專利名稱：一種隔熱型甲醛反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隔熱型甲醛反應(yīng)器，屬于銀法甲醛生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，銀法甲醛反應(yīng)器結(jié)構(gòu)均為管板式結(jié)構(gòu)，管板上部為反應(yīng)室、下部為急冷換熱器和熱回收換熱器，反應(yīng)室內(nèi)緊靠急冷換熱器上管板填裝觸媒；反應(yīng)室內(nèi)氣體流程為經(jīng)過過濾后的三元或四元?dú)怏w加熱到100-120°C后直接進(jìn)入銀觸媒層進(jìn)行氧化和脫氫反應(yīng)， 觸媒層溫度為600-660°C，反應(yīng)后的高溫氣體進(jìn)入急冷換熱器降溫和回收熱量后進(jìn)入吸收塔或脫醇塔，產(chǎn)品甲醛溶液從吸收塔底部或脫醇塔底部采出。
背景技術(shù)：
存在問題是①銀觸媒層表面空間溫度太高，甲醇在觸媒層表面燃燒生成二氧化碳的副反應(yīng)較多，甲醛耗醇較高，與理論耗醇相差較遠(yuǎn)；②必須控制反應(yīng)器進(jìn)口原料氣的溫度不能太高，因溫度太高會(huì)進(jìn)一步提高觸媒層表面空間的溫度，增加甲醇燃燒副反應(yīng)的量，增加醇耗；致使空氣、配料蒸汽或尾氣消耗量大，能耗高。甲醛反應(yīng)器銀觸媒層必須維持600-660°C的高溫才能保證甲醇氧化脫氫生成甲醛和甲醛氧化生成甲醛兩個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行；因輻射傳熱的作用和影響，銀觸媒層上部距離銀觸媒層表面較近的空間溫度高達(dá)400-600°C，超過了甲醇的自燃溫度350°C，觸媒層上部超過 350°C的空間高度約為20-100mm，加速了甲醇在觸媒層表面燃燒生成二氧化碳副反應(yīng)的進(jìn)行，首先甲醇在銀觸媒層表面高溫空間燃燒要消耗掉一部分配料空氣中的氧氣，配料空氣中剩余的氧氣再進(jìn)入觸媒層進(jìn)行甲醇氧化生成甲醛的反應(yīng)，為保證甲醇氧化生成甲醛反應(yīng)放熱的需要，必須增大空氣的量來滿足甲醇氧化反應(yīng)的進(jìn)行；因甲醇燃燒生成二氧化碳的副反應(yīng)增加了甲醇消耗和空氣消耗；甲醇燃燒生成二氧化碳的副反應(yīng)放熱量很大，其放熱量是甲醇氧化生成甲醛反應(yīng)放熱量的4. 65倍，造成觸媒層溫度升高很快，為了穩(wěn)定反應(yīng)器觸媒層溫度必須配入大量的蒸汽或尾氣將熱量移走來降低和穩(wěn)定觸媒層溫度；因此必須控制較高的氧醇比和水醇比，一般控制氧醇比(摩爾比)0. 37以上，水醇比(摩爾比)1. 0以上。
技術(shù)背景的甲醛反應(yīng)器甲醇燃燒生成二氧化碳的副反應(yīng)消耗的甲醇占甲醇總量的8-10%， 有的高達(dá)10%以上，約占甲醛副反應(yīng)總量的80%，高溫觸媒層表面空間甲醇燃燒約占甲醇燃燒副反應(yīng)的20-60%，造成甲醛耗醇較高，實(shí)際甲醛醇耗比理論值高10%-20% ；為了解決銀法甲醛生產(chǎn)工藝甲醇燃燒生成二氧化碳副反應(yīng)較多，甲醛耗醇較高的問題，目前采取的方案一般為降低觸媒層反應(yīng)溫度的辦法減少副反應(yīng)，降低觸媒層溫度可以降低觸媒層表面上部高溫空間的高度，對(duì)減少甲醇燃燒生成二氧化碳的副反應(yīng)有一定作用，但反應(yīng)溫度太低時(shí)，甲醛中未反應(yīng)的甲醇較多，必須設(shè)置脫醇塔回收未反應(yīng)的甲醇。但設(shè)置脫醇塔又帶來了一定的副作用，一是脫醇塔要求進(jìn)入脫醇塔的反應(yīng)氣溫度不能低于100度，相應(yīng)增大了吸收塔的熱負(fù)荷；二是回收的稀醇中含有部分甲醛無法分離，只能將這部分甲醛帶入原料氣中，因原料氣中少量的甲醛通過高溫觸媒層會(huì)深度氧化造成產(chǎn)品甲醛中的甲酸含量較高， 影響產(chǎn)品的品質(zhì)。降低反應(yīng)溫度對(duì)減少甲醇燃燒副反應(yīng)所起到的作用較小，甲醛的醇耗及能耗降低的幅度也較小。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種隔熱型甲醛反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可以解決因輻射傳熱的作用導(dǎo)致高溫觸媒層表面空間溫度高造成甲醇燃燒副反應(yīng)較多的問題，將高溫觸媒層表面空間溫度降低到接近或略高于反應(yīng)器進(jìn)口原料氣溫度，減少高溫觸媒層表面空間甲醇燃燒副反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而降低蒸汽或尾氣消耗，降低甲醛醇耗；同時(shí)可以通過回收反應(yīng)氣熱量的辦法來適當(dāng)提高原料氣的溫度來提高反應(yīng)器總的熱回收效率，降低能耗。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種隔熱型甲醛反應(yīng)器，包含反應(yīng)室、隔熱過濾層、觸媒層、觸媒層支撐骨架、急冷換熱器、熱回收換熱器，反應(yīng)室內(nèi)自上而下依次設(shè)置隔熱過濾層、觸媒層，觸媒層的下方為觸媒層支撐骨架，觸媒層支撐骨架下方為反應(yīng)氣急冷換熱器，急冷換熱器的下方為熱回收換熱器。