CN201257378Y - 复合式新型高效甲醛氧化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合式新型高效甲醛氧化反应器，包括触媒室(7)、顶盖(10)、急冷段(4)和甲醛气液混合物输出段(1)，顶盖(10)顶部设置有安全防爆装置(11)，该安全防爆装置(11)内装有爆破片并通过管道连接引至所述装置区域外；触媒室(7)上部的外壁上设置有两个催化剂层观测视镜(9)；触媒室(7)内的银触媒催化剂层(14)与触媒室的主筒体(7.1)之间设置有隔热圈(15)，所述丝网(19)直接放在急冷段的上管板(4.1)与隔热圈(15)之间；急冷段的上管板(4.1)采用平底封头式，所述上管板(4.1)上翘两端通过削薄后与触媒室的主筒体(7.1)焊接为一体；触媒室(7)和急冷段(4)外围设置有废锅(6)。本实用新型具有反应效果好、副反应少，传热效率高，副产蒸汽量大、安全系数高、使用寿命长等特点。

Description

复合式新型高效甲醛氧化反应器

(一)技术领域

本实用新型涉及一种甲醛生产装置，具体涉及一种甲醛氧化反应器。

(二)背景技术

甲醛氧化反应器是甲醛生产装置中的心脏部位。甲醛氧化反应器设计制作的好坏直接影响到甲醛产品的质量、原料消耗和氧化反应器的使用寿命。从而间接影响企业的经济效益和安全生产。

目前，甲醛氧化反应器主要采用的是椭圆管板式氧化反应器和蝶形管板式氧化反应器两种结构。椭圆管板式氧化反应器的上部急冷段和下部冷却段都采用上管板中间上凸，下管板中间下凹的椭圆管板式结构。管板厚8～10mm。这种急冷段的管板温度可保持在400℃以下，急冷段产生的蒸汽由中央导管引出，惰性气体不易滞留，因而延长了使用寿命。但由于周边盲区较多，造成反应后的高温气体不能及时冷却，往往影响产品的质量和原料消耗；蝶形管板式氧化反应器的急冷段的上管板为中间下凹的蝶形管板式结构，它是对平管板式氧化反应器和椭圆管板式氧化反应器的一种改良，克服了两者的某些不足，但是对盲区和管板与换热管连接部位在高温下承受压力、高温气体的冲击和腐蚀没有从根本上解决，所以使用寿命比较短，一般都只有2～3年。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种盲区少、管板与换热管连接部位在高温下承受压力能力强、耐高温气体的冲击和耐腐蚀性强的复合式新型高效甲醛氧化反应器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种复合式新型高效甲醛氧化反应器，包括触媒室、顶盖、急冷段和甲醛气液混合物输出段，所述顶盖向上设置在触媒室顶部，触媒室上部的外壁上设置有四元混合气体进口，所述触媒室内设有银触媒催化剂层，所述触媒室内还设有丝网，所述急冷段向下连接在所述触媒室下方，所述甲醛气液混合物输出段向下连接在所述急冷段的下方，其特征在于：

所述顶盖顶部设置有安全防爆装置，该安全防爆装置内装有爆破片并通过管道连接引至所述装置区域外；

所述触媒室上部的外壁上设置有两个催化剂层观测视镜，所述催化剂层观测视镜呈水平90度角布置；

所述触媒室内的银触媒催化剂层与触媒室的主筒体之间设置有隔热圈，所述丝网直接放在急冷段的上管板与隔热圈之间；

所述急冷段的上管板采用平底封头式，所述上管板上翘两端通过削薄后与触媒室的主筒体焊接为一体；

所述急冷段中间部位设有急冷段膨胀节；

所述触媒室和急冷段外围设置有废锅，该废锅顶部设置蒸汽出口，该蒸汽出口设置有蒸汽过滤装置，废锅锅壳上部设有软水进水口和液位计管口，废锅锅壳中间部位均布有多根对流管，对流管中间部位设有对流管膨胀节，废锅内设置有挡水板，该挡水板竖直设置在所述对流管上部进水口旁侧的废锅锅壳内。

本实用新型通过在顶盖顶部设置安全防爆装置，该安全防爆装置内装有爆破片并通过管道连接引至所述装置区域外，从而有效地解决了由于突发情况造成氧化反应器内压力骤然上升突破安全极限造成氧化反应器爆炸等恶性事故。由于该安全防爆装置通过管道连接引至安全区域内，即使发生氧化反应器压力骤升冲破爆破片也不会危及操作工人及其它设备。

