一种带膨胀节的甲醛氧化器制造技术

本发明专利技术公开了一种带膨胀节的甲醛氧化器，包括氧化器壳体、换热管、银催化层和截面为“L”字形的膨胀节，所述换热管设在氧化器壳体中段的内部从而构成管壳式换热器，该管壳式换热器的壳程用于流通反应物料，而管程用于流通热源，且换热管的进水口和出水口均伸出壳体外部，并分别通过集水管汇集；所述换热器壳体中段的上端的外周与膨胀节的一端固接，而膨胀节的另一端则与换热器壳体的上段固接从而将换热器壳体的上段和中段密封，且换热器壳体中段的上端与换热器壳体的上段为活动接触。本发明专利技术结构紧凑体积小能实现12万吨级甲醛生产，且解决了高温环境下换热管与管板之间的疲劳损害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工生产工艺及设备
，主要涉及用于甲醛生产的甲醛氧化器。
技术介绍
目前，银法甲醛生产主要分为以下几个单元操作，甲醇蒸发单元、氧化反应单元、甲醛吸收单元、尾气处理单元。而银法甲醛生产中主要氧化反应器是核心设备，甲醛氧化器设计结构的合理性及制造质量的好坏直接影响甲醛成品质量、原料消耗和氧化器使用寿命。目前，传统的结构式拱盖、催化剂室、急冷段组成。急冷段实际上是一个换热器，上管板上直接铺设铜网、催化剂铺在铜网上，这样缩短了催化剂层至急冷段的距离，从而产品得率高，酸度能控制在100x10-6以下。但是，现有的甲醛氧化器仍然存在以下问题：甲醛氧化器工作温度为620~650℃，由于热应力会造成管板与换热管的拉裂；换热管与管板如果发生泄漏，会造成管程与壳程的介质汇合，造成生产事故；如果年产量超过12万吨生产，传统氧化器的体积变大，成为超限设备，造成运输的不变的同时，跨度的增大降低了设备在高温环境下的运行寿命；甲醛介质走管程，循环冷却水走壳程，工艺不合理，换热效果不好；管程走甲醛介质运行，由于整个管板存在，阻力大，运行不经济，能耗大；上管板存在干烧的情况，从而引起管板的烧裂情况。同时由于壳体长期处于高温条件下，容易造成焊接位的膨胀损伤。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述存在的问题和缺陷，本专利技术提供了一种带膨胀节的甲醛氧化器，结构紧凑体积小能实现12万吨级甲醛生产，且通过L形膨胀节有效减缓氧化器壳体的高温热膨胀损伤。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种带膨胀节的甲醛氧化器，包括氧化器壳体、换热管、银催化层和截面为“L”字形的膨胀节，所述换热器壳体的中段为方形，上段和下段分别为进气段和出料段；所述换热管设在氧化器壳体中段的内部从而构成管壳式换热器，该管壳式换热器的壳程用于流通反应物料，而管程用于流通热源，且换热管的进水口和出水口均伸出壳体外部，并分别通过集水管汇集；所述银催化剂层固定在换热管的上方；所述换热器壳体中段的上端的外周与膨胀节的一端固接，而膨胀节的另一端则与换热器壳体的上段固接从而将换热器壳体的上段和中段密封，且换热器壳体中段的上端与换热器壳体的上段为活动接触。作为优选，所述氧化器壳体的上段和下段均为圆筒型，且氧化器壳体上段设有物料进口和气体分布器。作为优选，所述氧化器壳体的上段设有冷却伴管。作为优选，所述换热管为翅片管。作为优选，所述换热管穿过氧化器壳体的部位套设有支撑套。作为优选，所述最上层换热管上设有铜网支撑筋，该铜网支撑筋的上部平整，下部设有与换热管外径相匹配的凹槽。作为优选，所述膨胀节仅在氧化器壳体的一侧有设置。作为优选，还包括换热管支撑，所述换热管支撑包括底部支撑和中间支撑板，所述中间支撑板设有多个与换热管对应的穿孔，且该穿孔上设有与换热管外径匹配的套管；所述底部支撑设在中间支撑板下。作为优选，所述换热管为U型结构，换热管进水口和出水口设在氧化器壳体的同一侧，且至少第一层换热管的弯曲端为半管封闭结构，且该半管封闭结构设有蒸汽引出口。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）新型氧化器结构采用方形，使结构变得更加紧凑；（2）解决换热管与管板如果发生泄漏，会造成管程与壳程的介质汇合的问题；（3）解决运输上只限于产量12万吨/年的问题；（4）解决氧化器换热效果不好的问题，同样换热面积下，翅片管比普通管换热管要少的多，生产能力提高但是设备变小；（5）解决氧化器阻力大，运行不经济，能耗大的问题；（6）设备使用寿命会从3年增加到10年。附图说明图1为本专利技术所述甲醛氧化器的结构示意图；图2为图1中A处膨胀节的结构放大示意图；图3为图1中B处半管封闭结构的结构放大示意图；图4为图1中C处换热管支撑的结构放大示意图；图5为图1中D处的结构放大示意图；图6为图1中E处的结构放大示意图；图7为本专利技术所述铜网支撑筋的结构示意图；图8为现有技术中甲醛氧化器的结构示意图。