一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔及甲醇蒸發(fā)工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔及甲醇蒸發(fā)工藝方法，該蒸發(fā)塔包括塔體，塔體通過塔盤分為下端的甲醇蒸發(fā)段和上端的水氣混合段；所述甲醇蒸發(fā)段設(shè)有甲醇進(jìn)料口、氣體分布管、甲醇循環(huán)出口、甲醇循環(huán)泵、換熱器和噴淋系統(tǒng)，所述甲醇循環(huán)出口通過甲醇循環(huán)泵依次連接換熱器和噴淋系統(tǒng)形成循環(huán)，所述噴淋系統(tǒng)與氣體分布管之間設(shè)有高效絲網(wǎng)填料，所述氣體分布管設(shè)在甲醇液面之上；所述水氣混合段與甲醇蒸發(fā)段作用相同；所述塔體的頂部設(shè)有氣相出口。本發(fā)明利用熱集成充分利用甲醛吸收塔的熱量，并且改善甲醛生產(chǎn)工藝，減少配料蒸汽甚至不加熱配料蒸汽，大大提高了蒸汽產(chǎn)量。
【專利說明】一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔及甲醇蒸發(fā)工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)工藝及設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及銀法甲醛生產(chǎn)技術(shù)裝置中的甲醇蒸發(fā)技術(shù)工藝及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，銀法甲醛生產(chǎn)主要分為以下幾個(gè)單元操作，甲醇蒸發(fā)單元、氧化反應(yīng)單元、甲醛吸收單元、尾氣處理單元。
[0003]目前國(guó)內(nèi)甲醇蒸發(fā)主要有兩種方式:第一種為升膜式蒸發(fā)器，由于為純甲醇蒸發(fā)，控制蒸發(fā)壓力為5?15Kpa,蒸發(fā)溫度65?70°C,直接利用蒸汽作為甲醇蒸發(fā)的熱源,該蒸發(fā)方式相對(duì)而言蒸汽耗能較大，國(guó)內(nèi)基本被淘汰。目前僅有一些老工廠仍在沿用該蒸發(fā)方式；第二種為采用空氣在甲醇溶液中鼓泡蒸發(fā)帶走甲醇的方式，其換熱方式主要有兩種:第一種為在甲醇蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置中央循環(huán)加熱器，甲醇在蒸發(fā)器內(nèi)走管程，殼程采用熱甲醛加熱，并且由于換熱器內(nèi)置在蒸發(fā)器內(nèi)，設(shè)備尺寸相對(duì)較大，設(shè)備投資費(fèi)用較大，第二種為甲醇蒸發(fā)器內(nèi)不設(shè)置加熱器，甲醇通過甲醇循環(huán)泵進(jìn)入外部設(shè)置的板式換熱器與甲醛吸收塔的循環(huán)的物料充分換熱后進(jìn)入甲醇蒸發(fā)器閃蒸汽化，由于設(shè)置外部循環(huán)換熱增加兩臺(tái)外部循環(huán)泵，而且循環(huán)量比較大，用電負(fù)荷比較大。
[0004]在甲醛正常生產(chǎn)過程中，由于甲醛生產(chǎn)中甲醇氧化生產(chǎn)成甲醛的反應(yīng)熱除滿足脫氫反應(yīng)所需熱量和原料氣升溫及熱損失外尚有多余。為維持反應(yīng)溫度在60(T68(rc，一般在原料甲醇和空氣重配入一定量的水蒸氣以吸收并移走多余反應(yīng)熱，這一配入的水蒸氣稱之為配料蒸汽。在甲醛生產(chǎn)過程中為了保持和維護(hù)反應(yīng)溫度一般控制需要加入配料蒸汽，而加入的配料蒸汽，不參與反應(yīng)和換熱，基本在甲醛吸收單元唄吸收或者尾氣中被直接排放了，而這兩部分的熱量均沒有得到有效的利用，基本都是被浪費(fèi)掉的。甲醛生產(chǎn)中，不加或者減少加入配料蒸汽的量能維持穩(wěn)定反應(yīng)溫度的穩(wěn)定，那么將大大節(jié)省蒸汽耗量，從而提高甲醛生產(chǎn)中的蒸汽產(chǎn)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:要是針對(duì)現(xiàn)有甲醛裝置甲醇蒸發(fā)的工藝及設(shè)備，本發(fā)明提供了一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔及甲醇蒸發(fā)工藝方法，利用熱集成充分利用甲醛吸收塔的熱量，并且改善甲醛生產(chǎn)工藝，減少配料蒸汽甚至不加熱配料蒸汽，大大提高了蒸汽產(chǎn)量。
