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(fā)器組、換熱器組、熱源和反應(yīng)器，所述蒸發(fā)器組由兩個蒸發(fā)器和一個蒸發(fā)筒構(gòu)成，所述蒸發(fā)器和蒸發(fā)筒分別豎向設(shè)置，蒸發(fā)筒設(shè)置在兩個蒸發(fā)器之間，所述蒸發(fā)筒下端分別與兩側(cè)的蒸發(fā)器下封頭相連接，所述蒸發(fā)筒中部兩側(cè)分別與蒸發(fā)器上封頭相連接，所述蒸發(fā)筒上端與換熱器組相連通；通過本技術(shù)方案，省卻了專門的原料混合配套設(shè)備，蒸發(fā)器組同時具備有原料混合功能，在綜合利用合成系統(tǒng)能力的同時，做到節(jié)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(wěn)定，通過設(shè)置壓力平衡管、溫度平衡管的方式，增加反應(yīng)系統(tǒng)的操作彈性，可靈活生產(chǎn)負荷、產(chǎn)品比例。
【專利說明】甲胺合成裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種化工合成設(shè)備，特別是涉及一種甲胺合成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]甲胺是重要的有機化工原料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、橡膠、染料和制革等工業(yè)上，近年來甲胺廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)，直接用于高效能的火箭燃料，其應(yīng)用范圍不斷擴大。
[0003]甲醇與氨在催化劑作用下，經(jīng)醇氨化法而生成甲胺。其反應(yīng)方程式如下:
[0004](一 )主反應(yīng)
[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(yīng)
[0012]N (CH3) 3+NH3- — NH (CH3) 2+NH2CH3
[0013]從反應(yīng)條件中不難看出，此反應(yīng)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(xiàn)有技術(shù)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(shè)備，加壓輸送合成，具有設(shè)備多、能耗高的弊端；2.原料氣預(yù)熱裝置落后，達到甲胺合成反應(yīng)最低溫度難于實現(xiàn)，能實現(xiàn)者只是以成倍增加能量能耗來換??；3.合成產(chǎn)生產(chǎn)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(tǒng)缺乏綜合能量優(yōu)化配置的概念，裝置各設(shè)備間聯(lián)系單一，傳統(tǒng)工藝只做到了其中的某一個或者幾個點，往往出現(xiàn)效率高但操作困難或者操作簡易但效率差的現(xiàn)象。
實用新型內(nèi)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(shù)方案，可以為甲胺合成創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，并且綜合利用蒸汽，做到節(jié)能降耗，并且保證達到所要求的反應(yīng)溫度和壓力，原料在進入反應(yīng)器之前先后通過蒸發(fā)器組、換熱器、電爐進行了多次的加熱，且對反應(yīng)物熱量進行了綜合利用，原料進入反應(yīng)器進行反應(yīng)，得到甲胺混合物，使熱量得到循環(huán)使用，降低了消耗成本，可以創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益和節(jié)能效果。
[0016]為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種甲胺合成裝置，包括有氨氣塔、甲醇氣源、蒸發(fā)器組、換熱器組、熱源和反應(yīng)器，所述蒸發(fā)器組由兩個蒸發(fā)器和一個蒸發(fā)筒構(gòu)成，所述蒸發(fā)器和蒸發(fā)筒分別豎向設(shè)置，蒸發(fā)筒設(shè)置在兩個蒸發(fā)器之間，所述蒸發(fā)筒下端分別與兩側(cè)的蒸發(fā)器下封頭相連接，所述蒸發(fā)筒中部兩側(cè)分別與蒸發(fā)器上封頭相連接，所述蒸發(fā)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(fā)筒相連通，兩個蒸發(fā)器上設(shè)置有蒸發(fā)殼程，兩個蒸發(fā)殼程設(shè)置有熱源，對原料氣進行預(yù)熱，所述兩個蒸發(fā)器上的蒸發(fā)殼程相并聯(lián)。
[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(gòu)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(lián)，所述換熱殼程輸入端與蒸發(fā)器組中蒸發(fā)筒上端相連通，所述換熱殼程輸出端與反應(yīng)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(yīng)器相連，換熱器B輸出端與蒸發(fā)器組的蒸發(fā)殼程輸入端相連，蒸發(fā)殼程輸出端輸出熱能進入熱量回收預(yù)熱器。
[0018]所述反應(yīng)器上端設(shè)置有氣體進口，所述換熱殼程輸出端與反應(yīng)器的氣體進口相連通，反應(yīng)器下端設(shè)置有氣體出口，所述換熱器C輸入端與反應(yīng)器下端氣體出口相連，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有床層式分段層，在相鄰的兩個床層式分段層之間設(shè)置有間隔區(qū)，在床層式分段層中的上部設(shè)置有壓板，在床層式分段層中的底部鋪設(shè)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(yīng)的反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)置有卸料口，在反應(yīng)器中間隔區(qū)位置所對應(yīng)的反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)置有冷機管，所述冷機管與氨氣塔相連通。
