甲醛下游產品的制備系統的制作方法

本實用新型涉及化工領域，特別涉及一種用于通過氣相甲醛混合物制備甲醛下游產品的制備系統。

背景技術：

目前制備甲醛下游產品的工藝為：甲醛反應器產生的氣相物料經過兩級水吸收塔吸收得到濃度為37％的甲醛溶液，而該甲醛溶液再經過一套甲醛濃縮工序得到濃度為50％以上的濃甲醛水溶液，再利用該濃甲醛溶液進行甲醛下游產品的合成反應。也就是低濃度甲醛用于下游產品的生產時要經過濃縮、脫醇等工序完成制備，但是該種制備方式的弊端是在熱能的投入和廢水的處理上產生的大量能耗問題。

鐵鉬法工藝路線可以生產出高濃度甲醛,在制取甲醛的下游產品時可以直接利用,不必濃縮,免去了在稀醛濃縮增加的設備及動力消耗以及處理生產中產生的大量含醇廢水上消耗的費用。但鐵鉬法生產工藝單次投資大,電耗高。目前國內普遍采用的是“銀催化法”，并輔助采用尾氣燃燒、DCS集散控制系統等技術完成甲醛下游產品的制備，但是該種工藝導致了整個甲醛行業已形成了先加水，后脫水的矛盾現象。

針對于國內甲醛行業采用先加水、后脫水的矛盾方式制備甲醛的下游產品的現象，研發利用氣相甲醛混合物替代濃甲醛水溶液直接合成甲醛下游產品就顯得尤為重要。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的問題是，提供一種能夠通過氣相甲醛混合物制備甲醛下游產品的制備系統。

為了解決上述問題，本實用新型提供一種甲醛下游產品的制備系統,包括:

物料輸送管道，其用于輸送氣相甲醛混合物；

精餾塔，所述物料輸送管道與所述精餾塔相連通，以用于將氣相甲醛混合物輸送至所述精餾塔內進行反應；

冷凝器，其與所述精餾塔的塔頂相連通，用于分離出由所述精餾塔的塔頂產出的混合氣體中的甲醛下游產品；以及

離心器，其進液口通過輸液管道與所述精餾塔的塔底相連通，以用于引入由所述精餾塔的塔底產出的混合液體，并將其內的甲醛下游產品和母液進行分離，所述離心器的第一出液口通過第一回流管道與所述精餾塔連接，以將所述母液輸送至所述精餾塔內。

作為優選，所述甲醛下游產品的制備系統還包括尾氣輸送器，其與所述冷凝器相連，用于排出所述冷凝器分離出的不凝氣。

作為優選，所述冷凝器包括與所述精餾塔相連通的第一冷凝器和與所述第一冷凝器相連通的第二冷凝器，所述混合氣體經過所述第一冷凝器和所述第二冷凝器將所述甲醛下游產品及不凝氣進行分離。

作為優選，所述甲醛下游產品的制備系統還包括與所述第一冷凝器和第二冷凝器同時相連的第一收集器。

作為優選，所述甲醛下游產品的制備系統還包括與所述第一冷凝器相連用于收集所述第一冷凝器冷凝出的所述甲醛下游產品的第二收集器和與所述第二冷凝器相連用于收集所述第二冷凝器冷凝出的可回收物質的第三收集器。