本实用新型通过将氧化反应器的急冷段、触媒室和废锅三者巧妙的复合在一起，有别于目前现有使用氧化反应器和汽包分别设置的方式，并使急冷段的上管板浸于废锅水浴中，有利于对管板和催化剂层的保护。

本实用新型的管板采用锅炉平底封头，所述封头上翘两端通过削薄后后处理与触媒室主筒体焊接为一体，很好地克服了高温差造成的应力开裂现象，同时急冷段中间部位设有膨胀节，增加了纵向拉力伸缩范围，这种结构的设计使它同时拥有足够大的换热面积(如同平管板)也有很好的缓解应力腐蚀的结构(如同椭圆形管板)以及它本身的高效传热效果能促使反应气高速通过高温区。

本实用新型的两个催化剂层观测视镜呈水平90度角布置，故观测视野广，盲区少，且由于其设置在触媒室外壁上，操作工人能很方便地随时观测触媒室内银触媒催化剂层状态。

本实用新型的废锅自带有液位计、软水进口、蒸汽口、蒸汽出口、过滤装置及对流管。液位计有现场指示和远传双重功能，通过远传能方便地使用DCS自控系统进行液位高度调节，使之调至最大限度的满足工艺需求，现场玻璃管指示能使操作工人一目了然。蒸汽出口处设置的蒸汽过虑装置能提高氧化反应器自产蒸汽的品质，从而增加整个生产系统的洁净性，为生产系统长周期、满负荷、稳定安全运行打下基础。废锅自带的多根对流管和废锅内的挡水板设置限定了废锅内冷热水对流方向，使液体流向和汽体流向的走向符合工艺冷却需求，从而提高了传热效果，增加了副产蒸汽，提高了产汽率。

本实用新型的隔热圈与触媒室主筒体连接在一起，把催化剂层高温区域与废锅低温区域进行了有效的隔离，避免了因突然停电、停水、停汽造成甲醛生产装置紧急停车引起催化剂层因温度骤变引起冷缩开裂变形，从而大大延长了催化剂层的使用周期，即使短暂的停电、停水、停汽造成停车无需更换催化剂即可马上开车。

本实用新型的触媒室主筒体内设的三层经退火的紫铜丝网直接放在急冷段上管板与隔热圈之间。它不同于一般的氧化反应器在管板上设置支架和花板，从而缩短了反应后气体在高温区的停留时间，同时催化剂和紫铜丝网具有较接近的热膨胀系数故整体性能较好，短暂的开停车不会影响催化剂正常使用。

本实用新型的触媒室上部外壁的混合气体进口呈扁形鸭嘴式结构。该进口是根据空气动力学原理设计的，四元混合气体通过扁形鸭嘴式四元混合气体进口进入触媒室能形成有利于化学反应所需的气体湍流，从而能平稳均匀地进入触媒层。避免了因气流旋转冲击对催化剂层造成影响。减少了由于催化剂层表面不平整或厚薄不均匀造成反应不完全醇含量和酸度高、副反应增加影响产品单耗和产品质量不合格。该进口结构设计合理，制造简单。

综上所述，本实用新型具有以下技术效果：

1、安全保险系数增加。

2、原料混合气能平稳均匀地进入触媒层，且设计合理、制造简单实用。

3、独特的废锅复合，避免了另外单独设置汽包和重复投资，且有利于对管板和触媒层的保护，又很好地克服了高温差造成的应力开裂现象，解决了长期困扰技术人员没有解决的氧化反应器急冷段应力腐蚀问题。

4、短暂的停车不影响银触媒层活性及状态，解决了由于停电、停水、停汽造成停车需重新更换银触媒的麻烦，直接为企业节省了人力、财力。

5、提高了换热面积和换热效率，从而副产蒸汽高、主反应效果好、副反应少。

6、副产蒸汽品质高、装置运行过程中氧化反应器的银触媒催化剂层人工目测方便。

7、氧化反应器整体使用寿命高。

(四)附图说明

图1为本实用新型复合式新型高效甲醛氧化反应器的总体结构示意图。

图2为图1中急冷段上管板、触媒室、隔热圈、催化剂层以及丝网层之间的连接装配示意图。

图3为图1中混合气体进口放大图。

图4为图3的A—A剖示图。

图5为图3的K向视图。

图6为本实用新型的观测视镜的示意图。

图中：甲醛气液混合物输出段1、对流管2、对流管膨胀节3、急冷段4、软水进水口5、废锅6、触媒室7、四元混合气体进口8、催化剂层观测视镜9、顶盖10、安全防爆装置11、急冷段膨胀节12、挡水板13、银触媒催化剂层14、隔热圈15、液位计管口16、蒸汽过滤装置17、蒸汽出口18、丝网19、换热管束20；急冷段的上管板4.1、触媒室的主筒体7.1。