[0020]所述反應(yīng)器的下端氣體出口內(nèi)設(shè)置有粉塵過濾器，所述粉塵過濾器由護板、出氣導(dǎo)管、超濾管和出灰管構(gòu)成，所述出氣導(dǎo)管豎直設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)下部，出氣導(dǎo)管的下端與反應(yīng)器的氣體出口相連通，在出氣導(dǎo)管的頂部設(shè)置有呈弧形的護板，在出氣導(dǎo)管周圍設(shè)置有超濾管，在反應(yīng)器下端上設(shè)置有出灰管。
[0021]所述換熱殼程輸出端和反應(yīng)器的氣體進口之間設(shè)置有電爐，所述電爐為工業(yè)用電阻爐，在原始開車或出現(xiàn)異常情況下開啟電爐進行熱量補充，保證原料進入反應(yīng)器之前達到所要求的溫度和壓力。
[0022]采用上述技術(shù)方案后的有益效果是:一種甲胺合成裝置，通過本技術(shù)方案，省卻了專門的原料混合配套設(shè)備，蒸發(fā)器組同時具備有原料混合功能，在原料進入反應(yīng)器前經(jīng)過蒸發(fā)器、換熱器、電爐三道工序進行預(yù)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(tǒng)能力的同時，做到節(jié)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(wěn)定，通過設(shè)置壓力平衡管、溫度平衡管的方式，增加反應(yīng)系統(tǒng)的操作彈性，可靈活生產(chǎn)負荷、產(chǎn)品比例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為本實用新型中反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖中，I氨氣塔、2甲醇氣源、3電爐、4反應(yīng)器、5蒸發(fā)器、6蒸發(fā)筒、7蒸發(fā)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(qū)、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(dǎo)管、23超濾管、24出灰管、25熱量回收預(yù)熱器。
【具體實施方式】
[0026]下面將結(jié)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(fā)器組、換熱器組和反應(yīng)器4，所述蒸發(fā)器組由兩個蒸發(fā)器5和一個蒸發(fā)筒6構(gòu)成，所述蒸發(fā)器5和蒸發(fā)筒6分別豎向設(shè)置，蒸發(fā)筒6設(shè)置在兩個蒸發(fā)器5之間，所述蒸發(fā)筒6下端分別與兩側(cè)的蒸發(fā)器5下封頭相連接，所述蒸發(fā)筒6中部兩側(cè)分別與蒸發(fā)器5上封頭相連接，所述蒸發(fā)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(fā)筒6相連通，兩個蒸發(fā)器5上設(shè)置有蒸發(fā)殼程7，兩個蒸發(fā)殼程7上設(shè)置有熱源，對原料氣進行預(yù)熱，所述兩個蒸發(fā)器5上的蒸發(fā)殼程7相并聯(lián)。
[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(gòu)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(lián)，所述換熱殼程11輸入端與蒸發(fā)器組中蒸發(fā)筒6上端相連通，所述換熱殼程11輸出端與反應(yīng)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(yīng)器4相連，換熱器B9輸出端與蒸發(fā)器組的蒸發(fā)殼程7輸入端相連，蒸發(fā)殼程7輸出端的輸出熱能進入熱量回收預(yù)熱器25。
[0029]所述反應(yīng)器4上端設(shè)置有氣體進口 12，所述換熱殼程11輸出端與反應(yīng)器4的氣體進口 12相連通，反應(yīng)器4下端設(shè)置有氣體出口 13，所述換熱器ClO輸入端與反應(yīng)器4下端氣體出口 13相連，所述反應(yīng)器4內(nèi)設(shè)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(shè)置有間隔區(qū)15，在床層式分段層14中的上部設(shè)置有壓板16，在床層式分段層14中的底部鋪設(shè)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(yīng)的反應(yīng)器4側(cè)壁上設(shè)置有卸料口 19，在反應(yīng)器4中間隔區(qū)15位置所對應(yīng)的反應(yīng)器4側(cè)壁上設(shè)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(yīng)器4的下端氣體出口 13內(nèi)設(shè)置有粉塵過濾器，所述粉塵過濾器由護板21、出氣導(dǎo)管22、超濾管23和出灰管24構(gòu)成,所述出氣導(dǎo)管22豎直設(shè)置在反應(yīng)器4內(nèi)下部，出氣導(dǎo)管22的下端與反應(yīng)器4的氣體出口 13相連通，在出氣導(dǎo)管22的頂部設(shè)置有呈弧形的護板21，在出氣導(dǎo)管22周圍設(shè)置有超濾管23，在反應(yīng)器4下端上設(shè)置有出灰管24。
