2.在催化剂作用下，甲醇进行氧化或脱氢制得甲醛，氧化和脱氢两个反应都能制得甲醛，由于氧化和脱氢反应所需的温度不同，在300℃至400℃时主要为氧化反应，在600℃至700℃时主要为脱氢反应产生了两种不同的生产方法:铁氧化物催化氧化法，即：过量空气氧化法，简称铁钼法；银催化氧化法，即过量甲醇氧化法，简称电解银法。其区别在于：进料甲醇/空气的化学计量比和反应温度的不同。采用银催化氧化法现有工艺的具体流程为：原料甲醇通过进料泵打入蒸发器，经加热蒸发后，甲醇气体进入气体混合器，空气由风机送入空气预热器，经预热后进入混合器，尾气通过尾气循环系统和适量的水蒸气一起进人空气混合器。混合气体经再次加热和过滤净化后，进入铺装电解银的氧化器，反应混合气通过急冷逐级冷却，进入吸收塔吸收，控制塔顶加水来调节成品浓度。尾气中含有不少的氢，通过加设一膜分离或变压吸附分离单元以分离出氢气；氢气作为副产品采出，除氢后的尾气部分循环和原料气混合进入氧化器反应。
3.尾气放空比增大，尾气循环量就减少，移走的反应热减少，反应气的温度上升，反应气的热量增加。尾气循环量的减少将使进氧化器混合气中的氧气百分比上升，加剧了氧化反应的进行。甲醇氧化是一个强放热反应，产生大量的热量，需要载热体及时移走，以维持反应器中的最佳工况及延长催化剂的使用寿命。循环的尾气充当载热体，但尾气循环量过高，将带走氧化器中过多的热量，使氧化塔达不到反应所需的温度降低反应效率。若循环量不够，即放空比过高，则氧化器中甲醇的氧化率上升，导致放热过快，此时载热体不足会使氧化器的温度急剧上升，甚至过度氧化，减少了甲醛的产量。由于采用多种来源的气体混合后作为混合反应气输送给氧化器进行催化氧化形成含有甲醛的工艺气供给于吸收塔；多种来源的气体混合之前具有的温度并不相同，混合不均匀的多种气体直接影响混合反应气进入氧化器之前的温度是否稳定从而影响氧化器的实际工作温度也从而影响混合气是否能够稳定的产出稳定浓度的甲醛气从而影响下游精馏吸收塔的工艺稳定性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能够提高多种气体在进入氧化器之前的混合均匀度从而提高下游精馏吸收塔工艺稳定性的甲醛生产装置，用于克服现有技术中缺陷。
5.本实用新型采用的技术方案为：一种甲醛生产装置，包括第一精馏塔以及与第一精馏塔相连通的第二精馏塔，所述的第一精馏塔上设置有甲醛气输送管的出口端，甲醛气输送管进口端上设置有氧化反应器的出口端，氧化反应器的进口端上连通有混合器罐体，混合器罐体沿着混合器罐体进口端至混合器罐体出口端方向上依次设置的三个气体混合装置，所述的气体混合装置包括设置在混合器罐体上的混合气输送管、混合气输送管出口
端朝向混合器罐体出口端一侧混合器罐体内腔中设置的混合锥以及混合锥上设置的混合叶片；第一个所述的混合气输送管上设置有甲醇气输送管，第二个所述的混合气输送管上设置有水蒸气输送管，第三个所述的混合气输送管和第二精馏塔通过尾气回流管相连通，混合器罐体的进口端上设置有压缩空气输送管。
6.优选的，所述的压缩空气输送管上设置有第一压缩机，第一压缩机和所述的气体混合装置之间的压缩空气输送管、尾气回流管以及水蒸气输送管上沿着靠近所述的气体混合装置至远离所述的气体混合装置的方向上均分别依次设置有第一单向阀、第一气体流量传感器、第一调节阀以及第一缓冲罐，第一缓冲罐上设置有第一压力传感器。
