专利名称：一种隔热型甲醛反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隔热型甲醛反应器，属于银法甲醛生产技术领域。
背景技术：
目前，银法甲醛反应器结构均为管板式结构，管板上部为反应室、下部为急冷换热器和热回收换热器，反应室内紧靠急冷换热器上管板填装触媒；反应室内气体流程为经过过滤后的三元或四元气体加热到100-120°C后直接进入银触媒层进行氧化和脱氢反应， 触媒层温度为600-660°C，反应后的高温气体进入急冷换热器降温和回收热量后进入吸收塔或脱醇塔，产品甲醛溶液从吸收塔底部或脱醇塔底部采出。
背景技术：
存在问题是①银触媒层表面空间温度太高，甲醇在触媒层表面燃烧生成二氧化碳的副反应较多，甲醛耗醇较高，与理论耗醇相差较远；②必须控制反应器进口原料气的温度不能太高，因温度太高会进一步提高触媒层表面空间的温度，增加甲醇燃烧副反应的量，增加醇耗；致使空气、配料蒸汽或尾气消耗量大，能耗高。甲醛反应器银触媒层必须维持600-660°C的高温才能保证甲醇氧化脱氢生成甲醛和甲醛氧化生成甲醛两个反应的进行；因辐射传热的作用和影响，银触媒层上部距离银触媒层表面较近的空间温度高达400-600°C，超过了甲醇的自燃温度350°C，触媒层上部超过 350°C的空间高度约为20-100mm，加速了甲醇在触媒层表面燃烧生成二氧化碳副反应的进行，首先甲醇在银触媒层表面高温空间燃烧要消耗掉一部分配料空气中的氧气，配料空气中剩余的氧气再进入触媒层进行甲醇氧化生成甲醛的反应，为保证甲醇氧化生成甲醛反应放热的需要，必须增大空气的量来满足甲醇氧化反应的进行；因甲醇燃烧生成二氧化碳的副反应增加了甲醇消耗和空气消耗；甲醇燃烧生成二氧化碳的副反应放热量很大，其放热量是甲醇氧化生成甲醛反应放热量的4. 65倍，造成触媒层温度升高很快，为了稳定反应器触媒层温度必须配入大量的蒸汽或尾气将热量移走来降低和稳定触媒层温度；因此必须控制较高的氧醇比和水醇比，一般控制氧醇比(摩尔比)0. 37以上，水醇比(摩尔比)1. 0以上。
技术背景的甲醛反应器甲醇燃烧生成二氧化碳的副反应消耗的甲醇占甲醇总量的8-10%， 有的高达10%以上，约占甲醛副反应总量的80%，高温触媒层表面空间甲醇燃烧约占甲醇燃烧副反应的20-60%，造成甲醛耗醇较高，实际甲醛醇耗比理论值高10%-20% ；为了解决银法甲醛生产工艺甲醇燃烧生成二氧化碳副反应较多，甲醛耗醇较高的问题，目前采取的方案一般为降低触媒层反应温度的办法减少副反应，降低触媒层温度可以降低触媒层表面上部高温空间的高度，对减少甲醇燃烧生成二氧化碳的副反应有一定作用，但反应温度太低时，甲醛中未反应的甲醇较多，必须设置脱醇塔回收未反应的甲醇。但设置脱醇塔又带来了一定的副作用，一是脱醇塔要求进入脱醇塔的反应气温度不能低于100度，相应增大了吸收塔的热负荷；二是回收的稀醇中含有部分甲醛无法分离，只能将这部分甲醛带入原料气中，因原料气中少量的甲醛通过高温触媒层会深度氧化造成产品甲醛中的甲酸含量较高， 影响产品的品质。降低反应温度对减少甲醇燃烧副反应所起到的作用较小，甲醛的醇耗及能耗降低的幅度也较小。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种隔热型甲醛反应器，结构简单可靠，可以解决因辐射传热的作用导致高温触媒层表面空间温度高造成甲醇燃烧副反应较多的问题，将高温触媒层表面空间温度降低到接近或略高于反应器进口原料气温度，减少高温触媒层表面空间甲醇燃烧副反应的发生，进而降低蒸汽或尾气消耗，降低甲醛醇耗；同时可以通过回收反应气热量的办法来适当提高原料气的温度来提高反应器总的热回收效率，降低能耗。