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔，該蒸發(fā)塔與甲醛生產(chǎn)裝置中甲醛吸收塔配套聯(lián)用，所述甲醇蒸發(fā)塔包括塔體，塔體通過塔盤分為下端的甲醇蒸發(fā)段和上端的水氣混合段，所述塔盤設(shè)有升氣管；所述甲醇蒸發(fā)段設(shè)有甲醇進(jìn)料口、氣體分布管、甲醇循環(huán)出口、甲醇循環(huán)泵、換熱器和噴淋系統(tǒng)，所述甲醇循環(huán)出口通過甲醇循環(huán)泵依次連接換熱器和噴淋系統(tǒng)形成循環(huán)，所述噴淋系統(tǒng)與氣體分布管之間設(shè)有高效絲網(wǎng)填料，所述氣體分布管設(shè)在甲醇液面之上(從而可以避免因?yàn)椴捎霉呐莘绞皆斐晒に噭?dòng)力過高)；所述水氣混合段也設(shè)有進(jìn)水口、出水口、換熱器、水循環(huán)泵、換熱器和噴淋系統(tǒng)，其中出水口依次連接水循環(huán)泵和換熱器后與噴淋系統(tǒng)連接形成循環(huán)，所述升氣管與噴淋系統(tǒng)之間也設(shè)有高效絲網(wǎng)填料；所述塔體的頂部設(shè)有氣相出口。
[0007]所述甲醇蒸發(fā)段中氣體分布管與高效絲網(wǎng)填料之間還設(shè)有列管式換熱器，該換熱器的殼程與塔體連通(用于流通甲醇蒸汽和噴淋系統(tǒng)噴出的甲醛霧化液滴)；同時(shí)水氣混合段中的升氣管和高效絲網(wǎng)填料之間也設(shè)有列管式換熱器，該換熱器的殼程也與塔體連通(用于流通甲醛和水的混合蒸汽，以及噴淋系統(tǒng)噴出的霧化液滴);所述兩個(gè)列管式換熱器的管程與甲醛吸收塔塔頂出口連通。
[0008]所述甲醇蒸發(fā)段和水氣混合段中的換熱器的管程與塔體垂直設(shè)置。
[0009]本發(fā)明提供了一種基于上述甲醇蒸發(fā)塔的甲醇蒸發(fā)工藝方法，包括以下步驟:
(1)甲醇液體通過甲醇泵抽出后經(jīng)過換熱器加熱至40?60°C后，從上至下經(jīng)過霧化噴淋而出，并與從下至上的流通的空氣進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使得空氣能攜帶甲醇?xì)怏w進(jìn)一步上升，在空氣與甲醇霧化液滴進(jìn)行傳質(zhì)傳熱氣化過程中，還需通過高效絲網(wǎng)填料收集去除氣相中的甲醇液滴；
(2)攜帶甲醇?xì)怏w的空氣進(jìn)一步進(jìn)入水氣混合段，水通過水循環(huán)泵抽出后經(jīng)過換熱器加熱至45?75°C后，從上至下經(jīng)過霧化噴淋而出，并與步驟(I)的攜帶甲醇?xì)怏w的空氣進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，最終形成甲醇?xì)怏w、空氣和水蒸氣的混合氣體，并送入下一道工序；在進(jìn)行傳質(zhì)傳熱過程中，還需通過高效絲網(wǎng)填料收集去除氣相中的液滴。
[0010]步驟(I)和(2)中的換熱器的熱源來自甲醛吸收塔頂部出口產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物。
[0011]步驟(I)中攜帶甲醇?xì)怏w的空氣進(jìn)入高效絲網(wǎng)填料進(jìn)行傳質(zhì)傳熱之前，先經(jīng)過塔體內(nèi)部設(shè)置換熱器預(yù)先加熱，該換熱器的熱源來自甲醛吸收塔頂部出口產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物。
