从管束热交换器的管中除去固体物质的方法技术

本发明专利技术涉及一种从管束热交换器的管中除去固体物质的方法。由钻床驱动的钻被插入管束热交换器的管中并将管中存在的固体清除出去。根据本发明专利技术方法的第一方案，所述钻是螺旋钻并且具有在钻的外壳上凹入的螺旋状引导沟槽，所述引导沟槽能将在所述钻进入管时被钻头疏松且隔离的固体颗粒从管中排出。优选地，所述钻是空心钻（１０），其具有基本圆形的钻头（１１），所述空心钻具有在钻的纵向方向上沿旋转轴延伸的中心凹槽，所述凹槽在钻的自由端打开进入钻头（１１）。在钻头（１１）上安装有齿状凸出物（１２）。

【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从管束热交换器的管中除去固体的方法，特别是从管束热交换器的管中除去催化材料的方法。在化学工业中，热交换器应用于各种使用热交换器的工艺中，其中，温度要得到控制的流体、尤其是要被加热或冷却的流体，例如液体、气体或液体/气体混合物，从许多平行排列的管中通过，这些管又称为管束，其周围被合适的热交换介质环绕。根据从所述管束中的管流过的流体的类型，这些管在操作中可能出现结垢、结炭或结壳，因此有必要定期清洁这些管。一般地，利用处于高压且被喷出的液体(高压清洁或水力清砂)来清洁热交换器的管。但是，坚固且密实的污染物的除去仅利用这种高压清洁是不够的。另外，内部构件如折向板、导流片、螺旋件、气体混合器等常常安装在管束热交换器的管内，这使得管的清洁更麻烦。管束热交换器的特殊方式是用于进行化学反应、例如进行放热和吸热的催化气相反应的管束反应器，例如制备邻苯二甲酸酐(PA)、丙烯酸、甲基丙烯酸(MMA)、丙烯醛、马来酸酐(MAA)、乙二醛、光气、氢氰酸或乙烯基甲酰胺(VFA)。这种催化气相反应通常在管束反应器内在固定床催化剂上进行。所述管束反应器一般由排列在反应器套内并且由许多反应管组成的反应管束构成。这些反应管一般包含载体催化剂、涂层催化剂、无载体催化剂和/或由按与静态混合器相适应的方式排列的催化剂材料组成的结构填充体。在管束的反应管内发生化学反应，在此期间围绕这些管的热交换介质提供或除去反应热。工业生产方法中使用的管束反应器可具有最高达数米的直径并且包含大约100-50000个反应管。反应管的清洁成本相应较高并且不便利。在某些催化气相反应的情况下，设计作为管束热交换器的反应气体后冷却器也可以布置在管束反应器的下游，由于管束的数量巨大，这进一步增加了清洁的成本和不便利性。欧洲专利申请EP-A 1 226 865描述了一种从反应管除去用过的催化剂材料的方法。在该已知方法中，柔性或刚性抽吸管被插入反应管内，利用由抽吸装置产生的负压将催化材料从反应管吸出。在该已知方法的使用刚性抽吸管的方案中，该抽吸管可在插入反应管内的自由端具有斜面以松散地疏松饼状或棒状催化剂材料。但是，当催化剂材料在大面积内烧结在一起或由于在所需反应于反应管内进行期间或不期望的副反应期间形成的沉积物而相互粘结在一起时，利用EP-A 1 226 865描述的方法不可能将催化剂材料从反应管中除去。当催化剂材料不再以颗粒形式存在而是作为较大或较小块体存在于反应管时，所述已知方法同样受到限制，例如由于烘焙过程中成型体改变或者由于催化剂表面在操作过程中的其它改变，其可导致单独的催化剂颗粒结合在一起。本专利技术所基于的技术问题是规定一种从管束热交换器的管中除去固体、特别是从管束反应器的反应管中除去催化剂材料的方法，该方法允许快速且可靠地清洁管，即使在所述固体不再以松散的颗粒形式存在而是以固体块体存在和/或特别坚固地黏附在管的内壁上的情况下也是如此。该技术问题通过依据本专利技术权利要求1的方法解决。本专利技术方法的有利的改进是从属权利要求的主题。本专利技术基于下述想法将由钻床驱动的旋转钻插入管束热交换器要清洁的管中并且借助旋转钻将存在于管中的固体清除出去，即，将它们从管中运出。代替纯粹的旋转，钻床还可以使钻在转动的同时作重叠的轴向运动。该轴向运动可以是连续前进或通过机械或水力碰撞机构产生的周期性前进或后退运动。根据本专利技术方法的第一方案，所述钻是螺旋钻并且具有截止于钻外壳的螺旋输送沟槽，在这些槽中，在钻被插入管中时被所述钻头疏松且隔离的固体颗粒可被输送到管外。