具有改善的传热性能的反应器或热交换器制造技术

本发明专利技术公开了一种管壳式反应器或热交换器，其包括：其内部通过用传热介质传热的第一物体的第一管，一些第一管设置于存在与管的轴线平行的传热介质流（平行流）的区域内；以及其内部不通过第一物体的第二管，该第二管设置在上述区域内以使其与第一管的轴线平行。本发明专利技术还公开了一种制备氧化物的方法，该方法包括：采用所述的管壳式反应器或热交换器，并在所述第一管内引发催化汽相氧化反应，所述第一管通过用传热介质传热的第一物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种管壳式反应器或热交换器，在该反应器或热交换 器中， 一些第 一管(其内部通过用传热介质传热的第 一物体)设置于其中存在与该管的轴线平行的传热介质流(平行流)的区域内；且第二管(其 内部不通过第一物体)设置在上述区域内使其与第一管的轴线平行。
技术介绍
通常，管壳式热交换型催化反应器是一种用于有效除去反应热的 反应器。在该反应器中，将固体催化剂填充到多个反应管内，将反应 气体加入反应管内以引发用来制得所需产物的化学反应，并且传热介 质通过该反应器的壳体循环从而使上述化学反应能够在最佳阶段发 生。在管壳型催化反应器中，热点(hot spot)往往出现在反应管的局部位 置，而这样的热点引起如催化剂劣化、导致催化剂寿命缩短和对所需 产物的选择性下降的问题。因此，已经尝试了多种向反应器内的反应 管有效传热以减少热点的方法。例如，韩国专利早期公开号2001-0050267公开了通过采用管壳式 热交换器在反应器的任何区域内保持传热介质的恒定流速来改善传热 性能的尝试，所述管壳式热交换器包括用于传热介质的循环器以及交 替设置在反应器壳体内的环形和圆盘形的挡板。此外，将没有反应管的循环通路设置在上管板和下管板之间以及 壳体的横截面处的外周部分和中心部分之间。通过循环通路能将传热 介质在比通过反应管区域更短的时间内从中心部分传输到外周部分或 者从外周部分传递到中心部分。因此，由于与反应管接触不频繁，传 热介质通过循环通路仅回收了少量的反应热，从而使其能够在相对短 的时间内于相对低的温度下到达外周部分或中心部分，并因此能够以 相对新鲜条件的传热介质来处理这些部位的反应管
技术实现思路
技术问题本专利技术人已经发现，在交替设置了环形和圓盘形挡板从而使传热介质呈s形流动的管壳式反应器或热交换器中，在位于改变了传热介质运动方向的中心部位的反应管中存在具有明显降低的传热系数的区域。本专利技术人还发现就反应器而言，在传热系数明显下降的区域内 存在造成反应管内传热系数下降的异常热点。上述异常热点增加了催 化剂劣化、导致催化剂寿命缩短、对所需产物的选择性下降以及引发 失控反应的可能性。为解决上述问题进行了本专利技术，并且本专利技术的目的为提供一种用 于增加管壳式反应器或热交换器内第 一管的传热系数的方法，在该反 应器或热交换器内用传热介质传热的第一物体通过第一管的内部，将 一些第一管设置在其中存在与管的轴线平行的传热介质流(平行流)的 区域内，所述方法包括通过在所述区域内设置不通过第一物体的第 二管，使第二管与第一管的轴线平行来增加平行流的流速。此外，本专利技术的目的为在第二管内为传热介质设置通道从而将第 二管用于调节在反应器或热交换器的壳体内的特定部位的传热介质的 温度。技术方案本专利技术提供了一种管壳式反应器或热交换器，其包括其内部通 过用传热介质传热的第一物体的第一管， 一些第一管设置在其中存在 与管的轴线平行的传热介质流(平行流)的区域内；以及其内部不通过第 一物体的第二管，第二管设置在上述区域内使其与第一管的轴线平行。在本专利技术的一个实施方式中，所述第二管可以包括两个或两个以 上用作传热介质入口或出口的通道。在本专利技术的另 一个实施方式中，将环形挡板和圆盘形挡板交替设 置在反应器或热交换器中，从而使传热介质呈S形流动。因此，在反 应器或热交换器中心部分的环形挡板的内部形成了平行流，因而能够 将第二管设置在该中心部分内。优选将所述第二管的直径Dl调节至反应器或热交换器壳体的内 径D4的5 ~ 25%的范围内，并更优选在D4的10 ~ 20%的范围内。