分析得知:这是由于甲醛氧化的反应区的温度大于620°C~650°C，在这么高的温度下长期工作，靠近银催化剂层的的排翅片式换热管的工作状况相当的恶略，对应的筒体板的工况也是相当的恶略。在此工况下，上排的翅片管瞬间产生的蒸汽量很大，翅片管内部由此可能出现缺水情况，从而引起翅片管的干烧，因此必须及时引出快速产生的蒸汽。为此，本发明将最上排的翅片式换热管的左侧的进水口和出水口通过汇集管汇集，但是右侧的U型弯管处则采用半管结构，从而形成较大体积的密封空间，并在密封空间的上部设置蒸汽引出口，通过负压的方式快速将蒸汽抽出，而未气化的冷却水则沿回流管从换热管的出水口流出，从而避免蒸汽处于管上方无法排出增大的冷却水的流通阻力，甚至是换热管的干烧，进而延长了翅片管的使用寿命。
[0020]如图4所示，还包括换热管支撑，所述换热管支撑包括底部支撑和中间支撑板，所述中间支撑板设有多个与换热管对应的穿孔，且该穿孔上设有与翅片换热管外径匹配的套管；所述底部支撑设在中间支撑板下。如图7所示，为中间支撑板的最上方架设固定的带凹槽的铜网支撑筋。因为银催化剂层的铜网要铺设在翅片管上，但是翅片管间距较大，不足以支撑整个铜网，如果不加设支撑的话铜网会自然下垂，整个铜网不平，催化剂就很难分布均匀了，从而影响整个反应效果，铜网铺设在翅片管上，能有效确保银层的整个平面的平面度并缩短催化氧化到急冷段的时间。因此，根据翅片管的距离在一定长度上加设铜网支撑板这样可以使翅片管顶部近似为一个方格框，在上面铺设铜网，铜网就很平整了。进一步的改进，所述换热管穿过氧化器壳体的部位也套设有支撑套。
[0021]进一步改进，为了避免氧化器壳体的不锈钢拱盖在650°C高温长期工作下不会发生过大变形和过烧问题，以及不锈钢敏化和损伤裂纹，本发明在拱盖的外壁设置有冷却伴管，降低该部分的温度，从而提高设备的使用寿命。
[0022]安装翅片式换热管时，先在氧化器壳体对应的穿孔处焊接用于支撑套的钢管，并同时在中段竖直放置中间支撑板，然后将翅片管插入氧化器壳体对应穿孔的钢管中，继续延伸穿过中间支撑板，待所有翅片管都穿好后，焊接固定中间支撑板，继续推送翅片管穿过对面的氧化器壳体，并将缝隙处堆焊密封。接着在最上层翅片管上架设铜网支撑筋，该铜网支撑筋的上部平整，下部设有与换热管外径相匹配的凹槽，然后将银催化剂铜网层依次叠加铺设在上方。作为优选方案，氧化器壳体右侧(即U型换热管弯折端所处的一侧)的穿孔相对左侧的孔径更大，从而方便换热管贯穿安装时的调整，同样的其对应的支撑套的壁厚更大从而与穿孔匹配。
[0023]综上所述，本发明主要解决了银法甲醛装置中甲醛氧化器存在的以下工艺和制造技术难点:
(I)将现有技术中流通冷却介质的壳程改为流通反应物料，而管程则流通冷却介质的方式，大大降低了氧化器的运行阻力，提高了产量经济性，降低了能耗。
[0024](2)采用新型的方形氧化器结构，使结构更紧凑，产量更大，方便运输的同时，更有利于控制氧化器不同部件的热膨胀和冷收缩的方向，延长使用寿命。
[0025](3)将翅片管设计成U型弯管，且出水口和进水口均伸出壳体外，从而完全避免了由于换热管或管板发生泄漏而造成的管程和壳程物质的混合的问题；
(4)对最上层翅片式换热管的弯管段设计为半管形结构，能快速引出蒸汽，从而能防止换热管干烧；同时氧化器壳体设计了 L型膨胀节，提供了膨胀补偿，避免了管板膨胀幅度不一致造成焊接位置损伤及壳体的高温疲劳损伤；
(5)另外还通过带管套的换热器支撑，从而提高换热管的强度，避免由于换热管跨度过大造成换热管的变形。
【主权项】
1.一种防干烧长寿命甲醛氧化器，其特征在于:包括氧化器壳体、换热管和银催化层，所述换热器壳体的中段为方形，上段和下段分别为进气段和出料段；所述换热管设在氧化器壳体中段的内部从而构成管壳式换热器，该管壳式换热器的壳程用于流通反应物料，而管程用于流通热源，且换热管的进水口和出水口均伸出壳体外部，并分别通过集水管汇集；所述氧化器中换热管为U型结构，换热管进水口和出水口设在氧化器壳体的同一侧；且至少第一层换热管的弯曲端半管封闭结构，且该半管封闭结构设有蒸汽引出口 ；所述银催化层设在换热管之上。
2.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:所述氧化器壳体的上段和下段均为圆筒型，且氧化器壳体上段设有物料进口和气体分布器。
3.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:所述氧化器壳的上段设有冷却伴管。
4.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:所述换热管为翅片管。
5.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:还包括“L”字形的膨胀节，所述换热器壳体中段的上端的外周与膨胀节的一端固接，而膨胀节的另一端则与换热器壳体的上段固接从而将换热器壳体的上段和中段密封，且换热器壳体中段的上端与换热器壳体的上段为活动接触。
6.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:还包括换热管支撑，该换热管支撑设在多层换热管之间，所述换热管支撑包括底部支撑和中间支撑板，所述中间支撑板设有多个与换热管对应的穿孔，且该穿孔上设有与换热管外径匹配的加强套；所述底部支撑设在中间支撑板下。
7.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:所述换热管穿过氧化器壳体的部位套设有支撑套。
8.根据权利要求1所述甲醛氧化器，其特征在于:所述最上层换热管上设有铜网支撑筋，该铜网支撑筋的上部平整，下部设有与换热管外径相匹配的凹槽。
【专利摘要】本发明公开了一种防干烧长寿命甲醛氧化器，包括氧化器壳体、换热管和银催化层，所述换热器壳体的中段为方形，上段和下段分别为进气段和出料段；所述换热管设在氧化器壳体中段的内部从而构成管壳式换热器，该管壳式换热器的壳程用于流通反应物料，而管程用于流通热源，且换热管的进水口和出水口均伸出壳体外部，并分别通过集水管汇集；所述氧化器中换热管为U型结构，换热管进水口和出水口设在氧化器壳体的同一侧；且至少第一层换热管的弯曲端半管封闭结构，且该半管封闭结构设有蒸汽引出口；所述银催化层设在换热管之上。本发明结构紧凑、产量大、且能快速散热排出换热管中气化的蒸汽，防止换热管干烧，从而延长了换热管的寿命。
【IPC分类】C07C45-38, C07C47-055, B01J8-02
【公开号】CN104689766
【申请号】CN201510128425
【发明人】叶子茂, 向家勇, 王慧, 张勋, 王雪岭, 洑骏超
【申请人】江苏凯茂石化科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月24日