用于等温化学反应器的板式热交换器制造技术

一种嵌入在等温化学反应器(1)的催化床中的径流板式热交换器(5)具有热交换板(10)，该热交换板(10)包括流体通道(13)，流体通道(13)在第一金属片(20)与第二金属片(21)之间，所述第一金属片(20)和所述第二金属片(21)由在所述板的第一表面(A)上的周边焊缝(23)连接，热交换流体的进料通道(14)和收集通道(15)由合适的金属片形成，所述金属片被直接缝焊(25)至所述板的反面(B)，该结构实现了用自动缝焊工艺制造板(10)，例如，激光焊接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括嵌入在催化床中的板式热交换器的等温化学反应器。本专利技术尤其涉及用于化学反应器的板式热交换器、配有所述热交换器的反应器以及所述热交换器的板的制造方法。例如，本专利技术可应用于甲醇或氨的转化炉。优选的应用是等温反应器中的径流气/气热交换器。
技术介绍
W003/035241公开了用于等温径向化学反应器或等温轴-径向化学反应器的板式热交换器。热交换板排列于催化反应器中，并且具有平行于反应器轴的长边和径向短边。由排列在所述板的长边上的纵向流体管分发和收集热交换流体。所述板由两个金属片形成且具有平行于短边的大量焊缝，所述焊缝界定径向流体通道。每个流体通道可具有内部折流板以界定蛇行的流体路径。EP206^40也公开了一种具有板式热交换器的等温反应器，该板式热交换器适于在相关的内外压差下工作。以上已知的技术可满足许多应用，但是，为了把流体管接合于板的长边以及提供相应焊缝，需要大量且昂贵的手工焊接操作。例如，圆筒状的进出口管不能利用宜于自动缝焊且用于焊接热交换器的板的其余部分(板体)的设备焊接。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供用在等温化学反应器中的板式热交换器的新型装置，其适于采用搭接焊缝技术(例如激光焊接)的制造方法以降低制造成本。根据本专利技术，提供了一种用在等温化学反应器中的热交换器，所述热交换器具有多个热交换板，每个板包括分别提供板的第一侧面和相反的第二侧面的第一金属片和第二金属片、热交换流体进料器和热交换流体收集器以及第一金属片和第二金属片之间的多个内部流体通道，其特征在于-通过在第一侧面上制作的焊缝，连接第一金属片和第二金属片，-所述流体进料器由进料通道形成，所述流体收集器由收集通道形成，所述通道具有平行于所述第二侧面的焊接部分并且通过在板的所述第二侧面上形成的焊缝与第二金属片接合。平行于所述第二侧面的焊接部分允许将所述通道直接自动缝焊至所述第二侧面。 形成热交换板的金属片的第一侧面和第二侧面恰当地平坦并且光滑以实现自动缝焊工艺。在优选实施方式中，每个板的进料通道和收集通道是由相应的金属片形成的箱形管道。更优选地，进料通道和收集通道由Ω形金属片形成。通过形成板的第二金属片的多个贯穿孔，进料通道和收集通道与板的内部流体通道流体连通。根据本专利技术的另一方面，进料器包括进料通道内的另一进料管道。内部进料管道相对于外部通道自由地纵向移动以补偿热伸长。通过提供具有与第二金属片的所述贯穿孔相反的出口的内部进料管道，优选地，在该进料通道中引起热交换流体的合适循环。根据本专利技术的实施方式，在第一金属片和第二金属片之间形成的横向流体通道可以是隔开的或者彼此部分地流体连通。在本专利技术的一些实施方式中，在第一金属片和第二金属片之间设置合适的隔离金属片，以便界定横向流体通道。第一侧面上的焊缝贯穿第一金属片和中间垫片的总厚度，以及贯穿第二金属片的部分厚度。本专利技术的另一目的是用于制造根据以上所述的板式热交换器的热交换板。本专利技术的再一目的是等温化学反应器，所述等温化学反应器包括催化床和嵌入在所述催化床中的径流板式热交换器，该热交换器与本专利技术上文所公开的热交换器相符。在本专利技术的特别优选的应用中，该热交换器是气/气交换器，其中，板内部的新鲜气态装料与流经催化床反应的气态产物换热。主要优点是板可以用自动搭接焊接工艺制造，例如，激光焊接、电子束焊接、电阻焊接或等同的焊接方式。