甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及化工原料生產(chǎn)工藝中的余熱回收技術(shù)，具體地指一種甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國常見的甲醛生產(chǎn)工藝流程中，特別是利用甲醇氧化產(chǎn)生甲醛時，需要在加熱條件下完成甲醛合成反應(yīng)。待甲醛反應(yīng)器中的物料反應(yīng)完全后，需要將這些高溫產(chǎn)物降溫至環(huán)境溫度，以便于甲醛存儲。
[0003]常見的甲醛反應(yīng)器中的產(chǎn)物往往是250°C左右的低壓或常壓的氣體，需要將該產(chǎn)物降溫至環(huán)境溫度，以便于甲醛儲存。因為常規(guī)的余熱回收發(fā)電裝置需要達(dá)到350°C以上的高壓狀態(tài)的氣體做熱源，所以甲醛反應(yīng)器的產(chǎn)物降溫過程產(chǎn)生的余熱無法作為發(fā)電熱源再收回利用。目前普遍采用常規(guī)的熱交換器對甲醛反應(yīng)器的產(chǎn)物冷卻，具體的是以風(fēng)冷或水冷降溫。如果采用以水為介質(zhì)的熱交換器對甲醛反應(yīng)的產(chǎn)物降溫，其產(chǎn)生的熱水往往無法進(jìn)一步的利用，只能作為普通的采暖熱水或澡堂熱水使用。
[0004]上述甲醛生產(chǎn)中的這部分能源，目前缺乏有效的技術(shù)手段來利用或收集，導(dǎo)致這些低溫余熱資源沒有得到充分利用，造成巨大的浪費，既不經(jīng)濟也不環(huán)保。
[0005]此外，在其他化工生產(chǎn)過程中、冶金領(lǐng)域、電力生產(chǎn)、醫(yī)藥生產(chǎn)或其他類似的工業(yè)領(lǐng)域中，同樣也存在類似的數(shù)量龐大但由于溫度較低、來源分散等因素不易利用的余熱，難以采用常規(guī)的余熱回收發(fā)電再利用的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，其可以充分回收和再利用甲醛余熱，有效降低甲醛生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，設(shè)置在甲醛反應(yīng)器和甲醛儲存罐之間，包括通過管道和閥門相連的螺桿膨脹機、蒸發(fā)器和冷凝器，特別是:所述螺桿膨脹機的動力輸出端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連，所述螺桿膨脹機的排氣口與冷凝器的有機工質(zhì)進(jìn)氣口相連，所述冷凝器的有機工質(zhì)出液口通過工質(zhì)泵與蒸發(fā)器的有機工質(zhì)進(jìn)液口相連，所述蒸發(fā)器的有機工質(zhì)出氣口與螺桿膨脹機的吸氣口相連，所述蒸發(fā)器的熱源輸入端與甲醛反應(yīng)器的甲醛輸出管道相連，所述蒸發(fā)器的熱源輸出端與甲醛儲存罐相連。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述蒸發(fā)器采用換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的板殼式換熱器。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述冷凝器采用換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的板殼式換熱器。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述發(fā)電機采用結(jié)構(gòu)簡單，運行牢固，可靠性高的異步發(fā)電機。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述螺桿膨脹機采用整體節(jié)能，經(jīng)濟效益好的開啟式螺桿膨脹機。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述冷凝器的冷卻介質(zhì)輸入端與水冷循環(huán)設(shè)備的輸出端相連，所述冷凝器的冷卻介質(zhì)輸出端與水冷循環(huán)設(shè)備的輸入端相連。水冷循環(huán)設(shè)備內(nèi)的冷水作為冷源保證冷凝器內(nèi)的溫度適當(dāng)，保證工作介質(zhì)降溫至設(shè)計需要。
[0013]本實用新型的工作原理為:在甲醇氧化生產(chǎn)甲醛的工藝中，對甲醛產(chǎn)品設(shè)計余熱回收裝置；將甲醛產(chǎn)品和有機工質(zhì)在蒸發(fā)器中換熱，使得甲醛產(chǎn)品降溫達(dá)到儲存要求，有機工質(zhì)吸熱升溫后膨脹推動螺桿膨脹機做功，以帶動發(fā)電機發(fā)電，從而有效的利用該余熱資源。同時，將有機工質(zhì)利用冷凝器降溫，并用工質(zhì)泵輸送回到蒸發(fā)器中，再次吸收甲醛產(chǎn)品余熱，完成工作循環(huán)。
