甲胺合成装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及的甲胺合成装置，包括有氨气塔、甲醇气源、蒸发器组、换热器组、热源和反应器，所述蒸发器组由两个蒸发器和一个蒸发筒构成，所述蒸发器和蒸发筒分别竖向设置，蒸发筒设置在两个蒸发器之间，所述蒸发筒下端分别与两侧的蒸发器下封头相连接，所述蒸发筒中部两侧分别与蒸发器上封头相连接，所述蒸发筒上端与换热器组相连通；通过本技术方案，省却了专门的原料混合配套设备，蒸发器组同时具备有原料混合功能，在综合利用合成系统能力的同时，做到节能降耗，基本使原料达到所要求温度、压力，并且充分考虑到实践操作的安全、稳定，通过设置压力平衡管、温度平衡管的方式，增加反应系统的操作弹性，可灵活生产负荷、产品比例。
【专利说明】甲胺合成装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种化工合成设备，特别是涉及一种甲胺合成装置。
【背景技术】
[0002]甲胺是重要的有机化工原料，广泛应用于医药、农药、橡胶、染料和制革等工业上，近年来甲胺广泛应用于国防工业，直接用于高效能的火箭燃料，其应用范围不断扩大。
[0003]甲醇与氨在催化剂作用下，经醇氨化法而生成甲胺。其反应方程式如下:
[0004](一 )主反应
[0005]触媒
[0006](1)CH30H+NH3--- NH2CH3+H20 1.8MPaG，420 ~425°C ;
[0007]条件同上
[0008](2) 2CH30H+NH3— 一~- NH (CH3) 2+2H20
[0009]条件同上
[0010](3) 3CH30H+NH3--- N (CH3) 3+3H20 [0011](二)副反应
[0012]N (CH3) 3+NH3- — NH (CH3) 2+NH2CH3
[0013]从反应条件中不难看出，此反应对原料的温度、压力有较高的要求，如何高效的得到所要求的原料对合成装置要求较高。
[0014]现有技术中，甲胺合成工艺装置存在的弊端是，1.合成原料的配比需要专门的配套动、静设备，加压输送合成，具有设备多、能耗高的弊端；2.原料气预热装置落后，达到甲胺合成反应最低温度难于实现，能实现者只是以成倍增加能量能耗来换取；3.合成产生产品热量没有得到有效利用，大部分依靠水冷，能量流失严重；4.合成系统缺乏综合能量优化配置的概念，装置各设备间联系单一，传统工艺只做到了其中的某一个或者几个点，往往出现效率高但操作困难或者操作简易但效率差的现象。
实用新型内容
[0015]有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种甲胺合成装置，通过本技术方案，可以为甲胺合成创造良好的生产条件，并且综合利用蒸汽，做到节能降耗，并且保证达到所要求的反应温度和压力，原料在进入反应器之前先后通过蒸发器组、换热器、电炉进行了多次的加热，且对反应物热量进行了综合利用，原料进入反应器进行反应，得到甲胺混合物，使热量得到循环使用，降低了消耗成本，可以创造出更好的经济效益和节能效果。
[0016]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:一种甲胺合成装置，包括有氨气塔、甲醇气源、蒸发器组、换热器组、热源和反应器，所述蒸发器组由两个蒸发器和一个蒸发筒构成，所述蒸发器和蒸发筒分别竖向设置，蒸发筒设置在两个蒸发器之间，所述蒸发筒下端分别与两侧的蒸发器下封头相连接，所述蒸发筒中部两侧分别与蒸发器上封头相连接，所述蒸发筒上端与换热器组相连通，所述氨气塔和甲醇气源分别与蒸发筒相连通，两个蒸发器上设置有蒸发壳程，两个蒸发壳程设置有热源，对原料气进行预热，所述两个蒸发器上的蒸发壳程相并联。
[0017]所述换热器组由三个水平方向卧式安装的换热器A、换热器B和换热器C构成，所述换热器A、换热器B和换热器C三个换热器的换热壳程相串联，所述换热壳程输入端与蒸发器组中蒸发筒上端相连通，所述换热壳程输出端与反应器相连，换热器B和换热器C相串接，换热器C的管程输入端与反应器相连，换热器B输出端与蒸发器组的蒸发壳程输入端相连，蒸发壳程输出端输出热能进入热量回收预热器。
