新型甲醛氧化反应器的设计

新型甲醛氧化反应器的设计 总第,,,期,,,,年第,期 安 徽 化 工 ,, 新型甲醛氧化反应器的设计 郭学军 (淮南弘科化工工程设计有限公司，,,,,,,)摘要简介了国内甲醛氧化反应器的几种结构型式，介绍了新型甲醛氧化反应器的结构特点以及生产中应注意的问题。关键词锅炉段 变径简体 挠性管板,前言 艺余热未被利用，浪费了大量的热能，并且消耗了大量 随着甲醛工业化生产的不断扩大和甲醛产品的深 的冷却水。这种甲醛氧化反应器是为了防止甲醛气体在入研究，其生产工艺日渐完善，对甲醛生产设备的要求 高温下停留时间过长，产生二次反应副产品甲酸，对后也在不断提高。甲醛氧化反应器是甲醛生产的关键设 续设备和管道造成腐蚀，影响产品质量而设计的。随着备，其优劣将直接关系到产品质量的优劣，影响经济效 甲醛生产实践的深入研究和试验证明，高温甲醛气体在益的提高:国内外生产厂家和设计单位对此作了大量的 温度低于,,,?以下后，其副反应并不加大，产品酸值也研究和实践，但因该设备工作条件苛刻，在以前设计的 没有增加，这就为充分利用工艺余热，设计新的甲醛氧甲醛反应器中，存在这样或那样的问题，影响了反应器 化反应器提供了可靠依据。因而，二段式甲醛氧化反应功效的发挥。本文就目前国内甲醛氧化反应器的结构和 器已逐渐被淘汰。我厂一期年产,千吨甲醛装置中的氧特点作一介绍，并通过对甲醛氧化反应器工作机理的分 化器就是这种类型。析和研究，结合我厂甲醛生产实践，设计了新型甲醛氧 ,,,三段式甲醛氧化反应器(如图,所示)化反应器。投入使用以来，在节水、节能、延长设备使用 此种氧化器由三部分组成，上段为氧化段，中段为寿命方面效果明显。该设备与我厂旧氧化反应器相比， 余热回收段，下段为气体冷却段。每年可增收节支,,(,万元，取得了可观的经济效益。,工艺过程简介 我厂以精甲醇为原料，采用浮石银法生产工艺生产甲醛，工艺过程为:将,,,的精甲醇在甲醇蒸发器内蒸发，与一定比例的空气混合，并加入配料蒸汽，经过加热器加热到,,,。,,,,,。,，再经过滤器、阻火器后进入甲醛氧化反应器，在反应器内，甲醇、空气、水蒸汽三元气体被电炉点火升温后，在银触媒催化下，发生氧化反应和脱氢反应生成甲醛，冷却到,,,。,以下后经吸收塔吸收，得到,,,的甲醛溶液。其在反应器内反应如下: ( 捆?，黼(,)氧化反应,,，,,，,,:两湍蜀;,,,,,，,:,，,,,,, 图, 图, 销?，臌 ,(物料进口,(甲醛出口 ,(物料进口 ,(甲醛出口(,)脱氢反应;,，,,，‘,,,。,,,,,，，,,,,,,，,,,,, ,, ;(冷却水进口 ,，(,,下降管,。蒸汽上升管,国内甲醛反应器的结构和特点 ,。冷却水出口 ,(冷却水进口,(,二段式甲醛氧化反应器(如图,所示) ,(配气口,取样口 ,冷却水出口 ,(取样口 该氧化反应器由上、下二个部分组成。上部为反应 ,(排净口,观察,:, ,(观察口 ,(排净口段，甲醇、空气、水蒸汽三元混合气体在进入被电炉点火 ,、上段氧化段反应过程同二段式氧化器相同。加热的催化剂层时，发生氧化反应并放出热量，进而发 ,、中段为余热回收段，从氧化段来的高温甲醛气体生脱氢反应，生成甲醛气体,下部为列管式冷却器，反应 走管程，水和水蒸汽走壳程，利用高温热能生产低压蒸生成的高温甲醛气体在此被冷却水迅速冷却到,,,。,以 汽。下送出，经吸收塔吸收，得到合格的,,,甲醛溶液。 ;、下段为气体冷却段，从余热回收段来的甲醛气体 冷却水在常压下排放，虽然达到了冷却目的，但工 走管程，冷却水走壳程，逆向换热后，将甲醛冷却到 万 方数据 ,, 总第,,,期,,,,年第,期 安 徽 化 工 ,,,”,以下。 