[0014]本實用新型的有益效果為:基于朗肯循環(huán)的原理，利用有機工質(zhì)作為工作介質(zhì)，有效的利用甲醛產(chǎn)品的余熱資源。解決了甲醛工藝中余熱無法有效回收利用的問題，可高效利用甲醛工藝流程中所產(chǎn)生的低溫低壓余熱資源，具有環(huán)保和經(jīng)濟效益。同時還對于其他領(lǐng)域的低溫余熱資源回收提供了技術(shù)手段和設(shè)備的啟發(fā)，對于提高我國能源利用率、節(jié)能減排、保護環(huán)境具有重要意義。本實用新型拓寬了可以回收發(fā)電的余熱資源范圍同時，這項技術(shù)還可以推廣到可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，(如地?zé)?、太陽能和生物質(zhì)能)為可再生能源發(fā)電提供關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。
【附圖說明】
[0015]圖1為甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置的示意圖。
[0016]圖中:發(fā)電機1，聯(lián)軸器2，膨脹機3，蒸發(fā)器4，工質(zhì)泵5，冷凝器6，甲醛反應(yīng)器7，甲醛儲存器8，水冷循環(huán)設(shè)備9。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的設(shè)備作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]如圖1中所示，本實用新型提供了一種甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，設(shè)置在甲醛反應(yīng)器7和甲醛儲存器8之間，用以將甲醛反應(yīng)器7中生產(chǎn)的甲醛產(chǎn)品降溫后存儲在甲醛儲存器8中。所述的甲醛反應(yīng)器7的甲醛輸出管道連接蒸發(fā)器4的進(jìn)料口，將250°C左右的甲醛產(chǎn)品注入蒸發(fā)器4，經(jīng)過余熱回收裝置降溫后，從所述蒸發(fā)器4的出料口中流出80°C左右的甲醛產(chǎn)品。
[0019]所述的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置主要利用管道和閥門相連的螺桿膨脹機3、蒸發(fā)器4和冷凝器6 ;采用有機工質(zhì)做介質(zhì)。所述的螺桿膨脹機3的動力輸出端通過聯(lián)軸器2與發(fā)電機I的輸入軸相連。所述螺桿膨脹機3的排氣口與冷凝器6的有機工質(zhì)進(jìn)氣口相連。所述冷凝器6的有機工質(zhì)出液口通過工質(zhì)泵5與蒸發(fā)器4的有機工質(zhì)進(jìn)液口相連。所述蒸發(fā)器4的有機工質(zhì)出氣口與螺桿膨脹機3的吸氣口相連。所述蒸發(fā)器4的熱源輸入端與甲醛反應(yīng)器7的甲醛輸出管道相連，所述蒸發(fā)器4的熱源輸出端與甲醛儲存罐8相連。
[0020]上述甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置工作時，采用有機工質(zhì)作為熱力循環(huán)的工質(zhì)，基于朗肯循環(huán)原理，通過以下步驟完成工作循環(huán):
[0021]在蒸發(fā)器4中，所述有機工質(zhì)與甲醛產(chǎn)品換熱，以回收其低溫余熱。該有機工質(zhì)吸熱升溫形成高壓蒸氣，通過蒸發(fā)器4的有機工質(zhì)出氣口進(jìn)入螺桿膨脹機3中。在螺桿膨脹機3中，有機工質(zhì)膨脹成低溫低壓的蒸氣狀態(tài)，同時推動螺桿膨脹機3做功，通過聯(lián)軸器2帶動發(fā)電機I發(fā)電。低溫低壓蒸氣狀態(tài)的有機工質(zhì)由所述螺桿膨脹機3排氣口進(jìn)入冷凝器6的有機工質(zhì)進(jìn)氣口。在所述冷凝器6中，低溫低壓蒸氣狀態(tài)的有機工質(zhì)放熱并冷凝為低溫低壓液體。然后，該低溫低壓液態(tài)的有機工質(zhì)從所述冷凝器6的有機工質(zhì)出液口流入工質(zhì)泵5的有機工質(zhì)進(jìn)液口。被工質(zhì)泵5增壓后，該有機工質(zhì)從出液口中流出并進(jìn)入蒸發(fā)器4的有機工質(zhì)進(jìn)液口。隨后，在蒸發(fā)器4中，低溫低壓液態(tài)狀態(tài)的有機工質(zhì)和甲醛產(chǎn)品換熱，完成整個工作循環(huán)。
[0022]所述發(fā)電機I具體采用異步發(fā)電機。異步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡單，牢固，可靠性高，不受使用場所限制。
