超大规模生产甲醛和脲醛预缩液的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产甲醛和脲醛预缩液的方法，包括步骤：S101：将甲醇气化处理，得到混合原料气；混合原料气中甲醇浓度为6％～11％，氧气浓度为9％～13％，余量为惰性气体；S102：将原料气送入反应器，在铁钼催化剂的作用下，于200℃～400℃下进行反应；S103：将反应产物送入吸收系统中被预设溶液吸收，最终得到甲醛或脲醛预缩液。本发明专利技术提供的超大规模生产氧化法(即铁钼法)甲醛工艺，具有转化率高、收率高、产品浓度高、能源回收度高、产品质量优异，正常生产中无液废固废等突出优点，特别适合现代化大化工行业的需求，也彻底打破了国外长期垄断铁钼法甲醛工艺的困境，填补了国内该项工艺自主知识产权的空白。

【技术实现步骤摘要】
超大规模生产甲醛和脲醛预缩液的方法
本专利技术涉及石油化工
，具体涉及一种超大规模生产甲醛和脲醛预缩液的方法。
技术介绍
目前，国内外甲醛生产方法主要有银法和铁钼法两种。银法的优点是投资小、动力消耗低，缺点是甲醇单耗高，甲醛中甲醇含量高，甲醛浓度低(37％左右)，安全性低，单套装置能力最大为12万吨装置。对传统银法改进的工艺如尾气循环法、烟道气循环法，该法虽然可以提高甲醛浓度，但未能有效降低产品中的甲醇含量；此外，如果通过提高反应温度和氧醇比来降低产品中的甲醇含量，必然使副反应增加，甲醇单耗增高。因为增加了尾气或烟气循环风机，导致动力消耗增大。铁钼法的优点是甲醇单耗低，甲醛中甲醇含量低，甲醛浓度可调，自动化程度高；缺点是产品酸值较高，投资大，动力消耗高，成本高，只适用于聚甲醛、低聚甲醛等以高浓度甲醛为原料的领域。近年来，随着甲醛市场需求的日益增长，尤其是对高浓度高品质甲醛产品的需求明显增高，铁钼法生产甲醛具有转化率高，催化剂活性高，操作条件温和，产品中甲醇含量低，产品浓度高，催化剂无毒无害，便于回收再利用等优点；然而，传统铁钼法工艺依旧存在相对严峻的投资大、动力消耗高、成本高、装置能力有限等缺点。基于此，亟需研究一种新型的能够有效用于超大规模高效生产高浓度甲醛的方法，从而在降低能耗的同时提高装置能力，以规模效应抵消投资大的应用弱点。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种超大规模生产高浓度甲醛和脲醛预缩液的方法。本专利技术提供的超大规模生产氧化法(即铁钼法)甲醛工艺，具有原料转化率高、产品收率高、能源回收程度高、装置寿命长和产品质量优异等优点，从而彻底打破了国外长期垄断氧化法(铁钼法)甲醛工艺的困境。采用本专利技术提供的方法，可以将甲醛生产能力提高至16万～100万吨/年，甲醇转化率提高至94％～97％，原料甲醇的消耗量降低至420～428kg甲醇/吨甲醛(37％)，甲醛产品浓度达到57％，能量回收程度提高至750～830kg蒸汽/吨甲醛(37％)，催化剂寿命提高至18个月左右。为此，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种生产甲醛和脲醛预缩液的方法，包括以下步骤：S101：将原料甲醇进行气化处理，得到混合原料气；其中，混合原料气中甲醇浓度为6％～11％，氧气体积浓度为9％～13％，余量为惰性气体等；S102：将混合原料气通入反应器中，在铁钼催化剂的作用下，于200℃～400℃的反应环境中进行反应；S103：将S102得到的产物进入吸收系统中被预设溶液吸收，最终得到甲醛和/或脲醛预缩液。在本专利技术的进一步实施方式中，S103中：预设溶液选用工艺水，则最终得到高浓度甲醛产品；预设溶液选用尿素水溶液，则最终得到脲醛预缩液产品。在本专利技术的进一步实施方式中，S102中，将混合原料气通入反应器具体包括：将混合原料气在蒸汽发生器中充分混合并加热后通入反应器中；与此同时，将反应器中催化剂床层加热至大于等于200℃；其中，反应气即混合原料气的温度为120℃～250℃。在本专利技术的进一步实施方式中，S103中，吸收系统的压力低于反应器中的压力，且吸收系统的温度为20℃～120℃。在本专利技术的进一步实施方式中，S103之后还包括S104：将吸收系统排出的尾气中的三分之二部分循环至反应系统，大约三分之一部分进入尾气催化焚烧处理系统进行有机物脱除处理后排放。在本专利技术的进一步实施方式中，尾气催化焚烧处理系统为一体化设计，用于将尾气中的有机物进行非选择性氧化，同时，将催化焚烧处理过程中释放的反应热进行回收，或将副产物蒸汽用于驱动透平带动风机系统；其中，有机物包括甲醛、甲醇和二甲醚中的一种或多种。在本专利技术的进一步实施方式中，S102中，反应器为并联或串联的甲醛反应器。在本专利技术的进一步实施方式中，甲醛反应器选用固定床管壳式换热器，且固定床壳式换热器的管程中装有甲醛催化剂，壳程为导热油冷却系统。第二方面，采用本专利技术提供的方法制备得到的甲醛和/或脲醛预缩液。