一种两段式甲醇蒸发塔及甲醇蒸发工艺方法

摘要

本发明公开了一种两段式甲醇蒸发塔及甲醇蒸发工艺方法，该蒸发塔包括塔体，塔体通过塔盘分为下端的甲醇蒸发段和上端的水气混合段；所述甲醇蒸发段设有甲醇进料口、气体分布管、甲醇循环出口、甲醇循环泵、换热器和喷淋系统，所述甲醇循环出口通过甲醇循环泵依次连接换热器和喷淋系统形成循环，所述喷淋系统与气体分布管之间设有高效丝网填料，所述气体分布管设在甲醇液面之上；所述水气混合段与甲醇蒸发段作用相同；所述塔体的顶部设有气相出口。本发明利用热集成充分利用甲醛吸收塔的热量，并且改善甲醛生产工艺，减少配料蒸汽甚至不加热配料蒸汽，大大提高了蒸汽产量。

说明书

技术领域

本发明属于化工生产工艺及设备技术领域，主要涉及银法甲醛生产技术装置中的甲醇蒸发技术工艺及装置。

背景技术

目前，银法甲醛生产主要分为以下几个单元操作，甲醇蒸发单元、氧化反应单元、甲醛吸收单元、尾气处理单元。

目前国内甲醇蒸发主要有两种方式：第一种为升膜式蒸发器，由于为纯甲醇蒸发，控制蒸发压力为5~15Kpa，蒸发温度65~70℃，直接利用蒸汽作为甲醇蒸发的热源，该蒸发方式相对而言蒸汽耗能较大，国内基本被淘汰。目前仅有一些老工厂仍在沿用该蒸发方式；第二种为采用空气在甲醇溶液中鼓泡蒸发带走甲醇的方式，其换热方式主要有两种：第一种为在甲醇蒸发器内设置中央循环加热器，甲醇在蒸发器内走管程，壳程采用热甲醛加热，并且由于换热器内置在蒸发器内，设备尺寸相对较大，设备投资费用较大，第二种为甲醇蒸发器内不设置加热器，甲醇通过甲醇循环泵进入外部设置的板式换热器与甲醛吸收塔的循环的物料充分换热后进入甲醇蒸发器闪蒸汽化，由于设置外部循环换热增加两台外部循环泵，而且循环量比较大，用电负荷比较大。

在甲醛正常生产过程中，由于甲醛生产中甲醇氧化生产成甲醛的反应热除满足脱氢反应所需热量和原料气升温及热损失外尚有多余。为维持反应温度在600~680℃，一般在原料甲醇和空气重配入一定量的水蒸气以吸收并移走多余反应热，这一配入的水蒸气称之为配料蒸汽。在甲醛生产过程中为了保持和维护反应温度一般控制需要加入配料蒸汽，而加入的配料蒸汽，不参与反应和换热，基本在甲醛吸收单元呗吸收或者尾气中被直接排放了，而这两部分的热量均没有得到有效的利用，基本都是被浪费掉的。甲醛生产中，不加或者减少加入配料蒸汽的量能维持稳定反应温度的稳定，那么将大大节省蒸汽耗量，从而提高甲醛生产中的蒸汽产量。

发明内容

发明目的：要是针对现有甲醛装置甲醇蒸发的工艺及设备，本发明提供了一种两段式甲醇蒸发塔及甲醇蒸发工艺方法，利用热集成充分利用甲醛吸收塔的热量，并且改善甲醛生产工艺，减少配料蒸汽甚至不加热配料蒸汽，大大提高了蒸汽产量。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种两段式甲醇蒸发塔，该蒸发塔与甲醛生产装置中甲醛吸收塔配套联用，所述甲醇蒸发塔包括塔体，塔体通过塔盘分为下端的甲醇蒸发段和上端的水气混合段，所述塔盘设有升气管；所述甲醇蒸发段设有甲醇进料口、气体分布管、甲醇循环出口、甲醇循环泵、换热器和喷淋系统，所述甲醇循环出口通过甲醇循环泵依次连接换热器和喷淋系统形成循环，所述喷淋系统与气体分布管之间设有高效丝网填料，所述气体分布管设在甲醇液面之上（从而可以避免因为采用鼓泡方式造成工艺动力过高）；所述水气混合段也设有进水口、出水口、换热器、水循环泵、换热器和喷淋系统，其中出水口依次连接水循环泵和换热器后与喷淋系统连接形成循环，所述升气管与喷淋系统之间也设有高效丝网填料；所述塔体的顶部设有气相出口。

所述甲醇蒸发段中气体分布管与高效丝网填料之间还设有列管式换热器，该换热器的壳程与塔体连通（用于流通甲醇蒸汽和喷淋系统喷出的甲醛雾化液滴）；同时水气混合段中的升气管和高效丝网填料之间也设有列管式换热器，该换热器的壳程也与塔体连通（用于流通甲醛和水的混合蒸汽，以及喷淋系统喷出的雾化液滴）；所述两个列管式换热器的管程与甲醛吸收塔塔顶出口连通。