优选将所述环形挡板的内径D3调节至反应器或热交换器壳体的 内径D4的20 ~ 50%的范围内，并且优选调节存在第 一管的区域的内径 D2从而使距第二管的距离，即(D2-D1)/2，为50 ~ 500 mm或在D4的 0.5~10%的范围内，并使距环形挡板的距离，即(D3-D2)/2，为200 ~ 1000 mm或在D4的3 ~ 20%的范围内。本专利技术还提供了一种用于提高第一管(其内部通过用传热介质传热 的第 一物体)的传热系数的方法，将该第 一管设置在其中存在与管的轴 线平行的传热介质流(平行流)的区域内，所述方法包括通过在所述区域 内设置不通过第一物体的第二管使第二管与第一管的轴线平行来增加平4亍;i^的流速。此外，本专利技术提供了一种用于制备氧化物的方法，该方法包括 采用所述的管壳式反应器或热交换器，并在第一管(其内部通过用传热 介质传热的第一物体)内引发催化汽相氧化反应。由在第 一管内的催化汽相氧化反应形成的氧化物的典型实例包括 不饱和醛和/或不饱和脂肪酸。有益效果从前述内容中可以看出，在本专利技术所述的反应器或热交换器中， 其中如非反应管的第二管被设置在传热介质以纵向方向流动的如圆柱 形壳体的中心的区域内，能够提高设置在所述区域或其附近的如反应 管的第一管的传热效率而压力损失增加不明显。因此，所有管能够具 有高于特定值的传热系数以防止在管内出现热点，从而防止在局部位 置出现传热效率或性能的下降。因此，就热交换器而言，可以增加整 体的传热性能，而且就反应器而言，可以抑制热点的出现并增加所需 产物的产率。而且，根据本专利技术的反应器或热交换器包括在如非反应管的第二 管内的特定位置处用作传热介质入口或出口的通道，并因此可以向需 要与该传热介质接触的通道提供具有较低温度的传热介质。因此，在具有本专利技术提出的结构的反应器中，由包括丙烯或异丙 烯的气体的催化汽相氧化反应通过更稳定的操作以更少循环量的传热 介质利用更少量的能量能够以增加的产率制得(甲基)丙烯酸和/或(曱基) 丙蹄趁。附图说明图1为示意性地显示现有的普通管壳式催化反应器或热交换器的 结构的截面图。图2为示意性地显示根据本专利技术的一个实施方式的反应器或热交 换器的结构的截面图，其中，具有特定直径的非反应管设置在该反应 器或热交换器的中心部分以提高传热效率。图3为示意性地显示根据本专利技术的另一个实施方式的反应器或热 交换器的结构的截面图，其中，具有特定直径和用作传热介质入口或 出口的通道的非反应管设置在该反应器或热交换器的中心部分以提高 传热效率。图4为沿图2或3中的X-X'线所获取的截面图，其示例了非反应应器或热交换器的截面，其中在该反应器或热交换器的中心设置了一 个具有特定直径的非反应管。图5为显示分别在比较实施例1和实施例1中制备的反应器中传 热系数分布的图。图6为显示分别在比较实施例1和实施例1中制备的反应器中反 应管的内部温度分布的图。图7为显示分别在比较实施例2和实施例2中制备的反应器中传 热系数分布的图。图8为显示分别在比较实施例2和实施例2中制备的反应器中反 应管的内部温度分布的图。图9为示例能用于代替图4中显示的一个非反应管的多个小直径 杆型挡板或非反应管的结构的截面图。图IO为显示非反应管结构的示意图，该非反应管具有热介质入口 或出口通道，以在反应器壳体内的特定位置提高传热效率和/或调节传 热介质温度。<附图标记的说明>1:反应器或热交换器壳体；2a:环形挡板；2b:圆盘形挡板；3a、 3b和3c: 管板；4:反应管；5a:加入传热介质的循环管道；5b:排出传热介质的循环管道；6:传热介质；7:反应气体入口；8:反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管壳式反应器或热交换器，所述管壳式反应器或热交换器包括：　其内部通过用传热介质传热的第一物体的第一管，一些第一管设置于存在平行流的区域内，即在所述区域内存在与所述管的轴线平行的传热介质流，以及　其内部不通过第一物体的第二管，第二管设置在所述区域内使其与所述第一管的轴线平行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：申相柏，韩相弼，林艺勋，金荣培，张祯训，罗相业，李元岩，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]