所說的隔熱過濾層設(shè)置在反應(yīng)室內(nèi)觸媒層的上方，緊靠觸媒層，原料氣在反應(yīng)室內(nèi)首先通過隔熱過濾層后再進(jìn)入觸媒層進(jìn)行氧化脫氫反應(yīng)，反應(yīng)后的高溫反應(yīng)氣經(jīng)過急冷換熱器降溫、再經(jīng)過熱回收換熱器回收熱量后進(jìn)入吸收塔。隔熱過濾層可以直接鋪設(shè)在觸媒層的上表面。所說的隔熱過濾層是透氣性好、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫，同時(shí)對(duì)甲醇氧化脫氫生成甲醛的反應(yīng)沒有副作用的材料制成。隔熱過濾層是采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的金屬氧化物、陶瓷、碳纖維、硅酸鋁等材料制成的，以陶瓷材料為最佳，也可以選用符合要求的其它材料或復(fù)合材料。隔熱過濾層的厚度為l-500mm，10-30mm為最佳；隔熱過濾層的選擇，要考慮隔熱
效果，還要考慮材質(zhì)、壓差對(duì)工藝的影響。所說的熱回收換熱器換熱介質(zhì)可以是原料氣、甲醇、水等，最佳的方式是熱回收換熱器采用原料氣、甲醇、水三種介質(zhì)換熱的梯級(jí)組合式結(jié)構(gòu)將反應(yīng)氣溫度降到80度以下再進(jìn)入吸收塔，大幅度提高反應(yīng)器的熱回收效率，降低吸收塔的熱負(fù)荷。 本實(shí)用新型設(shè)有原料氣進(jìn)口、反應(yīng)氣出口、急冷換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口、急冷換熱器換熱介質(zhì)出口、熱回收換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口、熱回收換熱器換熱介質(zhì)出口。本實(shí)用新型名稱為隔熱型甲醛反應(yīng)器，是因?yàn)橥ㄟ^設(shè)置在反應(yīng)室觸媒層上部較薄的隔熱過濾層，將反應(yīng)器高溫觸媒層上部空間的溫度大幅度降低，來減少高溫觸媒層表面空間甲醇燃燒副反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而降低甲醛的醇耗，同時(shí)降低水醇比，提高反應(yīng)器的熱效率。本實(shí)用新型的積極效果是針對(duì)現(xiàn)有甲醛反應(yīng)器甲醇燃燒副反應(yīng)較多、熱回收效率較低、醇耗較高的問題，在反應(yīng)器反應(yīng)室觸媒層的上部設(shè)置隔熱過濾層，大幅度降低高溫觸媒層表面空間的溫度，減少甲醇在高溫觸媒層表面空間燃燒副反應(yīng)發(fā)生，進(jìn)而降低水醇比和甲醛的醇耗；同時(shí)通過設(shè)置組合式熱回收換熱器提高反應(yīng)器進(jìn)口原料氣的溫度，降低進(jìn)入吸收塔的反應(yīng)氣溫度，進(jìn)而提高反應(yīng)器總的熱回收效率，降低吸收塔熱負(fù)荷，降低能耗。甲醇燃燒生成二氧化碳的副反應(yīng)減少1-3%;在不使用尾氣或煙氣循環(huán)的前提下水醇比降低0. 2-0. 5 ；熱回收效率提高5-10% ；甲醛耗醇下降0. 5-3%，總能耗降低5%以上。

附圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖；圖中反應(yīng)室1、隔熱過濾層2、觸媒層3、觸媒層支撐骨架4、急冷換熱器5、熱回收換熱器6、原料氣進(jìn)口 7、反應(yīng)氣出口 8、急冷換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口 9、急冷換熱器換熱介質(zhì)出口 10、熱回收換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口 11、熱回收換熱器換熱介質(zhì)出口 12。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。一種隔熱型甲醛反應(yīng)器，包含反應(yīng)室1、隔熱過濾層2、觸媒層3、觸媒層支撐骨架 4、急冷換熱器5、熱回收換熱器6，反應(yīng)室內(nèi)自上而下依次設(shè)置隔熱過濾層、觸媒層，觸媒層的下方為觸媒層支撐骨架，觸媒層支撐骨架下方為反應(yīng)氣急冷換熱器，急冷換熱器的下方為熱回收換熱器。隔熱過濾層直接鋪設(shè)在觸媒層的上表面，所說的隔熱過濾層是陶瓷材料。
