放热或吸热多相反应的反应器制造技术

一种用于进行放热或吸热多相反应的反应器（１），包括一个基本上圆柱形的外壳（２）和至少一个嵌入在支撑到所述外壳（２）中的催化层（１０）中的换热器（９），其特征在于该换热器（９）是板（１４）式换热器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【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进行放热或吸热多相反应的等温反应器，其形状包括—基本上圆柱型的外壳；—至少一个嵌入支撑在该外壳中的催化层中的一个换热器。众所周知，在放热或吸热多相反应中，越来越需要实现大容量的等温反应器，一方面要容易建造，安全可靠，投资和维修费用低，另一方面，应当能够在高的转化率、小的压降、低的能耗和在反应剂和热交换流体之间具有高的热交换效率下操作。为了满足上述需求，曾有人提议了一种等温反应器，它具有被反应物垂直通过反应器轴的催化层，在该催化层的内部包括一个热交换器，该热交换器是由若干除去或供应热的管组成。在下面的说明中，这种层将被称作径向催化层。这种反应器的一个实例公开在DE-A-3318098中。在该专利文献中，换热器是由螺旋通过收集器的管组成，其中收集器沿着反应器轴延伸，用于收集反应气体产物。特别是，可以预见，换热器是由支撑在位于外壳端部的相对管板之间的一束螺旋管组成。应当知道，上述设计的换热器在具有沿着被反应气体轴向通过的催化层的反应器中也是已知的。例如，参见US-A-4339413和US-A-4636365。尽管有某些方面的优点，但是带有DE-A-3318098中公开的换热器的反应器也具有许多缺点，下文将进行描述。首先，鉴于下述事实，即当相对于螺旋管的排列横向流过的反应物气体和反应产物通过催化层时，与不同温度的不同管接触，其中管与管之间的换热效率是不同的。换句话说，对于放热反应，当气体反应物径向通过催化层时逐渐增加它们的温度。为此，在螺旋管束外层的管受到相对冷的流体的撞击，而内部的管受到更热的气体的撞击，从中它们吸收不断增加的热量。结果，每个螺旋管，根据它们在催化层中的位置，吸收不同的热量，因此必需承担不同的热负荷。举例说明，由水组成的换热器流体转变为蒸汽，在DE-A-3318098中提议的螺旋管束换热器的排列中，没有哪两个管产生相同量的蒸汽。此外，换热器效率的检测到的实质性降低也是由于下述事实，即与低温气体反应物接触的上述排列的管承担低的热载荷，这暗示了水的低度汽化，随着而来的是产生低的流出速度，由此产生水的高质量流速。相反，与高温气体反应物接触的螺旋管承担高的热载荷，这暗示了水的高度汽化，随之而来的是产生高的流出速度，由此产生水的低质量流速。现有技术反应器的另一个缺点是由管束的螺旋设计而产生的高的构造和制备复杂性，这需要高的投资和维修费用。应当注意的是，有时，这种结构复杂性甚至可能造成不可能进行维修的后果。正是由于这些缺点，尽管该领域日益需要大容量的反应器，但是上述类型的放热或吸热多相合成的等温反应器极少被实际应用。这些缺点对于不是上述螺旋管束型而是垂直管束型的等温反应器来说，情况甚至更糟。
技术实现思路
专利技术的简述本专利技术面临的技术问题是提供一种用于进行放热或吸热多相反应的等温反应器，它能够满足上述要求，同时克服现有技术中的所有上述缺点。根据本专利技术，通过上述类型的反应器解决了该问题，所述反应器的特征在于—所述热交换器是板式换热器。本文中所用术语“板式换热器”是指带有板的换热器，其中所述板含有换热流体在其内部流过的专用管。特别是，这种板包括壁，优选有波纹的壁，这些壁相互平行和并列，壁之间具有用于循环换热流体的上述管。该板式换热器嵌入被气体反应物通过的催化层中，与催化剂接触，在放热反应中反应和产生热。产生的热由同时通过上述板的反应过的气体释放到在这些管中流动的冷却剂中。根据本专利技术，有可能以简单有效的方式有利地提供一种高的热交换程度下的等温反应器，它能够最佳地控制温度，实现提高转化率和降低能耗的所有优点。实际上，根据本专利技术，所述板之间限定的每个单个管分别能够在两个不同方向延伸。