气相甲醛提取系统

技术领域

本申请涉及气相甲醛提取技术领域，特别涉及一种气相甲醛提取系统。

背景技术

甲醛是一种有机化学物质，化学式是HCHO或CH2O。易溶于水和乙醇。甲醛水溶液的浓度最高可达55％，一般是35％-40％，通常为37％，称做甲醛水，俗称福尔马林(formalin)。甲醛作为一种重要的化工产品，可作为酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、乌洛托品、季戊四醇、染料、农药和消毒剂等的原料。目前工业上通常利用甲醇在银、铜等金属催化下脱氢或氧化制得，通过水喷淋来吸收甲醛，从而得到甲醛水溶液。但由于甲醛易溶于水，且甲醛的沸点与水的沸点比较接近，从甲醛水溶液中提取气相甲醛的难度较大，提取成本较高。

发明内容

有鉴于现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种气象甲醛提取系统，本申请实施例采用的技术方案如下：

一种气相甲醛提取系统，包括：

缩合系统，其分别与用于供给甲醛水溶液的第一供料管道和用于供给醇的第二供料管道连接，使甲醛水溶液中的甲醛和醇反应生成半缩醛；

一级浓缩系统，其与所述缩合系统连接，用于对所述缩合系统输送的半缩醛溶液进行加热处理，并分离所形成的蒸气和半缩醛浓溶液；

二级浓缩系统，其与所述一级浓缩系统连接，用于对所述一级浓缩系统输送的半缩醛浓溶液进行加热处理，并分离所形成的蒸气和半缩醛；

热解分离系统，其与所述二级浓缩系统连接，用于对所述二级浓缩系统输送的半缩醛进行加热处理，并分离所形成的气相甲醛和醇；

抽真空系统，其分别与所述一级浓缩系统和二级浓缩系统连接，用于进行抽真空处理，以至少使所述一级浓缩系统和所述二级浓缩系统形成负压状态；

控制系统，其分别与所述缩合系统、所述一级浓缩系统、所述二级浓缩系统、所述热解分离系统和所述抽真空系统连接，用于控制所述缩合系统、所述一级浓缩系统、所述二级浓缩系统、所述热解分离系统和所述抽真空系统运行。

在一些实施例中，所述缩合系统包括：

缩合釜，其通过顶部的进料口分别与所述第一供料管道和所述第二供料管道连接，并通过底部的出料口与所述一级浓缩系统连接；

搅拌装置，其深入所述缩合釜内，用于搅拌所述缩合釜中的甲醛水溶液和醇，以使甲醛水溶液中的甲醛与醇反应生成半缩醛；

夹套式冷却器，其套设于所述缩合釜外，用于通过第一冷却介质对所述缩合釜进行冷却处理。

在一些实施例中，所述缩合系统还包括：

第一温度感应器，其设置在所述缩合釜上并与所述控制系统连接，所述第一温度感应器用于感应缩合釜中液体温度，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向与所述夹套式冷却器连接的第一流量阀发送信号，以调控第一冷却介质的流量。

