CN110252209A - 一种高效甲醛氧化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效甲醛氧化器，该氧化器包括依次连接的第一筒体、第二筒体、第三筒体和第四筒体，第一筒体上设置有反应气入口，第二筒体包括反应腔、第一冷却腔和第二冷却腔，第三筒体上设置有甲醛出口，第四筒体上设置有第一排污口，反应腔和第一冷却腔之间设置有第一管板，第一冷却腔和第二冷却腔之间设置有第二管板，反应腔腔壁上设置有点火口和第一测温口，反应腔内设置有催化剂层、铜网和筛板，第一冷却腔内设置有翅片管，翅片管内设置有冷却水，翅片管依次贯穿第一冷却腔、第二管板、第二冷却腔和第三筒体，第二冷却腔内设置有套管和冷却水，套管套设在翅片管上，第二冷却介质位于套管外。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体是一种高效甲醛氧化器。
背景技术
甲醛氧化器是生产甲醛的主要设备之一，氧化器的设计结构与甲醛成品的质量和氧化器的使用寿命有着密切的关系。而在氧化器中的氧化反应中，氧化温度的变化是氧化反应中极其关键的环节，氧化反应中，反应温度过高会使得反应速度过快，从而导致副反应增多，杂质增多。申请号：CN201821284431.5公开了一种新型银法甲醛氧化器，该银法甲醛氧化器在反应过程中，冷却速度慢，从而产生的杂质较多；除此之外，现有的氧化器中由于冷却速度慢，不得不提高换热管管径并在管中加铜棒来提高气体流速，增加换热面积，导致氧化器的直径较大，从而导致氧化器的单耗较大，产能低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效甲醛氧化器，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效甲醛氧化器，该氧化器包括依次连接的第一筒体、第二筒体、第三筒体和第四筒体，第一筒体上设置有反应气入口，第二筒体包括反应腔、第一冷却腔和第二冷却腔，第三筒体上设置有甲醛出口，第四筒体上设置有第一排污口。
在上述技术方案中，反应气在反应腔内进行反应，然后依次进入第一冷却腔、第二冷却腔进行冷却，生成的甲醛从甲醛出口排出，生成的杂质从排污口排出。反应气反应时经过第一冷却腔、第二冷却腔双重冷却，加快了反应气冷却的速度，提高了反应气冷却的效率，减少了反应所生成的杂质含量。
作为优选方案，反应腔和第一冷却腔之间设置有第一管板，第一冷却腔和第二冷却腔之间设置有第二管板，反应腔腔壁上设置有点火口和第一测温口，反应腔内设置有催化剂层、铜网和筛板，第一冷却腔内设置有翅片管，翅片管内设置有冷却水，翅片管依次贯穿第一冷却腔、第二管板、第二冷却腔和第三筒体，第二冷却腔内设置有套管和冷却水，套管套设在翅片管上，第二冷却介质位于套管外。
在上述技术方案中，反应气从反应气入口进入第一筒体，然后进入反应腔，在反应腔内，反应气在催化剂层上进行反应，反应生成的气体从筛板上的筛孔逸出，接着气体从第一管板与第二筒体之间的间隙进入第一冷却腔，在第一冷却腔内，气体边向下流动，边与翅片管内的冷却水进行换热，气体在向下流动的过程中，从翅片管与第二管板之间的间隙进入套管，即气体进入第二冷却腔，在第二冷却腔内，气体一方面通过套管与第二冷却腔内的冷却水进行换热，另一方面通过翅片管与翅片管内的冷却水进行换热，通过套管和翅片管同时冷却气体，加快了气体冷却的速度，提高了反应生成的甲醛的浓度，产品不容易堵塞翅片管；当气体位于翅片管外套管内时，翅片管与换热管之间的间隙较小，从而气体的流速就较大，从而提高了气体的急冷效果；生成的甲醛气体从第二筒体进入第三筒体，从甲醛出口排出，生成的杂质从第二筒体进入第三筒体，再从第三筒体进入第四筒体，并从排污口排出。
作为优选方案，反应腔内设置有半圆形管、接管和排管，半圆形管设置于第一管板的上表面，排管通过接管与半圆形管连通，排管贯穿第二筒体的筒壁，翅片管的上端与第一管板连接，翅片管的下端与第四筒体连通，第四筒体上设置有第一进水口，外部的冷却水从第一进水口进入翅片管内，从半圆形管处经过接管到达排管，最后排出到氧化器外；半圆形管的设置增强了该氧化器的耐压能力，从而延长了该氧化器的使用寿命。
作为优选方案，第二筒体外设置有夹套，夹套上端所在的高度高于第一管板所在的高度，夹套的下端与第二冷却腔连通，第二冷却腔的蒸汽可以进入夹套的上端，帮助第一管板降温，从而延长第一管板的使用寿命。