如果反应物流动方向是沿着该轴(轴向流动)，第一个方向平行于反应器轴，因此平行于外壳的母线，另外，如果反应物流动方向沿着垂直于反应器轴(径向流动)，第二个方向垂直于反应器轴。此时，有利地是，该管一般基本上平行于含有反应物和反应产物的气体流的方向。这说明，根据本专利技术的板式换热器中的每单根管是与相同部分的反应物接触，因此，有利地随动于通过反应而产生或吸收的热的所有变化；因此，有可能在反应实际中得到预定的温度分布图。此外，当本专利技术的多根管被排列在一个或多个催化层中时，所有这些管都有利地承担相同的热载荷。举例说明，当以热水或沸水作冷却剂的放热反应中，所有的管都产生相同量的蒸汽(管内均匀分布水和蒸汽)。根据本专利技术的反应器内部的换热效率越高，就能够允许反应物流和加热或冷却流体之间的温度差越小的情况下回收或提供热。该优点暗示了两个相邻板之间的催化层内部的温度梯度更小，由此在催化层内部实现更均匀的温度分布，这样相对于现有技术的反应器增加了转化率。或者，转化率相同的情况下，热交换效率的增加降低了催化剂的用量，随着而来的是节约了空间和投资费用。本专利技术的另一个优点在于，当多个管排列在催化层内部时，这些管可以由相同的供应源供应，这是由于所有的管都承担相同的热载荷，不存在供应和除去冷却/加热流体的控制问题。此外，由于换热器的结构简单化，可以用特别简单经济有效的方法进行维修。附图说明图1是根据本专利技术的反应器的部分透视图；图2是图1中反应器的细节的透视图和放大图；图3是图1中反应器的替代实施方式的部分透视图；图4是根据本专利技术又一个实施方式的反应器的部分透视图；图5是图4中的反应器的细节的透视图和放大图；图6是图4中的反应器的替代实施方式的部分透视图。优选实施方式的详细描述参考上述附图，将本专利技术的设备描述如下。图1是用于进行放热或吸热多相反应的带有外壳2的等温反应器。该外壳2具有分别在其底部(上底部2a和下底部2b)封闭的圆柱形结构，底部上分别带有窗孔3和4以及窗孔7。用作进行反应的气体产物入口的圆形窗孔4位于外壳2的上底部2a的顶端。该窗孔4直接面向外壳的内部。窗孔3位于外壳2的上底部2a上的窗孔4的旁边，它也面向外壳的内部。在外壳2的底部2b的端部有一窗孔7，它直接面向外壳2的内部。这些窗孔是在构筑的过程中形成的窗孔3是用于定期察看反应器内部，也称作人孔，窗孔4和7分别用于气体的入口和出口。外壳2的内部，由安装在外壳2内部的一个或多个支撑梁5支撑多个换热器9。由于外壳2承受的高压和机械应力，形成了面向外界的带有有限和严格必要量窗孔的高度抵抗结构。换热器9的喂入是通过管道6保证的，该管道6是通过在外壳的外壁的上半部分形成的窗孔8引入外壳2的；这种管道6与换热器9液连接。通过管道6引入的换热器流体流入下述板14中，该板包括在每个换热器9中。这种换热器9被嵌入图1中以点划线简单表示的催化层10中。该催化层10侧面以外壳2的内表面为界，下部分以没有表示出的惰性颗粒物质层为界，该颗粒物质层填满了下底部2b，并承载催化层10。举例说明，如果反应是放热反应，那么，使用这种排列的换热器，由于气体反应物通过催化层10而在其内部发生反应产生的热被有效地带走，这将在下面进行描述。参考图2，详细地表示了板式换热器14，该换热器用于反应器中，反应物基本上平行于反应器轴的方向(轴向流动)流过该换热器。板14包括壁14′和14″，它们相互并列并且彼此平行，它们内部有多个管14a，该管中，换热器流体平行于反应器轴流过。在图2的实施例中，管14a是通过形成在板14上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于进行放热或吸热多相反应的反应器（１），包括： －基本上为圆柱形的外壳（２）； －至少一个嵌入在支撑进所述外壳（２）中的催化层（１０）中的换热器（９）； 其特征在于： －所述换热器（９）是板（１４）式换热器。

【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：埃尔曼诺菲利皮，恩里克里西，米尔科塔罗齐，
申请(专利权)人：卡萨尔甲醇公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]