甲胺合成裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及的甲胺合成裝置，包括有氨氣塔、甲醇氣源、蒸發器組、換熱器組、熱源和反應器，所述蒸發器組由兩個蒸發器和一個蒸發筒構成，所述蒸發器和蒸發筒分別豎向設置，蒸發筒設置在兩個蒸發器之間，所述蒸發筒下端分別與兩側的蒸發器下封頭相連接，所述蒸發筒中部兩側分別與蒸發器上封頭相連接，所述蒸發筒上端與換熱器組相連通；通過本技術方案，省卻了專門的原料混合配套設備，蒸發器組同時具備有原料混合功能，在綜合利用合成系統能力的同時，做到節能降耗，基本使原料達到所要求溫度、壓力，并且充分考慮到實踐操作的安全、穩定，通過設置壓力平衡管、溫度平衡管的方式，增加反應系統的操作彈性，可靈活生產負荷、產品比例。
【專利說明】甲胺合成裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種化工合成設備，特別是涉及一種甲胺合成裝置。
【背景技術】
[0002]甲胺是重要的有機化工原料，廣泛應用于醫藥、農藥、橡膠、染料和制革等工業上，近年來甲胺廣泛應用于國防工業，直接用于高效能的火箭燃料，其應用范圍不斷擴大。
[0003]甲醇與氨在催化劑作用下，經醇氨化法而生成甲胺。其反應方程式如下:
[0004](一 )主反應
[0005]觸媒
[0006](1)CH30H+NH3--- NH2CH3+H20 1.8MPaG，420 ~425°C ;
[0007]條件同上
[0008](2) 2CH30H+NH3— 一~- NH (CH3) 2+2H20
[0009]條件同上
[0010](3) 3CH30H+NH3--- N (CH3) 3+3H20 [0011](二)副反應
[0012]N (CH3) 3+NH3- — NH (CH3) 2+NH2CH3
[0013]從反應條件中不難看出，此反應對原料的溫度、壓力有較高的要求，如何高效的得到所要求的原料對合成裝置要求較高。
[0014]現有技術中，甲胺合成工藝裝置存在的弊端是，1.合成原料的配比需要專門的配套動、靜設備，加壓輸送合成，具有設備多、能耗高的弊端；2.原料氣預熱裝置落后，達到甲胺合成反應最低溫度難于實現，能實現者只是以成倍增加能量能耗來換取；3.合成產生產品熱量沒有得到有效利用，大部分依靠水冷，能量流失嚴重；4.合成系統缺乏綜合能量優化配置的概念，裝置各設備間聯系單一，傳統工藝只做到了其中的某一個或者幾個點，往往出現效率高但操作困難或者操作簡易但效率差的現象。
實用新型內容
[0015]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種甲胺合成裝置，通過本技術方案，可以為甲胺合成創造良好的生產條件，并且綜合利用蒸汽，做到節能降耗，并且保證達到所要求的反應溫度和壓力，原料在進入反應器之前先后通過蒸發器組、換熱器、電爐進行了多次的加熱，且對反應物熱量進行了綜合利用，原料進入反應器進行反應，得到甲胺混合物，使熱量得到循環使用，降低了消耗成本，可以創造出更好的經濟效益和節能效果。
[0016]為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種甲胺合成裝置，包括有氨氣塔、甲醇氣源、蒸發器組、換熱器組、熱源和反應器，所述蒸發器組由兩個蒸發器和一個蒸發筒構成，所述蒸發器和蒸發筒分別豎向設置，蒸發筒設置在兩個蒸發器之間，所述蒸發筒下端分別與兩側的蒸發器下封頭相連接，所述蒸發筒中部兩側分別與蒸發器上封頭相連接，所述蒸發筒上端與換熱器組相連通，所述氨氣塔和甲醇氣源分別與蒸發筒相連通，兩個蒸發器上設置有蒸發殼程，兩個蒸發殼程設置有熱源，對原料氣進行預熱，所述兩個蒸發器上的蒸發殼程相并聯。
[0017]所述換熱器組由三個水平方向臥式安裝的換熱器A、換熱器B和換熱器C構成，所述換熱器A、換熱器B和換熱器C三個換熱器的換熱殼程相串聯，所述換熱殼程輸入端與蒸發器組中蒸發筒上端相連通，所述換熱殼程輸出端與反應器相連，換熱器B和換熱器C相串接，換熱器C的管程輸入端與反應器相連，換熱器B輸出端與蒸發器組的蒸發殼程輸入端相連，蒸發殼程輸出端輸出熱能進入熱量回收預熱器。
[0018]所述反應器上端設置有氣體進口，所述換熱殼程輸出端與反應器的氣體進口相連通，反應器下端設置有氣體出口，所述換熱器C輸入端與反應器下端氣體出口相連，所述反應器內設置有床層式分段層，在相鄰的兩個床層式分段層之間設置有間隔區，在床層式分段層中的上部設置有壓板，在床層式分段層中的底部鋪設有瓷球，在瓷球和壓板之間裝填有催化劑。