[0012]有益效果:本發(fā)明在甲醛控制工藝上采用在甲醇蒸發(fā)器內(nèi)加水的方式，取代甲醛生產(chǎn)過程中采用采用配料蒸汽維持反應(yīng)溫度，并且甲醇蒸發(fā)器內(nèi)加水充分利用甲醛吸收塔的熱量，不使用外界蒸汽加熱，本工藝能節(jié)省大量蒸汽為節(jié)能新工藝。并且將甲醛吸收塔更改為2段吸收，利用兩端吸收上下甲醛循環(huán)液溫度不同來作為甲醇，甲醇、水蒸發(fā)的熱源，能降低甲醛吸收塔的循環(huán)水消耗。并且兩端吸收，對(duì)于甲醛吸收有利，能有效提高甲醛的吸收效果，降低甲醛的原料消耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述甲醛蒸發(fā)塔的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，塔體1、塔盤2、升氣管3、甲醇進(jìn)料口 4、氣體分布管5、甲醇循環(huán)出口 6、甲醇循環(huán)泵7、換熱器8、噴淋系統(tǒng)9、高效絲網(wǎng)填料10、進(jìn)水口 11、出水口 12、水循環(huán)泵13、降液管14、氣相出口 15。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0016]如圖1所示，一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔，本設(shè)備主體為圓筒狀塔體結(jié)構(gòu)，分為兩段式，第一段為甲醇蒸發(fā)段，第二段為甲醇、水蒸發(fā)的水氣混合段。第一段甲醇進(jìn)入甲醇蒸發(fā)段塔釜并形成一段液位高度后，空氣由空氣分布器內(nèi)經(jīng)均勻分布后進(jìn)入塔釜內(nèi)，甲醇通過甲醇循環(huán)出口，經(jīng)由甲醇循環(huán)泵和設(shè)在外部的板式換熱器換熱后，由甲醇分布器(噴淋系統(tǒng))經(jīng)過液體再分布后均勻噴灑在甲醇蒸餾填料段(采用高效絲網(wǎng)填料)，其中甲醇分布器可以有排管式分布器，也可由槽式分布器，為增強(qiáng)霧化效果，也可以采用霧化噴嘴。，空氣與甲醇在高效填料這里進(jìn)行物質(zhì)和熱量交換，空氣熱量傳遞給甲醇使甲醇部分汽化進(jìn)入空氣從而達(dá)到甲醇蒸發(fā)的目的。
[0017]在本設(shè)備內(nèi)上端與下端主要由塔盤分開，混合甲醇的空氣由塔盤上的升氣管進(jìn)入甲醇、水蒸發(fā)段，甲醇、水進(jìn)入甲醇、水蒸發(fā)段并形成一定液位高度后，通過出料管線，經(jīng)由甲醇/水循環(huán)泵和板式換熱器換熱后，由甲醇/水分布器經(jīng)過液體再分布后均勻噴灑在蒸餾填料段，甲醇/水分布器可以是排管式分布器，也可是槽式分布器，為增強(qiáng)霧化效果，也可以采用霧化噴嘴。當(dāng)上端甲醇、水蒸發(fā)段液位超過一定高度時(shí)，液體會(huì)通過降液管流入甲醇蒸發(fā)段，并且降液管一般會(huì)設(shè)置分布器，使溢流的液體能在填料上均勻分布并與空氣均勻接觸，以防止接觸不均勻影響傳質(zhì)效率。
[0018]本發(fā)明甲醇蒸發(fā)控制壓力在(T30KPa，下端甲醇蒸發(fā)的溫度主要控制為4(T50°C，而上端甲醇、水蒸發(fā)的溫度主要控制在5(T65°C。而甲醛吸收塔的塔頂溫度一般在5(T60°C，塔釜7(T80°C，因此在此工藝中將甲醛吸收塔分為兩段循環(huán)換熱，利用甲醛吸收塔上段的作為甲醇下端蒸發(fā)的熱量，利用甲醛吸收塔上端作為甲醇上端蒸發(fā)的熱量，從此達(dá)到熱平衡。
[0019]甲醛生產(chǎn)中，6萬噸甲醛裝置需要配料蒸汽100(Tl500kg/h，改用此工藝甲醇蒸發(fā)器加水20(Tl200kg/h，該工藝可以節(jié)約蒸100(Tl500kg/h，由于甲醛吸收塔需要移出的熱量遠(yuǎn)大于甲醇蒸發(fā)，一般工業(yè)上還需要通過循環(huán)水進(jìn)行冷卻后在進(jìn)入吸收塔，使用該工藝能節(jié)省循環(huán)水12?72t/h。
