等温反应器制造技术

本发明专利技术涉及用于放热或吸热非均相反应的等温反应器(1)，包括： 具有纵向轴线(X)的基本上圆筒形的外壳(2)；在外壳(2)内延 伸的至少一个催化床(6)，其包括分别用于反应物气体流入口和包括 反应产物的气体流出口的对置的穿孔侧壁(7，8)，及浸于所述至少 一个催化床(6)中有热交换流体通过的热交换单元(12)；其特征在 于所述热交换单元(12)包括至少一系列的热交换器(13)，所述热 交换器基本上相互平行排列，且基本上平行于至少有一个被所述反应 物的气体流通过的催化床所处的方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术在其最通常的方面涉及一种用于实现放热或吸热非均相反应的等温反应器，包括：具有纵向轴的基本上圆筒形的外壳；在外壳内延伸的至少一个催化床，该催化床包括对置的分别用于反应物气体流入口和用于包括反应产物的气体流出口的穿孔侧壁；浸于所述催化床中的热交换单元，该热交换单元中有热交换流体通过。这样的反应器专门用于在基本上等温条件下实现放热或吸热反应，所述等温条件即这样的条件：反应温度被控制在一个预先设定的值附近的相当有限的数值范围内。在下述说明书部分和随后的权利要求中，上述类型的反应器用以下术语表示：伪等温反应器，或更简短的：等温反应器。众所周知，在实现放热或吸热非均相反应合成的领域，具有高容量的等温反应器的需求增加，该等温反应器一方面要易于制作，可靠且要求低成本和维修费用，另一方面要求操作具有低负载损耗，低能耗且在反应物和热交换流体之间具有高热量交换率。
技术介绍
为了满足上述要求，现有技术提供了一种具有放射状催化床的等温反应器，包括：用于供热或去热的热交换单元，放射状排列的多个平板状或管状热交换器，其以反应器外壳的轴线作为参考，位于一个或多个同轴行上。尽管上述设置具有一些优势，但是上述具有放射状配置的等温反应器具有一系列缺点，其缺点包括该等温反应器在热交换器之间由于-->其放射状排列而具有非均质催化区域。结果表面，经过催化床的气体流和热交换器中热交换流体之间的热交换并不是一直最优，特别是催化床中邻近交换器之间距离更大的区域，以及所述气体流通过催化床的非均匀通过速度，因为后者受到依据于用于穿过所述催化床较小的或各自较大部分的各速度的作用。此外，在所知的等温反应器中，热交换器的放射状配置在构建和组装时非常复杂。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是提供一种等温反应器，该等温反应器用于实现放热或吸热非均相反应，克服了使用所公开的具有放射状配置的等温反应器的上述缺陷。解决上述技术问题的用于实现放热或吸热非均相反应的等温反应器包括：具有纵向轴线的基本上圆筒形的外壳；在外壳内延伸的至少一个催化床，其包括分别用于反应物气体流入口和包括反应产物的气体流出口的对置的穿孔侧壁；及浸于所述催化床中的热交换单元，该热交换单元中有热交换流体通过；其特征在于所述热交换单元包括至少一系列的热交换器，所述热交换器基本上相互平行排列，及所述热交换器且基本上平行于至少有一个被所述反应物的气体流通过的催化床所处的方向。优选地，所述至少一系列的热交换器的每个交换器沿着基本上平行于所述外壳的轴线的方向在所述至少一个催化床中延伸。根据本专利技术的一个方面，所述热交换器具有基本上为盒式的结构，具有基本上拉伸和扁平的矩形配置，其长对边平行于外壳的轴线且短对边垂直于轴线，所述交换器还包括用于通过热交换工作流体的内腔。-->根据本专利技术的另一方面，所述热交换器中的每一个具有基本上为筒状的结构，每一个筒体在基本上垂直于外壳的轴线方向上延伸。由于本专利技术，更有利于简单并有效地制造具有高热量交换效率的等温反应器，对转化率和能量消耗更有优势。确实，不同于现有技术中等温反应器的放射状配置，本专利技术中的热交换器基本上相互平行排列，这意味着可以在邻近交换器之间可以获得均匀的催化区域(即基本上恒温部位)，所述邻近交换器中在垂直于外壳轴线方向上有包括反应物和反应产物的流动气体通过，所述邻近交换器部位基本上相互平行。本专利技术还涉及包括反应物和反应产物的气体流各部分能够与相关热交换器进行有效的热量交换，该相关热交换器沿着通过催化床的整体各自催化部分，这样，可以在催化床内获得最优的温度分布甚至高效的放热或吸热反应，对其内部转化率和相对能耗有很大的优势。应当指出，用平行排列代替热交换器的放射状排列，对上述气体流以实际均匀速度通过催化床部分更有利。而且，由所述包括反应物和反应产物的气体流通过催化床的部位可以制作的比那些类似放射状配置的部位更小。结果表面，为此所述通过的气体流以更快的速度通过催化床并且具有更小的负载损耗，这样可以减少催化床的数量和/尺寸，同现有的放射状等温反应器相比本专利技术的等温反应器的结构和组装更简单且维修费用也低。