7.优选的，所述的甲醇气输送管沿着靠近所述的气体混合装置至远离所述的气体混合装置的方向上依次设置有第二单向阀、第二气体流量传感器、第二缓冲罐、甲醇汽化器、第一增压泵、第二调节阀和甲醇储罐，第二缓冲罐上设置有第二压力传感器。
8.优选的，所述的气体混合器和氧化反应器之间通过氧化器输送管相连通，混合气输送管上设置有阻燃过滤器。
9.优选的，所述的甲醛气输送管上设置有废热锅炉的热源通道，废热锅炉的蒸汽出口端和水蒸气输送管相连通。
10.优选的，所述的每个所述的气体混合装置上所安装的混合叶片的数量均采用若干个，若干个混合叶片呈星形均匀分布在混合锥上；混合锥采用锥形结构，每个所述的气体混合装置上所安装的混合锥的截面积均沿着所对应的混合气输送管的出口端至混合叶片的方向逐渐增大；混合锥的中轴线、混合器罐体内腔的中轴线以及混合气输送管出口端内腔的中轴线均位于同一轴线。
11.优选的，所述的第二精馏塔上设置有尾气排放管道，尾气排放管道上设置有第三调节阀，第三调节阀与第二精馏塔之间的尾气排放管道和尾气回流管的进口端相连通；尾气回流管上安装的第一缓冲罐与尾气排放管道之间的尾气回流管沿着靠近尾气排放管道至远离尾气排放管道的方向上依次设置有钯触媒反应器、第四调节阀、第四单向阀和第二压缩机。
12.优选的，所述的压缩空气输送管上安装的第一缓冲罐与第一压缩机之间的压缩空气输送管以及水蒸气输送管进口端与水蒸气输送管上安装的第一缓冲罐之间的水蒸气输送管上均分别设置有第三单向阀，压缩空气输送管的进口端上设置有空气过滤器。
13.本实用新型有益效果是：首先，本实用新型多种气体在混合器罐体内利用压缩空气作为载气将甲醇蒸汽、除氢尾气以及水蒸气依次来自于混合器罐体进口端方向的气体进行混合，在混合过程中结合甲醇气输送管、水蒸气输送管以及尾气回流管所述的气体混合装置将来自于混合器罐体进口端方向的气体进行逐步混匀从而实现提高进入氧化器之前的提高混合反应气组分混合均匀度的技术问题，所述的气体混合装置包括混合锥以及混合锥上设置的若干个混合叶片；从而提高下游精馏吸收塔工艺稳定性。
14.其次，本实用新型压缩空气输送管、尾气回流管以及水蒸气输送管上分别设置有第一气体流量传感器，安装第一气体流量传感器便于反馈流量参数。
15.最后，本实用新型第一吸收液输送管上还设置有在线色谱仪，安装在线色谱仪便于反馈通过第一吸收液输送管输送液体的甲醛含量，从而便于判断是否需要打开甲醛输送管上的第六调节阀，通过甲醛输送管进行甲醛液的采出。
16.本实用新型具有结构简单，操作方便，设计巧妙，大大提高了工作效率，具有很好的社会和经济效益，是易于推广使用的产品。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图2为图1细节a的局部放大示意图。
19.图3为本实用新型部件的剖面结构示意图。
具体实施方式
20.如图1至图3所示，一种甲醛生产装置，包括第一精馏塔1以及与第一精馏塔1相连通的第二精馏塔2，所述的第一精馏塔1上设置有甲醛气输送管3的出口端，甲醛气输送管3进口端上设置有氧化反应器4的出口端，氧化反应器4的进口端上连通有混合器罐体5，混合器罐体5沿着混合器罐体5进口端至混合器罐体5出口端方向上依次设置的三个气体混合装置，所述的气体混合装置包括设置在混合器罐体5上的混合气输送管6、混合气输送管6出口端朝向混合器罐体5出口端一侧混合器罐体5内腔中设置的混合锥7以及混合锥7上设置的混合叶片8；第一个所述的混合气输送管6上设置有甲醇气输送管9，第二个所述的混合气输送管6上设置有水蒸气输送管10，第三个所述的混合气输送管6和第二精馏塔2通过尾气回流管11相连通，混合器罐体5的进口端上设置有压缩空气输送管12。
