專利名稱：一種精密承載觸媒反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種精密承載觸媒反應(yīng)器，應(yīng)用于化工操作領(lǐng)域，屬于有機(jī)化學(xué)的一般方法及所用裝置類。
甲醛工業(yè)生產(chǎn)是由甲醛、水、空氣為原料氣，以電解純化的金屬銀顆粒為觸媒，通過600～700℃的反應(yīng)溫度，在反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)化而來的，現(xiàn)有的反應(yīng)器內(nèi)設(shè)觸媒室，并置于換熱器列管管板上端面，反應(yīng)器外層為單層器壁。由于列管組裝原因，不管是脹管或是焊接加工，都無法使上端面的管頭保持平齊，而且由于承載觸媒的花板不能直接放于管口上，還需設(shè)置相應(yīng)的支架保持氣體的通道，在反應(yīng)器工作時，由于有數(shù)百度高溫，結(jié)構(gòu)要承受很大的熱變形，因而支架、花板都必須在自由伸縮的狀態(tài)下運行，這是一種靠自身重量來穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，是不可靠的，很容易在熱作用下變形或在碼裝銀顆粒時產(chǎn)生彈動，使觸媒層發(fā)生內(nèi)部缺陷。銀觸媒為電解純化的金屬銀顆粒，觸媒層很薄，一般在10～40mm，呈自由松散狀態(tài)碼裝于觸媒室的，因此很容易碼裝不勻，在條件不好的情況下產(chǎn)生松動裂紋，使轉(zhuǎn)化情況不良，副反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)品品質(zhì)下降，消耗增加。以往的反應(yīng)器器壁都是單層，器壁內(nèi)側(cè)與觸媒接觸，外側(cè)與空氣或水接觸，由于有惡劣的散熱條件，所以使這部分器壁溫度不能隨觸媒的反應(yīng)溫度上升到相同溫度，靠近器壁的反應(yīng)條件達(dá)不到最好狀態(tài)。甲醛工業(yè)裝置反應(yīng)器都是由列管組成換熱器的，用以快速冷卻反應(yīng)完的氣體，防止發(fā)生副反應(yīng)，為使迅速冷卻實現(xiàn)，一般使用多根列管從花板下及支架下收集反應(yīng)氣體進(jìn)行冷卻，列管外為冷卻液?，F(xiàn)有的反應(yīng)器在列管區(qū)內(nèi)不設(shè)置折流板，只在列管區(qū)外設(shè)置效率很低的擋水板，因而水的攏流系數(shù)很低，換熱能力不易提高，在工作中，迅速冷卻的效果不好。在現(xiàn)有反應(yīng)器進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)中，原料氣從管口進(jìn)入先在外殼體和圓錐體兩部件之間進(jìn)行預(yù)分配，然后上升從圓錐體的小端進(jìn)入，在向大端流動過程中擴(kuò)大直徑，降低流速，完成觸媒室氣流分配作用。由于預(yù)分配結(jié)構(gòu)限制，管口一般只開于設(shè)備一側(cè)，預(yù)分配結(jié)構(gòu)內(nèi)流體阻力很小，預(yù)分配效果不好。
本實用新型的目的就是提供一種克服上述反應(yīng)器的缺陷，以保證可以發(fā)生良好反應(yīng)的工作環(huán)境的反應(yīng)器。