作為優選，所述甲醛下游產品的制備系統還包括一端與所述精餾塔的底部相連通，另一端與所述第一收集器或第三收集器相連通的第二回流管道。

作為優選，所述甲醛下游產品的制備系統還包括與所述尾氣輸送器相連的膜捕集器，所述膜捕集器用于將所述不凝氣中的不可回收氣體和可回收氣體進行分離。

作為優選，所述甲醛下游產品的制備系統還包括用于對所述精餾塔的塔底進行加熱的再沸器。

作為優選，所述精餾塔內的底部處設有氣體分布器。

作為優選，所述物料輸送管道為由第一管道和第二管道套設形成的雙層管道，所述第一管道和第二管道間充有熱蒸汽。

本實用新型的甲醛下游產品的制備系統的有益效果在于：

(a)省去了甲醛吸收裝置及甲醛濃縮裝置的投資，大大節省了制備經費；

(b)工藝流程短，省去甲醛吸收、甲醛濃縮工序，簡化了操作，降低了運行費用；

(c)氣相甲醛混合物濃度的選取范圍廣，且制備甲醛下游產品的反應條件溫和；

(d)采用氣相保溫進料，避免高濃度液相甲醛在管路內出現聚合堵塞現象；

(e)采用氣相進料，節約精餾塔內物料加熱所需熱量；

(f)采用冷凝及膜滲透法處理尾氣，流程簡單、產品回收率高、能耗低、無二次污染。

附圖說明

圖1為本實用新型的實施例一的結構示意圖(本實施例中由于未涉產出混合液體，故未在圖中示出離心泵及第一回流管道)。

圖2為本實用新型的實施例二的結構示意圖。

圖3為本實用新型的實施例三的結構示意圖(本實施例中由于未涉產出混合液體，故未在圖中示出離心泵及第一回流管道)。

附圖標記：

1-混合器；2-原料氣輸送機；3-精餾塔；4-物料輸送管道；5-第一冷凝器；6-第二冷凝器；7-第一緩沖罐；8-離心器；9-第一回流管道；10-尾氣輸送器；11-再沸器；12-氣體分布器；13-第二回流管道；14-膜捕集器；15-回流泵/進料泵；16-汽化器；17-收集裝置；18-產品輸出管道；19-收集罐；20-不可回收氣體；21-可回收氣體；22-第二收集器；23-第二緩沖罐；24-第一輸液管道；25-第二輸液管道。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述。

本實用新型提供一種甲醛下游產品的制備系統,用于制備甲醛下游產品,該制備系統包括:

物料輸送管道4，其用于輸送氣相甲醛混合物，使用時為保證送料通暢連續，可在該管道上設置原料氣輸送機2；其中，氣相甲醛混合物料的主要組分包括：質量百分含量15～25％的甲醛、質量百分含量15～25％的水蒸氣、質量百分含量15～25％的氫氣、質量百分含量35～45％的氮氣、質量百分含量0.1～1％的二氧化碳、質量百分含量0.1～0.2％的其他物質。使用時可根據具體所要生產的甲醛下游產品而在上述各范圍內選定各物質的具體含量；

精餾塔3，物料輸送管道4與精餾塔3相連用于將氣相甲醛混合物輸送至精餾塔3內，氣相甲醛混合物在精餾塔3內反應生成含有甲醛下游產品的混合氣體，或含有甲醛下游產品的混合液體及伴隨該混合液體生成的氣相副產物，也就是根據所要制取的產物及精餾塔3內使用的催化劑的不同，精餾塔3內反應僅生成以下兩組產品中的一種，或同時生產以下兩組產品，其中，一組為含有甲醛下游產品的混合氣體，另一組是含有甲醛下游產品的混合液體及伴隨混合液體生成的氣相副產物；

冷凝器，其與精餾塔3的塔頂相連，用于分離出由精餾塔3的塔頂產出的混合氣體中的甲醛下游產品以及尾氣和/或可回收物質，即，混合氣體中包含氣相甲醛下游產品、尾氣和/或可回收物質，冷凝器用于將其進行分離；或分離出氣相副產物中的尾氣與可回收物質，即，氣相副產物中包含尾氣及可回收物質，冷凝器用于將尾氣及可回收物質進行分離；具體可通過設置不同的冷凝溫度進行分離，例如將冷凝器的冷凝溫度設置為甲醛下游產品的冷凝溫度，從而分離出甲醛下游產品，剩下的不凝氣即為尾氣或可回收物質或二者的混合物；以及

離心器8，其進液口通過第一輸液管道24與精餾塔3的塔底相連通以用于引入由精餾塔3的塔底產出的混合液體，并將其內的甲醛下游產品及含有甲醛下游產品的母液進行分離，即，混合液體包含甲醛下游產品及母液，離心器8用于分離二者。離心器8的第一出液口通過第一回流管道9與精餾塔3相連通，自該第一出液口產出的母液經第一回流管道9進入精餾塔3內繼續參與反應，以推動反應生成混合液體。離心器8的第二出液口用于產出甲醛下游產品。

進一步地，該制備系統還包括尾氣輸送器10，其與冷凝器相連，用于排出冷凝器分離出的不凝氣。

具體地，本實施例中的冷凝器包括第一冷凝器5和第二冷凝器6，其中第一冷凝器5與精餾塔3的塔頂相連通，第二冷凝器6與第一冷凝器5相連通。當精餾塔3內反應生成的是混合氣體時，混合氣體經過第一冷凝器5和第二冷凝器6分離出不凝氣、可回收物質及甲醛下游產品，當精餾塔3內反應生成的是混合液體和氣相副產物時，氣相副產物經第一冷凝器5和第二冷凝器6分離出可回收物質及尾氣。

在本實用新型中甲醛下游產品的制備系統相較于目前國內主流工藝，省去了甲醛吸收裝置及甲醛濃縮裝置的投資，可以大大節省工程投資，能夠節省投資15％以上。且啟用設備較少，運行費用降低10％以上。另外，由于省去了甲醛吸收及甲醛濃縮工序，不僅縮減了流程，且簡化了操作。