在一些实施例中，所述一级浓缩系统包括：

第一降膜蒸发器，其与所述缩合系统连接，用于通过第一加热介质对所述缩合系统输送的半缩醛溶液进行加热处理，使半缩醛溶液蒸发形成蒸气，并使半缩醛溶液形成半缩醛浓溶液；

第一分离器，其与所述第一降膜蒸发器连接，用于分离所述第一降膜蒸发器形成的蒸气和半缩醛浓溶液；

第一冷却器，其与所述第一分离器连接，用于在负压状态下通过第二冷却介质对所述第一分离器输送的蒸汽进行冷却处理以形成甲醛稀溶液；

第一回收罐，其与所述第一冷却器连接，用于回收所述第一冷却器形成的甲醛稀溶液。

在一些实施例中，所述二级浓缩系统包括：

第二降膜蒸发器，其与所述第一分离器连接，用于通过第二加热介质对所述第一分离器输送的半缩醛浓溶液进行加热处理，使半缩醛浓溶液蒸发形成蒸汽和液相的半缩醛；

第二分离器，其与所述第二降膜蒸发器连接，用于分离所述第二降膜蒸发器形成的蒸汽和半缩醛；

第二冷却器，其与所述第二分离器连接，用于在负压状态下通过第三冷却介质对所述第二分离器输送的蒸汽进行冷却处理以形成甲醛溶液；

第二回收罐，其分别与所述第二冷却器和所述缩合系统连接，用于回收所述第二冷却器形成的甲醛溶液，并将回收的甲醛溶液输送至所述缩合系统。

在一些实施例中，所述一级浓缩系统还包括：

第二温度感应器，其设置在所述第一分离器上并与所述控制系统连接，所述第二温度感应器用于感应所述第一分离器中半缩醛浓溶液的温度，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向与所述第一降膜蒸发器连接的第二流量阀发送信号，以调控所述第一加热介质的流量；和/或

所述一级浓缩系统还包括：

第三温度感应器，其设置在所述第一回收罐上并与所述控制系统连接，所述第三温度感应器用于感应所述第一回收罐内甲醛稀溶液的温度，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向与所述第一冷却器连接的第三流量阀发送信号，以调控所述第二冷却介质的流量；和/或

所述二级浓缩系统还包括：

第四温度感应器，其设置在所述第二分离器上并与所述控制系统连接，所述第四温度感应器用于感应所述第二分离器中半缩醛的温度，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向与所述第二降膜蒸发器连接的第四流量阀发送信号，以调控第二加热介质的流量；和/或

所述二级浓缩系统还包括：

第五温度感应器，其设置在所述第二回收罐上并与所述控制系统连接，所述第五温度感应器用于感应所述第二回收罐内甲醛溶液的温度，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向与所述第二冷却器连接的第五流量阀发送信号，以调控第三冷却介质的流量。

在一些实施例中，所述热解分离系统包括：

降膜热解器，其与所述二级浓缩系统连接，用于利用第四加热介质对所述二级浓缩系统输送的半缩醛进行加热，使半缩醛分解为气相甲醛和液相的醇；

第三分离器，其分别与所述降膜热解器和所述缩合系统连接，用于分离所述降膜热解器形成的气相甲醛和液相的醇，并将醇输送至所述缩合系统。

在一些实施例中，所述热解分离系统还包括：

第六温度感应器，其设置在所述第三分离器上并与所述控制系统连接，用于感应所述第三分离器中醇的温度，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向与所述降膜热解器连接的第六流量阀发送信号，以调控第四加热介质的流量；和/或

所述气相甲醛提取系统还包括：

至少一个压力感应器，其用于感应所述气相甲醛提取系统中至少一个测点的压力，并向所述控制系统发送信号；

其中，所述控制系统向所述抽真空系统发送信号，以至少调控所述一级浓缩系统和所述二级浓缩系统内的压力。

在一些实施例中，所述抽真空系统包括：

缓冲罐，其分别与所述第一回收罐和所述第二回收罐的气体出口连接；

真空泵，其进气口与所述缓冲罐连接，用于通过所述缓冲罐对所述第一回收罐和所述第二回收罐进行抽真空处理；

吸收装置，其与所述真空泵的出气口连接，用于对所述真空泵的尾气进行水喷淋处理，以形成甲醛稀溶液；

缓存罐，其分别与所述吸收装置和所述第一回收罐连接，用于接收所述吸收装置和所述第一回收罐输送的甲醛稀溶液；

输液泵，其与所述缓存罐连接，用于向外部输送甲醛稀溶液。

在一些实施例中，所述控制系统通过通信设备与一服务器通信连接。

本申请实施例的气相甲醛提取系统，醇与甲醛发生缩合反应生成半缩醛，半缩醛的沸点与水的沸点相差较大，经一级浓缩系统和二级浓缩系统在负压状态下对半缩醛溶液进行两级浓缩处理，能够基本去除半缩醛溶液中的水分，剩余的主要为半缩醛和少量醇，之后，通过热解分离系统进行加热处理后，半缩醛分解为甲醛和醇，由于甲醛和醇的沸点相差较大，所以，分解后所形成的气相甲醛纯度较高，且系统运行稳定，生产效率较高，生产成本较低。

