本發(fā)明涉及反應(yīng)床應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種新型無(wú)管板甲醇氧化器的固定反應(yīng)床。

背景技術(shù)：

由于銀法工藝生產(chǎn)甲醛時(shí)需在高溫狀態(tài)下（630攝氏度~650攝氏度）進(jìn)行氧化脫氫反應(yīng)制得甲醛氣體。氣體要求在盡短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)高溫區(qū)，防止過(guò)度氧化產(chǎn)生副產(chǎn)物。氧化脫氫反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生大量的熱能，這部分熱能需及時(shí)通過(guò)換熱形式轉(zhuǎn)化成其它形式的能量（蒸汽），反應(yīng)氣體從換熱管內(nèi)通過(guò)并迅速將反應(yīng)氣體冷卻，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，不因高溫酸化導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。甲醇氧化器是生產(chǎn)甲醛的重要生產(chǎn)裝置所有的反應(yīng)轉(zhuǎn)化都是在反應(yīng)器中完成的。由于生產(chǎn)條件極其苛刻，對(duì)設(shè)備造成極大的傷害。一般氧化器使用壽命在2~3年。氧化器主要結(jié)構(gòu)是固定反應(yīng)床和固定管板換熱器兩部分組成。

主要對(duì)設(shè)備造成損害的原因是：

1、反應(yīng)生成物中含有大量的氫氣，高溫狀態(tài)下使不銹鋼材料及焊接部位產(chǎn)生氫脆和應(yīng)力腐蝕，造成焊縫開裂。

2、由于使用后母材材質(zhì)發(fā)生變化（氫脆），焊接性能大大降低，維修極其困難，往往只能用封堵?lián)Q熱管道的方法解決設(shè)備泄漏問(wèn)題。造成換熱面積的喪失，影響氣體冷卻，同時(shí)氣體通量減少，系統(tǒng)阻力上升，為保證產(chǎn)品質(zhì)量只能通過(guò)降低產(chǎn)量來(lái)維持正常操作。

3、冷卻水在蒸發(fā)中產(chǎn)生部分氣體對(duì)不銹鋼管道產(chǎn)生汽蝕，同時(shí)，由于管板上端反應(yīng)側(cè)溫度在630℃~650℃，管板下端換熱側(cè)溫度150℃~155℃(介質(zhì)為水，壓力0.25MPa)，兩側(cè)熱膨脹系數(shù)相差很大，極易造成固定焊接在管板上的換熱管受到兩端管板的約束，換熱管在溫差結(jié)合點(diǎn)斷裂而失效。

4、產(chǎn)能的制約：產(chǎn)能與反應(yīng)物通過(guò)催化劑反應(yīng)面積和氣體通量成正比，反應(yīng)面積越大，產(chǎn)能越大。由于工作條件、設(shè)備結(jié)構(gòu)的特殊性，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外單臺(tái)設(shè)備最大產(chǎn)能在8萬(wàn)噸/年，產(chǎn)能越大設(shè)備產(chǎn)生失效的機(jī)率越高（主要是換熱管焊縫開裂和斷裂）。所以在產(chǎn)能在8萬(wàn)噸/年以下還是比較經(jīng)濟(jì)的（由于設(shè)備是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)形式，更換一臺(tái)產(chǎn)能8萬(wàn)噸/年的反應(yīng)器必須整體更換，而更換成本約在100萬(wàn)元人民幣）。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的新型無(wú)管板甲醇氧化器的固定反應(yīng)床，從而大大延長(zhǎng)使用壽命，提高反應(yīng)效率，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種新型無(wú)管板甲醇氧化器的固定反應(yīng)床，包括筒體，所述筒體上部安裝有反應(yīng)層，所述反應(yīng)層上部形成有氧氣反應(yīng)室，所述反應(yīng)層下部為固定反應(yīng)床，所述固定反應(yīng)床的下部安裝有換熱噴淋系統(tǒng)，位于筒體的一側(cè)壁上安裝有反應(yīng)氣體出口。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述固定反應(yīng)床的結(jié)構(gòu)為：包括催化劑絲網(wǎng)支撐，所述催化劑絲網(wǎng)支撐的下部焊接有反應(yīng)床格柵，用反應(yīng)床格柵替代原來(lái)的換熱管板作為催化劑支撐，所述催化劑絲網(wǎng)支撐上均勻分布有多個(gè)方孔。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，通過(guò)改變固定反應(yīng)床的結(jié)構(gòu)，這樣大大增加了開孔率，提高了反應(yīng)氣體通量，降低氣體系統(tǒng)阻力，產(chǎn)能得到提升。由于反應(yīng)床單獨(dú)結(jié)構(gòu)，無(wú)換熱管的約束，上下兩端溫差小，熱膨脹量相對(duì)一致，催化層不易出現(xiàn)開裂的情況。本反應(yīng)床可單獨(dú)更換，成本低廉。