本實用新型是如下實施的精密承載觸媒反應(yīng)器主要由列管、圓錐體、花板、銀觸媒層、反應(yīng)氣出口、進(jìn)氣口、反應(yīng)器器壁、視鏡孔等組成；由于現(xiàn)有使用重力自穩(wěn)固花板結(jié)構(gòu)，不能使觸媒碼裝有很高的質(zhì)量，本實用新型采用非平面預(yù)應(yīng)力整體花板結(jié)構(gòu)，利用中心定位螺栓施加壓力對花板進(jìn)行穩(wěn)固，其具體作法是在列管上端設(shè)置一塊中心下凹的管板，列管上端穿過管板并與管板上平面平齊，管板上均勻設(shè)有若干個棍狀隔距椿，管板周邊上設(shè)有防漏圈隔距椿上端面與防漏圈上端面保持平齊，管板中心上端設(shè)有螺孔座，具有多個孔且向上呈圓弧狀的花板置于隔距椿及防漏圈上，花板通過其中心的平頭螺栓及管板上的螺孔座與管板連接，當(dāng)平頭螺栓與螺孔座連接時，花板將從中心凸起狀被壓緊而與防漏圈在四周形成的反作用力形成帶有預(yù)應(yīng)力的平面狀態(tài)，并被隔距椿托起附著形成穩(wěn)固的承載平面。當(dāng)向花板上碼裝銀顆粒時，可以使觸媒層穩(wěn)固，不易松散且在數(shù)百度反應(yīng)溫度下，花板不產(chǎn)生平面變形。對于反應(yīng)器壁易散熱問題，本實用新型在反應(yīng)器壁內(nèi)觸媒室部分設(shè)置一個較花板外徑稍大些圓筒狀絕熱器壁，絕熱器壁可由具備活性條件的材料制成，如不銹鋼涂銀、銀板或工作中活化的不銹板銅板等，其上端與銀觸媒室器壁密封并與觸媒室保持一定的間隙，在間隙內(nèi)填充絕熱材料，如石棉板等。在絕熱器壁下端面與防漏圈之間留有比花板厚度稍大的間隙，使花板受熱膨脹時有伸縮余地。在本實用新型中采用列管中心冷卻結(jié)構(gòu)，使冷卻介質(zhì)直接噴到管板中心，增強(qiáng)換熱效果，其具體作法是在反應(yīng)器中心，從底部插入一根送料管，送料管上口朝向管板，在管板下方設(shè)置第一塊折流板，折流板中心開孔與送料管管口焊接，第一塊折流板和其它折流板以上、下方式排列圓周方向橫向相互錯列，折流板為若干塊同心圓板，這樣布置折流板使送料管輸送的冷卻液，在管板阻擋下，不能再向上運動時，從折流板邊緣依次向下攏動流動，流動過程中與列管接觸，通過列管管壁進(jìn)行換熱。在反應(yīng)器器壁內(nèi)，還設(shè)有一個筒形折流筒，折流筒上部與管板連接。冷卻液經(jīng)折流板、列管換熱后，從反應(yīng)器下方，也就是折流筒下方通過，沿著折流筒與反應(yīng)器器壁之間的空隙從反應(yīng)器中上部的水出口出去。為了解決原料氣進(jìn)口預(yù)分配效果不好問題，本實用新型在錐形分配器外設(shè)有過濾材料支持的網(wǎng)架，在網(wǎng)架上有筒狀過濾層，過濾層可以由玻璃纖維組成，它由金屬網(wǎng)在外側(cè)固定。這樣原料氣從進(jìn)口進(jìn)入反應(yīng)器后，首先要經(jīng)過過濾層，并在過濾層與圓錐體之間空隙里攏動，再由圓錐體小端進(jìn)入到大端，使原料氣均勻到達(dá)觸媒層。
經(jīng)過上述結(jié)構(gòu)調(diào)整，本實用新型在工作運行中，克服了進(jìn)氣口進(jìn)氣不均勻，觸媒層易松散、換熱效果不好及有邊界損失等缺點，使觸媒有良好的工作環(huán)境，并使反應(yīng)器整體工作性能有所提高。
下面結(jié)合實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。


圖1為本實用新型主視結(jié)構(gòu)圖其中1、送料管；2、反應(yīng)器出口；3、列管；4、取樣管；5、第一塊折流板；6、圓錐體；7、過濾層；8、視鏡孔；9、視鏡孔；10、進(jìn)氣口；11、出水口；12、絕熱器壁；13、折流板；14、折流板；15、折流板；16、折流筒；17、測溫?zé)犭娕迹?8、列管；圖2為本實用新型局部剖視圖其中19、螺孔座；20、平頭螺栓；21、支撐網(wǎng)架；22蒸汽伴管、23、密封法蘭；24、密封墊；25、翻邊；26、花板；27、管板；如圖2所示，本實用新型采用非平面預(yù)應(yīng)力整體花板結(jié)構(gòu)，利用花板(26)的中心平頭螺栓(20)與管板(27)的連接，使花板在有預(yù)應(yīng)力下保持平面狀態(tài)，這樣，在數(shù)百度反應(yīng)高溫情況下，不會產(chǎn)生平面變形，花板上的觸媒層也不會松散。