[发明专利]甲醛氧化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醛氧化反应器，特别涉及一种可以消除上管板因高温差存在造成应力开裂状态的甲醛氧化反应器。

背景技术

甲醛氧化反应器是甲醛生产的关键设备，其优劣将直接关系到产品质量的优劣，影响经济效益的提高。氧化器的主要功能是甲醇氧化脱氢生成甲醛气，回收反应气热量并冷却反应气。

目前，国内甲醛反应器主要有二段式和三段式两种结构。二段式氧化反应器由上、下二个部分组成，上部为反应段，甲醇、空气、水蒸汽三元混合气体在进入被电炉点火加热的催化剂层时，发生氧化反应生成甲醛气体；下部为冷却段，反应生成的高温甲醛气体在此被冷却水冷却送出，冷却水在常压下排放，虽然达到了冷却的目的，但工艺余热未被利用，浪费了大量的热能，并且消耗了大量的冷却水。到目前为止，二段式甲醛氧化反应器已逐步被淘汰。

三段式甲醛氧化器由三部分组成，上段为氧化段，中段为余热回收段，下段为气体冷却段。上段氧化段作用同二段式氧化器相同；中段余热回收段的作用是通过换热的方式，利用高温甲醛气体的热能生产低压蒸汽；下段冷却段的作用是将从余热回收段来的甲醛气体冷却到100度以下。三段式氧化反应器充分利用了工艺余热，在节能、节水方面效果显著。但也使该反应器工作条件恶化，余热回收段高温侧管板，管板与换热管的连接部位处在高温下(温度高达550-650度)，既要承受压力，又要受到高温、高速气体的冲击和腐蚀，管子与管板连接处极易损坏，加之奥氏体不锈钢在使用温度高于525度时，材料的强度、塑性及抗氧化性显著下降，造成损坏处无法修复，导致设备使用寿命短，经济效益得不到发挥。

图6显示了一种现有的三段式甲醛氧化器，包括：对流管101；壳体102；换热管103；蒸汽出口104；上管板105；催化剂支撑筒体106；催化剂层107；四元混合气入口108；折流板109；紫铜棒110；封头111；氧化室112；接管113；设备法兰114；铜丝网115；热水入口116；接管117；下管板118；甲醛气出口119。

图7显示了图6中的上管板105与壳体102的连接关系，其中，平管板结构的上管板105通过焊接连接壳体102，由于高温差的存在，容易造成应力开裂状态。

另外，从四元混合气入口108进入的四元混合气易冷凝，从而影响催化剂的活性。

图8A显示了图6中的换热管103的结构，从图中可以看出，换热管103内填充实心的纯紫铜棒110，其截面如图8B所示，该纯紫铜棒110固定在铜棒支撑120上。这一结构使得纯紫铜棒110只有倒角部分与热交换管104内壁接触，以便甲醛气流通，因此降低了热交换效率和增加了气体流通阻力，并且实心的紫铜棒也增加了成本。

此外，由于生成甲醛气的氧化室112设有四元混合气入口108等部件，使得催化剂层107必须远离顶盖，因此，当更换催化剂时，必须先将封头卸去，然后操作工人通过梯子进到氧化室内进行催化剂的铺装，致使更换催化剂非常不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲醛氧化反应器，可以完全解决上述现有技术的平管板结构的上管板因高温差存在造成应力开裂状态。

本发明的上述目的是这样实现的，一种甲醛氧化反应器，包括：

顶盖；

连接所述顶盖的氧化器主筒体，其内设有用来发生氧化脱氢反应生成甲醛气的催化剂层；

连接所述氧化器主筒体以输出已生成的甲醛气的装置；

其特征在于，所述氧化器主筒体还设有：

位于氧化器主筒体上端的蒸汽出口；

位于所述蒸汽出口之下的上管板，所述上管板上端固定在氧化器主筒体上；

其中，所述上管板是具有弧度的亚平管板，其两端上翘形成上端，所述上端通过焊接与氧化器主筒体内壁连接为一体。

由于蒸汽出口上管板之上，使得上管板可以完全浸在水中，有利于克服对上管板的气蚀。

此外，由于上管板是具有弧度的亚平管板，使上管板拥有充分的伸长空间，很好地克服了高温差造成的应力开裂现象，解决了长期困惑技术人员没有解决的氧化器余热锅炉段的应力腐蚀问题。

其中，所述顶盖包括：

保温夹套，由密封连接的内筒体和外筒体组成，在所述外筒体与内筒体之间形成加热夹层；

从保温夹套的外筒体、内筒体进入顶盖内部的四元混合气入口；以及

用于把从四元混合气入口进入的四元混合气均匀分布在所述催化剂层表面上的分布锥，该分布锥下端固定在内筒体内壁上。

由于上述保温夹套的加热提高了顶盖内的温度，因此可以消除因四元混合气的冷凝对催化剂的影响。