【權(quán)利要求】
1.一種兩段式甲醇蒸發(fā)塔，該蒸發(fā)塔與甲醛生產(chǎn)裝置中甲醛吸收塔配套聯(lián)用，其特征在于:所述甲醇蒸發(fā)塔包括塔體，塔體通過塔盤分為下端的甲醇蒸發(fā)段和上端的水氣混合段，所述塔盤設(shè)有升氣管；所述甲醇蒸發(fā)段設(shè)有甲醇進(jìn)料口、氣體分布管、甲醇循環(huán)出口、甲醇循環(huán)泵、換熱器和噴淋系統(tǒng)，所述甲醇循環(huán)出口通過甲醇循環(huán)泵依次連接換熱器和噴淋系統(tǒng)形成循環(huán)，所述噴淋系統(tǒng)與氣體分布管之間設(shè)有高效絲網(wǎng)填料，所述氣體分布管設(shè)在甲醇液面之上；所述水氣混合段也設(shè)有進(jìn)水口、出水口、換熱器、水循環(huán)泵、換熱器和噴淋系統(tǒng)，其中出水口依次連接水循環(huán)泵和換熱器后與噴淋系統(tǒng)連接形成循環(huán)，所述升氣管與噴淋系統(tǒng)之間也設(shè)有高效絲網(wǎng)填料；所述塔體的頂部設(shè)有氣相出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩段式甲醇蒸發(fā)塔，其特征在于:所述甲醇蒸發(fā)段中氣體分布管與高效絲網(wǎng)填料之間還設(shè)有列管式換熱器，該換熱器的殼程與塔體連通；同時(shí)水氣混合段中的升氣管和高效絲網(wǎng)填料之間也設(shè)有列管式換熱器，該換熱器的殼程也與塔體連通；所述兩個(gè)列管式換熱器的管程與甲醛吸收塔塔頂出口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述兩段式甲醇蒸發(fā)塔，其特征在于:所述甲醇蒸發(fā)段和水氣混合段中的換熱器的管程與塔體垂直設(shè)置。
4.一種基于權(quán)利要求1?3任一所述甲醇蒸發(fā)塔的甲醇蒸發(fā)工藝方法，其特征在于包括以下步驟: (1)甲醇液體通過甲醇泵抽出后經(jīng)過換熱器加熱至40?60°C后，從上至下經(jīng)過霧化噴淋而出，并與從下至上的流通的空氣進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使得空氣能攜帶甲醇?xì)怏w進(jìn)一步上升，在空氣與甲醇霧化液滴進(jìn)行傳質(zhì)傳熱氣化過程中，還需通過高效絲網(wǎng)填料收集去除氣相中的甲醇液滴； (2)攜帶甲醇?xì)怏w的空氣進(jìn)一步進(jìn)入水氣混合段，水通過水循環(huán)泵抽出后經(jīng)過換熱器加熱至45?75°C后，從上至下經(jīng)過霧化噴淋而出，并與步驟(I)的攜帶甲醇?xì)怏w的空氣進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，最終形成甲醇?xì)怏w、空氣和水蒸氣的混合氣體，并送入下一道工序；在進(jìn)行傳質(zhì)傳熱過程中，還需通過高效絲網(wǎng)填料收集去除氣相中的液滴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述甲醇蒸發(fā)工藝方法，其特征在于:步驟(I)和(2)中的換熱器的熱源來自甲醛吸收塔頂部出口產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述甲醇蒸發(fā)工藝方法，其特征在于:步驟(I)中攜帶甲醇?xì)怏w的空氣進(jìn)入高效絲網(wǎng)填料進(jìn)行傳質(zhì)傳熱之前，先經(jīng)過塔體內(nèi)部設(shè)置換熱器預(yù)先加熱，該換熱器的熱源來自甲醛吸收塔頂部出口產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物。
【文檔編號(hào)】C07C45/38GK104147800SQ201410426239
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】向家勇, 許引, 張鴻偉 申請(qǐng)人:江蘇凱茂石化科技有限公司