[发明专利]一种银法甲醛装置中的甲醇氧化器

说明书

技术领域

本发明属于化工生产工艺及设备技术领域，主要涉及用于银法甲醛生产工艺装置中的甲醇氧化器。

背景技术

银法甲醛生产过程中，甲醇混合气体再氧化器中的化学反应主要以下：

氧化反应

CH₃OH+1/2O₂→CH₂O+H₂O                  (1)

脱氢反应

CH₃OH→CH₂O+H₂                       (2)

反应过程中的副反应化学方程式：

CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O                    (3)

CH₃OH→CO+2H₂O………               (4)

CH₃OH+H₂→CH₄+H₂O………             (5)

CH₃OH+O₂→H COO H+H₂O            (6)

目前甲醛行业传统氧化器，外形均为立式圆筒形设备，一般从上到下可分为三段：上段为氧化器顶盖；中段为催化剂室和急冷段的组合；下段可设置冷却段(根据需要设置)。采用传统型氧化器的技术缺陷：

a、由于氧化器急冷段采用列管式换热器形式，上管板上面的催化剂层的温度为，630～650℃，由于上管板和换热管采用奥氏体不锈钢焊接而成，在此温度下，奥氏体不锈钢处于最最容易损坏的敏化温度，晶格粗大，特别是容易在焊接的热影响区产生晶间腐蚀，时间长了，就会在上管板的热影响区产生热裂纹，漏水。在氧化器漏水部位，局部温度偏低，甲醇的氧化反应不充分，造成单耗偏高，补焊后由于焊接热影响区的材质发生变化，会继续漏水。所以氧化器漏水的管道数量达到换热管的5～10％左右，单耗在450kg甲醛/t甲醛(37％),就必须更换氧化器。一般是3年左右更换氧化器。一般氧化器在甲醛装置中费用占到20％左右。

b、氧化器的换热管，管板是采用不锈钢的，而壳程为了减少制造成本，一般采用碳钢材质。在管程里面，由于反应后的气相温度比较高，换热管不锈钢的热膨胀系数(17.9)又远远大于壳程碳钢的热膨胀系数(11.3～13)，所以换热管顶起管板的应力很大，经过计算，一台5万吨氧化器在操作时的热应力达到48吨左右，虽然采用了膨胀节来抵消部分的热应力，但是热应力存在着，特别是对于管板和换热管部分的热影响区在高温下是致命的损坏。

c、对于10万吨及以上的甲醛装置，氧化器有效直径大于φ2600，中间部分的热量带走是比较困难的，为了减少管板中间壳程由于带不出热量的弊端，只有采用加大管间距的方式，但是这时混合气体通过催化剂有效面积减少，氧化器不得不做的很大，造成的结果是单耗高，产能低。

d、对于12万吨的甲醛装置，氧化器的有效直径φ2800，氧化器触媒室直径φ2900，氧化器壳程外径φ4000，加上伸出的接管，氧化器的最大运输外径达到φ4600，是运输高度的极限值，所以银法甲醛装置的极限产能，也就是12万吨。

e、传统型氧化器的致命缺陷：1、氧化器是易损件，3年左右就要更换，费用大；2、氧化器最大产能只能到12万吨，甲醛装置的大型化受到致命的制约；3、运输过程受限制，设计到12万吨甲醛装置几乎是最大的了；4、大型氧化器单耗偏高，操作困难。

发明内容

发明目的：针对上述存在的问题和缺陷，本发明提供了一种银法甲醛装置中的甲醇氧化器，尽量减少管板件高温下损伤，延长了氧化器的实用寿命。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种银法甲醛装置中的甲醇氧化器，其特征在于：包括氧化器顶盖、与氧化器顶盖法兰连接的急冷段，以及辅助系统，所述辅助系统包括汽包和循环泵，所述氧化器顶盖与急冷段之间的空间形成催化室，该催化室设有电解银催化剂层；所述急冷段包括设在催化剂层下底部的催化剂层下急冷器、设在急冷段侧面板上的急冷段侧面板冷却器，以及设在催化剂层下急冷器下方的产汽冷却器；催化剂层下急冷器、急冷段侧面板冷却器和产汽冷却器均为内部通以汽包循环热水的管式换热器，其中催化剂层下机冷器通过循环泵强制循环。