附图说明

图1为本申请实施例的气相甲醛提取系统的结构框图；

图2为本申请实施例的气相甲醛提取系统的结构示意图。

附图标记说明：

10-缩合系统；11-缩合釜；12-夹套式冷却器；13-搅拌装置；

20-一级浓缩系统；21-第一降膜蒸发器；22-第一分离器；23-第一冷却器；24-第一回收罐；

30-二级浓缩系统；31-第二降膜蒸发器；32-第二分离器；33-第二冷却器；34-第二回收罐；

40-热解分离系统；41-降膜热解器；42-第三分离器；

50-抽真空系统；51-缓冲罐；52-真空泵；53-吸收装置；54-缓存罐；55-输液泵；

60-控制系统；

70-服务器。

具体实施方式

此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。

参见图1和图2所示，本申请实施例提供了一种气相甲醛提取系统，该系统包括缩合系统10、一级浓缩系统20、二级浓缩系统30、热解分离系统40、抽真空系统50及控制系统60。其中，缩合系统10分别与第一供料管道和第二供料管道连接，第一供料管道用于向缩合系统10供给甲醛水溶液，第二供料管道用于向缩合系统10供给醇，使甲醛水溶液中的甲醛和醇在缩合系统10中反应生成半缩醛。具体的，该醇可选自环己醇、壬醇、聚乙二醇和甘油中的一种或多种。一级浓缩系统20与缩合系统10连接，用于对缩合系统10输送的半缩醛溶液进行加热处理，使半缩醛溶液中的部分水和少量甲醛蒸发形成蒸汽，未蒸发部分形成半缩醛浓溶液。二级浓缩系统30与一级浓缩系统20连接，用于对一级浓缩系统20输送的半缩醛浓溶液进行加热处理，水和部分甲醛蒸发形成蒸汽，未蒸发部分主要为半缩醛。热解分离系统40与二级浓缩系统30连接，用于对二级浓缩系统30输送的半缩醛进行加热处理，使半缩醛分解形成气相甲醛和醇，并分离所形成的气相甲醛和醇；抽真空系统50分别与一级浓缩系统20和二级浓缩系统30连接，用于进行抽真空处理，以至少使一级浓缩系统20和二级浓缩系统30形成负压状态；控制系统60分别与缩合系统10、一级浓缩系统20、二级浓缩系统30、热解分离系统40和抽真空系统50连接，用于控制缩合系统10、一级浓缩系统20、二级浓缩系统30、热解分离系统40和抽真空系统50运行。

采用上述结构的气相甲醛提取系统，醇与甲醛发生缩合反应生成半缩醛，半缩醛的沸点与水的沸点相差较大，经一级浓缩系统20和二级浓缩系统30在负压状态下对半缩醛溶液进行两级浓缩处理，能够基本去除半缩醛溶液中的水分，剩余的主要为半缩醛和少量醇，之后，通过热解分离系统40进行加热处理后，半缩醛分解为甲醛和醇，由于甲醛和醇的沸点相差较大，所以，分解后所形成的气相甲醛纯度较高，且系统运行稳定，生产效率较高，生产成本较低。

在一些实施例中，该缩合系统10包括缩合釜11、套设于所述缩合釜11外的夹套式冷却器12，以及伸入到缩合釜11内的搅拌装置13，缩合釜11通过其顶部的进料口分别与第一供料管道和第二供料管道连接，并通过底部的出料口与一级浓缩系统20连接。搅拌装置13用于搅拌缩合釜11内的甲醛水溶液和醇，使甲醛水溶液中的甲醛与醇反应生成半缩醛。夹套式冷却器12用于通过第一冷却介质对缩合釜11中的液体进行冷却处理。

在一个优选实施例中，该缩合系统10还包括第一温度感应器，第一温度感应器设置在缩合釜11上并与控制系统60连接，第一温度感应器用于感应缩合釜11中液体温度，并向控制系统60发送信号；控制系统60向与夹套式冷却器12连接的第一流量阀发送信号，以调控第一冷却介质的流量，进而能够精准调控缩合釜11中的反应温度，有益于提高缩合反应的反应速率和反应进度。在具体实施时，该第一冷却介质可为例如循环冷却水，当然，该第一冷却介质也可为其他冷却介质。