所述甲醇蒸发段和水气混合段中的换热器的管程与塔体垂直设置。

本发明提供了一种基于上述甲醇蒸发塔的甲醇蒸发工艺方法，包括以下步骤：

（1）甲醇液体通过甲醇泵抽出后经过换热器加热至40～60℃后，从上至下经过雾化喷淋而出，并与从下至上的流通的空气进行传质传热，使得空气能携带甲醇气体进一步上升，在空气与甲醇雾化液滴进行传质传热气化过程中，还需通过高效丝网填料收集去除气相中的甲醇液滴；

（2）携带甲醇气体的空气进一步进入水气混合段，水通过水循环泵抽出后经过换热器加热至45～75℃后，从上至下经过雾化喷淋而出，并与步骤（1）的携带甲醇气体的空气进行传质传热，最终形成甲醇气体、空气和水蒸气的混合气体，并送入下一道工序；在进行传质传热过程中，还需通过高效丝网填料收集去除气相中的液滴。

步骤（1）和（2）中的换热器的热源来自甲醛吸收塔顶部出口产生的气相产物。

步骤（1）中携带甲醇气体的空气进入高效丝网填料进行传质传热之前，先经过塔体内部设置换热器预先加热，该换热器的热源来自甲醛吸收塔顶部出口产生的气相产物。

有益效果：本发明在甲醛控制工艺上采用在甲醇蒸发器内加水的方式，取代甲醛生产过程中采用采用配料蒸汽维持反应温度，并且甲醇蒸发器内加水充分利用甲醛吸收塔的热量，不使用外界蒸汽加热，本工艺能节省大量蒸汽为节能新工艺。并且将甲醛吸收塔更改为2段吸收，利用两端吸收上下甲醛循环液温度不同来作为甲醇，甲醇、水蒸发的热源，能降低甲醛吸收塔的循环水消耗。并且两端吸收，对于甲醛吸收有利，能有效提高甲醛的吸收效果，降低甲醛的原料消耗。

附图说明

图1为本发明所述甲醛蒸发塔的结构示意图。

其中，塔体1、塔盘2、升气管3、甲醇进料口4、气体分布管5、甲醇循环出口6、甲醇循环泵7、换热器8、喷淋系统9、高效丝网填料10、进水口11、出水口12、水循环泵13、降液管14、气相出口15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明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。

如图1所示，一种两段式甲醇蒸发塔，本设备主体为圆筒状塔体结构，分为两段式，第一段为甲醇蒸发段，第二段为甲醇、水蒸发的水气混合段。第一段甲醇进入甲醇蒸发段塔釜并形成一段液位高度后，空气由空气分布器内经均匀分布后进入塔釜内，甲醇通过甲醇循环出口，经由甲醇循环泵和设在外部的板式换热器换热后，由甲醇分布器（喷淋系统）经过液体再分布后均匀喷洒在甲醇蒸馏填料段（采用高效丝网填料），其中甲醇分布器可以有排管式分布器，也可由槽式分布器，为增强雾化效果，也可以采用雾化喷嘴。，空气与甲醇在高效填料这里进行物质和热量交换，空气热量传递给甲醇使甲醇部分汽化进入空气从而达到甲醇蒸发的目的。

在本设备内上端与下端主要由塔盘分开，混合甲醇的空气由塔盘上的升气管进入甲醇、水蒸发段，甲醇、水进入甲醇、水蒸发段并形成一定液位高度后，通过出料管线，经由甲醇/水循环泵和板式换热器换热后，由甲醇/水分布器经过液体再分布后均匀喷洒在蒸馏填料段，甲醇/水分布器可以是排管式分布器，也可是槽式分布器，为增强雾化效果，也可以采用雾化喷嘴。当上端甲醇、水蒸发段液位超过一定高度时，液体会通过降液管流入甲醇蒸发段，并且降液管一般会设置分布器，使溢流的液体能在填料上均匀分布并与空气均匀接触，以防止接触不均匀影响传质效率。

本发明甲醇蒸发控制压力在0~30KPa,下端甲醇蒸发的温度主要控制为40~50℃，而上端甲醇、水蒸发的温度主要控制在50~65℃。而甲醛吸收塔的塔顶温度一般在50~60℃，塔釜70~80℃，因此在此工艺中将甲醛吸收塔分为两段循环换热，利用甲醛吸收塔上段的作为甲醇下端蒸发的热量，利用甲醛吸收塔上端作为甲醇上端蒸发的热量，从此达到热平衡。

甲醛生产中，6万吨甲醛装置需要配料蒸汽1000~1500kg/h,改用此工艺甲醇蒸发器加水200~1200kg/h，该工艺可以节约蒸1000~1500kg/h，由于甲醛吸收塔需要移出的热量远大于甲醇蒸发，一般工业上还需要通过循环水进行冷却后在进入吸收塔，使用该工艺能节省循环水12~72t/h。