本發(fā)明涉及換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種新型無管板甲醇氧化器的換熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于銀法工藝生產(chǎn)甲醛時需在高溫狀態(tài)下（630攝氏度~650攝氏度）進行氧化脫氫反應(yīng)制得甲醛氣體。氣體要求在盡短的時間內(nèi)通過高溫區(qū)，防止過度氧化產(chǎn)生副產(chǎn)物。氧化脫氫反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中同時產(chǎn)生大量的熱能，這部分熱能需及時通過換熱形式轉(zhuǎn)化成其它形式的能量，迅速將反應(yīng)氣體冷卻，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量指標，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，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)備泄漏問題。造成換熱面積的喪失，影響正常產(chǎn)能。

3、冷卻水在蒸發(fā)中產(chǎn)生部分氣體對不銹鋼管道產(chǎn)生汽蝕，同時，由于管板反應(yīng)側(cè)溫度在630℃~650℃，管板換熱側(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，而造成換熱管斷裂而失效。

4、產(chǎn)能的制約：產(chǎn)能與反應(yīng)物通過催化劑反應(yīng)面積成正比，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)在國內(nèi)外單臺設(shè)備最大產(chǎn)能在8萬噸/年，產(chǎn)能越大設(shè)備產(chǎn)生失效的機率越高（主要是換熱管、及焊縫開裂）。所以在產(chǎn)能在8萬噸/年以下還是比較經(jīng)濟的（更換一臺產(chǎn)能8萬噸/年的反應(yīng)器約在200萬元人民幣）。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)合理的新型無管板甲醇氧化器的換熱系統(tǒng)，從而可以提高反應(yīng)器換熱系統(tǒng)使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種新型無管板甲醇氧化器的換熱系統(tǒng)，包括筒體，所述筒體的上部安裝有反應(yīng)層，所述反應(yīng)層的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)，所述換熱噴淋系統(tǒng)包括多根U形結(jié)構(gòu)的換熱管，所述換熱管上安裝有翅片；位于筒體的一側(cè)壁上安裝有噴淋口，位于筒體的一側(cè)壁下部設(shè)置有反應(yīng)氣體出口，所述筒體內(nèi)下部加入有高濃度甲醛，并在筒體的一側(cè)壁底部設(shè)置排出口。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

所述筒體的內(nèi)部分布有多根U形結(jié)構(gòu)的換熱管，多根U形結(jié)構(gòu)的換熱管從前往后依次排列，每根換熱管進出口延伸至筒體的外壁，且都在同一側(cè)。

噴淋口位于換熱管的下部。

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，通過在筒體內(nèi)設(shè)置的換熱噴淋系統(tǒng)的作用，可以大大提高設(shè)備的使用壽命，壽命可達10-15年，大大增加了產(chǎn)能，產(chǎn)能每年可達到20萬噸以上，與現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備相比，同樣大的反應(yīng)床面積，產(chǎn)能和壽命都比較高。

本發(fā)明還具體如下優(yōu)點：

（1）提高了反應(yīng)器換熱系統(tǒng)使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

（2）提高換熱系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)系數(shù)，保證換熱效果，為提高產(chǎn)能服務(wù)。

（3）降低設(shè)備制造成本。

（4）本發(fā)明的高性能反應(yīng)器的技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng)，處于領(lǐng)先地位,設(shè)備使用壽命可達10~15年,產(chǎn)能可達到20萬噸/年以上。市場前景可觀。

（5）本發(fā)明解決了固定管板換熱器形式所帶來的經(jīng)常泄漏失效問題、解決了由于高溫引起的熱膨脹應(yīng)力問題，增加換熱管膨脹系數(shù)；還提高換熱器傳導(dǎo)系數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明換熱系統(tǒng)的換熱管的分布圖。

其中：1、氧氣反應(yīng)室；2、固定反應(yīng)床；3、反應(yīng)層；4、換熱噴淋系統(tǒng)；5、噴淋口；6、筒體；7、高濃度甲醛；8、反應(yīng)氣體出口；9、排出口；10、換熱管；11、翅片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1和圖2所示，本實施例的新型無管板甲醇氧化器的換熱系統(tǒng)，包括筒體6，筒體6的上部安裝有反應(yīng)層3，反應(yīng)層3的上部形成有氧氣反應(yīng)室1，反應(yīng)層3下部為固定反應(yīng)床2，固定反應(yīng)床2的下部安裝有換熱噴淋系統(tǒng)4，換熱噴淋系統(tǒng)4包括多根蛇形結(jié)構(gòu)的換熱管10，換熱管10上安裝有翅片11；位于筒體6的一側(cè)壁上安裝有噴淋口5，位于筒體6的一側(cè)壁下部設(shè)置有反應(yīng)氣體出口8，筒體6內(nèi)下部加入有高濃度甲醛7，并在筒體6的一側(cè)壁底部設(shè)置排出口9。

筒體6的內(nèi)部分布有多根蛇形結(jié)構(gòu)的換熱管10，多根蛇形結(jié)構(gòu)的換熱管10從前往后依次排列，每根換熱管10進出口延伸至筒體6的外壁，且都在同一側(cè)。

噴淋口5位于換熱管10的下部。

實際使用過程中，氧氣反應(yīng)室1內(nèi)進行氧化反應(yīng)，設(shè)置在下部的換熱噴淋系統(tǒng)4工作，進行降溫，通過換熱管10和噴淋口5同時工作，可以達到迅速降溫的效果，降溫過程中所產(chǎn)生的蒸汽一部分可以排出回收在系統(tǒng)中再利用，另一部分可外供；反應(yīng)后的氣體從反應(yīng)氣體出口8排出，在筒體6的底部排出口9排出高濃度甲醛7。

本發(fā)明在無管板支撐反應(yīng)床下設(shè)置急冷卻噴水噴淋系統(tǒng)，使反應(yīng)氣體溫度從650℃急冷到300℃，（冷卻水可作為氣體吸收用，而減少吸收塔用水量，這樣也有利于生產(chǎn)高濃度（可達57%以上）的甲醛）這樣保證反應(yīng)氣體和液體在經(jīng)過換熱管10時溫度大大降低，提高換熱管10在工作溫度下的許用應(yīng)力，增加換熱管10的強度。降低由于高溫造成許用應(yīng)力下降而引起強度不足帶來的換熱管10開裂風(fēng)險。

本發(fā)明的換熱管10采用U形結(jié)構(gòu)，有利于管束整體膨脹系數(shù)的提高。一旦在換熱管10失效時，可以最小的代價更換新管束，使設(shè)備能再次正常運轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的換熱管10采用翅片11形式，而非傳統(tǒng)光管，大大提高了熱傳導(dǎo)系數(shù)和換熱效率，降低材料成本。

本發(fā)明制造工藝的合理性：所有設(shè)計前提必須保證設(shè)備在加工過程中能完全實施，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、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)量和項目能達到設(shè)計效果。

本發(fā)明換熱系統(tǒng)泄漏概率比原裝置設(shè)計下降提高80%，熱膨脹系數(shù)提高50%，熱傳導(dǎo)系數(shù)提高30%～35%，設(shè)備使用壽命達到10～15年以上。

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