的冲击和磨蚀。 该种反应器充分利用了工艺余热，在节能、节水方 (,)变径筒(件号,,)加大壳程直径，保证管束的面成效显著。但也使该反应器工作条件恶化，余热回收 边缘与壳体间有足够的环隙，使汽水混合物流动畅通。段高温侧管板，管板与换热管的连接部位处在高温下 (,)升气管出，,,，开在壳程最高点处，使管板下面壳(温度高达,,,。,,,,,,,)，既要承受压力，又要受到高 程内无死气层存在，避免出现局部过热现象，造成高温温、高速气体的冲击和磨蚀，管子与管板连接处极易损 端管板与换热管间的泄漏。坏，加之奥氏体不锈钢在使用温度高于,,,。,时，材料的 该新型甲醛反应器自我厂二期甲醛投产以来，未发强度、塑性及抗氧化性显著下降，造成损坏处无法修复， 生任何故障，圆满达到设计目的。导致设备使用寿命短(甚至一、二年即报废)，经济效益得不到发挥。,新型甲醛氧化反应器(如图,所示) ,(物料进口 ,(甲醛出口 ,,(,(入水口 ,,,蒸汽出口 图, ,(冷却水进口 ,冷却水出,,, ,、换热管 ,、保护套管 ,、管板 ,、硅酸铝耐火纤维 ,,热电偶口 ,、保护板,、 ,(观察,,’ ,、筒节 ,,、封盖 ,,、升气触媒托板,、触媒,、点火装置 管 ,,、变径筒 ,,一，电炉接口 ,新型氧化反应器的节能增效成果 ,(排污口 该氧化反应器自投产以来，各项指标都达到了设计 要求。同我厂原有旧氧化器相比，成效显著。以年产,万 图, 吨甲醛计算，新型氧化器每年可产,(,,,,低压蒸汽 在我厂扩建年产一万吨甲醛生产装置时，在分析、 ,,,,吨，蒸汽按目前最低价,,元,吨计，年获利,,(,研究国内甲醛反应器的基础上，以节约冷却水量，利用 万元。同时，每年还可节省冷却水,万吨，水价按,(,,化学反应余热副产,(,,,,低压蒸汽并延长设备使用寿 元,吨计，节约水费达,(,万元。仅此两项合计，每年可命为目的，设计了新型甲醛氧化反应器。该反应器工作 增收节支,,(,万元。该设备使用,年来，累计增收,,(,机理同三段式甲醛反应器相同，但在结构上有很大不 万元，经济效益十分可观。同，如图,所示。 ,结语 (,)氧化室高温反应段筒体内壁加装硅酸铝耐火 新型甲醛氧化反应器要取得好的经济效益，必须注纤维层进行绝热保护，简体外壁采用汽液冷却，避免简 意以下几点:体材料在高温下出现强度、塑性及抗氧化性显著下降的 (,)?呋?/B>剂应分层装填。浮石银催化剂粒径为,—情况。 ,,,，底层粒径为,—,,,,，中层为,,,,,，上层为,—,,,， (,)高温侧管板(件号,)采用特殊形式的挠性管 重量分配相应为总装填量的,,,,,,,，,,,,,,,，这样板，此管板比固定平管板薄，管板内外壁温差小，在同样 可使反应气一进入催化剂层就强烈发生氧化反应，使温操作条件下，内外壁膨胀差就小，产生的温差应力小，有 度迅速达到,,,,,，进行脱氢反应，以提高甲醇总转化率。补偿热应力引起的变形能力，能适应管内管问物料温差 (,)废热锅炉壳程内应在电炉点火前充满水，防止较大的操作。挠性管板因有折边圆弧，也减小了管板边 发生水击现象，造成废锅损坏。缘的应力集中。 (,)电炉点火升温，在催化剂层温度达到,,,。,左 (,)管板热端面覆盖硅酸铝耐火纤维层绝热，有效 右时应切断电源，在正常生产中绝不允许送电。地降低了管板两侧的温差。 (,)反应器废热锅炉给水水质应符合,,,,,,,,, (,)换热管热端加装保护套管(件号,)，保护换 《低压锅炉水质》要求:悬浮物?,毫克,升，总硬热管与管板的焊接接头及焊接热影响区不受高速气体 度,,(,,毫克,升，,,值(,,。,),,。口 万 方 数据