这样，以生产氨水为例，由于本专利技术，能够仅使用一个催化床却没有反应气体通过催化床的速度太低的问题，而现有的放射状配置的等温反应器有必要配置许多重叠的催化床来避免反应气体通过催化床的速度太低及反应气体和热交换器之间的热交换效率太低。因此，根据本专利技术的用于生产氨水的等温反应器，由于能够考虑到减少对以相通方式布置各种催化床及在浸于所述催化床各种热交换器中分布热交换流体所必要的连接，同现有类似等温反应器相比，其具有基本-->上简单的结构。下面将参考附图以非限定性实例的方式，通过某些本专利技术所述反应器的实施方案对本专利技术的特征和优点进行进一步清楚地描述。附图说明图1出了根据本专利技术的一个实施例中用于实现放热或吸热非均相反应的等温反应器的纵向部分示意图；图2示出了根据图1线条II-II的等温反应器的纵向部分示意图；图3示出了根据图1线条III-III的等温反应器的横截面示意图。具体实施方式参考上述附图，参考数字1完全示出了根据本专利技术用于化学物质尤其是氨水的合成的伪等温化学反应器。所述反应器1包括：圆筒形的外壳2，具有纵向轴线X，由下底部3和上底部4在相对两端确定。在图中所示的实施例中，纵向轴线X是垂直的。圆筒形外壳2内部通常用6表示的催化床，以常规方式装入并支撑在其内，催化床6被对置的穿孔侧壁7和8横向分隔，穿孔侧壁7和8分别用于反应物气体流入口和用于包括反应物和反应产物的气体流出口。催化床6的顶部开口，但不代表它们是常规的，即催化床装有用来包含可渗透气体的催化剂的网格。由催化剂(未示出)填充的催化床6的填筑层一般用32表示。在反应器1内可以预见到，外壳2和穿孔侧壁7之间的第一空隙9用于催化床6内反应物的分布，及圆筒形的外壳2和穿孔侧壁8之间的第二空隙10作为用于对从反应床出来的反应物/反应产物混合物的收集器。第二空隙10与出口管25及在上底部4预见的用于来自反应器1的所述反应物/反应产物混合的适当通道(开口26)进行流体沟通。根据本专利技术的实施方案，在反应床6内部可预见热交换单元，一般由12示出，热交换单元包括分布在三个连续系列上的多个热交换器-->13，每个系列的热交换器基本上相互平行且基本上平行于所述催化床6中所述反应物的气体流通过的方向。更具体地，根据本专利技术的实施例，热交换器13具有基本上为盒式的结构，具有基本上拉伸和扁平的矩形配置(板形)，其长对边13a平行于外壳的轴线X，且相对分别位于顶部和底部的短对边13b和13c垂直于所述轴线X。显然，即使没有示出，为满足特定需求，可以使用具有筒状结构的热交换器13替代上述的板形结构。在这种情况下，构成热交换器13的每个筒体优选在垂直于外壳2的轴线X的方向上延伸。此外，热交换器13系列的数量可以根据特定的需求而按期望进行改变。回到上述板形结构的热交换器13，应该说每个热交换器包括供热交换工作流体通过的内腔，以及所述热交换工作流体的入口部件15和出口部件16，所述入口部件和出口部件在本实施例的图中，位于所述热交换器13的相同短边上(上部短边13b)。最接近用于到催化床6进口的穿孔侧壁7的系列的热交换器13，通过所述进口部件15与热本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于放热或吸热非均相反应的等温反应器（１），包括：　具有纵向轴线（Ｘ）的基本上圆筒形的外壳（２）；　至少一个在外壳（２）内延伸的催化床（６），其包括分别用于反应物气体流入口和包括反应产物的气体流出口的对置的穿孔侧壁（７，８），及 　浸于所述至少一个催化床（６）中有热交换流体通过的热交换单元（１２）；　其特征在于，所述热交换单元（１２）包括至少一系列的热交换器（１３），所述热交换器基本上相互平行排列，且基本上平行于至少有一个被所述反应物的气体流通过的催化床 所处的方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.11 EP 06018961.01、用于放热或吸热非均相反应的等温反应器(1)，包括：具有纵向轴线(X)的基本上圆筒形的外壳(2)；至少一个在外壳(2)内延伸的催化床(6)，其包括分别用于反应物气体流入口和包括反应产物的气体流出口的对置的穿孔侧壁(7，8)，及浸于所述至少一个催化床(6)中有热交换流体通过的热交换单元(12)；其特征在于，所述热交换单元(12)包括至少一系列的热交换器(13)，所述热交换器基本上相互平行排列，且基本上平行于至少有一个被所述反应物的气体流通过的催化床所处的方向。2、根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾曼诺·菲利普，恩瑞克·里奇，麦克·塔罗奇，
申请(专利权)人：卡萨尔甲醇公司，
类型：发明
国别省市：CH