螺旋钻更优选用于清洁热交换器管的反应管，其中所述热交换器管用石头状或陶瓷材料装填，例如用催化剂成型体、涂层催化剂成型体或陶瓷惰性材料的成型体装填。有利地，螺旋钻具有钝钻头以便将损害管束内壁的风险降到最低。特别优选用圬工钻替代金属钻，这样进一步降低了损害管的风险。但是，当要清洁的管包含金属内部构件，例如用于提高热传递的内部构件如转向板或螺旋件时，螺旋钻是不合适的。根据本专利技术方法的优选实施方式，所述钻是安装有基本圆形钻头的空心钻。空心钻具有在钻的长度方向沿旋转轴运行并在钻的自由端打开进入钻头的中心凹槽。本专利技术的这一特别优选实施方式允许清洁高度不同的反应管和热交换管，特别是具有用于提高热传递的金属内部构件、例如插入反应管的金属螺旋件的那些。由于具有中心凹槽，根据本专利技术使用的空心钻实际上能够围绕着这些内部构件钻孔，所以可以避免钻头在金属部件上卡死。所述螺旋钻或空心钻的外径优选是要清洁的管的内径的10-95％。当进行本专利技术方法时，所述钻通过钻床开始旋转，插入管内并被驱使进入要清除出去的固体内，例如结块的催化剂。在安装有钻床钻轴的钻的端部区域，优选提供一个排放窗，其与沿空心钻纵向轴运行的中心凹槽连通，被钻头粉碎的材料可以通过该窗排放。在空心钻的中心凹槽中，还可以安装内部构件如螺旋件，其帮助被钻头疏松的固体颗粒向排放窗输送。在圆形钻头上优选安装齿状凸出物，其可不费力地破碎管内存在的固体材料。齿状凸出物可以具有任何形状。但是，所述齿状凸出物优选具有三角形和/或矩形，例如正方形。三角形凸出物可设计成对称或不对称三角形。在不对称三角形的情况下，三角形的陡侧边优选位于钻旋转的方向。所述齿状凸出物可以连续地排列在圆形钻头上。根据一种方案，这些环还可以作为多个同心圆排列，在这种情况下优选以1-3排的形式排列。在本专利技术方法的特别优选实施方式中，使用一种这样的空心钻其钻头基本上向其自由端呈圆锥形窄化。这种窄化的钻头可靠地防止损害管壁。在空心钻的轴向纵向轴(即旋转轴)与钻头圆锥形外壳之间形成的角θ有利地在0°和20°之间，优选在1°-10°范围内，更优选在1.5°-8°之间。锥体角超过20°是不优选的，因为固体颗粒会在很大程度上被截留于钻和管壁之间。优选0°锥体角，同样明确的是这里相应地包括具有圆柱外壳但是并不向钻头窄化的“锥”。所述齿状凸出物可以按下述方式排列所有的齿都位于理论锥状表面上，所述表面的母线与钻的旋转轴形成一定的角度。当该角度与窄化钻头的锥角一致时，所述齿因而在所述窄化钻头的延伸范围内。但是，所述理论表面还可以与旋转轴形成比钻头锥角更大或更小的角度，以致所述齿相对于钻头形成的锥体指向内部或外部。还可以使用这样的空心钻，其具有一组位于第一理论锥状表面上的齿状凸出物，同时提供另一组位于第二理论锥状表面上的齿状凸出物，这两个锥状表面的母线与旋转轴形成不同的角。在这种方案中，连续的齿可以例如以与旋转轴交替平行的方式(即理论表面的母线与旋转轴之间的角度为0°)排列或形成与旋转轴的角度为向内5°。在具有多排齿的空心钻的情况下，这种角度可以在齿排与齿排之间不同。齿状凸出物的数目优选作为圆形钻头外周长的函数加以选择。有利地是对于每厘米外周长提供1-6个齿。与钻的纵向轴(旋转轴)平行地测量，钻头圆锥形窄化截面的长度相应地优选为该钻外径的0.1-3倍，所述外径是在所述钻的非窄化、基本圆形的截面测量。所述钻优选以0-400rpm、更优选200-280rpm的转速操作。根据本专利技术方法的特别有利方案，在使用钻床之前，在管束热交换器的管中用溶剂处理要清除出去的固体。本专利技术方法的这种方案特别适合从反应管内除去粘附的、粘在一起的催化剂材料。为此，反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从管束热交换器的管中除去固体的方法，其中由钻床驱动的钻被插入管束热交换器的管中并将存在于管中的固体清除。

【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：V施利普哈克，W莱茨，U哈蒙，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]