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)申请人经过大量实验发现：本专利技术提供的超大规模高效生产氧化法(即铁钼法)甲醛工艺，具有原料转化率高、产品收率高、产品浓度高，能源回收程度高、装置寿命长和产品质量优异等优点，从而彻底打破了国外长期垄断氧化法(铁钼法)甲醛工艺的困境。(2)在本专利技术提供的方法中，申请人将氧化法工艺中甲醛反应器设计成大型双反应器工艺流程，然后将反应气体送入特殊设计的高效吸收系统进行吸收，再将吸收后的系统尾气进行部分循环和催化焚烧处理，从而形成“双头一尾”，甚至是“多头一尾”的创新甲醛整套生产工艺，最终将甲醛生产能力提高至16万～100万吨/年，甲醇转化率提高至94％～97％，原料甲醇的消耗量降低至420～428kg甲醇/吨甲醛(37％)，甲醛产品浓度57％，能量回收程度提高至750～830kg蒸汽/吨甲醛(37％)，催化剂寿命提高至18个月左右。(3)在本专利技术提供的方法中，将氧化法工艺中甲醛反应器设计成串联或并联形式，即通过“并联或串联多反应器+高效吸收系统”这一多反应器叠用的创新方法，大幅度提升氧化法甲醛工艺的规模化和自动化程度，有效实现了超过100万吨的高浓度甲醛(57％浓度)装置规模。具体地，并联反应器的工艺重点是控制原料气中氧气和甲醇蒸气的比例以使氧化反应爆炸极限区域之外进行；串联反应器的操作重点是在前后反应器中分别控制氧气和甲醇蒸气的浓度，以使氧化反应爆炸极限区域之外进行。(4)采用本专利技术提供的生产方法，可以在生产高浓度甲醛的同时高效稳定联产高纯度脲醛预缩液(UFC85)产品。具体地，吸收系统不仅可以使用工艺水吸收甲醛产品并最终生产甲醛水溶液，还可以使用尿素水溶液作为吸收介质吸收甲醛后最终在同样的吸收系统中生产出脲醛预缩液(UFC85)。脲醛预缩液产品中通常包括约60％重量比的甲醛，约25％重量比的尿素和约15％重量的水平衡。(5)本专利技术涉及的甲醛反应器选用列管式固定床反应器。通常情况下，列管式固定床反应器包括10000～30000金属管，且管侧中装满了环状或其它形状的催化剂，壳侧注入导热油或熔盐作为传热流体，导热油液位高度略高于催化剂床层，并保有足够的壳侧导热油气化相变空间以确保足够的反应热量被移除，反应热由导热油移走后在导热油冷凝器中发生蒸汽。(6)本专利技术涉及的吸收系统采用“塔盘+填料”交错使用的双塔设计思路，具有高吸收效率、低压降、移热效率高、适合大规模生产、维修维护需求小等优点。(7)在蒸汽没有用途的环境下，本专利技术还可将副产的蒸汽用来驱动透平带动风机系统，从而最大程度的降低了装置电耗。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术实施例中的甲醛反应器串联情况下的设备示意图；图2为本专利技术实施例中的甲醛反应器并联情况下的设备示意图；其中，附图标记为：1：蒸汽发生器，2：尾气加热器，3：尾气反应器，4：甲醛反应器，5：吸收塔，6：导热油冷凝器，7：气体换热器。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本专利技术的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产甲醛和脲醛预缩液的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：将原料甲醇进行气化处理，得到混合原料气；其中，所述混合原料气中甲醇浓度为6％～11％，氧气体积浓度为9％～13％，余量为惰性气体；S102：将混合原料气通入反应器中，在铁钼催化剂的作用下，于200℃～400℃的反应环境中进行反应；S103：将所述S102得到的产物进入吸收系统中被预设溶液吸收，最终得到甲醛和/或脲醛预缩液。

【技术特征摘要】
1.一种生产甲醛和脲醛预缩液的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：将原料甲醇进行气化处理，得到混合原料气；其中，所述混合原料气中甲醇浓度为6％～11％，氧气体积浓度为9％～13％，余量为惰性气体；S102：将混合原料气通入反应器中，在铁钼催化剂的作用下，于200℃～400℃的反应环境中进行反应；S103：将所述S102得到的产物进入吸收系统中被预设溶液吸收，最终得到甲醛和/或脲醛预缩液。2.根据权利要求1所述的生产甲醛和脲醛预缩液的方法，其特征在于：所述S103中：所述预设溶液选用工艺水，则最终得到甲醛；所述预设溶液选用尿素水溶液，则最终得到脲醛预缩液。3.根据权利要求1所述的生产甲醛和脲醛预缩液的方法，其特征在于：所述S102中，所述将混合原料气通入反应器具体包括：将所述混合原料气在蒸汽发生器中充分混合并加热后通入反应器中；与此同时，将所述反应器中催化剂床层加热至大于等于200℃；其中，反应气的温度为120℃～250℃。4.根据权利要求1所述的生产甲醛和脲醛预缩液的方法，其特征在于：所述S103中，所述吸收系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵达扬，赵伟彪，梁金春，
申请(专利权)人：赵达扬，赵伟彪，
类型：发明
国别省市：北京,11