在一些实施例中，该一级浓缩系统20包括第一降膜蒸发器21、第一分离器22、第一冷却器23和第一回收罐24。第一降膜蒸发器21与缩合系统10连接。具体的，该第一降膜蒸发器21可与缩合釜11连接。该第一降膜蒸发器21用于通过第一加热介质对缩合系统10输送的半缩醛溶液进行加热处理，使半缩醛溶液中的部分水和少量甲醛蒸发形成蒸气，并使半缩醛溶液形成半缩醛浓溶液。该第一加热介质具体可为例如低压蒸汽或导热油等加热介质。第一分离器22与第一降膜蒸发器21连接，用于分离第一降膜蒸发器21形成的蒸气和半缩醛浓溶液。具体的，该第一分离器22可为一分离罐，该分离罐的顶端可与第一降膜蒸发器21的底端连通。第一冷却器23与第一分离器22连接，用于在负压状态下通过第二冷却介质对第一分离器22输送的蒸汽进行冷却处理以形成甲醛稀溶液。该第二冷却介质可为例如低温冷冻水。第一回收罐24与第一冷却器23连接，用于回收第一冷却器23形成的甲醛稀溶液。该一级浓缩系统20在负压状态下对半缩醛溶液进行加热分离，能够高效的分离出半缩醛溶液中的部分水。

在一个优选实施例中，该一级浓缩系统20还包括第二温度感应器，该第二温度感应器设置在第一分离器22上并与控制系统60连接，第二温度感应器用于感应第一分离器22中半缩醛浓溶液的温度，并向控制系统60发送信号。控制系统60向与第一降膜蒸发器21连接的第二流量阀发送信号，以调控第一加热介质的流量，进而精确调控第一降膜蒸发器21的加热温度，有益于提高半缩醛溶液的加热分离效率。

在另一个优选实施例中，该一级浓缩系统20还可包括第三温度感应器，第三温度感应器设置在第一回收罐24上并与控制系统60连接，第三温度感应器用于感应第一回收罐24内甲醛稀溶液的温度，并向控制系统60发送信号；控制系统60向与第一冷却器23连接的第三流量阀发送信号，以调控第二冷却介质的流量，进而精确调控第一冷却器23的目标温度，能够有效回收甲醛稀溶液，提高物料的利用率。

在一些实施例中，二级浓缩系统30包括第二降膜蒸发器31、第二分离器32、第二冷却器33和第二回收罐34，其中，第二降膜蒸发器31与第一分离器22连接，用于通过第二加热介质对第一分离器22输送的半缩醛浓溶液进行加热处理，使半缩醛浓溶液中的水和少量甲醛蒸发形成蒸汽，并使半缩醛浓溶液形成液相的半缩醛。该第二加热介质也可为低压蒸汽或导热油等加热介质。第二分离器32与第二降膜蒸发器31连接，用于分离第二降膜蒸发器31形成的蒸汽和半缩醛。第二冷却器33与第二分离器32连接，用于在负压状态下通过第三冷却介质对第二分离器32输送的蒸汽进行冷却处理以形成甲醛溶液。该第三冷却介质可为例如冷冻水等冷却介质。第二回收罐34分别与第二冷却器33和缩合系统10连接，用于回收第二冷却器33形成的甲醛溶液，并将回收的甲醛溶液输送至缩合系统10。二级浓缩系统30在一级浓缩系统20的基础上，在负压状态下能够高效且较为彻底的去除半缩醛浓溶液中的水。

在一个优选实施例中，该二级浓缩系统30还包括第四温度感应器，该第四温度感应器设置在第二分离器32上并与控制系统60连接，第四温度感应器用于感应第二分离器32中半缩醛的温度，并向控制系统60发送信号；控制系统60向与第二降膜蒸发器31连接的第四流量阀发送信号，以调控第二加热介质的流量，进而精确调控第二降膜蒸发器31的加热温度，在高效且彻底的去除半缩醛浓溶液中的水分的同时，能够提高能源利用率，降低运行成本。

在另一个优选实施例中，该二级浓缩系统30还包括第五温度感应器，第五温度感应器设置在第二回收罐34上并与控制系统60连接，第五温度感应器用于感应第二回收罐34内甲醛溶液的温度，并向控制系统60发送信号；控制系统60向与第二冷却器33连接的第五流量阀发送信号，以调控第三冷却介质的流量，进而精确调控第二冷却器33的目标温度，以在充分回收甲醛的同时，提高冷源的利用率，节约能源，降低运营成本。

