用于在气相中进行放热反应的反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在气相中进行放热反应的反应器，其包含具有由金属材料组成的外壁(13)的容器，其中内壳(17)提供于反应器(1)的内部且内壳(17)距离外壁(13)的内侧至少50mm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术描述本专利技术涉及一种用于在气相中进行放热反应的反应器，其包含具有由金属材料组成的外壁的容器。例如在提高的温度下进行反应的情况下，使用这种反应器。在此，必须选择制造该反应器的材料以使其在反应器内部中占主导的温度下是稳定的。特别是在腐蚀性介质的情况下，存在材料受所用介质侵蚀的额外问题并且由于在进行反应的高温下而出现额外的弱化。特别地，必须考虑到的是反应器的外壁通常是承重部分，反应器的质量额外地置于其上。使用腐蚀性介质在提高的温度下进行的反应例如是将二氧化硫氧化成三氧化硫。目前用于该氧化的反应器通常由不锈钢制成。然而，已发现由于在氧化期间存在的温度使材料损坏，这导致抗蠕变强度降低且因此也导致反应器的寿命减少。因此，例如通常使用的具有1.4878或1.4541材料号的不锈钢在560℃以上的温度下经受蠕变损坏。所述损坏由材料机械性能的变化造成，其取决于损坏增加可导致故障。因此本专利技术的目的是提供一种反应器，该反应器与由现有技术已知的反应器相比，当在气相中进行放热反应时具有增加的操作寿命或允许更高的气相温度。该目的通过在气相中进行放热反应的反应器实现，该反应器包含具有由金属材料组成的外壁的容器，其中在反应器内部中提供内壳且内壳距离外壁的内侧至少50mm。内壳的使用导致在反应器内壳和外壁之间形成额外的气体层。该气体层具有隔热效果，使得作用在外壁的温度低于反应器内部的温度。这防止外壁经受对外壁稳定性具有不利影响的温度，使得反应器的操作寿命增加。特别是内壳的使用防止外壁材料由于反应器内的温度而变脆且因此防止外壁的稳定性及强度降低。由于内壳不具有承重功能，内壳的脆化具有远小于剧烈的影响。与外壁脆化不同，内壳的脆化不会导致可能的反应器故障。本专利技术的反应器特别适合用于在气相中进行放热反应，该反应在提高的温度下，例如在300℃以上的温度下，优选在500℃以上的温度下进行。特别是该反应器适合用于进行包含对外壁材料具有侵蚀性的介质的反应，例如用于二氧化硫与氧气形成SO3的反应。将以这种方式产生的SO3例如用在硫酸的制备中。在一个实施方案中，内壳由与外壁相同的材料制成。适合用于制造外壁和内壳的材料例如是不锈钢。在此，选择不锈钢以使其对于包含在反应器中的介质是稳定的。当将反应器用于通过二氧化硫的氧化而制备三氧化硫时，例如具有1.4878或1.4541材料号的不锈钢是合适的。这些对于包含在反应器中的二氧化硫和三氧化硫是稳定的，并且在可使不锈钢暴露的温度保持在560℃以下时也具有足够的长期稳定性。由于内壳与外壁不同，不具有承重的功能，脆化以及材料强度的相关降低不会导致反应器的故障，并且在通常的操作条件下也不会导致内壳的损坏。内壳的另一优点在于在损坏的情况下，可进行内壳的更换而不用更换整个反应器。作为由相同材料生产外壁和内壳的替换，也可使用不同的材料来生产外壁和内壳。例如可使用不同的钢。也可由钢制成外壁并由耐热材料制成内壳，该耐热材料对于包含在反应器中的材料是惰性的。作为用于内壳的材料，也可使用例如非金属，例如陶瓷或玻璃。也可涂覆内壳以减少热辐射。用于内壳合适的涂料例如是耐高温矿物棉。也可由不锈钢之外的材料制成外壁。在此也需要使用对于包含在反应器中的材料稳定的材料。由于内壳和在内壳与外壁之间的气相，外壁暴露的温度低于反应器内部的温度。因此也可将比不锈钢热稳定性低的材料用于外壁。然而，优选使用不锈钢作为外壁的材料。此外，特别优选由相同的材料制成外壁和内壳。在另一优选实施方案中，在内壳与反应器的底部和/或盖之间存在狭缝。气体可由反应器通过内壳与外壁之间的狭缝流动。这特别确保在内壳与外壁之间的狭缝中与在反应器中相同的压力占主导。