[发明专利]低能耗的甲醛生产方法

说明书

本发明涉及甲醇与空气在银催化剂作用下发生氧化脱氢反应生成甲醛的低能耗甲醛生产方法以及该方法所采用的设备。

在银催化剂作用下，甲醇与空气反应生成甲醛的过程包括以甲醇脱氢为基础的吸热反应和以脱氢反应所得的氢与进料空气中的氧反应生成水为基础的放热反应。总体反应是放热反应，而且反应温度较高。如何合理与充分地利用这些反应热是甲醛行业一直在探讨的节能问题。

甲醇与空气反应生成甲醛的工艺流程通常是：甲醇气体、空气和配料蒸汽以预定的比例混合；将此混合气送入反应器；在银催化剂作用下，混合气发生反应，生成甲醛气体产物温度高达550～700℃，由于气体产物中的甲醛在高温下易分解，发生副反应，降低收率，因此气体产物必须尽快骤冷到230℃以下，然后送去冷凝吸收。

为了利用甲醛气体产物具有的热量，日本专利公告昭34-6718和日本专利公告昭48-20527提出回收此热作为浓缩甲醛或从气体产物除去未反应甲醇的一种热源的方法。然而，这些方法在有效利用气体产物具有的热量方面都不尽令人满意。日本专利公告昭55-30783和日本专利公告昭55-11653提出回收此热作为甲醛蒸发的一种热源的方法。

《全国甲醛工业调查报告》(全国甲醛行业会议(1990.6)，全国甲醛行业协作组、化工部西南化工研究院编)第26页图14是我国目前较先进的甲醛生产节能工艺流程，如附图1所示。甲醇和空气在甲醇蒸发器1内加热成气体，与配料蒸汽按一定的比例混合，混合气进入预热器2加热，然后进入反应器3发生氧化脱氢反应。反应产物温度高达650℃，接着在废热锅炉4内冷却到200℃，气体反应产物进入换热器5，进一步冷却到80℃左右，最后进入吸收塔7，该流程在余热利用方面采取的措施主要有：1、利用反应产物高温显热急冷，在废热锅炉中发生蒸汽回收利用；2、利用反应产物显热或部分潜热通过一种热媒(热水等)循环作为甲醇蒸发器热源；3、吸收塔下部的少量水蒸汽冷凝和甲醛溶解热回收利用。附图2是该工艺流程的冷热流匹配图。表示反应产物放热或吸热的温位T和相应的热负荷Q。图右上部折线AB和BC表示反应产物气体以离开反应器3中的催化剂床层到进入尾气锅炉6前的放热曲线。B点是反应产物由气体开始转变成液体的相变点，也称露点，大约为80℃。图中左下方为各热阱受热温位和热负荷曲线。9为废热锅炉4中水蒸汽恒温蒸发线；10的上一条曲线为换热器5中软水升温线，下一条曲线为甲醇蒸发线；11为吸收塔7下部甲醇预热线；12的上一条曲线为循环吸收液在塔内升温和在冷却器8中降温的温变线，下一条曲线为冷却器8中冷却水升温线。从图2可见，约1/3的反应热未得到利用，发生蒸汽的温位也较低，因而(有效能)回收率相对较小。该流程的不足之处在于：1、流程采用二级传热蒸发甲醇，不但因需要两套传热设备投资大，而且损大； 2、吸收 塔采用二级传热，传热损大，取热温位低，大部 分反应产物的潜热无法利用，并且每级传热推动力都较小，循环冷却水及循环吸收液温升小，流量 大，电耗高，操作费用大，设备投资费用也高； 3、将温度较低的软水直接通入废热锅炉，缺少软 水预热段，降低了蒸汽的产量，反应产物显热利用 的效率较低；4、水、重组分及金属或非金属离 子等杂质在蒸发器底部富集，使得蒸发温度升高，导致更多的杂质带入反应床层，使副产物增多，催 化剂失活，寿命缩短。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，通过经济优化设计，提供一种充分利用甲醛生产过程中的能量，发生蒸汽自给有余并有低温热输出，同时，降低甲醛单耗及操作费用的低能耗甲醛生产方法及该方法所采用的设备。