作为优选方案，第二冷却腔上设置有凸起的膨胀节、第二进水口和第二排污口，第二进水口位于第二排污口的上方，夹套的上端开设有第一蒸气出口和第二测温口，第一蒸气出口位于第二测温口的上方，第二测温口的设置便于测量冷却温度，第二冷却腔内的冷却水从第二进水口进入，在与气体换热的过程中，冷却水会汽化成蒸气，第一蒸气出口的设置便于将第二冷却腔内的蒸气收集起来再利用，提高该氧化器的能源利用率，第二排污口用于排出第二冷却腔内的杂质，防止第二冷却腔内的杂质过多，影响冷却水的换热效率；膨胀节用于补偿第二冷却腔的热膨胀差，防止第二筒体变形或损坏。
作为优选方案，第二筒体的下端设置有第一管板法兰，第三筒体的上端设置有第二管板法兰，第三筒体的下端设置有第三管板法兰，第四筒体的上端设置有第四管板法兰，第一管板法兰与第二管板法兰连接，第三管板法兰与第四管板法兰连接，第一管板法兰和第二管板法兰的设置使得翅片管穿过的同时第一管板法兰和第二管板法兰能够连接，第三管板法兰和第四管板法兰的设置使得翅片管穿过的同时第三管板法兰和第四管板法兰能够连接。
作为优选方案，第二排污口处设置有第一排污管，第一排污管嵌设在第一管板法兰上，第三筒体上设置有第二排污管，第二排污管嵌设在第三管板法兰上，有些杂质会沉淀在第一管板法兰上，将第一排污管嵌设在第一管板法兰上能够第二冷却腔的杂质充分排尽，同理，第二排污管嵌设在第三管板法兰上便于排除反应生成的杂质。
作为优选方案，套管的上端与第二管板连接，便于气体从翅片管与第二管板之间的间隙进入套管内，套管的下端与第一管板法兰连接，便于气体从翅片管与第一管板法兰之间的间隙进入第三筒体。
作为优选方案，排管上开设有出水口和第二蒸气出口，出水口和第二蒸气出口位于第二筒体外，出水口用于排出翅片管内换热过的冷却水，第二蒸气出口的设置便于将翅片管内的蒸气收集起来再利用，提高该氧化器的能源利用率。
作为优选方案，第一筒体包括上封头，上封头上设置有人孔，第四筒体包括下封头，第一排污口设置于下封头的底面，第一进水口设置于下封头的侧面，上封头和下封头用于密封该氧化器，人孔的设置便于进行检修，第一排污口位于下封头的底面便于排尽冷却水中的污垢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过套管和翅片管同时冷却气体，加快了气体冷却的速度，提高了反应生成的甲醛的浓度，产品不容易堵塞翅片管；当气体位于翅片管外套管内时，翅片管与换热管之间的间隙较小，从而气体的流速就较大，从而提高了气体的急冷效果，减少了反应生成的杂质，并且反应生成物由于冷却效果可达到原设计的数十倍以上，从而大幅度提高流通量，增加了反应产量。
2、本发明设置有第一蒸气出口和第二蒸气出口，将该氧化器产生的蒸气收集起来再利用，提高了该氧化器的能源利用率。
附图说明
图1为本发明一种高效甲醛氧化器的结构示意图；
图2为本发明一种高效甲醛氧化器的图1中A处的结构放大示意图；
图3为本发明一种高效甲醛氧化器的图1中B处的结构放大示意图。
图中：1-第一筒体、2-上封头、3-反应气入口、4-反应腔、5-点火口、6-出水口、7-第二蒸气出口、8-排管、9-接管、10-半圆形管、11-第一蒸气出口、12-第二测温口、13-第一管板、14-夹套、15-第二冷却腔、16-第一冷却腔、17-翅片管、18-第二管板、19-膨胀节、20-套管、21-第一管板法兰、22-第二管板法兰、23-甲醛出口、24-第三管板法兰、25-第四管板法兰、26-第四筒体、27-第一进水口、28-下封头、29-第一排污口、30-第三筒体、31-催化剂层、32-铜网、33-筛板、34-排污管、35-第二进水口、36-第一测温口、37-人孔、38-第二排污管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种高效甲醛氧化器，该新型氧化器包括依次连接的第一筒体1、第二筒体、第三筒体30和第四筒体26，第一筒体1上设置有反应气入口3，第二筒体包括反应腔4、第一冷却腔16和第二冷却腔15，反应腔4和第一冷却腔16之间设置有第一管板13，第一冷却腔16和第二冷却腔15之间设置有第二管板18，反应腔4腔壁上设置有点火口5和第一测温口36，反应腔4内设置有催化剂层31、铜网32和筛板33，第一冷却腔16内设置有翅片管17，翅片管17内设置有冷却水，翅片管17依次贯穿第一冷却腔16、第二管板18、第二冷却腔15和第三筒体30，第二冷却腔15内设置有套管20和冷却水，套管20套设在翅片管17上，第二冷却介质位于套管20外，第三筒体30上设置有甲醛出口23，第四筒体26上设置有第一排污口29。