[0018]所述反应器上端设置有气体进口，所述换热壳程输出端与反应器的气体进口相连通，反应器下端设置有气体出口，所述换热器C输入端与反应器下端气体出口相连，所述反应器内设置有床层式分段层，在相邻的两个床层式分段层之间设置有间隔区，在床层式分段层中的上部设置有压板，在床层式分段层中的底部铺设有瓷球，在瓷球和压板之间装填有催化剂。
[0019]位于催化剂位置所对应的反应器侧壁上设置有卸料口，在反应器中间隔区位置所对应的反应器侧壁上设置有冷机管，所述冷机管与氨气塔相连通。
[0020]所述反应器的下端气体出口内设置有粉尘过滤器，所述粉尘过滤器由护板、出气导管、超滤管和出灰管构成，所述出气导管竖直设置在反应器内下部，出气导管的下端与反应器的气体出口相连通，在出气导管的顶部设置有呈弧形的护板，在出气导管周围设置有超滤管，在反应器下端上设置有出灰管。
[0021]所述换热壳程输出端和反应器的气体进口之间设置有电炉，所述电炉为工业用电阻炉，在原始开车或出现异常情况下开启电炉进行热量补充，保证原料进入反应器之前达到所要求的温度和压力。
[0022]采用上述技术方案后的有益效果是:一种甲胺合成装置，通过本技术方案，省却了专门的原料混合配套设备，蒸发器组同时具备有原料混合功能，在原料进入反应器前经过蒸发器、换热器、电炉三道工序进行预热，原料气温度控制灵活、能耗低，可充分回收，在综合利用合成系统能力的同时，做到节能降耗，基本使原料达到所要求温度、压力，并且充分考虑到实践操作的安全、稳定，通过设置压力平衡管、温度平衡管的方式，增加反应系统的操作弹性，可灵活生产负荷、产品比例。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的整体结构图。
[0024]图2为本实用新型中反应器的结构图。
[0025]图中，I氨气塔、2甲醇气源、3电炉、4反应器、5蒸发器、6蒸发筒、7蒸发壳程、8换热器A、9换热器B、10换热器C、11换热壳程、12气体进口、13气体出口、14床层式分段层、15间隔区、16压板、17瓷球、18催化剂、19卸料口、20冷机管、21护板、22出气导管、23超滤管、24出灰管、25热量回收预热器。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图对本实用新型中具体实施例作进一步详细说明。
[0027]如图1和图2所示，本实用新型涉及的甲胺合成装置，包括有氨气塔1、甲醇气源2、蒸发器组、换热器组和反应器4，所述蒸发器组由两个蒸发器5和一个蒸发筒6构成，所述蒸发器5和蒸发筒6分别竖向设置，蒸发筒6设置在两个蒸发器5之间，所述蒸发筒6下端分别与两侧的蒸发器5下封头相连接，所述蒸发筒6中部两侧分别与蒸发器5上封头相连接，所述蒸发筒6上端与换热器组相连通，所述氨气塔I和甲醇气源2分别与蒸发筒6相连通，两个蒸发器5上设置有蒸发壳程7，两个蒸发壳程7上设置有热源，对原料气进行预热，所述两个蒸发器5上的蒸发壳程7相并联。
[0028]所述换热器组由三个水平方向卧式安装的换热器AS、换热器B9和换热器ClO构成，所述换热器AS、换热器B9和换热器ClO三个换热器的换热壳程11相串联，所述换热壳程11输入端与蒸发器组中蒸发筒6上端相连通，所述换热壳程11输出端与反应器4相连，换热器B9和换热器ClO相串接，换热器C9的管程输入端与反应器4相连，换热器B9输出端与蒸发器组的蒸发壳程7输入端相连，蒸发壳程7输出端的输出热能进入热量回收预热器25。
[0029]所述反应器4上端设置有气体进口 12，所述换热壳程11输出端与反应器4的气体进口 12相连通，反应器4下端设置有气体出口 13，所述换热器ClO输入端与反应器4下端气体出口 13相连，所述反应器4内设置有床层式分段层14，在相邻的两个床层式分段层14之间设置有间隔区15，在床层式分段层14中的上部设置有压板16，在床层式分段层14中的底部铺设有瓷球17，在瓷球17和压板16之间装填有催化剂18。
[0030]位于催化剂18位置所对应的反应器4侧壁上设置有卸料口 19，在反应器4中间隔区15位置所对应的反应器4侧壁上设置有冷机管20，所述冷机管20与氨气塔I相连通。
[0031]所述反应器4的下端气体出口 13内设置有粉尘过滤器，所述粉尘过滤器由护板21、出气导管22、超滤管23和出灰管24构成,所述出气导管22竖直设置在反应器4内下部，出气导管22的下端与反应器4的气体出口 13相连通，在出气导管22的顶部设置有呈弧形的护板21，在出气导管22周围设置有超滤管23，在反应器4下端上设置有出灰管24。
