一種具有高效換熱性能的甲醛氧化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種化工生產(chǎn)裝置，尤其是涉及一種具有高效換熱性能的甲醛氧化器。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)甲醛的生產(chǎn)方法包括銀法和鐵鉬法，而前者由于其投資少、動(dòng)力消耗低、生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)甲醛生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。銀法生產(chǎn)甲醛的基本流程為:甲醇?xì)怏w、空氣和配料蒸汽混合后進(jìn)入反應(yīng)器，在銀催化劑的作用下，混合氣發(fā)生反應(yīng)，生成甲醛氣體。由于甲醛在高溫下容易分解，降低甲醛收率，因此氣體產(chǎn)物必須盡快冷卻，冷卻后的甲醛氣體進(jìn)入吸收塔被吸收液吸收進(jìn)而產(chǎn)生熱，為了保證生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行，這部分的低品質(zhì)熱必須移走。
[0003]現(xiàn)階段的甲醛氧化器分為兩段式甲醛氧化器和三段式甲醛氧化器，例如“新型甲醛氧化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)” 一文中對(duì)上述兩種氧化器進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。但是無論兩段式甲醛氧化器還是三段式甲醛氧化器，其在冷卻段均是采用甲醛氣走管程、而冷卻水走殼程。但是上述設(shè)計(jì)的后果具有一下缺陷:
[0004]首先，為了保證換熱效率，走管程的甲醛氣的質(zhì)量流量必須控制在一定范圍內(nèi)，當(dāng)流量超出該范圍時(shí)，換熱效率難以得到保證從而導(dǎo)致副產(chǎn)物甲酸的產(chǎn)生。
[0005]其次，受甲醛氣質(zhì)量流量的限制，對(duì)于同一個(gè)氧化器，其產(chǎn)出能力受限，不能根據(jù)需要靈活的調(diào)整甲醛產(chǎn)品的產(chǎn)量。
[0006]另外，采用冷卻水作為換熱介質(zhì)，冷卻水容易造成殼程結(jié)垢，需要花費(fèi)大量人力物力用于換熱器除垢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述存在的問題和缺陷，本實(shí)用新型提供了一種新型甲醛氧化器，解決了現(xiàn)有甲醛氧化器換熱能力差、生產(chǎn)能力受限、容易結(jié)垢等缺點(diǎn)。
[0008]本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種具有高效換熱性能的甲醛氧化器，其包括氧化段和冷卻段，在氧化段上具有氣體進(jìn)口，在冷卻段上具有氣體出口，其特征在于:氧化段產(chǎn)生的甲醛氣走冷卻段殼程、冷卻介質(zhì)走冷卻段管程，冷卻段采用兩級(jí)換熱，包括第一級(jí)換熱和第二級(jí)換熱，且兩級(jí)換熱采用不同的換熱介質(zhì)。在這里，為保證甲醛氣的質(zhì)量流量可調(diào)，我們創(chuàng)造性的將傳統(tǒng)的甲醛氣走管程、冷卻水走殼程的思路進(jìn)行顛覆，選擇將甲醛氣走殼程、冷卻介質(zhì)走管程，而為進(jìn)一步保證在固定的換熱面積內(nèi)提高冷卻質(zhì)量以避免副產(chǎn)物甲酸的產(chǎn)生，我們又創(chuàng)造性的將換熱段由一級(jí)替換成兩級(jí)，同時(shí)，為保證甲醛氣在大的質(zhì)量流量范圍內(nèi)波動(dòng)，我們特意選擇在兩級(jí)換熱內(nèi)采用不同的換熱介質(zhì)以最大程度保證在任何質(zhì)量流量的甲醛氣體均能實(shí)現(xiàn)較為理想的換熱效果。