反应气从反应气入口3进入第一筒体1，然后进入反应腔4，在反应腔4内，反应气在催化剂层31上进行反应，反应生成的气体从筛板33上的筛孔逸出，接着气体从第一管板13与第二筒体之间的间隙进入第一冷却腔16，在第一冷却腔16内，气体边向下流动，边与翅片管17内的冷却水进行换热，气体在向下流动的过程中，从翅片管17与第二管板18之间的间隙进入套管20，即气体进入第二冷却腔15，在第二冷却腔15内，气体一方面通过套管20与第二冷却腔15内的冷却水进行换热，另一方面通过翅片管17与翅片管17内的冷却水进行换热，通过套管20和翅片管17同时冷却气体，加快了气体冷却的速度，提高了反应生成的甲醛的浓度，产品不容易堵塞翅片管17；当气体位于翅片管17外套管20内时，翅片管17与换热管之间的间隙较小，从而气体的流速就较大，从而提高了气体的急冷效果；生成的甲醛气体从第二筒体进入第三筒体30，从甲醛出口23排出，第一排污口29用于排出冷却水中的污垢；第一管板与第二筒体之间要留有间隙，供气体通过，第一管板13可以通过焊接的方式与第二筒体连接，也可以用脚支撑在第二管板18上。
反应腔4内设置有半圆形管10、接管9和排管8，半圆形管10设置于第一管板13的上表面，排管8通过接管9与半圆形管10连通，排管8贯穿第二筒体的筒壁，翅片管17的上端与第一管板13连接，翅片管17的下端与第四筒体26连通，第四筒体26上设置有第一进水口27，外部的冷却水从第一进水口27进入翅片管17内，从半圆形管10处经过接管9到达排管8，最后排出到氧化器外；半圆形管10的设置增强了该氧化器的耐压能力，从而延长了该氧化器的使用寿命；半圆形管10也可以直接相互连通后构成一个流道，然后再与氧化器外部连通。
第二筒体外设置有夹套14，夹套14上端所在的高度高于第一管板13所在的高度，夹套14的下端与第二冷却腔15连通，第二冷却腔15的蒸汽可以进入夹套14的上端，帮助第一管板13降温，从而延长第一管板13的使用寿命。
第二冷却腔15上设置有凸起的膨胀节19、第二进水口35和第二排污口29，第二进水口35位于第二排污口29的上方，夹套14的上端开设有测温口11和第一蒸气出口12，测温口11位于第一蒸气出口12的上方，测温口11的设置便于测量反应温度，第二冷却腔15内的冷却水从第二进水口35进入，在与气体换热的过程中，冷却水会汽化成蒸气，第一蒸气出口12的设置便于将第二冷却腔15内的蒸气收集起来再利用，提高该氧化器的能源利用率，第二排污口29用于排出第二冷却腔15内的杂质，防止第二冷却腔15内的杂质过多，影响冷却水的换热效率；膨胀节19用于补偿第二冷却腔15的热膨胀差，防止第二筒体变形或损坏。
第二筒体的下端设置有第一管板法兰21，第三筒体30的上端设置有第二管板法兰22，第三筒体30的下端设置有第三管板法兰24，第四筒体26的上端设置有第四管板法兰25，第一管板法兰21与第二管板法兰22连接，第三管板法兰24与第四管板法兰25连接，第一管板法兰21和第二管板法兰22的设置使得翅片管17穿过的同时第一管板法兰21和第二管板法兰22能够连接，第三管板法兰24和第四管板法兰25的设置使得翅片管17穿过的同时第三管板法兰24和第四管板法兰25能够连接。
第二排污口处设置有第一排污管34，第一排污管34嵌设在第一管板法兰21上，有些杂质会沉淀在第一管板法兰21上，将排污管34嵌设在第一管板法兰21上能够第二冷却腔15的杂质充分排尽，第三筒体30上设置有第二排污管38，便于排除反应生成的杂质。
套管20的上端与第二管板18连接，便于气体从翅片管17与第二管板18之间的间隙进入套管20内，套管20的下端与第一管板法兰21连接，便于气体从翅片管17与第一管板法兰21之间的间隙进入第三筒体30。
排管8上开设有出水口6和第二蒸气出口7，出水口6和第二蒸气出口7位于第二筒体外，出水口6用于排出翅片管17内换热过的冷却水，第二蒸气出口7的设置便于将翅片管17内的蒸气收集起来再利用，提高该氧化器的能源利用率。
第一筒体1包括上封头2，上封头2上设置有人孔37，第四筒体26包括下封头28，第一排污口29设置于下封头28的底面，第一进水口27设置于下封头28的侧面，上封头2和下封头28用于密封该氧化器，人孔37的设置便于进行检修该氧化器，第一排污口29位于下封头28的底面便于排尽冷却水中的污垢。
