新型无管板甲醇氧化器的固定反应床制造技术

本发明专利技术涉及一种新型无管板甲醇氧化器的固定反应床，包括筒体，所述筒体上部安装有反应层，所述反应层上部形成有氧气反应室，所述反应层下部为固定反应床，所述固定反应床的下部安装有换热喷淋系统，位于筒体的一侧壁上安装有反应气体出口。本发明专利技术为高性能反应器，处于领先地位，设备使用寿命可达10~15年，产能可达到20万吨/年以上。市场前景可观。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反应床应用
，尤其是一种新型无管板甲醇氧化器的固定反应床。
技术介绍
由于银法工艺生产甲醛时需在高温状态下（630摄氏度~650摄氏度）进行氧化脱氢反应制得甲醛气体。气体要求在尽短的时间内通过高温区，防止过度氧化产生副产物。氧化脱氢反应是一个放热反应，在反应过程中同时产生大量的热能，这部分热能需及时通过换热形式转化成其它形式的能量（蒸汽），反应气体从换热管内通过并迅速将反应气体冷却，从而保证产品质量指标，不因高温酸化导致产品不合格。甲醇氧化器是生产甲醛的重要生产装置所有的反应转化都是在反应器中完成的。由于生产条件极其苛刻，对设备造成极大的伤害。一般氧化器使用寿命在2~3年。氧化器主要结构是固定反应床和固定管板换热器两部分组成。主要对设备造成损害的原因是：1、反应生成物中含有大量的氢气，高温状态下使不锈钢材料及焊接部位产生氢脆和应力腐蚀，造成焊缝开裂。2、由于使用后母材材质发生变化（氢脆），焊接性能大大降低，维修极其困难，往往只能用封堵换热管道的方法解决设备泄漏问题。造成换热面积的丧失，影响气体冷却，同时气体通量减少，系统阻力上升，为保证产品质量只能通过降低产量来维持正常操作。3、冷却水在蒸发中产生部分气体对不锈钢管道产生汽蚀，同时，由于管板上端反应侧温度在630℃~650℃，管板下端换热侧温度150℃~155℃(介质为水，压力0.25MPa)，两侧热膨胀系数相差很大，极易造成固定焊接在管板上的换热管受到两端管板的约束，换热管在温差结合点断裂而失效。4、产能的制约：产能与反应物通过催化剂反应面积和气体通量成正比，反应面积越大，产能越大。由于工作条件、设备结构的特殊性，现在国内外单台设备最大产能在8万吨/年，产能越大设备产生失效的机率越高（主要是换热管焊缝开裂和断裂）。所以在产能在8万吨/年以下还是比较经济的（由于设备是一个整体结构形式，更换一台产能8万吨/年的反应器必须整体更换，而更换成本约在100万元人民币）。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的新型无管板甲醇氧化器的固定反应床，从而大大延长使用寿命，提高反应效率，降低生产成本。本专利技术所采用的技术方案如下：一种新型无管板甲醇氧化器的固定反应床，包括筒体，所述筒体上部安装有反应层，所述反应层上部形成有氧气反应室，所述反应层下部为固定反应床，所述固定反应床的下部安装有换热喷淋系统，位于筒体的一侧壁上安装有反应气体出口。作为上述技术方案的进一步改进：所述固定反应床的结构为：包括催化剂丝网支撑，所述催化剂丝网支撑的下部焊接有反应床格栅，用反应床格栅替代原来的换热管板作为催化剂支撑，所述催化剂丝网支撑上均匀分布有多个方孔。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过改变固定反应床的结构，这样大大增加了开孔率，提高了反应气体通量，降低气体系统阻力，产能得到提升。由于反应床单独结构，无换热管的约束，上下两端温差小，热膨胀量相对一致，催化层不易出现开裂的情况。本反应床可单独更换，成本低廉。本专利技术还具有如下优点：（1）提高了反应器的使用寿命，降低生产成本。（2）降低了设备制造成本。（3）在相同设备尺寸的情况下，提高单台设备的产能，在相同反应面积的情况下产能提高40%。（4）系统阻力下降20%，节约能耗。本专利技术为高性能反应器，处于领先地位，设备使用寿命可达10~15年，产能可达到20万吨/年以上。市场前景可观。本专利技术在无管板支撑反应床的情况下，保证反应床的整体稳定性，使其在生产时催化剂层不会产生裂纹，而导致的原料消耗量的增加。附图说明图1为本专利技术的应用图。图2为本专利技术反应床的主视图。图3为图2的俯视图。其中：1、氧气反应室；2、反应层；3、固定反应床；301、催化剂丝网支撑；302、反应床格栅；4、换热喷淋系统；5、筒体；6、反应气体出口。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2和图3所示，本实施例的新型无管板甲醇氧化器的固定反应床，包括筒体5，筒体5上部安装有反应层2，反应层2上部形成有氧气反应室1，反应层2下部为固定反应床3，固定反应床3的下部安装有换热喷淋系统4，位于筒体5的一侧壁上安装有反应气体出口6。固定反应床3的结构为：包括催化剂丝网支撑301，催化剂丝网支撑301的下部焊接有反应床格栅302，催化剂丝网支撑301上均匀分布有多个孔。固定反应床3是反应转化铺设催化剂的所在，原反应床是以换热管板为依托上面再铺设铜网，有足够的强度，现去除换热管板后，需重新设置支撑铜网的构件。此构件必须有足够的强度和稳定性，并在高温下热膨胀量要控制在一定的范围内，以保证催化剂在生产时不出现裂纹，而影响原料消耗和产品质量指标。另外，能使反应气体迅速通过高温区域（即减少阻力），防止反应气体深度氧化生成副产物。为此构件采用网状格栅结构，根据反应温度下材料的许用应力，计算在格栅的高度和网格间距，确保生产时固定床不会产和形变。根据理论计算结果，新结构气体能量可比原结构的通量提高40%左右。（原结构是以换热管板为依托，管板开孔率在40%~45%，而新结构通量可达到90%以上）。制造焊接要求大大降低（a全部采用角焊，而非要求密封焊。b反应床上下温度差很小，不存热应力问题，导致形变及焊缝开裂）。制造重点在于保证网格的平整度，这是很容易通过加工工艺手段和工装来保证的。由于通量的提高，一方面系统阻力减小了，反应气体在高温区停留时间缩短，也意味着，可在同等反应面积情况下允许有更多的反应气体通过，提高了单台设备的产能。制造工艺的合理性：所有设计前提必须保证设备在加工过程中能完全按照工艺实施，避免造成加工难度和增加加工生产成本。为此，在施工前协调设计、生产、技术、工艺确定合理的生产工艺，保证产品的质量和项目能达到设计效果。以上描述是对本专利技术的解释，不是对专利技术的限定，本专利技术所限定的范围参见权利要求，在本专利技术的保护范围之内，可以作任何形式的修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型无管板甲醇氧化器的固定反应床，其特征在于：包括筒体（5），所述筒体（5）上部安装有反应层（2），所述反应层（2）上部形成有氧气反应室（1），所述反应层（2）下部为固定反应床（3），所述固定反应床（3）的下部安装有换热喷淋系统（4），位于筒体（5）的一侧壁上安装有反应气体出口（6）。

【技术特征摘要】
1.一种新型无管板甲醇氧化器的固定反应床，其特征在于：包括筒体（5），所述筒体（5）上部安装有反应层（2），所述反应层（2）上部形成有氧气反应室（1），所述反应层（2）下部为固定反应床（3），所述固定反应床（3）的下部安装有换热喷淋系统（4），位于筒体（5）的一侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌贤，
申请(专利权)人：无锡市华立石化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32