以下結合具體實施例對本實用新型中的制備系統進行詳細描述：

實施例一：由氣相甲醛混合物料直接合成三聚甲醛

如圖1所示，本實施例中的氣相甲醛混合物料中的主要組分包括：質量百分含量為19.5％的甲醛；質量百分含量為20％的水蒸氣；質量百分含量為21％的氫氣、質量百分含量為39％的氮氣、質量百分含量為0.4％的二氧化碳以及質量百分含量為0.1％的其他氣體。催化劑放在精餾塔3內，用于催化氣相甲醛混合物反應，由于反應后的物料隨時得到分離，并排出精餾塔3外，因而破壞了甲醛下游產品制備反應的平衡，使反應能夠完全進行。氣相甲醛混合物料由混合器1制備，物料輸送管道4連在該混合器1上，輸送物料時可通過一臺羅茨鼓風機使位于物料輸送管道4內的氣相甲醛混合物料以500kg/h的流量輸送至三聚甲醛合成反應精餾塔3內，羅茨鼓風機的送風管及物料輸送管道4可設置熱蒸汽夾層以進行保溫，例如，將物料輸送管道4設為具有第一管道和第二管道的雙層管道，且第一管道與第二管道間充有熱蒸汽，使氣相甲醛混合物料的溫度維持在110℃，節約精餾塔3內用于加熱物料所需的熱量。精餾塔3的塔底可通過再沸器11進行加熱，精餾塔3內且位于塔內液面以下20cm-30cm(例如，20cm)處安裝有氣體分布器12，其主要目的是有利于氣液兩相混合、傳質和傳熱行為，以實現氣液間的均勻混合反應，使三聚甲醛、甲醛、水及惰性氣體在精餾塔3內充分氣化，再經過多次部分液相氣化與部分氣相冷凝的過程最終使輕組分(即混合氣體)升至精餾塔3的塔頂,接著經氣體輸送管道依次進入第一冷凝器5和第二冷凝器6。其中,第一冷凝器5的換熱介質采用50℃液態水進行冷凝，第二冷凝器6的換熱介質采用25℃液態水進行冷凝，混合氣體經兩個冷凝器后分離出尾氣和三聚甲醛,尾氣經尾氣輸送機輸送至膜捕集器14,該膜捕集器14根據實際需要選擇合適的滲透膜以將尾氣分成不可回收氣體和可回收氣體兩股物流，其中不可回收氣體輸送至尾氣處理器中進行焚燒。可回收氣體為富集了甲醛、三聚甲醛等有機物的蒸汽，可將其通過循環管道(圖中未示出)重新引入至用于制備氣相甲醛的混合器1中作為反應熱的穩定劑。分離出的三聚甲醛先排至第一緩沖罐7(即第一收集器)中，該第一緩沖罐7連有第二回流管道13，該第二回流管道13的其中一支路將一部分三聚甲醛重新輸送至精餾塔3內用于促進三聚甲醛的生成反應，另一支路將其余三聚甲醛輸送至產品輸出管道18中實現產品的采出。

上述實施過程流程步驟簡單、產品回收率高、能耗低且無二次污染，且未出現三聚甲醛聚合堵塞的現象。另外，塔頂壓力控制絕壓為90KPa，回流比為10:1，塔頂產出的三聚甲醛粗產品(即混合氣體)的流量為187kg/h，其中三聚甲醛的質量百分含量為35％，工藝尾氣量的流量為313kg/h，均達到期望指標。

實施例二：氣相甲醛混合物直接合成烏洛托品

如圖2所示，該實施過程與實施例一中的過程基本相似，區別僅在于：

第一冷凝器5中采用的換熱介質為20℃的液態水，第二冷凝器6中采用的換熱介質為5℃的液態水。精餾塔3反應后的產物為混合液體和氣相副產物，混合液體自塔底產出，經離心器8分離出母液和烏洛托品，母液經第一回流管道9輸送至精餾塔3內。氣相副產物由精餾塔3的塔頂產出后經第一冷凝器5和第二冷凝器6分離出可回收物質及尾氣，可回收物質先排至第一緩沖罐7內進行緩沖，再經與第一緩沖罐7相連通的第二輸液管道25輸送至收集裝置17中以用于回收利用。

實施例三：氣相甲醛混合物直接合成聚甲氧基甲縮醛

如圖3所示，該實施過程與實施例一中的過程基本相似，區別僅在于：

第一冷凝器5中采用的換熱介質為20℃的液態水，第二冷凝器6中采用的換熱介質為5℃的液態水。精餾塔3內的產物為混合氣體，混合氣體經精餾塔3塔頂產出進入第一冷凝器5后，分離出聚甲氧基甲縮醛并進入第二收集器22中，剩余氣體進入第二冷凝器6，經第二冷凝器6分離形成尾氣和液態的可回收物質，可回收物質排入第二緩沖罐23(即第三收集器)緩沖后一部分通過第二回流管道13的第一支路輸送至精餾塔3內，另一部分經第二支路進入收集罐19內，用于在精餾塔3停止反應時收集可回收物質，或者用于臨時收集可回收物質，以方便控制第二回流管道13內可回收物質的流量。其中，精餾塔3的塔底不設置再沸器11，取而代之的是在第二回流管13的第一支路上設置汽化器16，且第一支路上位于汽化器16和緩沖罐7之間還設有進料泵15。

以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用于限制本實用新型，本實用新型的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護范圍內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新型的保護范圍內。