(五)具体实施方式

参见图1，本实用新型涉及的复合式新型高效甲醛氧化反应器，主要由触媒室7、顶盖10、急冷段4、废锅6和甲醛气液混合物输出段1组成。

所述顶盖10向上设置在触媒室7顶部，顶盖10顶部设置有安全防爆装置11，该安全防爆装置11内装有爆破片并通过管道连接引至所述装置区域外。

所述触媒室7内设有用来发生甲醇氧化脱氢反应生成甲醛气体的银触媒催化剂层14。触媒室7上部的外壁上设置有四元混合气体进口8和两个催化剂层观测视镜9，如图6。两个催化剂层观测视镜9呈水平90度角布置。

所述急冷段4向下连接在所述触媒室7下方，该急冷段4中间部位设有急冷段膨胀节12。

所述废锅6设置在所述触媒室7和急冷段4外围，该废锅6顶部设置四个蒸汽出口18，该蒸汽出口18设置有蒸汽过滤装置17，废锅6锅壳上部设有软水进水口5和液位计管口16，废锅6锅壳中间部位均布有四根对流管2，对流管2中间部位设有对流管膨胀节3。废锅6内设置有挡水板13，该挡水板13竖直设置在所述对流管2上部进水口旁侧的废锅6锅壳内。

所述甲醛气液混合物输出段1向下连接在所述急冷段4的下方。

参见图2，所述急冷段的上管板4.1采用平底封头式，所述上管板4.1上翘两端通过削薄后与触媒室的主筒体7.1焊接为一体。所述触媒室7内的银触媒催化剂层14与触媒室的主筒体7.1之间设置有隔热圈15。所述触媒室7内设有三层经退火的紫铜丝网19，所述丝网19直接放在急冷段的上管板4.1与隔热圈15之间，承载触媒的分别为3目(丝径5mm)、5目(丝径3mm)和60目。

参见图3～5，所述触媒室7上部外壁的混合气体进口8呈扁形鸭嘴式结构。

Claims (4)

1、一种复合式新型高效甲醛氧化反应器，包括触媒室(7)、顶盖(10)、急冷段(4)和甲醛气液混合物输出段(1)，所述顶盖(10)向上设置在触媒室(7)顶部，触媒室(7)上部的外壁上设置有四元混合气体进口(8)，所述触媒室(7)内设有银触媒催化剂层(14)，所述触媒室(7)内还设有丝网(19)，所述急冷段(4)向下连接在所述触媒室(7)下方，所述甲醛气液混合物输出段(1)向下连接在所述急冷段(4)的下方，其特征在于：

所述顶盖(10)顶部设置有安全防爆装置(11)，该安全防爆装置(11)内装有爆破片并通过管道连接引至所述装置区域外；

所述触媒室(7)上部的外壁上设置有两个催化剂层观测视镜(9)，所述催化剂层观测视镜(9)呈水平90度角布置；

所述触媒室(7)内的银触媒催化剂层(14)与触媒室的主筒体(7.1)之间设置有隔热圈(15)，所述丝网(19)直接放在急冷段的上管板(4.1)与隔热圈(15)之间；

所述急冷段的上管板(4.1)采用平底封头式，所述上管板(4.1)上翘两端通过削薄后与触媒室的主筒体(7.1)焊接为一体；

所述急冷段(4)中间部位设有急冷段膨胀节(12)；

所述触媒室(7)和急冷段(4)外围设置有废锅(6)，该废锅(6)顶部设置蒸汽出口(18)，该蒸汽出口(18)设置有蒸汽过滤装置(17)，废锅(6)锅壳上部设有软水进水口(5)和液位计管口(16)，废锅(6)锅壳中间部位均布有多根对流管(2)，对流管(2)中间部位设有对流管膨胀节(3)，废锅(6)内设置有挡水板(13)，该挡水板(13)竖直设置在所述对流管(2)上部进水口旁侧的废锅(6)锅壳内。

2、根据权利要求1所述的一种复合式新型高效甲醛氧化反应器，其特征在于所述丝网(19)有三层，采用经退火的紫铜丝网。

3、根据权利要求2所述的一种复合式新型高效甲醛氧化反应器，其特征在于所述三层丝网(19)分别为3目、5目和60目。

4、根据权利要求1、2或3所述的一种复合式新型高效甲醛氧化反应器，其特征在于所述触媒室(7)上部外壁的混合气体进口(8)呈扁形鸭嘴式结构。

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