21.所述的压缩空气输送管12上设置有第一压缩机13，第一压缩机13和所述的气体混合装置之间的压缩空气输送管12、尾气回流管11以及水蒸气输送管10上沿着靠近所述的气体混合装置至远离所述的气体混合装置的方向上均分别依次设置有第一单向阀14、第一气体流量传感器15、第一调节阀16以及第一缓冲罐17，安装第一缓冲罐17进而提供气体的缓冲腔，使得更为平稳的向下游输送气体介质；第一缓冲罐17上设置有第一压力传感器18。安装第一压力传感器18便于反馈第一缓冲罐17内的压力参数。
22.所述的甲醇气输送管9沿着靠近所述的气体混合装置至远离所述的气体混合装置的方向上依次设置有第二单向阀19、第二气体流量传感器20、第七调节阀49、第二缓冲罐21、甲醇汽化器22、第一增压泵23、第二调节阀24和甲醇储罐25，第二缓冲罐21上设置有第二压力传感器26。安装第二缓冲罐21便于稳定甲醇气的压力波动；安装第二压力传感器26便于反馈第二缓冲罐21的压力参数。
23.所述的气体混合器和氧化反应器4之间通过氧化器输送管27相连通，混合气输送管6上设置有阻燃过滤器28。安装阻燃过滤器28提高了设备的安全性。
24.根据工艺要求进入由第一精馏塔1以及第二精馏塔2所组成的精馏吸收装置的温度较低；因此混合反应气经氧化反应器4氧化后的生成气具有较高的温度则需要进行降温才能进入所述的精馏吸收装置进行甲醛的吸收；因此本产品在所述的甲醛气输送管3上设置有废热锅炉29的热源通道，废热锅炉29的蒸汽出口端和水蒸气输送管10相连通。所述的生成气通过废热锅炉29冷源通道内的冷源介质进行间接接触实现热交换实现降温的目的，被过废热锅炉29冷源通道内的冷源介质吸收的热产生水蒸气则通过水蒸气输送管10进行输送。
25.所述的每个所述的气体混合装置上所安装的混合叶片8的数量均采用若干个，若
干个混合叶片8呈星形均匀分布在混合锥7上；混合锥7采用锥形结构，每个所述的气体混合装置上所安装的混合锥7的截面积均沿着所对应的混合气输送管6的出口端至混合叶片8的方向逐渐增大；混合锥7的中轴线、混合器罐体5内腔的中轴线以及混合气输送管6出口端内腔的中轴线均位于同一轴线。
26.所述的第二精馏塔2上设置有尾气排放管道30，尾气排放管道30上设置有第三调节阀31，第三调节阀31与第二精馏塔2之间的尾气排放管道30和尾气回流管11的进口端相连通；尾气回流管11上安装的第一缓冲罐17与尾气排放管道30之间的尾气回流管11沿着靠近尾气排放管道30至远离尾气排放管道30的方向上依次设置有钯触媒反应器48、第四调节阀32、第四单向阀33和第二压缩机34。所述的钯触媒反应器48包括反应器本体和钯触媒层；实际案例中所述的钯触媒反应器48则可以采用若干个相互并联的方式，进而实现吸附的连续性。
27.所述的压缩空气输送管12上安装的第一缓冲罐17与第一压缩机13之间的压缩空气输送管12以及水蒸气输送管10进口端与水蒸气输送管10上安装的第一缓冲罐17之间的水蒸气输送管10上均分别设置有第三单向阀35，压缩空气输送管12的进口端上设置有空气过滤器36。安装空气过滤器36进而实现对外界大气的颗粒物过滤，降低进入压缩空气输送管12的空气的颗粒物含量。
