甲醛氧化反应器的新型架构设计及多维度性能优化研究

房绍慧,唐 宇,孙 悦,刘修源,高天宇

（辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁　锦州　121001)

摘 要：为解决现有甲醛反应器存在的气体导入不充分、催化效率低以及冷却降温效果不佳等问题，设计了一种新型甲醛氣化反应器。该反应器是基于铁钳法制甲醛的反应机理，对传统甲醛反应装置进行了创新设计，重点对气体分布机构、催化剂支撑格、隔热简等部件进行了结构设计，实现了提高反应速率和催化效率、增强冷却效果的设计目标，同时对该装置的主要受压元件的有限元分析也佐证了该装置结构设计的合理性。

关键词：甲醛反应器；隔热筒；导热油换热系统；气体分布机构;有限元分析

0 引言

甲醛反应器在BDO(1,4-丁二醇)工艺流程中有着重要的用途。在BDO生产中，甲醛是关键原料之一。甲醛反应器主要是用于甲醛的合成，一般是通过甲醇氧化来制取甲醛。这一反应过程可以为后续BDO合成提供足够的甲醛。在典型的工艺流程中，甲醇和空气（或氧气)混合后进人甲醛反应器，在催化剂（如银催化剂)的作用下发生反应，生成甲醛气体，生成的甲醛经过冷却、吸收等一系列后续处理步骤，得到合适浓度的甲醛溶液，该溶液会参与到BDO合成的反应环节中。其中甲醛反应器是BDO生产的基础原料供应环节的核心设备。

目前，市面上众多的甲醛反应器在导人原料气体时，仅仅通过1个进气口，且未配备气体分布机构。因此，气体在被导人到反应器内部后无法充分散开，并与反应室中的催化剂进行反应，致使反应迟缓，催化效率较低。此外，现有甲醛反应器内部的冷却降温设施通常只依靠冷却水进行降温，难以实现快速且全面降温的效果。为了能够解决现有技术存在的不足之处，在基于铁钼法制甲醛的机理上，设计了一种新型甲醛氧化反应器。

1　总体设计

1. 1　反应器的整体结构及介质选取

甲醛反应器的主要结构是由壳体、封头、进料管口、出料管口、反应室、冷却系统等部件组成。装置的底部采用的是裙座结构，有助于提升装置的稳定性与可靠性。该反应器的结构图如图1所示。

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