[0019]位于催化劑位置所對應的反應器側壁上設置有卸料口，在反應器中間隔區位置所對應的反應器側壁上設置有冷機管，所述冷機管與氨氣塔相連通。
[0020]所述反應器的下端氣體出口內設置有粉塵過濾器，所述粉塵過濾器由護板、出氣導管、超濾管和出灰管構成，所述出氣導管豎直設置在反應器內下部，出氣導管的下端與反應器的氣體出口相連通，在出氣導管的頂部設置有呈弧形的護板，在出氣導管周圍設置有超濾管，在反應器下端上設置有出灰管。
[0021]所述換熱殼程輸出端和反應器的氣體進口之間設置有電爐，所述電爐為工業用電阻爐，在原始開車或出現異常情況下開啟電爐進行熱量補充，保證原料進入反應器之前達到所要求的溫度和壓力。
[0022]采用上述技術方案后的有益效果是:一種甲胺合成裝置，通過本技術方案，省卻了專門的原料混合配套設備，蒸發器組同時具備有原料混合功能，在原料進入反應器前經過蒸發器、換熱器、電爐三道工序進行預熱，原料氣溫度控制靈活、能耗低，可充分回收，在綜合利用合成系統能力的同時，做到節能降耗，基本使原料達到所要求溫度、壓力，并且充分考慮到實踐操作的安全、穩定，通過設置壓力平衡管、溫度平衡管的方式，增加反應系統的操作彈性，可靈活生產負荷、產品比例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的整體結構圖。
[0024]圖2為本實用新型中反應器的結構圖。
[0025]圖中，I氨氣塔、2甲醇氣源、3電爐、4反應器、5蒸發器、6蒸發筒、7蒸發殼程、8換熱器A、9換熱器B、10換熱器C、11換熱殼程、12氣體進口、13氣體出口、14床層式分段層、15間隔區、16壓板、17瓷球、18催化劑、19卸料口、20冷機管、21護板、22出氣導管、23超濾管、24出灰管、25熱量回收預熱器。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖對本實用新型中具體實施例作進一步詳細說明。
[0027]如圖1和圖2所示，本實用新型涉及的甲胺合成裝置，包括有氨氣塔1、甲醇氣源2、蒸發器組、換熱器組和反應器4，所述蒸發器組由兩個蒸發器5和一個蒸發筒6構成，所述蒸發器5和蒸發筒6分別豎向設置，蒸發筒6設置在兩個蒸發器5之間，所述蒸發筒6下端分別與兩側的蒸發器5下封頭相連接，所述蒸發筒6中部兩側分別與蒸發器5上封頭相連接，所述蒸發筒6上端與換熱器組相連通，所述氨氣塔I和甲醇氣源2分別與蒸發筒6相連通，兩個蒸發器5上設置有蒸發殼程7，兩個蒸發殼程7上設置有熱源，對原料氣進行預熱，所述兩個蒸發器5上的蒸發殼程7相并聯。
[0028]所述換熱器組由三個水平方向臥式安裝的換熱器AS、換熱器B9和換熱器ClO構成，所述換熱器AS、換熱器B9和換熱器ClO三個換熱器的換熱殼程11相串聯，所述換熱殼程11輸入端與蒸發器組中蒸發筒6上端相連通，所述換熱殼程11輸出端與反應器4相連，換熱器B9和換熱器ClO相串接，換熱器C9的管程輸入端與反應器4相連，換熱器B9輸出端與蒸發器組的蒸發殼程7輸入端相連，蒸發殼程7輸出端的輸出熱能進入熱量回收預熱器25。
[0029]所述反應器4上端設置有氣體進口 12，所述換熱殼程11輸出端與反應器4的氣體進口 12相連通，反應器4下端設置有氣體出口 13，所述換熱器ClO輸入端與反應器4下端氣體出口 13相連，所述反應器4內設置有床層式分段層14，在相鄰的兩個床層式分段層14之間設置有間隔區15，在床層式分段層14中的上部設置有壓板16，在床層式分段層14中的底部鋪設有瓷球17，在瓷球17和壓板16之間裝填有催化劑18。
[0030]位于催化劑18位置所對應的反應器4側壁上設置有卸料口 19，在反應器4中間隔區15位置所對應的反應器4側壁上設置有冷機管20，所述冷機管20與氨氣塔I相連通。
[0031]所述反應器4的下端氣體出口 13內設置有粉塵過濾器，所述粉塵過濾器由護板21、出氣導管22、超濾管23和出灰管24構成,所述出氣導管22豎直設置在反應器4內下部，出氣導管22的下端與反應器4的氣體出口 13相連通，在出氣導管22的頂部設置有呈弧形的護板21，在出氣導管22周圍設置有超濾管23，在反應器4下端上設置有出灰管24。
