一種12萬噸級以上長壽命甲醛氧化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于甲醛生產(chǎn)的甲醛氧化器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，銀法甲醛生產(chǎn)主要分為以下幾個單元操作，甲醇蒸發(fā)單元、氧化反應單元、甲醛吸收單元、尾氣處理單元。而銀法甲醛生產(chǎn)中主要氧化反應器是核心設(shè)備，甲醛氧化器設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性及制造質(zhì)量的好壞直接影響甲醛成品質(zhì)量、原料消耗和氧化器使用壽命O
[0003]目前，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式拱蓋、催化劑室、急冷段組成。急冷段實際上是一個換熱器，上管板上直接鋪設(shè)銅網(wǎng)、催化劑鋪在銅網(wǎng)上，這樣縮短了催化劑層至急冷段的距離，從而產(chǎn)品得率高，酸度能控制在100xl0_6以下。但是，現(xiàn)有的甲醛氧化器仍然存在以下問題:甲醛氧化器工作溫度為620~650°C，由于熱應力會造成管板與換熱管的拉裂；換熱管與管板如果發(fā)生泄漏，會造成管程與殼程的介質(zhì)匯合，造成生產(chǎn)事故；如果年產(chǎn)量超過12萬噸生產(chǎn)，傳統(tǒng)氧化器的體積變大，成為超限設(shè)備，造成運輸?shù)牟蛔兊耐瑫r，跨度的增大降低了設(shè)備在高溫環(huán)境下的運行壽命；甲醛介質(zhì)走管程，循環(huán)冷卻水走殼程，工藝不合理，換熱效果不好；管程走甲醛介質(zhì)運行，由于整個管板存在，阻力大，運行不經(jīng)濟，能耗大；上管板存在干燒的情況，從而引起管板的燒裂情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述存在的問題和缺陷，本發(fā)明提供了一種12萬噸級以上長壽命甲醛氧化器，結(jié)構(gòu)緊湊體積小能實現(xiàn)12萬噸級甲醛生產(chǎn)，且解決了高溫環(huán)境下?lián)Q熱管與管板之間的疲勞損害。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種12萬噸級以上長壽命甲醛氧化器，包括氧化器殼體、換熱管、銀催化層和截面為“L”字形的膨脹節(jié)，所述氧化器殼體的中段為方形，上段和下段分別為拱蓋和出料段；所述換熱管設(shè)在氧化器殼體中段的內(nèi)部從而構(gòu)成管殼式換熱器，該管殼式換熱器的殼程用于流通反應物料，而管程用于流通冷源，且換熱管的進水口和出水口均伸出殼體外部，并分別通過集水管匯集；所述銀催化劑層固定在換熱管的上方；所述氧化器殼體中段的上端的外周與膨脹節(jié)的一端固接，而膨脹節(jié)的另一端則與氧化器殼體的拱蓋固接從而將氧化器殼體的上段和中段密封，且氧化器殼體中段的上端與氧化器殼體的上段能相對活動；所述換熱管為U型結(jié)構(gòu)，換熱管進水口和出水口設(shè)在氧化器殼體的同一側(cè)，且至少第一層換熱管的彎曲端半管封閉結(jié)構(gòu)，且該半管封閉結(jié)構(gòu)設(shè)有蒸汽引出口
作為優(yōu)選，還包括換熱管支撐，所述換熱管支撐包括底部支撐和中間支撐板，所述中間支撐板設(shè)有多個與換熱管對應的穿孔，且該穿孔上設(shè)有與換熱管外徑匹配的套管；所述底部支撐設(shè)在中間支撐板下。
[0006]作為優(yōu)選，所述氧化器殼體的上段和下段均為圓筒型，且氧化器殼體上段設(shè)有物料進口和氣體分布器。
[0007]作為優(yōu)選，所述氧化器殼的拱蓋外壁設(shè)有冷卻伴管。
[0008]作為優(yōu)選，所述換熱管為翅片管。
[0009]作為優(yōu)選，所述換熱管穿過氧化器殼體的部位套設(shè)有支撐套。
[0010]作為優(yōu)選，所述最上層換熱管上設(shè)有銅網(wǎng)支撐筋，該銅網(wǎng)支撐筋的上部平整，下部設(shè)有與換熱管外徑相匹配的凹槽。
[0011]作為優(yōu)選，所述膨脹節(jié)僅在氧化器殼體的一側(cè)有設(shè)置。