[0023]所述螺桿膨脹機3具體采用開啟式螺桿膨脹機。相比汽輪機，螺桿膨脹機對介質(zhì)要求更寬泛，可以同時轉(zhuǎn)換能量和輸出功力。
[0024]所述蒸發(fā)器4和冷凝器6均采用板殼式換熱器設(shè)計。板殼式換熱器內(nèi)的板面平滑，在扁平流道中流體可以高速流動，而傳熱效能好，傳熱系數(shù)高保證換熱充分，達(dá)到預(yù)計效果；同時，該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地小方便安裝。
[0025]冷凝器6和水冷循環(huán)設(shè)備9相連，利用冷卻水作為循環(huán)冷源。冷卻水可以利用風(fēng)冷或冷卻塔降溫后返回設(shè)備中，形成循環(huán)利用?；蛘撸摾鋮s水直接作為廠區(qū)澡堂用水等再次利用。
[0026]所述的有機工質(zhì)為類似氟利昂的制冷劑，沸點低于20°C，可以保證完成上述循環(huán)，而且能夠保證甲醛產(chǎn)品從蒸發(fā)器4中流出的溫度降至或低于80°C。
[0027]經(jīng)計算，在一個甲醛生產(chǎn)廠里，將甲醇氧化產(chǎn)生每I噸甲醛，可利用上述余熱回收裝置回收約2.2X106kJ的反應(yīng)熱。由此可見，本實用新型能夠有效回收甲醛產(chǎn)品的低溫余熱資源，具有明顯的經(jīng)濟效益。
【主權(quán)項】
1.一種甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，設(shè)置在甲醛反應(yīng)器(7)和甲醛儲存罐(8)之間，它包括通過管道和閥門相連的螺桿膨脹機(3)、蒸發(fā)器(4)和冷凝器￠)，其特征在于:所述螺桿膨脹機(3)的動力輸出端通過聯(lián)軸器(2)與發(fā)電機(I)的輸入軸相連，所述螺桿膨脹機⑶的排氣口與冷凝器(6)的有機工質(zhì)進(jìn)氣口相連，所述冷凝器(6)的有機工質(zhì)出液口通過工質(zhì)泵(5)與蒸發(fā)器(4)的有機工質(zhì)進(jìn)液口相連，所述蒸發(fā)器(4)的有機工質(zhì)出氣口與螺桿膨脹機(3)的吸氣口相連，所述蒸發(fā)器(4)的熱源輸入端與甲醛反應(yīng)器(7)的甲醛輸出管道相連，所述蒸發(fā)器(4)的熱源輸出端與甲醛儲存罐(8)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，其特征在于:所述蒸發(fā)器(4)為板殼式換熱器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，其特征在于:所述冷凝器(6)為板殼式換熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，其特征在于:所述發(fā)電機(I)為異步發(fā)電機。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，其特征在于:所述螺桿膨脹機(3)為開啟式螺桿膨脹機。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，其特征在于:所述冷凝器￠)的冷卻介質(zhì)輸入端與水冷循環(huán)設(shè)備(9)的輸出端相連，所述冷凝器￠)的冷卻介質(zhì)輸出端與水冷循環(huán)設(shè)備(9)的輸入端相連。
【專利摘要】本實用新型公開了一種甲醛生產(chǎn)中的余熱回收裝置，設(shè)置在甲醛反應(yīng)器和甲醛儲存器之間；包括螺桿膨脹機、蒸發(fā)器和冷凝器。將螺桿膨脹機通過聯(lián)軸器與發(fā)電機相連；所述螺桿膨脹機與冷凝器進(jìn)氣口相連。所述冷凝器的有機工質(zhì)出液口通過工質(zhì)泵與蒸發(fā)器的有機工質(zhì)進(jìn)液口相連；所述蒸發(fā)器的有機工質(zhì)出氣口與螺桿膨脹機的吸氣口相連，所述蒸發(fā)器的熱源輸入端與甲醛反應(yīng)器的甲醛輸出管道相連，所述蒸發(fā)器的熱源輸出端與甲醛儲存罐相連。通過蒸發(fā)器將甲醛產(chǎn)品的余熱交換后，甲醛產(chǎn)品降溫流入甲醛儲存罐中；余熱被有機工質(zhì)吸收后，推動螺桿膨脹機做功發(fā)電。從而有效回收甲醛產(chǎn)品的低溫余熱資源，實現(xiàn)節(jié)能減排，具有明顯的經(jīng)濟效益。
【IPC分類】F01K25/08, F22B1/18, F01K11/00
【公開號】CN204627688
【申請?zhí)枴緾N201520239814
【發(fā)明人】張金權(quán), 李增新, 梅毅, 李國耀, 李軍, 霍正齊, 羅葉欣
【申請人】武漢新世界制冷工業(yè)有限公司, 西安奇通能源科技有限公司, 山東禹城大禹精細(xì)化工有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月20日