28.所述的第一精馏塔1和第二精馏塔2均包括塔体和填料层，所述的第一精馏塔1塔体底部和所述的第一精馏塔1填料层上方的塔体通过第一吸收液输送管38相连通，第二精馏塔2的填料层上方的塔体上设置有脱盐水输送管37；第二精馏塔2塔体底部和第一精馏塔1塔体顶部通过第二吸收液输送管39相连通，第一吸收液输送管38和第二吸收液输送管39沿着靠近所述的第一精馏塔1塔顶至远离所述的第一精馏塔1塔顶的方向均分别依次设置有第二增压泵40和第五调节阀41；第一吸收液输送管38上还设置有在线色谱仪43；第一吸收液输送管38的第二增压泵40和第一吸收液输送管38的第五调节阀41之间设置有甲醛输送管42，甲醛输送管42上设置有第六调节阀44；甲醇储罐25和废热锅炉29的冷源通道上均分别设置有液位传感器45。第一缓冲罐17的底部和第二缓冲罐21的底部上均分别设置有排污管46，排污管46上设置有排污阀47。
29.本产品使用方法如下：如图1至图3所示，本产品在正式运行之前需要进行预运行，预运行阶段是这样实现的：进入混合器罐体5的气体分为三路，三路气体分别为压缩空气、水蒸气以及甲醇蒸汽；所述的压缩空气经过空气过滤器36过滤后进入到压缩空气输送管12上的第一缓冲罐17缓冲后再经压缩空气输送管12上的第一调节阀16调节后再经压缩空气输送管12上的第一气体流量传感器15反馈流量参数输送给混合器罐体5的进口端；所述的水蒸气则通过水蒸气输送管10上的第一缓冲罐17再经水蒸气输送管10上的第一调节阀16调节后再经水蒸气输送管10上的第一气体流量传感器15反馈流量参数输送给相对应的混合气输送管6输送至混合器罐体5内再经所对应的混合锥7导向后与从混合器罐体5进口端方向输送过来的气体在所对应的混合叶片8的作用下进行持续的混合；所述的甲醇蒸汽则是由第二缓冲罐21通过甲醇气输送管9在经过第七调节阀49调整输送流量后再经过第二气体流量传感器20反馈流量参数后再通过相对应的混合气输送管6输送至混合器罐体5内再经所对应的混合锥7导向后与从混合器罐体5进口端方向输送过来的气体在所对应的混合叶片8的作用下进行持续的混合；期间第二缓冲罐21上的第二压力传感器26反馈的压力参
数降低至预设值后，则打开第二调节阀24以及第一增压泵23，此时甲醇储罐25内储存的液体甲醇则在第一增压泵23增压后输送给甲醇汽化器22蒸发成甲醇蒸汽进而补充至第二缓冲罐21内。
30.经过多次混合后所述的压缩空气、水蒸气以及甲醇蒸汽形成均匀的反应混合气输送至氧化反应器4进行反应生成含有甲醛的高温合成气而后输送给废热锅炉29的热源通道与废热锅炉29的冷源通道内的水进行热交换，废热锅炉29的冷源通道内的水蒸发后部分输送通过水蒸气输送管10输送给水蒸气输送管10的第一缓冲罐17内进而维持水蒸气输送管10的第一缓冲罐17压力参数保持在适宜的范围内。通过废热锅炉29热源通道得到含有甲醛的低温合成气从而依次输送给第一精馏塔1和第二精馏塔2进行甲醛气的吸收；并在第二精馏塔2的塔体产出尾气输送给尾气排放管道30一部分输送给尾气处理装置，另外一部分则进入尾气回流管11经尾气回流管11上的钯触媒反应器48吸附尾气中的氢气后再经尾气回流管11上的第二压缩机34输送给尾气回流管11上的第一缓冲罐17，当第一缓冲罐17上的第一压力传感器18反馈的数值到达预设范围后，预运行阶段完成。预运行阶段产出的甲醛浓度较低。