因此，内壳不是在一侧，即内侧加压，而是压力由所有侧面均匀地作用在内壳。可使内壳与反应器底部和/或盖之间的狭缝保持小，使得尽管存在均压，但仅产生通过内壳与外壁之间的狭缝的小的气流。在内壳与外壁之间气体移动越少，气体的隔热效果越好。另一方面，在均匀气流的情况下，通常将热气体送入狭缝，使得不存在由狭缝预期的隔热效果。在引入冷气体的情况下，可借助气流使内壳与外壁冷却。在一个实施方案中，反应器包含内件。为了本专利技术的目的，该内件例如是塔盘、结构化或非结构化的填料或具有填充元件的床。可提供于反应器的合适的塔盘例如是筛盘、泡罩塔盘或本领域技术人员已知的任何其他希望的塔盘。特别优选在反应器中提供至少一个塔盘作为内件。在另一实施方案中，至少一个催化剂床包含在反应器中。该催化剂床可例如构造为固定床或流化床。当催化剂床是流化床时，优选在反应器中提供至少一个在流化床中用作气体分布器的塔盘。在用于流化床的颗粒材料与在其上用作盖的塔盘之间，留有足够的间隔以允许流化床材料通过流过它的气体而充分流化。催化剂床优选是固定床。为此，形成固定床的催化剂可例如置于塔盘上。与流化床的情况不同，固定床与流动方向无关。因此，通过它的流动也可以是例如由顶部向下的。当催化剂床包含在反应器中时，在上面放置催化剂的塔盘例如是格栅或用于催化剂的金属支撑片。在通过二氧化硫的氧化制备SO3中，优选呈固定床形式的催化剂床。在一个特别优选的实施方案中，将反应器分成多个部分，其中各部分具有至少一个入口和至少一个出口且各部分包含催化剂床和在催化剂床之上的气体空间。将反应器分成多个部分优选借助中间塔盘实现。在将催化剂床构造成固定床的情况下，入口例如位于气体空间中的催化剂床之上，以使通过催化剂床流动的气体可经由入口引入。在催化剂床之下的气体空间中，将通过催化剂床流动的气体收集并随后可由催化剂床之下的气体空间经由出口排出。当使用催化剂床时，化学反应通常在催化剂床中进行。在一个特别优选的实施方案中，将本专利技术反应器用于将二氧化硫氧化成三氧化硫。为此，将气态二氧化硫与含氧气体供入并使二氧化硫与氧气反应以形成三氧化硫。作为含氧气体，可使用例如氧气或空气。当使用氧气时，可额外包含惰性气体。作为替换，也可以是额外富含氧气的空气。然而，特别优选使用空气。在二氧化硫氧化成三氧化硫中，在400-460℃的范围内的温度下引入气体。在0.4巴的表压下在催化剂的存在下发生反应。由于反应的放热性质，离开反应器的包含三氧化硫、二氧化硫以及在使用空气时还包含氧气和氮气的气体具有550-650℃的温度。因此，在反应器内也产生在这个范围内的温度。在560℃的温度之上，由于随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在气相中进行放热反应的反应器，其包含具有由金属材料组成的外壁(13)的容器，其中在反应器(1)的内部提供内壳(17)且内壳(17)距离外壁(13)的内侧至少50mm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.05 EP 12175092.11.一种用于在气相中进行放热反应的反应器，其包含具有由金属材料
组成的外壁(13)的容器，其中在反应器(1)的内部提供内壳(17)且内壳(17)距
离外壁(13)的内侧至少50mm。
2.根据权利要求1的反应器，其中内壳(17)由与外壁(13)相同的材料
制成。
3.根据权利要求1或2的反应器，其中在内壳(17)与反应器(1)的底部
和/或盖之间存在狭缝(19)。
4.根据权利要求1-3中任一项的反应器，其中在反应器(1)中提供至少
一个塔盘。
5.根据权利要求1-4中任一项的反应器，其中催化剂床(7)存在于反...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·博根施泰特，H·德克，O·格罗尔，T·威瑟，J·乌利齐，J·克塞尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE