具有一个管状反应器的反应设备制造技术

本发明专利技术涉及一种反应设备（１），其包括一个管状反应器（２），该管状反应器带有一个反应介质从中流过的管（２０）。所述反应设备还包括一个反应釜（３）以及用于将热交换介质引入反应釜（３）或从其中排出的装置。管状反应器（２）的管（２０）具有盘管区域（２０１），在该区域，管以恒定的卷绕半径（２０１１）卷绕成线圈状。

【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如独立权利要求1的前序部分的带有一管状反应器的反应设备。具有管状反应器的反应设备例如用于液态均质反应，例如发生在维生素合成的前级反应中。对于一种副产品很少的良好的反应来说尤其有意义的是，反应物要在反应器内保留一定的时间，并尽可能理想地混合。而且，在一个规定的区域内保持恒定的反应条件也是重要的，所述反应条件例如意味着，在放热反应时排走反应热量，在吸热反应时送入热量。当今，有不同结构的具有管状反应器的反应设备的方案，用来实现尽可能最佳运行的均质反应。例如，使用一种带有双壁管状反应器的反应设备，其包括一个第一管，该第一管同轴地设置在一个第二管内。第一(内)管内流过恒定速度的反应物。因此，在理想混合的情况下，一直到流出反应器，反应时间都是一致的。在第一(内)管与第二(外)管之间流过一种热交换介质，其通过第一管的管壁来冷却或加热反应物。在一个反应设备中可以一个接一个地设置多个这样的双壁管，这样，在反应物流速一定的情况下，就可以达到反应物在管状反应器内所需的反应时间。各双壁管例如可以通过弯管联接成管组，这样就可以在占用空间较小的情况下实现较大的管长。为了在这样的双壁管反应器的整个管长上实现均匀的热交换，特别是在长的双壁管热交换器中，由于热交换介质在整个反应器的长度上都要均匀并理想地产生湍流，所以对第一和第二管之间的热交换介质的压缩比的要求很高。这使得设备复杂，运行耗费大。反应器中不均匀的热交换将导致不均匀的反应物温度，从而导致不利的反应，尤其是导致不希望的副产品的形成。对这种双壁管热交换器的另一个要求是在第一(内)管中有湍流，这对于均匀的热传导是有益的。因此，反应物或者要以较高的流速流动，或者以适合的手段使其产生涡流。本专利技术的任务是建议一种反应设备，其以一种简单的方式保证在管状反应器中反应物的温度均匀。这一任务是通过以独立权利要求1的特征部分为特征的反应设备完成的。从从属权利要求2至10的限定部分得出本专利技术的有利的实施形式。特别是，反应设备包括一个反应釜、用于将一种热交换介质送入该反应釜或从该反应釜中排出的装置、以及一个反应器，该反应器带有一根管，反应介质可流过该管。该管具有盘管区域，在该区域内，该管以恒定的卷绕半径呈线圈状卷绕。这样的反应设备的特征在于，反应介质所流过的管具有很大的表面，该表面几乎完全被热交换介质围绕着。这样，在反应介质与热交换介质之间的温度梯度较小的情况下，大部分借助于自由对流实现理想的热交换。此外，由于盘管区域的形状，以很低的耗费就可以实现反应介质的均匀的湍流。管状反应器的盘管区域的各圈与相邻的圈之间可以具有恒定的距离。这样就保证了在盘管区域有足够的热交换介质可以环绕着反应器的管流过。管状反应器的管可以包括多个同轴设置的盘管区域，这些盘管区域具有不同的卷绕半径，半径较小的位于半径较大的之内。通过这种管的形状，也可以在管长较大的情况下使反应器占用的场地比较小，这样可以使反应釜的体积比较小。管状反应器的两相邻的盘管区域可以具有恒定的相互距离。这样就保证了可以使足够量的热交换介质流过多个盘管区域之间。管状反应器的管可以包括多根密封地相互焊接，并且在管的纵向上无缝的管段。这种无缝的管段保证了焊缝长度最小。在管状反应器的管上的多个不同的位置上可以设置用于送入或排出反应介质的管接头。通过选择适当的用于送入或排出反应介质的管接头，可以以简单的方式适应反应物在管中的保留时间。可以将管状反应器的管在盘管区域内固定在一个支架上。该支架支撑着该管状反应器，防止了反应器的管在运行时受到机械负荷的冲击和损伤(震动)。可以在装入反应釜中之前先将管装在支架上，构成一个单独的单元。这样使管状反应器便于装入反应釜中或从反应釜中卸下。