[0032]所述換熱殼程11輸出端和反應器4的氣體進口 12之間設置有電爐3，對于本實用新型的實施例中，所述電爐3為工業用電阻爐，在原始開車或出現異常情況下開啟電爐3進行熱量補充，保證原料進入反應器4之前達到所要求溫度和壓力。
[0033]本實用新型在實際工作時，以生產量為6萬噸/年的甲胺合成裝置為例，其中甲醇需求量為13t/h，氨需求量為15000Nm3/h ；當按要求13t/h的甲醇通過甲醇預熱器后與壓力為l.SMpaG，氣量為15000Nm3/h的氨進入蒸發筒6，一側的蒸發器5以低壓蒸汽為熱源對原料進行加熱，另一側的蒸發器5以反應氣為熱源對原料進行加熱，在兩側蒸發器5的作用下，原料得到混合與加熱，以混合氣態的狀態進入換熱器。在操作中為保持這種混合氣態，來自蒸發筒6的原料在換熱器組處進行進一步的加熱，換熱器AS以高壓蒸汽為熱源進行加熱，換熱器B9、換熱器ClO以反應物為熱源進行加熱。來自蒸發筒6的原料依次經過換熱器的換熱殼程11，為保證溫度和壓力，經過換熱殼程11的原料通過電爐3進一步加熱，從而達到溫度和壓力的原料進入反應器4后進行充分反應，且保證反應條件壓力1.SMpaG左右、溫度420?425°C，反應氣由反應器4的氣體出口 13依次進入換熱器C10、換熱器B9、蒸發器5中的一個后，最后進入精餾部分。
[0034]本實用新型涉及的甲胺合成裝置，為甲胺合成創造良好的條件且綜合利用熱量，做到節能降耗，蒸發器組使原料充分混合，并達到一定溫度、壓力，換熱器組基本使原料達到所要求溫度、壓力，電爐3作為補充再一次確保所需原料的溫度、壓力，良好狀態的原料為反應提供了條件，反應物的熱量經過換熱器AS、換熱器B9和換熱器ClO三個換熱器，兩個蒸發器5和蒸發筒6，使熱量循環使用，應用前景廣泛。
[0035]以上所述，僅為本實用新型的較佳可行實施例而已，并非用以限定本實用新型的范圍。
【權利要求】
1.一種甲胺合成裝置，包括有氨氣塔、甲醇氣源、蒸發器組、換熱器組、熱源和反應器，其特征在于，所述蒸發器組由兩個蒸發器和一個蒸發筒構成，所述蒸發器和蒸發筒分別豎向設置，蒸發筒設置在兩個蒸發器之間，所述蒸發筒下端分別與兩側的蒸發器下封頭相連接，所述蒸發筒中部兩側分別與蒸發器上封頭相連接，所述蒸發筒上端與換熱器組相連通，所述氨氣塔和甲醇氣源分別與蒸發筒相連通，兩個蒸發器上設置有蒸發殼程，兩個蒸發殼程設置有熱源，對原料氣進行預熱，所述兩個蒸發器上的蒸發殼程相并聯。
2.根據權利要求1所述的甲胺合成裝置，其特征在于，所述換熱器組由三個水平方向臥式安裝的換熱器A、換熱器B和換熱器C構成，所述換熱器A、換熱器B和換熱器C三個換熱器的換熱殼程相串聯，所述換熱殼程輸入端與蒸發器組中蒸發筒上端相連通，所述換熱殼程輸出端與反應器相連，換熱器B和換熱器C相串接，換熱器C的管程輸入端與反應器相連，換熱器B輸出端與蒸發器組的蒸發殼程輸入端相連，蒸發殼程輸出端輸出熱能進入熱量回收預熱器。
3.根據權利要求1或2所述的甲胺合成裝置，其特征在于，所述反應器上端設置有氣體進口，所述換熱殼程輸出端與反應器的氣體進口相連通，反應器下端設置有氣體出口，所述換熱器C輸入端與反應器下端氣體出口相連，所述反應器內設置有床層式分段層，在相鄰的兩個床層式分段層之間設置有間隔區，在床層式分段層中的上部設置有壓板，在床層式分段層中的底部鋪設有瓷球，在瓷球和壓板之間裝填有催化劑。
4.根據權利要求3所述的甲胺合成裝置，其特征在于，位于催化劑位置所對應的反應器側壁上設置有卸料口，在反應器中間隔區位置所對應的反應器側壁上設置有冷機管，所述冷機管與氨氣塔相連通。
5.根據權利要求3所述的甲胺合成裝置，其特征在于，所述反應器的下端氣體出口內設置有粉塵過濾器，所述粉塵過濾器由護板、出氣導管、超濾管和出灰管構成，所述出氣導管豎直設置在反應器內下部，出氣導管的下端與反應器的氣體出口相連通，在出氣導管的頂部設置有呈弧形的護板，在出氣導管周圍設置有超濾管，在反應器下端上設置有出灰管。
6.根據權利要求3所述的甲胺合成裝置，其特征在于，所述換熱殼程輸出端和反應器的氣體進口之間設置有電爐。
【文檔編號】C07C211/04GK203459056SQ201320586674
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】常懷春, 于富紅, 滿愿, 李海軍, 陶志遠, 張吉林, 王傳明, 楊光影, 張桂鑫 申請人:山東華魯恒升化工股份有限公司