本实用新型的技术方案是一种隔热型甲醛反应器，包含反应室、隔热过滤层、触媒层、触媒层支撑骨架、急冷换热器、热回收换热器，反应室内自上而下依次设置隔热过滤层、触媒层，触媒层的下方为触媒层支撑骨架，触媒层支撑骨架下方为反应气急冷换热器，急冷换热器的下方为热回收换热器。所说的隔热过滤层设置在反应室内触媒层的上方，紧靠触媒层，原料气在反应室内首先通过隔热过滤层后再进入触媒层进行氧化脱氢反应，反应后的高温反应气经过急冷换热器降温、再经过热回收换热器回收热量后进入吸收塔。隔热过滤层可以直接铺设在触媒层的上表面。所说的隔热过滤层是透气性好、导热系数低、耐高温，同时对甲醇氧化脱氢生成甲醛的反应没有副作用的材料制成。隔热过滤层是采用导热系数较低的金属氧化物、陶瓷、碳纤维、硅酸铝等材料制成的，以陶瓷材料为最佳，也可以选用符合要求的其它材料或复合材料。隔热过滤层的厚度为l-500mm，10-30mm为最佳；隔热过滤层的选择，要考虑隔热
效果，还要考虑材质、压差对工艺的影响。所说的热回收换热器换热介质可以是原料气、甲醇、水等，最佳的方式是热回收换热器采用原料气、甲醇、水三种介质换热的梯级组合式结构将反应气温度降到80度以下再进入吸收塔，大幅度提高反应器的热回收效率，降低吸收塔的热负荷。 本实用新型设有原料气进口、反应气出口、急冷换热器换热介质进口、急冷换热器换热介质出口、热回收换热器换热介质进口、热回收换热器换热介质出口。本实用新型名称为隔热型甲醛反应器，是因为通过设置在反应室触媒层上部较薄的隔热过滤层，将反应器高温触媒层上部空间的温度大幅度降低，来减少高温触媒层表面空间甲醇燃烧副反应的发生，进而降低甲醛的醇耗，同时降低水醇比，提高反应器的热效率。本实用新型的积极效果是针对现有甲醛反应器甲醇燃烧副反应较多、热回收效率较低、醇耗较高的问题，在反应器反应室触媒层的上部设置隔热过滤层，大幅度降低高温触媒层表面空间的温度，减少甲醇在高温触媒层表面空间燃烧副反应发生，进而降低水醇比和甲醛的醇耗；同时通过设置组合式热回收换热器提高反应器进口原料气的温度，降低进入吸收塔的反应气温度，进而提高反应器总的热回收效率，降低吸收塔热负荷，降低能耗。甲醇燃烧生成二氧化碳的副反应减少1-3%;在不使用尾气或烟气循环的前提下水醇比降低0. 2-0. 5 ；热回收效率提高5-10% ；甲醛耗醇下降0. 5-3%，总能耗降低5%以上。
附图1是本实用新型实施例示意图；图中反应室1、隔热过滤层2、触媒层3、触媒层支撑骨架4、急冷换热器5、热回收换热器6、原料气进口 7、反应气出口 8、急冷换热器换热介质进口 9、急冷换热器换热介质出口 10、热回收换热器换热介质进口 11、热回收换热器换热介质出口 12。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。一种隔热型甲醛反应器，包含反应室1、隔热过滤层2、触媒层3、触媒层支撑骨架 4、急冷换热器5、热回收换热器6，反应室内自上而下依次设置隔热过滤层、触媒层，触媒层的下方为触媒层支撑骨架，触媒层支撑骨架下方为反应气急冷换热器，急冷换热器的下方为热回收换热器。隔热过滤层直接铺设在触媒层的上表面，所说的隔热过滤层是陶瓷材料。