本發(fā)明還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）提高了反應(yīng)器的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

（2）降低了設(shè)備制造成本。

（3）在相同設(shè)備尺寸的情況下，提高單臺(tái)設(shè)備的產(chǎn)能，在相同反應(yīng)面積的情況下產(chǎn)能提高40%。

（4）系統(tǒng)阻力下降20%，節(jié)約能耗。

本發(fā)明為高性能反應(yīng)器，處于領(lǐng)先地位，設(shè)備使用壽命可達(dá)10~15年，產(chǎn)能可達(dá)到20萬(wàn)噸/年以上。市場(chǎng)前景可觀。

本發(fā)明在無(wú)管板支撐反應(yīng)床的情況下，保證反應(yīng)床的整體穩(wěn)定性，使其在生產(chǎn)時(shí)催化劑層不會(huì)產(chǎn)生裂紋，而導(dǎo)致的原料消耗量的增加。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的應(yīng)用圖。

圖2為本發(fā)明反應(yīng)床的主視圖。

圖3為圖2的俯視圖。

其中：1、氧氣反應(yīng)室；2、反應(yīng)層；3、固定反應(yīng)床；301、催化劑絲網(wǎng)支撐；302、反應(yīng)床格柵；4、換熱噴淋系統(tǒng)；5、筒體；6、反應(yīng)氣體出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例的新型無(wú)管板甲醇氧化器的固定反應(yīng)床，包括筒體5，筒體5上部安裝有反應(yīng)層2，反應(yīng)層2上部形成有氧氣反應(yīng)室1，反應(yīng)層2下部為固定反應(yīng)床3，固定反應(yīng)床3的下部安裝有換熱噴淋系統(tǒng)4，位于筒體5的一側(cè)壁上安裝有反應(yīng)氣體出口6。

固定反應(yīng)床3的結(jié)構(gòu)為：包括催化劑絲網(wǎng)支撐301，催化劑絲網(wǎng)支撐301的下部焊接有反應(yīng)床格柵302，催化劑絲網(wǎng)支撐301上均勻分布有多個(gè)孔。

固定反應(yīng)床3是反應(yīng)轉(zhuǎn)化鋪設(shè)催化劑的所在，原反應(yīng)床是以換熱管板為依托上面再鋪設(shè)銅網(wǎng)，有足夠的強(qiáng)度，現(xiàn)去除換熱管板后，需重新設(shè)置支撐銅網(wǎng)的構(gòu)件。此構(gòu)件必須有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并在高溫下熱膨脹量要控制在一定的范圍內(nèi)，以保證催化劑在生產(chǎn)時(shí)不出現(xiàn)裂紋，而影響原料消耗和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。另外，能使反應(yīng)氣體迅速通過(guò)高溫區(qū)域（即減少阻力），防止反應(yīng)氣體深度氧化生成副產(chǎn)物。

為此構(gòu)件采用網(wǎng)狀格柵結(jié)構(gòu)，根據(jù)反應(yīng)溫度下材料的許用應(yīng)力，計(jì)算在格柵的高度和網(wǎng)格間距，確保生產(chǎn)時(shí)固定床不會(huì)產(chǎn)和形變。根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，新結(jié)構(gòu)氣體能量可比原結(jié)構(gòu)的通量提高40%左右。（原結(jié)構(gòu)是以換熱管板為依托，管板開孔率在40%~45%，而新結(jié)構(gòu)通量可達(dá)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反應(yīng)床上下溫度差很小，不存熱應(yīng)力問(wèn)題，導(dǎo)致形變及焊縫開裂）。制造重點(diǎn)在于保證網(wǎng)格的平整度，這是很容易通過(guò)加工工藝手段和工裝來(lái)保證的。由于通量的提高，一方面系統(tǒng)阻力減小了，反應(yīng)氣體在高溫區(qū)停留時(shí)間縮短，也意味著，可在同等反應(yīng)面積情況下允許有更多的反應(yīng)氣體通過(guò)，提高了單臺(tái)設(shè)備的產(chǎn)能。

制造工藝的合理性：所有設(shè)計(jì)前提必須保證設(shè)備在加工過(guò)程中能完全按照工藝實(shí)施，避免造成加工難度和增加加工生產(chǎn)成本。為此，在施工前協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、技術(shù)、工藝確定合理的生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和項(xiàng)目能達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。