在花板上方反應(yīng)器壁內(nèi)，還設(shè)有一個絕熱用的絕熱器壁(12)，以防止觸媒室的熱損失，在本實用新型中，反應(yīng)器下方改變了以往由反應(yīng)器壁一邊進(jìn)冷卻液，另一邊出冷卻液的冷卻方式。改為在反應(yīng)器內(nèi)中心設(shè)置一根送料管(1)冷卻液從管板下方經(jīng)折流板(13)(14)(15)等向下方攏動流動，再經(jīng)折流筒(6)流出反應(yīng)器，增強(qiáng)換熱效果。本實用新型中改變了以往在觸媒室側(cè)壁開孔伸入熱電偶的結(jié)構(gòu)，改為設(shè)置一根穿過列管、伸入花板的測溫?zé)犭娕?17)，以測量反應(yīng)溫度。同時還設(shè)置一根上端位于列管內(nèi)，下端從反應(yīng)器底部伸出的取樣管。(4)。
權(quán)利要求1.一種精密承載觸媒反應(yīng)器主要由列管、花板、反應(yīng)器壁、反應(yīng)氣出口、進(jìn)氣口、圓錐體、視鏡孔、冷卻液進(jìn)、出口所組成；本實用新型特征在于在列管上端設(shè)置一塊中心下凹的管板，列管上端穿過管板并與管板上平面平齊，管板上均勻設(shè)有若干個棍狀隔距椿，管板周邊上設(shè)有防漏圈，隔距椿上端面與防漏圈上端面保持平齊，管板中心上端設(shè)有螺孔座，具有多個孔且向上呈圓弧狀的花板置于隔距椿及防漏圈上，花板通過其中心的平頭螺栓及管板上的螺孔座與管板連接；在反應(yīng)器壁內(nèi)觸媒室部分設(shè)置一個較花板外徑稍大些圓筒狀絕熱器壁；在反應(yīng)器中心從底部插入一根上口朝向管板的送料管，在管板下方設(shè)置第一塊折流板，折流板中心開孔與送料管管口焊接；第一塊折流板和其它折流板以上、下方式排列，圓周方向橫向相互錯列，折流板為若干塊同心圓板；在反應(yīng)器器壁內(nèi)設(shè)有一個筒形折流筒，折流筒上部與管板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種精密承載觸媒反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器壁內(nèi)圓筒狀絕熱器壁可由具備活性條件的材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種精密承載觸媒反應(yīng)器，其特征在于錐形分配器外設(shè)有過濾材料支持的網(wǎng)架，在網(wǎng)架上有筒形過濾層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種精密承載觸媒反應(yīng)器，其特征在于本實用新型設(shè)置一根上端位于列管內(nèi)，下端從反應(yīng)器底部伸出的取樣管。
專利摘要一種精密承載觸媒反應(yīng)器，是將原有反應(yīng)器改造而得。它將原有觸媒室中放置觸媒的花板由自重穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)改為非平面預(yù)應(yīng)力整體結(jié)構(gòu)，使觸媒層在工作時，不易松散，改善反應(yīng)環(huán)境。另外本反應(yīng)器在器壁內(nèi)增加了一層絕熱器壁，防止邊界損失。為使原料氣在反應(yīng)后能迅速冷卻，在本實用新型中，將反應(yīng)器冷卻液從一側(cè)進(jìn)口改變?yōu)閺闹行倪M(jìn)口，并設(shè)置折流板，在原料氣進(jìn)口處設(shè)置了過濾層，使原料氣可以均勻到達(dá)觸媒層參與反應(yīng)。通過上述措施，改變了反應(yīng)器工作環(huán)境，使反應(yīng)良好進(jìn)行。
文檔編號B01J8/02GK2112444SQ92203789
公開日1992年8月12日 申請日期1992年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月6日
發(fā)明者馬辰生 申請人:北京維尼綸廠