所说的热回收换热器换热介质是反应气，热回收换热器采用原料气、甲醇、水三种介质换热的梯级组合式结构将反应气温度降到80度以下再进入吸收塔，大幅度提高反应器的热回收效率，降低吸收塔的热负荷。本实用新型设有原料气进口 7、反应气出口 8、急冷换热器换热介质进口 9、急冷换热器换热介质出口 10、热回收换热器换热介质进口 11、热回收换热器换热介质出口 12。本实施例工艺过程温度为70-80度的原料气经过加热器或热回收换热器加热到 100-200度；经过原料气进口 7进入反应室1，在反应室1内原料气先经过隔热过滤层2后再进入触媒层3进行氧化脱氢反应生成甲醛，由于隔热过滤层2的隔热作用，触媒层3表面隔热过滤层上部空间温度很低，接近或略高于原料气进口温度，远远低于甲醇的自燃温度； 600-650度的高温反应气经过急冷换热器温度降到200-250度，再经过组合式热回收换热器，反应气温度降到80度以下进入吸收塔。隔热过滤层的厚度10-30mm。反应气进口温度以100-200度为宜，以150-200度为最佳。本实用新型的工作原理是利用隔热过滤层的隔热作用大幅度降低高温触媒层的表面温度，进而减少触媒层表面甲醇燃烧生成二氧化碳副反应的发生；提高反应器进口原料气温度，进而提高反应器的热回收效率，降低吸收塔进口反应气的温度，降低甲醛的醇耗、能耗，减少二氧化碳排放量；实现节能、降耗、减排的目的。
权利要求1.一种隔热型甲醛反应器，其特征在于包含反应室(1)、隔热过滤层(2)、触媒层(3)、 触媒层支撑骨架(4)、急冷换热器(5)、热回收换热器(6)，反应室内自上而下依次设置隔热过滤层、触媒层，触媒层的下方为触媒层支撑骨架，触媒层支撑骨架下方为反应气急冷换热器，急冷换热器的下方为热回收换热器。
2.根据权利要求1所述之隔热型甲醛反应器，其特征在于所说的隔热过滤层设置在反应室内触媒层的上方，紧靠触媒层。
3.根据权利要求2所述之隔热型甲醛反应器，其特征在于隔热过滤层可以直接铺设在触媒层的上表面。
4.根据权利要求1或2所述之隔热型甲醛反应器，其特征在于隔热过滤层是采用导热系数较低的金属氧化物、陶瓷、碳纤维、硅酸铝材料制成的隔热过滤层。
5.根据权利要求4所述之隔热型甲醛反应器，其特征在于隔热过滤层是采用陶瓷材料制成的隔热过滤层。
6.根据权利要求1或2所述之隔热型甲醛反应器，其特征在于隔热过滤层的厚度为 l-500mmo
7.根据权利要求1或2所述之隔热型甲醛反应器，其特征在于设有原料气进口(7)、反应气出口(8)、急冷换热器换热介质进口(9)、急冷换热器换热介质出口(10)、热回收换热器换热介质进口(11)、热回收换热器换热介质出口(12)。
专利摘要本实用新型涉及一种隔热型甲醛反应器，属于银法甲醛生产技术领域。技术方案是包含反应室(1)、隔热过滤层(2)、触媒层(3)、触媒层支撑骨架(4)、急冷换热器(5)、热回收换热器(6)，反应室内自上而下依次设置隔热过滤层、触媒层，触媒层的下方为触媒层支撑骨架，触媒层支撑骨架下方为反应气急冷换热器，急冷换热器的下方为热回收换热器。在反应器反应室触媒层的上部设置隔热过滤层，大幅度降低高温触媒层表面空间的温度，减少甲醇在高温触媒层表面空间燃烧副反应发生，进而降低水醇比和甲醛的醇耗；同时通过设置组合式热回收换热器提高反应器进口原料气的温度，降低进入吸收塔的反应气温度，提高热回收效率，降低热负荷，降低能耗。
文档编号C07C47/052GK202224153SQ201120361640
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者景玉国 申请人:河北凯跃化工集团有限公司