[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(1)新型氧化器結(jié)構(gòu)采用方形，使結(jié)構(gòu)變得更加緊湊；(2)解決換熱管與管板如果發(fā)生泄漏，會造成管程與殼程的介質(zhì)匯合的問題；(3)解決運輸上只限于產(chǎn)量12萬噸/年的問題；(4)解決氧化器換熱效果不好的問題，同樣換熱面積下，翅片管比普通管換熱管要少的多，生產(chǎn)能力提高但是設(shè)備變??；
(5)解決氧化器阻力大，運行不經(jīng)濟，能耗大的問題；(6)設(shè)備使用壽命會從3年增加到10年。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述甲醛氧化器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中A處膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
圖3為圖1中B處半管封閉結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
圖4為圖1中C處換熱管支撐的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
圖5為圖1中D處的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
圖6為圖1中E處的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
圖7為本發(fā)明所述銅網(wǎng)支撐筋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為現(xiàn)有技術(shù)中甲醛氧化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中，拱蓋1、中段2、下段3、換熱管4、銀催化劑層5、匯集管6、膨脹節(jié)7、半管封閉結(jié)構(gòu)8、蒸汽引出口 9、中間支撐板10、底部支撐11、套管12、支撐套13、銅網(wǎng)支撐筋14、物料進口 15、氣體分布器16、冷卻伴管17。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0016]如圖1?7所示，本發(fā)明所述甲醛氧化器，主要包括氧化器殼體、換熱管、銀催化層、截面為“L”字形的膨脹節(jié)和換熱管支撐，其中:
氧化器殼體的分成三段，分別為上段的拱蓋、中段的反應和急冷段以及下段的產(chǎn)物收集段，而氧化器殼體的中段為方形，翅片式換熱管為U型結(jié)構(gòu)，并呈矩陣式水平設(shè)在氧化器殼體的中段，且進水口和出水口均伸出氧化器殼體外并處于同一側(cè)，然后將各個進水口和出水口分別通過匯集管匯集。另外，所述換熱管支撐包括底部支撐和中間支撐板，所述中間支撐板設(shè)有多個與換熱管對應的穿孔，且該穿孔上設(shè)有與換熱管外徑匹配的套管，同時氧化器殼體上穿過換熱管的位置也安裝有圓筒形支撐套。
[0017]由于催化劑層反應段的溫度非常高，能達到650°C。氧化器殼體的反應段和急冷段之間的熱膨脹較大，因此上段和中段的焊接處在膨脹不一致時容易導致焊接處疲勞損傷，進而縮短了使用壽命。作為優(yōu)選方案，本發(fā)明在氧化器殼體的上段拱蓋和中段上端之間設(shè)置截面為” L”字形的膨脹節(jié)，氧化器殼體中段的上端的外周與膨脹節(jié)的一端固接，而膨脹節(jié)的另一端則與氧化器殼體的拱蓋固接從而將氧化器殼體的上段和中段密封，而氧化器殼體中段的上端與氧化器殼體的上段能相對活動(如圖2所示)。所述膨脹節(jié)可以由不銹鋼鋼板折邊制成，具有一定強度和合適的撓度。更佳優(yōu)選的，僅在方形氧化器中段的一側(cè)設(shè)置該膨脹節(jié)，因此僅在一側(cè)發(fā)生錯位膨脹收縮移動，避免了膨脹方向的不確定性。如果換熱管與筒體的熱膨脹不一致時，筒體板膨脹大于換熱管的膨脹，右側(cè)管板(氧化器右側(cè)殼體)可以左右方向移動來補償換熱管的熱膨脹。
[0018]發(fā)明人在試車過程中，還發(fā)現(xiàn)上排換熱管最加容易損壞，經(jīng)過拆解分析得知:這