利用可用的自动焊缝工艺和设备，两个金属片能够焊接到一起 (可能与中间片焊接在一起)以形成内部流体通道。然后，流体进料器和收集器可以用相同的工艺焊接，与已知的板式装置相反，在已知的板式装置中，圆筒形侧通道需要更加昂贵的手工焊接。所述热交换器的板的结构制造简易，热交换器的成本随之显著降低。然后，本专利技术的另一个目的是一种用于热交换板的制造方法，所述方法包括以下步骤-通过用自动焊接工艺至少沿周边线制作焊缝，连接第一金属片和第二金属片，以形成在所述第一金属片和第二金属片之间具有横向内部通道的板，所述焊接工艺是以焊接装置作用在第一金属片的表面上进行的；-将板翻转，使得第二金属片的表面受焊接装置的作用；-将纵向流体进料通道或纵向流体收集通道置于第二金属板的表面上，所述通道具有平行于所述第二侧面并接触所述第二侧面的纵向焊接部分，以及-通过所述焊接装置作用在所述焊接部分上的自动工艺，将所述通道缝焊至第二金属片的表面。为了在板的金属片之间形成横向流体通道，本专利技术的一个方面是在第一金属片与第二金属片之间夹入中间金属片。中间金属片具有相应于内部通道的切口，使得第一金属片与第二金属片对应于所述通道而保持隔开。该方法是可行的，但由于在中间片上提供大的切口，产生一定的材料碎片。可替换地，本专利技术的另一方面是在所述第一金属片上提供开槽，所述开槽布置成当所述第一金属片连接至第二金属片时，所述开槽形成内部流体通道。该实施方式具有的优点是，结构进一步被简化，仅包括两个金属片、流体进料器和收集器。进行该可替换的实施方式的优选方法包括步骤在第一金属片上冲压横向开槽， 并在第一侧面上将第一金属片缝焊至第二金属片，以便获得横向(径向)通道。随后，如前文所述，纵向流体通道可以被焊接至板的第二侧面上。本专利技术的优选应用领域是化学反应器的低压、径流、气/气热交换器，所述化学反应器例如为甲醇转化炉。在上面提到的气/气热交换器中，热交换器既用于制冷催化床又用于预热补充合成气的新鲜装料。术语低压是指板内侧与外侧之间的压差，在此情况下，压差在数巴的范围内。根据以下对优选实施方式的具体描述，本专利技术的特征和优点将更加明显。 附图说明图1是根据本专利技术的包含催化床和径流热交换器的等温反应器的简化截面图；图2是根据本专利技术的热交换板、且是图1的反应器的热交换板的主视图；图3是依据图2的直线III-III的截面图；图4是图3的详图；图5是图3的详图；图6是图3的详图；图7是依据图2的直线VII-VII的截面图；图8是用于形成图2中的板的金属片之间的内部流体通道的中间片的主视图；图9是图2中的热交换板的制造工艺的示意图；图10是用于本专利技术的另一实施方式的金属片的示意图；图11是依据图10的直线XI-XI的截面图；图12是根据另一实施方式的、依据图11的截面图；图13是本专利技术的一个实施方式中连接以形成热交换板的金属片的详图。具体实施例方式等温化学反应器1 (图1)包含嵌入在基本呈环形的催化床2中的板式热交换器5。 热交换器5具有多个径向排列在催化床2中的热交换板10。板10连接到热交换流体的合适的管道布置(未示出)。气体反应物的新鲜装料被送入催化床2周围的空间3并径向流经该催化床。在中心管道4收集产物。图2示出了其中一个热交换板10。板10的形状基本上为矩形，具有长边IlaUlb 和短边12a、12b。热交换流体的进料器14和收集器15平行排列并靠近长边lla、llb。板 10还包括用于热交换流体的多个横向内部通道13，使得在工作中，热交换流体从进料器14 流入内部通道13，然后由收集器15收集。从图3到图7可以更好地观察板10的结构。板10主要由连接到第二金属片21 的第一金属片20组成。金属片20和金属片21分别提供了板10的彼此相反的侧面A和侧面B。金属片20和金属片21可选地被中间金属片(隔离物)22的部分22a、22b隔开，如此成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：恩里科·里奇，埃尔曼诺·菲利皮，米尔科·塔里齐，
申请(专利权)人：卡萨尔甲醛公司，
类型：发明
国别省市：