[0010]其中，所述的甲醛氧化器具有兩端封閉的外殼體，冷卻段具有環(huán)形的內(nèi)殼體，所述內(nèi)殼體將第一級(jí)換熱和第二級(jí)換熱分隔開，并通過內(nèi)殼體底端的氣體連通處實(shí)現(xiàn)氣體在第一級(jí)換熱和第二級(jí)換熱之間的氣體連通，所述的氣體出口位于冷卻段上端；所述的內(nèi)殼體由陶瓷材料構(gòu)成。在這里我們對(duì)兩級(jí)換熱的設(shè)置進(jìn)行限定，因?yàn)樵撓薅梢暂^好的增加甲醛氣的流動(dòng)路徑，以最大程度保證換熱效率。
[0011]其中，所述的氣體連通處為在所述的內(nèi)殼體底端設(shè)置的環(huán)形開口或在內(nèi)殼體底端設(shè)置的多個(gè)開孔，其中開孔率范圍為50-100%，所述的開孔可以選自圓形、半圓形、長(zhǎng)條形、格柵形、正方形、三角形。環(huán)形開口是最為常見的連通方式，因?yàn)樵摲绞郊庸は鄬?duì)簡(jiǎn)單，但是更優(yōu)選在內(nèi)殼體底端開孔，其除實(shí)現(xiàn)氣體在兩級(jí)換熱之間的連通，也能實(shí)現(xiàn)氣體均布的效果，以更好的實(shí)現(xiàn)換熱效果。
[0012]其中，所述的第一級(jí)換熱所采用的換熱管為豎直的單列或多列蛇形盤管，當(dāng)選擇多列蛇形盤管時(shí)，多列盤管之間的距離從中間到兩端逐漸變小，所述的第二級(jí)換熱所采用的換熱管為環(huán)形盤管。在這里，充分利用了兩級(jí)換熱不同的區(qū)域特點(diǎn)，在第一級(jí)換熱段其為圓柱形，因此選擇其為豎直的蛇形盤管，盤管列數(shù)可以選擇單列或多列，當(dāng)選擇單列時(shí)，該盤管優(yōu)選處于內(nèi)殼體中央位置，當(dāng)選擇多列盤管時(shí)，優(yōu)選多列盤管之間的距離從中間到兩端逐漸變小。而由于第二級(jí)換熱區(qū)域?yàn)榄h(huán)形，因此選擇第二級(jí)換熱設(shè)備為環(huán)形盤管，其圍繞內(nèi)殼體盤繞，因此能最大程度保證換熱效果。
[0013]其中，所述的內(nèi)殼體與所述外殼體的直徑比為20-80 %。為最大程度優(yōu)化兩級(jí)換熱的最佳換熱性能，經(jīng)模擬計(jì)算，優(yōu)選內(nèi)殼體與所述外殼體的直徑比為20-80%。當(dāng)?shù)陀诨虺鲈撝禃r(shí)，其換熱性能均不能得到良好的保證。
[0014]其中，在所述的氧化段和第一級(jí)換熱之間設(shè)置有氣體分布器。設(shè)置氣體分布器的目的在于保證進(jìn)入第一級(jí)換熱的氣體能夠均勻分配。
[0015]其中，在所述的氧化段和第二級(jí)換熱之間的隔斷材料上涂覆有絕熱材料，在氣體連通處和第二級(jí)換熱交匯處設(shè)置有傾斜設(shè)置的氣體擋板。涂覆絕熱材料的目的在于防止氧化段的高溫與第二級(jí)換熱的低溫互相影響。而氣體擋板14的存在促進(jìn)了氣體從第一級(jí)換熱向第二級(jí)換熱的過渡。
[0016]其中，第一級(jí)換熱采用冷卻鹽水，第二級(jí)換熱采用冷卻水。當(dāng)然，雖然限定了兩級(jí)換熱采用不同的換熱介質(zhì)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，這里所述的“相同”和“不同”不僅指代換熱介質(zhì)的類型，還只代換熱介質(zhì)的溫度、濃度等理化性質(zhì)，例如，第一級(jí)換熱和第二級(jí)換熱可以同時(shí)為冷卻水，只是溫度有所差異。當(dāng)然，作為優(yōu)選，我們選擇第一級(jí)換熱采用冷卻鹽水作為冷卻介質(zhì)，第二級(jí)換熱采用冷卻水作為換熱介質(zhì)。
[0017]另外，本申請(qǐng)還提供了一種利用上述甲醛氧化器進(jìn)行甲醛氧化的工藝，其特征在于氧化段生成的甲醛氣體在冷卻段走殼程，冷卻介質(zhì)在冷卻段走管程。
[0018]其中，原料氣體從氧化段的氣體進(jìn)口進(jìn)入氧化段，經(jīng)催化氧化生產(chǎn)甲醛氣體，所述的甲醛氣體將氣體分布器均勻分布后進(jìn)入第一級(jí)換熱后從內(nèi)殼體末端的氣體連通處進(jìn)入第二級(jí)換熱，而進(jìn)行兩級(jí)換熱后的甲醛氣體從位