所說的熱回收換熱器換熱介質(zhì)是反應(yīng)氣，熱回收換熱器采用原料氣、甲醇、水三種介質(zhì)換熱的梯級(jí)組合式結(jié)構(gòu)將反應(yīng)氣溫度降到80度以下再進(jìn)入吸收塔，大幅度提高反應(yīng)器的熱回收效率，降低吸收塔的熱負(fù)荷。本實(shí)用新型設(shè)有原料氣進(jìn)口 7、反應(yīng)氣出口 8、急冷換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口 9、急冷換熱器換熱介質(zhì)出口 10、熱回收換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口 11、熱回收換熱器換熱介質(zhì)出口 12。本實(shí)施例工藝過程溫度為70-80度的原料氣經(jīng)過加熱器或熱回收換熱器加熱到 100-200度；經(jīng)過原料氣進(jìn)口 7進(jìn)入反應(yīng)室1，在反應(yīng)室1內(nèi)原料氣先經(jīng)過隔熱過濾層2后再進(jìn)入觸媒層3進(jìn)行氧化脫氫反應(yīng)生成甲醛，由于隔熱過濾層2的隔熱作用，觸媒層3表面隔熱過濾層上部空間溫度很低，接近或略高于原料氣進(jìn)口溫度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于甲醇的自燃溫度； 600-650度的高溫反應(yīng)氣經(jīng)過急冷換熱器溫度降到200-250度，再經(jīng)過組合式熱回收換熱器，反應(yīng)氣溫度降到80度以下進(jìn)入吸收塔。隔熱過濾層的厚度10-30mm。反應(yīng)氣進(jìn)口溫度以100-200度為宜，以150-200度為最佳。本實(shí)用新型的工作原理是利用隔熱過濾層的隔熱作用大幅度降低高溫觸媒層的表面溫度，進(jìn)而減少觸媒層表面甲醇燃燒生成二氧化碳副反應(yīng)的發(fā)生；提高反應(yīng)器進(jìn)口原料氣溫度，進(jìn)而提高反應(yīng)器的熱回收效率，降低吸收塔進(jìn)口反應(yīng)氣的溫度，降低甲醛的醇耗、能耗，減少二氧化碳排放量；實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗、減排的目的。
權(quán)利要求1.一種隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于包含反應(yīng)室(1)、隔熱過濾層(2)、觸媒層(3)、 觸媒層支撐骨架(4)、急冷換熱器(5)、熱回收換熱器(6)，反應(yīng)室內(nèi)自上而下依次設(shè)置隔熱過濾層、觸媒層，觸媒層的下方為觸媒層支撐骨架，觸媒層支撐骨架下方為反應(yīng)氣急冷換熱器，急冷換熱器的下方為熱回收換熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于所說的隔熱過濾層設(shè)置在反應(yīng)室內(nèi)觸媒層的上方，緊靠觸媒層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于隔熱過濾層可以直接鋪設(shè)在觸媒層的上表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于隔熱過濾層是采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的金屬氧化物、陶瓷、碳纖維、硅酸鋁材料制成的隔熱過濾層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述之隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于隔熱過濾層是采用陶瓷材料制成的隔熱過濾層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于隔熱過濾層的厚度為 l-500mmo
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之隔熱型甲醛反應(yīng)器，其特征在于設(shè)有原料氣進(jìn)口(7)、反應(yīng)氣出口(8)、急冷換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口(9)、急冷換熱器換熱介質(zhì)出口(10)、熱回收換熱器換熱介質(zhì)進(jìn)口(11)、熱回收換熱器換熱介質(zhì)出口(12)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種隔熱型甲醛反應(yīng)器，屬于銀法甲醛生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是包含反應(yīng)室(1)、隔熱過濾層(2)、觸媒層(3)、觸媒層支撐骨架(4)、急冷換熱器(5)、熱回收換熱器(6)，反應(yīng)室內(nèi)自上而下依次設(shè)置隔熱過濾層、觸媒層，觸媒層的下方為觸媒層支撐骨架，觸媒層支撐骨架下方為反應(yīng)氣急冷換熱器，急冷換熱器的下方為熱回收換熱器。在反應(yīng)器反應(yīng)室觸媒層的上部設(shè)置隔熱過濾層，大幅度降低高溫觸媒層表面空間的溫度，減少甲醇在高溫觸媒層表面空間燃燒副反應(yīng)發(fā)生，進(jìn)而降低水醇比和甲醛的醇耗；同時(shí)通過設(shè)置組合式熱回收換熱器提高反應(yīng)器進(jìn)口原料氣的溫度，降低進(jìn)入吸收塔的反應(yīng)氣溫度，提高熱回收效率，降低熱負(fù)荷，降低能耗。
文檔編號(hào)C07C47/052GK202224153SQ201120361640
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者景玉國(guó) 申請(qǐng)人:河北凱躍化工集團(tuán)有限公司