25万吨年甲醛装置节能方案设计.pdf

·18· 2013 年第 2 期 石油和化工节能 节能技术 2.5 万吨/年甲醛装置节能方案设计 赵雪源 （北京华福工程有限公司 北京100013） 摘要 本文介绍了甲醛银催化法生产的工艺流程和生产特点。基于夹点分析理论，对某甲醛装置进行 了各个环节的能量平衡分析和火用分析，并提出了相应的改进流程。以年产甲醛 15 万吨的甲醛装置为例 进行计算，每年可节约运行费用 500 万元，其经济效益极其显著。 关键词 甲醛节能 夹点分析 用能优化 工艺改进 目前工业甲醛的生产一般采用甲醇氧化法，主 如图 1 所示。 要是银催化剂法。甲醇氧化制甲醛是以热加工为主 甲醇用空气鼓泡的方式在蒸发器中蒸发配置 的能量密集型生产过程，银催化剂法使用银丝网或 成二元混合气体,再同水蒸汽混合配置成甲醇-空 铺成薄层的银粒为催化剂，控制甲醇过量，反应温 气-水(蒸汽)三元混合气。三元混合气经过热器加 度较高，约为 600℃～720℃。反应过程涉及氧化 热至 120℃左右,进入过滤器，除去羰基铁等杂质, 和脱氢两个主要反应，约有 50%～60%的甲醛是由 然后进入氧化反应器。甲醇经氧化脱氢反应生成甲 氧化反应生成的，其余的甲醛则由脱氢反应生成。 醛，产物在一个带有蒸汽发生装置的骤冷段被迅速 总反应是一个放热反应过程，副反应较多，其副产 冷却到 220℃，在一个水冷却器中被进一步冷却到 物有 CO、CO2、H2、甲酸等，其中高温反应产物热 80℃，再进入吸收塔底部，甲醇蒸汽和甲醛在塔底 量以及甲醛吸收等低温位热量的有效回收利用是 被冷凝和吸收。从吸收塔底得到产品甲醛水溶液， 降低装置能耗的关键。多年来，我国甲醛工业存在 吸收塔尾气用尾气锅炉回收发生蒸汽。 生产工艺和产品规格单一、装置规模过小、原料甲 通过热平衡计算可以发现，温度大于 400℃时 醇单耗偏高、单位甲醛生产能耗高等问题，当前甲 反应气冷凝放热量很大，温度在 90℃～400℃之间 醛装置的节能主要侧重单体设备或者局部过程的 反应气冷凝冷却时放热较小，而当温度低于 90℃时 用能改进，较少从系统全局(节能降耗，减污增效 反应气的冷凝冷却热量又明显增多，这主要是反应 的清洁生产系统)的高度研究甲醛装置与其它工艺 产物甲醛的冷凝潜热。每千摩尔反应气从 90℃冷却 之间的热联合或者综合考虑全厂范围的低温热回 至 70℃可得到热量约 10MJ。因此，必须根据反应 收利用。因此，全局用能优化改造工艺对降低甲醛 产物冷凝冷却曲线,优化分配各段热量回收比例， 生产过程的物耗能耗具有十分重要的意义。目前全 充分利用 400℃以上热量产生高压蒸汽，采用 200 国大约有 600 家甲醛生产厂家，生产量达到 2000 ℃～400℃之间的热量产生低压蒸汽，80℃～20