31.当预运行阶段完成后，即可进行本产品的正式运行：正式运行步骤是在预运行的基础上进行的，即通过混合器罐体5进行混合的气体除包括预运行阶段的压缩空气、水蒸气以及甲醇蒸汽之外，增加了由尾气回流管11上的第一缓冲罐17向混合器罐体5提供的除氢尾气；在通过混合器罐体5出口端时形成由压缩空气、水蒸气、甲醇蒸汽以及除氢尾气所组成的四元混合反应气，四元混合反应气输送至氧化反应器4形成含有甲醛的高温合成气再通过废热锅炉29的热源通道后降温输送给第一精馏塔1和第二精馏塔2进行甲醛气的吸收，进入尾气排放管道30一部分输送给尾气处理装置，另外一部分则进入尾气回流管11经尾气回流管11上的钯触媒反应器48吸附尾气中的氢气后再经尾气回流管11上的第二压缩机34输送给尾气回流管11上的第一缓冲罐17从而持续补充第一缓冲罐17内的除氢尾气的压力。
32.正式运行加入除氢后尾气的技术作用为：利用除氢后尾气循环将部分反应热量带走，改变传统工艺反应热由配料蒸汽移走的做法。采用尾气循环法,使蒸汽加入量减少,降低冷凝水,可制取高浓度的甲醛，克服银法工艺无法制取高浓度甲醛的不足，达到用银催化剂法生产高浓度甲醛的目的。并且根据实际工况，通过尾气回流管11上第一气体流量传感器15反馈的数值，调整第一单向阀14开度的大小进而调整进入混合器罐体5除氢后尾气的流量，进而调整工艺参数。
33.通过本实施例，实现了将多种气体在混合器罐体5内利用压缩空气作为载气将甲醇蒸汽、除氢尾气以及水蒸气依次来自于混合器罐体5进口端方向的气体进行混合，在混合过程中结合甲醇气输送管9、水蒸气输送管10以及尾气回流管11所述的气体混合装置将来自于混合器罐体5进口端方向的气体进行逐步混匀从而实现提高进入氧化器之前的提高混合反应气组分混合均匀度的技术问题，从而提高下游精馏吸收塔工艺稳定性。
34.本实用新型是满足于甲醛生产领域工作者需要的一种甲醛生产装置，使得本实用新型具有广泛的市场前景。

技术特征：
1.一种甲醛生产装置，包括第一精馏塔(1)以及与第一精馏塔(1)相连通的第二精馏塔(2)，其特征在于：所述的第一精馏塔(1)上设置有甲醛气输送管(3)的出口端，甲醛气输送管(3)进口端上设置有氧化反应器(4)的出口端，氧化反应器(4)的进口端上连通有混合器罐体(5)，混合器罐体(5)沿着混合器罐体(5)进口端至混合器罐体(5)出口端方向上依次设置的三个气体混合装置，所述的气体混合装置包括设置在混合器罐体(5)上的混合气输送管(6)、混合气输送管(6)出口端朝向混合器罐体(5)出口端一侧混合器罐体(5)内腔中设置的混合锥(7)以及混合锥(7)上设置的混合叶片(8)；第一个所述的混合气输送管(6)上设置有甲醇气输送管(9)，第二个所述的混合气输送管(6)上设置有水蒸气输送管(10)，第三个所述的混合气输送管(6)和第二精馏塔(2)通过尾气回流管(11)相连通，混合器罐体(5)的进口端上设置有压缩空气输送管(12)。2.根据权利要求1所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的压缩空气输送管(12)上设置有第一压缩机(13)，第一压缩机(13)和所述的气体混合装置之间的压缩空气输送管(12)、尾气回流管(11)以及水蒸气输送管(10)上沿着靠近所述的气体混合装置至远离所述的气体混合装置的方向上均分别依次设置有第一单向阀(14)、第一气体流量传感器(15)、第一调节阀(16)以及第一缓冲罐(17)，第一缓冲罐(17)上设置有第一压力传感器(18)。3.根据权利要求1所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的甲醇气输送管(9)沿着靠近所述的气体混合装置至远离所述的气体混合装置的方向上依次设置有第二单向阀(19)、第二气体流量传感器(20)、第二缓冲罐(21)、甲醇汽化器(22)、第一增压泵(23)、第二调节阀(24)和甲醇储罐(25)，第二缓冲罐(21)上设置有第二压力传感器(26)。