甲醛反应器花板的结构与性能比较。
文/ 伍雄飞1 张少华2
1 绥宁县华硕化工**** 2衡阳师范学院化学与材料科学系)
摘要:在甲醛生产中,花板的结构对甲醛生产中的消耗、酸度有较大影响,不同结构的花板在生产中的使用有较大区别,主要从花板在生产中所产生阻力、通气率、停电收缩性等方面作了一些比较。
关键词:花板通气率抗变形性。
一、概述。我国自苏联引进第一套甲醛生产线至今,经过许多专家在长期实践工作中的探索,积累了不少经验,设备不断的进行了改造,工艺也不断地得到了完善,许多新技术、新设备的使用,使消耗达到了一种新高的水平。经过长期的试验与总结,本公司成功的研制出蜂巢式花板替代普通花板。
在甲醛生产中,有效的减少了反应后的气体穿过银层之后,进行再分布之后从花板的小孔中通过的停留时间。增加了花板孔面积,降低了经过触媒层之后的系统阻力,从而减少高温下的副反应,为进一步降低了消耗奠定基础。
二、其它花板的工艺特点。
一种好的花板结构必须具备几个方面的特点:1、必须具有良好的通气率(孔面积与花板面积之比),通气率的多少对银层的阻力影响较大,通气率高的花板,银层阻力少,而且经过银层之后的反应气体尽可能短的时间内从孔里穿过,减少从银层之后到花板孔之间进行再分布的过程;2、必须具有良好的导气能力,导气性能良好的花板可以使反应之后的气体在最短的时间内进入换热管内,减少反应之后的气体在高温区的停留时间,停留时间短减少副反应;3、尽可能的减少因停电、停车等氧温降低之后银层的收缩性,减少收缩性之后,氧温降低不会引起银层的收缩而使边上产生裂缝,无需拆开氧化炉补加电解银,就可以进行开车;4、花板具有很好有平整性,使电解银铺在花板上厚度均匀;5、良好的抗变型性,反应区的温度很高,高达650℃,在这种温度下很多材料易变型,必须采用其他方式来弥补花板性能的不足;6、因异外情况造成停车事故后,银层温度下降缓慢。
1、 传统花板。
钻孔的不锈钢板来作为电解银的支撑板,为10~12mm不锈钢板上布满ф5~8小孔,及通气率为25%~35%。由于触媒层的温度高达630℃以上,在这个温度下不锈钢的花板易变形,为了防止高温反应时花板变形,在花板上开四至八条半槽,并使花板直径略少于反应器内径,两边留出的空隙正好足够高温反应时花板因受热膨胀而延伸的距离,一般在花板上开有大量ф5~8的小孔。因停电的原因影响易使边上产生收缩缝。
为防止在高温下花板下沉,在列管冷却器上放置若干个高度相同而直径不同的不锈钢的同心圆圈,然后将同心圆钢圈点焊而固定在列管冷却器的上部,然后把多孔花板放在同心圆钢圈的支架上,再铺上一层铜丝网或钢丝网。这种花板制作起来费时,成本高。该花板的通气率差,反应之后的气体必须再次穿过花板的小孔,使反应之后的甲醛气体在高温停留时间加长,增加了副反应。
2、采用多层铜丝网。
现在也有许多厂家采用三层钢丝网作为花板的替代品,该铜丝网相比不锈钢的花板又是一个进步,用退火之后的铜丝网,其结构1目的铜丝网一层,2目的铜丝网一层,四目的铜丝网一层。三层铜丝上加起来的厚度大约为8~10mm,通气率大约在50%~60%。铜丝网将反应区分作很多25mm的小区,通常情况下管间的距离多为40~45mm之间,存在较多的气体死区,在死区范围之内的甲醛气体进入换热管的时间较长,这种花板的导气能力比较差。
因离管板太近,使反应之后的气体,特别是离换热管较远的地方,甲醛气体的行程太长。阻力相对较大。这种铜丝网在停电时的收缩相比不锈钢的花板来说要小一点。
而且直接铺在管板上,抗变型性较少,重量较大。由于铜网直接与管板接触和铜网良好的导热性,在异外情况停车的过程中,氧温下降速度特别快,不利于异外情况开车。而且铜网的**很高。
三、蜂巢式花板的工艺特点。
结构示意图:
这种花板采用其高度可以在20~25mm之间,0.8mm的不锈钢板通过特殊的压制方式压制成蜂巢式结构,采用先进的工艺进行焊接,可以把在管板孔与管板孔中间的气体以最短的距离导入换热管内,该花板的通气率接近100%。经过银层后的反应气体,直接进入换热管,没有在花板上进行再分布的过程。
大量减少停留时间,所以可以大幅度降低氧化炉的阻力,及时冷却。花板底部布满了气体分布导气槽,其导气槽的高度为10mm,能有效的将离换热管较远的气体导入换热管内。减少在高温的停留时间。
采用了一种蜂巢结构,每根不锈钢板拆成半个蜂巢形的曲折状,抗变型能力特好,而且具有重量轻,结构强度高等特点。这种花板在停电时,因其内部的蜂巢结构消除热收缩性,使银层在停电时不收缩,边上无裂缝,不需经过补加电解银直接再生产。在同等条件的情况下,可以延长因阻力上升而更换电解银的周期、降低产品酸度、减少副反应、节省电能。
四、结论。通过对上述几种花板的使用,发现各花板有各自己的优点,但通过综合性能的比较,发现蜂巢式花板较为好用。
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