[0032]所述换热壳程11输出端和反应器4的气体进口 12之间设置有电炉3，对于本实用新型的实施例中，所述电炉3为工业用电阻炉，在原始开车或出现异常情况下开启电炉3进行热量补充，保证原料进入反应器4之前达到所要求温度和压力。
[0033]本实用新型在实际工作时，以生产量为6万吨/年的甲胺合成装置为例，其中甲醇需求量为13t/h，氨需求量为15000Nm3/h ；当按要求13t/h的甲醇通过甲醇预热器后与压力为l.SMpaG，气量为15000Nm3/h的氨进入蒸发筒6，一侧的蒸发器5以低压蒸汽为热源对原料进行加热，另一侧的蒸发器5以反应气为热源对原料进行加热，在两侧蒸发器5的作用下，原料得到混合与加热，以混合气态的状态进入换热器。在操作中为保持这种混合气态，来自蒸发筒6的原料在换热器组处进行进一步的加热，换热器AS以高压蒸汽为热源进行加热，换热器B9、换热器ClO以反应物为热源进行加热。来自蒸发筒6的原料依次经过换热器的换热壳程11，为保证温度和压力，经过换热壳程11的原料通过电炉3进一步加热，从而达到温度和压力的原料进入反应器4后进行充分反应，且保证反应条件压力1.SMpaG左右、温度420?425°C，反应气由反应器4的气体出口 13依次进入换热器C10、换热器B9、蒸发器5中的一个后，最后进入精馏部分。
[0034]本实用新型涉及的甲胺合成装置，为甲胺合成创造良好的条件且综合利用热量，做到节能降耗，蒸发器组使原料充分混合，并达到一定温度、压力，换热器组基本使原料达到所要求温度、压力，电炉3作为补充再一次确保所需原料的温度、压力，良好状态的原料为反应提供了条件，反应物的热量经过换热器AS、换热器B9和换热器ClO三个换热器，两个蒸发器5和蒸发筒6，使热量循环使用，应用前景广泛。
[0035]以上所述，仅为本实用新型的较佳可行实施例而已，并非用以限定本实用新型的范围。
【权利要求】
1.一种甲胺合成装置，包括有氨气塔、甲醇气源、蒸发器组、换热器组、热源和反应器，其特征在于，所述蒸发器组由两个蒸发器和一个蒸发筒构成，所述蒸发器和蒸发筒分别竖向设置，蒸发筒设置在两个蒸发器之间，所述蒸发筒下端分别与两侧的蒸发器下封头相连接，所述蒸发筒中部两侧分别与蒸发器上封头相连接，所述蒸发筒上端与换热器组相连通，所述氨气塔和甲醇气源分别与蒸发筒相连通，两个蒸发器上设置有蒸发壳程，两个蒸发壳程设置有热源，对原料气进行预热，所述两个蒸发器上的蒸发壳程相并联。
2.根据权利要求1所述的甲胺合成装置，其特征在于，所述换热器组由三个水平方向卧式安装的换热器A、换热器B和换热器C构成，所述换热器A、换热器B和换热器C三个换热器的换热壳程相串联，所述换热壳程输入端与蒸发器组中蒸发筒上端相连通，所述换热壳程输出端与反应器相连，换热器B和换热器C相串接，换热器C的管程输入端与反应器相连，换热器B输出端与蒸发器组的蒸发壳程输入端相连，蒸发壳程输出端输出热能进入热量回收预热器。
3.根据权利要求1或2所述的甲胺合成装置，其特征在于，所述反应器上端设置有气体进口，所述换热壳程输出端与反应器的气体进口相连通，反应器下端设置有气体出口，所述换热器C输入端与反应器下端气体出口相连，所述反应器内设置有床层式分段层，在相邻的两个床层式分段层之间设置有间隔区，在床层式分段层中的上部设置有压板，在床层式分段层中的底部铺设有瓷球，在瓷球和压板之间装填有催化剂。
4.根据权利要求3所述的甲胺合成装置，其特征在于，位于催化剂位置所对应的反应器侧壁上设置有卸料口，在反应器中间隔区位置所对应的反应器侧壁上设置有冷机管，所述冷机管与氨气塔相连通。
5.根据权利要求3所述的甲胺合成装置，其特征在于，所述反应器的下端气体出口内设置有粉尘过滤器，所述粉尘过滤器由护板、出气导管、超滤管和出灰管构成，所述出气导管竖直设置在反应器内下部，出气导管的下端与反应器的气体出口相连通，在出气导管的顶部设置有呈弧形的护板，在出气导管周围设置有超滤管，在反应器下端上设置有出灰管。
6.根据权利要求3所述的甲胺合成装置，其特征在于，所述换热壳程输出端和反应器的气体进口之间设置有电炉。
【文档编号】C07C211/04GK203459056SQ201320586674
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】常怀春, 于富红, 满愿, 李海军, 陶志远, 张吉林, 王传明, 杨光影, 张桂鑫 申请人:山东华鲁恒升化工股份有限公司