该支架可以包括一个三叉底座，其腿位于一个平面上，各相邻的两腿之间的夹角为大约120°。三叉底座的各腿上带有一个垂直于三叉底座延伸的支柱，各支柱离三条腿的交汇处的距离等于相应的盘管区域的卷绕半径。反应器的管在各盘管区域处支撑在各支柱上。这样的支架使得各盘管区域的各圈都固定在三个支柱上，从而使得管状反应器很好地以均匀的方式在所有的盘管区域得到支撑。在反应釜中，在卷绕半径最小的盘管区域内可以设置一个伸入到反应釜的内部空间中的下降管，在该下降管的侧面送入反应釜中并绕着管状反应器流过的热交换介质，例如冷却水经过下降管可以从反应釜中排出。这样的结构使得热交换介质可以在反应釜中绕流，通过这种绕流，使得热交换介质的对流与纯粹的自由对流相比得到了提高。反应釜可以与一个冷凝器联接。这样，蒸发的液体热交换介质就可以从反应釜中排走，流过冷凝器，并在冷凝后重新送回反应釜中。这样的反应设备可以使反应介质充分封闭地循环，从而可以使热交换介质消耗最少。本专利技术的另一方面涉及以独立权利要求11的特征部分为特征的反应器。本专利技术的反应器的优选的实施形式如从属权利要求12至18的限定部分所述。这样的反应器可以作为已有的反应釜的单独的单元制造，并可预制造后直接安装在反应釜中。特别是，反应介质从其中流过的管状反应器的管具有一个盘管区域。在该区域内，该管以恒定的卷绕半径卷绕成线圈状。这样的管状反应器的特征在于具有非常大的表面，该表面例如可以由一种热交换介质环绕。此外，由于盘管的形状，以较低的耗费就实现了反应介质的湍流。盘管的各圈与相邻的圈之间的距离可以都相同。这样可以保证管在盘管区域内始终可以有足够的热交换介质绕流。反应器的管可以包括多个卷绕半径各不相同的同轴盘管区域，卷绕半径较小的盘管区域位于卷绕半径较大的盘管区域内。由于这样的管的形状，管长很大的管状反应器也只需很小的场地。两相邻的盘管区域之间的距离可以都相同。这样就保证了在多个盘管区域之间始终有足够的热交换介质流过。反应器的管可以包括多根密封地相互焊接并在纵向上无缝的管段。这种无缝管段保证了焊缝长度最小。在反应器的管上多个不同的位置上可以设置用于送入或排出反应介质的管接头。通过选择适合于送入或排出热交换介质的管接头，可以适应反应物在管状反应器中的保留时间。可以在盘管区域内将反应器管固定在一支架上。该支架支撑着管状反应器，防止其在运行时受到机械负荷的冲击和损害(震动)。可以将管安装在支架上，然后再作为一个独立的单元装入反应釜中。这样就简化了管状反应器在反应釜中的安装和卸下。所述支架可以包括一个三叉底座，该三叉底座的腿位于一个平面上，两相邻的腿之间的夹角都为大约120°。三叉底座的各脚上带有一个垂直于三叉底座的支柱，该支柱离三叉底座的各腿的交汇点的距离等于相应的盘管区域的卷绕半径。反应器的管在各盘管区域固定在支柱上。这样的支架使得各盘管区域的各圈都固定在三个支柱上，因此，管状反应器以很好的和均匀的方式在所有盘管区域内得到支撑。从下面借助于示意性附图对本专利技术的实施例的描述中可以看出其它有利的实施形式。附图说明图1示出了一个本专利技术的管状反应器的实施例。图2示出了一个本专利技术的反应设备的实施例。图3为穿过图1所示的管状反应器的一个截面图，其中包括一个支架的实施例，图中示出的是该支架的三叉底座区域。图4示出了图3所示的管状反应器的一个俯视图。图5为一截面图，示出了图1所示的管状反应器的管固定在支架上的一个实施例。图1中示出了本专利技术的管状反应器2的一个实施例。管状反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有管状反应器（２）的反应设备（１），该管状反应器包括一个反应介质从中流过的管（２０），其特征在于：反应设备（１）包括一个反应釜（３）和将热交换介质送入反应釜或将热交换介质从反应釜中排出的装置，管状反应器（２）的管（２０）包括盘管区域（２０１），在该区域，所述管以恒定的卷绕半径卷绕成线圈状。

【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：托马斯克拉万，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]