[0032]所述換熱殼程11輸出端和反應(yīng)器4的氣體進口 12之間設(shè)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(yè)用電阻爐，在原始開車或出現(xiàn)異常情況下開啟電爐3進行熱量補充，保證原料進入反應(yīng)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(chǎn)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(dāng)按要求13t/h的甲醇通過甲醇預(yù)熱器后與壓力為l.SMpaG，氣量為15000Nm3/h的氨進入蒸發(fā)筒6，一側(cè)的蒸發(fā)器5以低壓蒸汽為熱源對原料進行加熱，另一側(cè)的蒸發(fā)器5以反應(yīng)氣為熱源對原料進行加熱，在兩側(cè)蒸發(fā)器5的作用下，原料得到混合與加熱，以混合氣態(tài)的狀態(tài)進入換熱器。在操作中為保持這種混合氣態(tài)，來自蒸發(fā)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(yīng)物為熱源進行加熱。來自蒸發(fā)筒6的原料依次經(jīng)過換熱器的換熱殼程11，為保證溫度和壓力，經(jīng)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(yīng)器4后進行充分反應(yīng)，且保證反應(yīng)條件壓力1.SMpaG左右、溫度420?425°C，反應(yīng)氣由反應(yīng)器4的氣體出口 13依次進入換熱器C10、換熱器B9、蒸發(fā)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(chuàng)造良好的條件且綜合利用熱量，做到節(jié)能降耗，蒸發(fā)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(tài)的原料為反應(yīng)提供了條件，反應(yīng)物的熱量經(jīng)過換熱器AS、換熱器B9和換熱器ClO三個換熱器，兩個蒸發(fā)器5和蒸發(fā)筒6，使熱量循環(huán)使用，應(yīng)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(quán)利要求】
1.一種甲胺合成裝置，包括有氨氣塔、甲醇氣源、蒸發(fā)器組、換熱器組、熱源和反應(yīng)器，其特征在于，所述蒸發(fā)器組由兩個蒸發(fā)器和一個蒸發(fā)筒構(gòu)成，所述蒸發(fā)器和蒸發(fā)筒分別豎向設(shè)置，蒸發(fā)筒設(shè)置在兩個蒸發(fā)器之間，所述蒸發(fā)筒下端分別與兩側(cè)的蒸發(fā)器下封頭相連接，所述蒸發(fā)筒中部兩側(cè)分別與蒸發(fā)器上封頭相連接，所述蒸發(fā)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(fā)筒相連通，兩個蒸發(fā)器上設(shè)置有蒸發(fā)殼程，兩個蒸發(fā)殼程設(shè)置有熱源，對原料氣進行預(yù)熱，所述兩個蒸發(fā)器上的蒸發(fā)殼程相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)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(gòu)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(lián)，所述換熱殼程輸入端與蒸發(fā)器組中蒸發(fā)筒上端相連通，所述換熱殼程輸出端與反應(yīng)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(yīng)器相連，換熱器B輸出端與蒸發(fā)器組的蒸發(fā)殼程輸入端相連，蒸發(fā)殼程輸出端輸出熱能進入熱量回收預(yù)熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的甲胺合成裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器上端設(shè)置有氣體進口，所述換熱殼程輸出端與反應(yīng)器的氣體進口相連通，反應(yīng)器下端設(shè)置有氣體出口，所述換熱器C輸入端與反應(yīng)器下端氣體出口相連，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有床層式分段層，在相鄰的兩個床層式分段層之間設(shè)置有間隔區(qū)，在床層式分段層中的上部設(shè)置有壓板，在床層式分段層中的底部鋪設(shè)有瓷球，在瓷球和壓板之間裝填有催化劑。
4.根據(jù)權(quán)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(yīng)的反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)置有卸料口，在反應(yīng)器中間隔區(qū)位置所對應(yīng)的反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)置有冷機管，所述冷機管與氨氣塔相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甲胺合成裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器的下端氣體出口內(nèi)設(shè)置有粉塵過濾器，所述粉塵過濾器由護板、出氣導(dǎo)管、超濾管和出灰管構(gòu)成，所述出氣導(dǎo)管豎直設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)下部，出氣導(dǎo)管的下端與反應(yīng)器的氣體出口相連通，在出氣導(dǎo)管的頂部設(shè)置有呈弧形的護板，在出氣導(dǎo)管周圍設(shè)置有超濾管，在反應(yīng)器下端上設(shè)置有出灰管。
6.根據(jù)權(quán)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(yīng)器的氣體進口之間設(shè)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(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)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