其中，拱盖1、中段2、下段3、换热管4、银催化剂层5、汇集管6、膨胀节7、半管封闭结构8、蒸汽引出口9、中间支撑板10、底部支撑11、套管12、支撑套13、铜网支撑筋14、物料进口15、气体分布器16、冷却伴管17。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1～7所示，本专利技术所述甲醛氧化器，主要包括氧化器壳体、换热管、银催化层、截面为“L”字形的膨胀节和换热管支撑,其中：氧化器壳体的分成三段，分别为上段的拱盖、中段的反应和急冷段以及下段的产物收集段，而氧化器壳体的中段为方形，翅片式换热管为U型结构，并呈矩阵式水平设在氧化器壳体的中段，且进水口和出水口均伸出氧化器壳体外并处于同一侧，然后将各个进水口和出水口分别通过汇集管汇集。另外，所述换热管支撑包括底部支撑和中间支撑板，所述中间支撑板设有多个与换热管对应的穿孔，且该穿孔上设有与换热管外径匹配的套管，同时氧化器壳体上穿过换热管的位置也安装有圆筒形支撑套。由于催化剂层反应段的温度非常高，能达到650℃。氧化器壳体的反应段和急冷段之间的热膨胀较大，因此上段和中段的焊接处在膨胀不一致时容易导致焊接处疲劳损伤，进而缩短了使用寿命。作为优选方案，本专利技术在氧化器壳体的上段拱盖和中段上端之间设置截面为”L”字形的膨胀节，氧化器壳体中段的上端的外周与膨胀节的一端固接，而膨胀节的另一端则与氧化器壳体的拱盖固接从而将氧化器壳体的上段和中段密封，而氧化器壳体中段的上端与氧化器壳体的上段能相对活动（如图2所示）。所述膨胀节可以由不锈钢钢板折边制成，具有一定强度和合适的挠度。更佳优选的，仅在方形氧化器中段的一侧设置该膨胀节，因此仅在一侧发生错位膨胀收缩移动，避免了膨胀方向的不确定性。如果换热管与筒体的热膨胀不一致时，筒体板膨胀大于换热管的膨胀，右侧管板（氧化器右侧壳体）可以左右方向移动来补偿换热管的热膨胀。专利技术人在试车过程中，还发现上排换热管最加容易损坏，经过拆解分析得知：这是由于甲醛氧化的反应区的温度大于620℃~650℃，在这么高的温度下长期工作，靠近银催化剂层的的排翅片式换热管的工作状况相当的恶略，对应的筒体板的工况也是相当的恶略。在此工况下，上排的翅片管瞬间产生的蒸汽量很大，翅片管内部由此可能出现缺水情况，从而引起翅片管的干烧，因此必须及时引出快速产生的蒸汽。为此，本专利技术将最上排的翅片式换热管的左侧的进水口和出水口通过汇集管汇集，但是右侧的U型弯管处则采用半管结构，从而形成较大体积的密封空间，并在密封空间的上部设置蒸汽引出口，通过负压的方式快速将蒸汽抽出，而未气化的冷却水则沿回流管从换热管的出水口流出，从而避免蒸汽处于管上方无法排出增大的冷却水的流通阻力，甚至是换热管的干烧，进而延长了翅片管的使用寿命。如图4所示，还包括换热管支撑，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带膨胀节的甲醛氧化器，其特征在于：包括氧化器壳体、换热管、银催化层和截面为“L”字形的膨胀节，所述换热器壳体的中段为方形，上段和下段分别为进气段和出料段；所述换热管设在氧化器壳体中段的内部从而构成管壳式换热器，该管壳式换热器的壳程用于流通反应物料，而管程用于流通热源，且换热管的进水口和出水口均伸出壳体外部，并分别通过集水管汇集；所述银催化剂层固定在换热管的上方；所述换热器壳体中段的上端的外周与膨胀节的一端固接，而膨胀节的另一端则与换热器壳体的上段固接从而将换热器壳体的上段和中段密封，且换热器壳体中段的上端与换热器壳体的上段为活动接触。

【技术特征摘要】
1.一种带膨胀节的甲醛氧化器，其特征在于：包括氧化器壳体、换热管、银催化层和截面为“L”字形的膨胀节，所述换热器壳体的中段为方形，上段和下段分别为进气段和出料段；所述换热管设在氧化器壳体中段的内部从而构成管壳式换热器，该管壳式换热器的壳程用于流通反应物料，而管程用于流通热源，且换热管的进水口和出水口均伸出壳体外部，并分别通过集水管汇集；所述银催化剂层固定在换热管的上方；所述换热器壳体中段的上端的外周与膨胀节的一端固接，而膨胀节的另一端则与换热器壳体的上段固接从而将换热器壳体的上段和中段密封，且换热器壳体中段的上端与换热器壳体的上段为活动接触。
2.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于：所述氧化器壳体的上段和下段均为圆筒型，且氧化器壳体上段设有物料进口和气体分布器。
3.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于：所述氧化器壳体的上段设有冷却伴管。
4.根据权利要求1所述甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶子茂，向家勇，王慧，张勋，王雪岭，洑骏超，
申请(专利权)人：江苏凯茂石化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32