4.根据权利要求1所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的气体混合器和氧化反应器(4)之间通过氧化器输送管(27)相连通，混合气输送管(6)上设置有阻燃过滤器(28)。5.根据权利要求1所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的甲醛气输送管(3)上设置有废热锅炉(29)的热源通道，废热锅炉(29)的蒸汽出口端和水蒸气输送管(10)相连通。6.根据权利要求1所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的每个所述的气体混合装置上所安装的混合叶片(8)的数量均采用若干个，若干个混合叶片(8)呈星形均匀分布在混合锥(7)上；混合锥(7)采用锥形结构，每个所述的气体混合装置上所安装的混合锥(7)的截面积均沿着所对应的混合气输送管(6)的出口端至混合叶片(8)的方向逐渐增大；混合锥(7)的中轴线、混合器罐体(5)内腔的中轴线以及混合气输送管(6)出口端内腔的中轴线均位于同一轴线。7.根据权利要求2所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的第二精馏塔(2)上设置有尾气排放管道(30)，尾气排放管道(30)上设置有第三调节阀(31)，第三调节阀(31)与第二精馏塔(2)之间的尾气排放管道(30)和尾气回流管(11)的进口端相连通；尾气回流管(11)上安装的第一缓冲罐(17)与尾气排放管道(30)之间的尾气回流管(11)沿着靠近尾气排放管道(30)至远离尾气排放管道(30)的方向上依次设置有钯触媒反应器(48)、第四调节阀(32)、第四单向阀(33)和第二压缩机(34)。8.根据权利要求2所述的甲醛生产装置，其特征在于：所述的压缩空气输送管(12)上安装的第一缓冲罐(17)与第一压缩机(13)之间的压缩空气输送管(12)以及水蒸气输送管(10)进口端与水蒸气输送管(10)上安装的第一缓冲罐(17)之间的水蒸气输送管(10)上均分别设置有第三单向阀(35)，压缩空气输送管(12)的进口端上设置有空气过滤器(36)。

技术总结
本实用新型涉及一种甲醛生产装置，包括第一精馏塔以及与第一精馏塔相连通的第二精馏塔，第一精馏塔上设置有甲醛气输送管的出口端，甲醛气输送管进口端上设置有氧化反应器的出口端，氧化反应器的进口端上连通有混合器罐体，混合器罐体设置的三个气体混合装置，气体混合装置包括设置在混合器罐体上的混合气输送管、混合锥以及混合叶片；第一个混合气输送管上设置有甲醇气输送管，第二个混合气输送管上设置有水蒸气输送管，第三个混合气输送管和第二精馏塔通过尾气回流管相连通，混合器罐体上设置有压缩空气输送管。提高多种气体在进入氧化器之前的混合均匀度从而提高下游精馏吸收塔工艺稳定性。本实用新型调节、使用方便，具有广泛的市场前景。有广泛的市场前景。有广泛的市场前景。


技术研发人员：钟友政 宋振义 宋衍 宋莹莹 陈伟伟 段高英 宋长广 潘娟娟 白诗畅
受保护的技术使用者：河南盛宏丰化工有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/19