在一些实施例中，该热解分离系统40可包括降膜热解器41和第三分离器42，降膜热解器41与二级浓缩系统30连接，用于利用第四加热介质对二级浓缩系统30输送的半缩醛进行加热，使半缩醛分解为气相甲醛和液相的醇。第三分离器42分别与降膜热解器41和缩合系统10连接，用于分离降膜热解器41形成的气相甲醛和液相的醇，并将醇输送至缩合系统10，以对醇进行回收再利用。由于经过一级浓缩系统20和二级浓缩系统30已经较为彻底的去除了半缩醛溶液中的水，剩余的主要为半缩醛和少量醇，半缩醛加热分解所形成的气相甲醛纯度较高。

在一个优选实施例中，该热解分离系统40还可包括第六温度感应器，该第六温度感应器设置在第三分离器42上并与控制系统60连接，用于感应第三分离器42中醇的温度，并向控制系统60发送信号。控制系统60向与降膜热解器41连接的第六流量阀发送信号，以调控第四加热介质的流量，进而精确调控降膜热解器41的加热温度，有益于提高气相甲醛的纯度。

在另一个优选实施例中，该气相甲醛提取系统还可包括至少一个压力感应器，压力感应器用于感应气相甲醛提取系统中至少一个测点的压力，并向控制系统60发送信号。控制系统60向抽真空系统50发送信号，以至少调控一级浓缩系统20和二级浓缩系统30内的压力。例如，在具体实施时，抽真空系统50可分别与第一回收罐24和第二回收罐34连接，可在第二分离器32处设置一个测点，并在该测点处配置压力感应器。控制系统60基于该压力感应器的检测结果，能够精确控制抽真空系统50，继而能够使该气相甲醛提取系统保持稳定的负压状态。

在一些实施例中，该抽真空系统50可包括缓冲罐51、真空泵52、吸收装置53、缓存罐54和输液泵55，缓冲罐51分别与第一回收罐24和第二回收罐34的气体出口连接；真空泵52的进气口与缓冲罐51连接，用于通过缓冲罐51对第一回收罐24和第二回收罐34进行抽真空处理；吸收装置53与真空泵52的出气口连接，用于对真空泵52的尾气进行水喷淋处理，以形成甲醛稀溶液；缓存罐54分别与吸收装置53和第一回收罐24连接，用于接收吸收装置53和第一回收罐24输送的甲醛稀溶液；输液泵55与缓存罐54连接，用于向外部输送甲醛稀溶液。该抽真空系统50不仅通过真空泵52和缓冲罐51实现了对气相甲醛提取系统进行抽真空，还对真空泵52的尾气进行了处理，回收了甲醛，将吸收装置53回收的甲醛稀溶液和第一回收罐24回收的甲醛稀溶液一并向外部输送进行回收利用，能够基本实现甲醛零排放，且有益于提高甲醛的利用率，减少原材料成本。

在一些实施例中，控制系统60通过通信设备与一服务器70通信连接，以便该控制系统60能够向服务器70发送数据。服务器70可包括专家诊断模块、加密模块、数据存储模块及数据分析模块等。专家诊断模块可包括故障分析模块、动态数据库模块和人机交互模块。进一步的，该气相甲醛提取系统还可包括云平台，该控制系统60还可与该云平台连接，以实现实时采集、传输、存储分析负压环境下气相甲醛提取系统的运行参数，实现设备远程监控和预防性维护，降低了运行操作成本，减轻了售后工作压力，可提供实时在线服务，智能化控制，故障预防，实现设备自诊断，故障报警等功能。

本申请实施例的气相甲醛提取系统，醇与甲醛发生缩合反应所生成的半缩醛的沸点与水的沸点相差较大，经一级浓缩系统20和二级浓缩系统30在负压状态下对半缩醛溶液进行两级蒸发脱水处理，能够基本去除半缩醛溶液中的水分，剩余的主要为半缩醛和少量醇，之后，通过热解分离系统40进行加热处理后，半缩醛分解为甲醛和醇，由于甲醛和醇的沸点相差较大，所以，分解后所形成的气相甲醛纯度较高，且系统运行稳定，生产效率较高，生产成本较低。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。