本发明的工作原理是：反应气从反应气入口3进入第一筒体1，然后进入反应腔4，在反应腔4内，反应气在催化剂层31上进行反应，反应生成的气体从筛板33上的筛孔逸出，接着气体从第一管板13与第二筒体之间的间隙进入第一冷却腔16，在第一冷却腔16内，气体边向下流动，边与翅片管17内的冷却水进行换热，气体在向下流动的过程中，从翅片管17与第二管板18之间的间隙进入套管20，即气体进入第二冷却腔15，在第二冷却腔15内，气体一方面通过套管20与第二冷却腔15内的冷却水进行换热，另一方面通过翅片管17与翅片管17内的冷却水进行换热，通过套管20和翅片管17同时冷却气体，生成的甲醛气体从第二筒体进入第三筒体30，从甲醛出口23排出，反应生成的杂质从第二筒体进入第三筒体30，并从第二排污管38排出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述氧化器包括依次连接的第一筒体(1)、第二筒体、第三筒体(30)和第四筒体(26)，所述第一筒体(1)上设置有反应气入口(3)，所述第二筒体包括反应腔(4)、第一冷却腔(16)和第二冷却腔(15)，所述第三筒体(30)上设置有甲醛出口(23)，所述第四筒体(26)上设置有第一排污口(29)。
2.根据权利要求1所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述反应腔(4)和第一冷却腔(16)之间设置有第一管板(13)，所述第一冷却腔(16)和第二冷却腔(15)之间设置有第二管板(18)，所述反应腔(4)腔壁上设置有点火口(5)和第一测温口(36)，所述反应腔(4)内设置有催化剂层(31)、铜网(32)和筛板(33)，所述第一冷却腔(16)内设置有翅片管(17)，所述翅片管(17)内设置有冷却水，所述翅片管(17)依次贯穿第一冷却腔(16)、第二管板(18)、第二冷却腔(15)和第三筒体(30)，所述第二冷却腔(15)内设置有套管(20)，所述套管(20)套设在翅片管(17)上，所述套管(20)外设置有冷却水。
3.根据权利要求2所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述反应腔(4)内设置有半圆形管(10)、接管(9)和排管(8)，所述半圆形管(10)设置于第一管板(13)的上表面，所述排管(8)通过接管(9)与半圆形管(10)连通，所述排管(8)贯穿第二筒体的筒壁，所述翅片管(17)的上端与第一管板(13)连接，所述翅片管(17)的下端与第四筒体(26)连通，所述第四筒体(26)上设置有第一进水口(27)。
4.根据权利要求2所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述第二筒体外设置有夹套(14)，所述夹套(14)上端所在的高度高于第一管板(13)所在的高度，所述夹套(14)的下端与第二冷却腔(15)连通。
5.根据权利要求4所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述第二冷却腔(15)上设置有凸起的膨胀节(19)、第二进水口(35)和第二排污口，所述第二进水口(35)位于第二排污口的上方，所述夹套(14)的上端开设有第一蒸气出口(11)和第二测温口(12)，所述第一蒸气出口(11)位于第二测温口(12)的上方。
6.根据权利要求5所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述第二筒体的下端设置有第一管板法兰(21)，所述第三筒体(30)的上端设置有第二管板法兰(22)，所述第三筒体(30)的下端设置有第三管板法兰(24)，所述第四筒体(26)的上端设置有第四管板法兰(25)，所述第一管板(13)法兰(21)与第二管板法兰(22)连接，所述第三管板法兰(24)与第四管板法兰(25)连接。
7.根据权利要求6所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述第二排污口(29)处设置有第一排污管(34)，所述第一排污管(34)嵌设在第一管板法兰(21)上，所述第三筒体(30)上设置有第二排污管(38)，所述第二排污管(38)嵌设在第三管板法兰(24)上。
8.根据权利要求6所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述套管(20)的上端与第二管板(18)连接，所述套管(20)的下端与第一管板法兰(21)连接。
9.根据权利要求3所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述排管(8)上开设有出水口(6)和第二蒸气出口(7)，所述出水口(6)和第二蒸气出口(7)位于第二筒体外。
10.根据权利要求3所述的一种高效甲醛氧化器，其特征在于：所述第一筒体(1)包括上封头(2)，所述上封头(2)上设置有人孔(37)，所述第四筒体(26)包括下封头(28)，所述第一排污口设置于下封头(28)的底面，所述第一进水口(27)设置于下封头(28)的侧面。
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