CN100435924C - 伪等温催化反应器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种轴向伪等温化学反应器,包括圆柱形的外壳,该外壳具有垂直轴线并分别通过上底部和下底部在相对端处封闭,在所述外壳中限定反应区域,并且在所述外壳中支撑催化床和多个平的盒子式平板形热交换器,所述多个平的盒子式平板形热交换器具有平行六面体形状并具有平行于外壳的相同的直径的垂直长侧面和短侧面,所述热交换器都是相同的,并且其中它们的短侧面具有设置于假想圆柱形表面上的端部,所述假想圆柱形表面具有与外壳的内部半径相同的半径和全部设置于外壳的同一条直径上的中心,其中至少两个所述交换器放置在所述假想圆柱形表面的相同假想圆柱形表面上,在所述多个热交换器的中心限定轴向人孔通道。

Description

伪等温催化反应器
技术领域
本发明在其最通常的方面涉及一种用于催化反应的伪(pseudo-))等温化学反应器,包括通过各个底部在相对端处封闭的基本上圆柱形的外壳,在所述外壳中限定的反应区域,并且在其中支持位于所述反应区域中的至少一个催化床和多个平板热交换器。
在说明书的其余部分中和在随后的权利要求中,对于术语“伪等温反应器”,是指用于化学反应的反应器,其中在预定最佳值附近的有限范围值内控制反应温度。
具体地,本发明涉及前述类型构造的反应器,从而参照反应器的主轴线,在轴线方向上发生通过反应物和反应产物发生区域的交叉。
背景技术
如已知的,控制发生化学反应处的温度是非常重要的,因为所述反应的性能和工艺产量取决于此。
通过以合适的方式向实现所述反应的周围环境提供热量或从周围环境排出热量而发生这种控制。
对于这种目的,广泛使用由用于热量传输的操作流体通过的热交换器。
在所考虑类型(轴向伪等温反应器)的化学反应器的情况下,使用由多个热平板状、盒子式交换器构成的、整体嵌入大量催化剂的热交换器单元。
在全部彼此平行并且平行于反应器的主轴线的平面上设置这种热交换器,从而尽可能均匀地控制大量催化剂和操作流体之间的热交换并使之均匀。
在文献US4,820,495中给出了这种化学反应器的例子。
尽管从各个观点来看具有优点,这种热交换器单元仍然具有已认识到的严重缺陷。实际上,当人们希望在热交换时尽可能均匀地使用整体大量的催化剂时,如通常需要的,这种热交换器单元必须包括不同尺寸的平板热交换器;为此,这种交换器的制造、存储和运输是非常费力的,并且成本不有效,正如它们所包括的热交换器单元的装配和操作那样也很费力和成本不有效。
发明内容
基于本发明所要解决的技术问题是设计具有结构和功能特性的前述类型的化学反应器,从而允许在该化学反应器中实现的伪等温反应的有效控制,同时允许使用全部相同尺寸的、平板热交换器。
利用轴向伪等温化学反应器解决前述技术问题,该轴向伪等温化学反应器,包括圆柱形的外壳,该外壳具有垂直轴线并分别通过上底部和下底部在相对端处封闭,在所述外壳中限定反应区域,并且在所述外壳中支撑催化床和多个平的盒子式平板形热交换器,所述多个平的盒子式平板形热交换器具有平行六面体形状并具有平行于外壳的相同的直径的垂直长侧面和短侧面,所述热交换器都是相同的,并且其中它们的短侧面具有设置于假想圆柱形表面上的端部,所述假想圆柱形表面具有与外壳的内部半径相同的半径和全部设置于外壳的同一条直径上的中心,其中至少两个所述交换器放置在所述假想圆柱形表面的相同假想圆柱形表面上,在所述多个热交换器的中心限定轴向人孔通道。
令人惊讶地,已经发现通过以前述方式在反应器内部设置热交换器,可能使用全部大致相同尺寸的交换器,因此解决技术问题和克服如上面所述的现有技术的缺陷。
本发明的进一步的特征和优点将从依据本发明、参照相关附图在下文中给出的化学反应器对实施例细节的描述而变得更清楚,其用于说明性的而非限制性的用途。
附图说明
图1示意性示出了用于实现本发明的化学反应器的垂直横截面图;
图2示意性示出了没有热交换器的图1的化学反应器的水平横截面图;
图3示意性示出了图1的细节的垂直横截面图;
图4示意性示出了图1的化学反应器的水平横截面图。
具体实施方式
参照图1-4,伪等温化学反应器整体和示意性地表示为1,具有垂直轴线A-A,包括基本上圆柱形的外壳2,该外壳分别由下底部3和上底部4在相对端处封闭。
下底部3装配有用于排放反应产物的出口5,而上部底部4装配有用于输入反应物的开口6。
在所述外壳2内部限定反应区域8,该反应区域典型地位于上线9和下线10之间,以保持预先确定的催化床11(以本质上已知的方式进行支持,并因此没有表示)。
在所述反应区域8内部,并且特别是在所述催化床11中,定位具有平行六面体形状的多个平的盒子式的平板状的热交换器12。
这种热交换器12具有平行于轴A-A的长侧面20、20a(图3)和平行于外壳2的相同直径B的短侧面21。
具体地,为了更好地描述反应区域8内部这种交换器的设置方式,用12a表示邻近外壳2定位的第一热交换器。
第一热交换器12a具有预定长度的短侧面,其关于垂直于引用的直径B的直径C对称延伸。
分别在圆周Z、Z1上设置基本上与同一第一交换器的长侧的端部(例如上端)一致的所述短侧面的相对端,,其具有和外壳2的内径相同的半径和所述直径B上的中心。
因此,所述第一热交换器12a的长侧面20、20a与圆周Z、Z1一致,该长侧面20、20a设置在假想圆柱形表面22和24上(图2和4),其轴线平行于反应器的主轴线,而且在前述附图2和4中,处于水平截面中。
长侧面20、20被与这种假想圆柱形表面22和24的母点(generatrices)相比较。
第一系列热交换器12的垂直侧面20和20a与第一热交换器12a相同,全部具有相同预定长度的平行短侧面,分别属于相同的假想圆柱形表面22和24(图4)。
第二系列热交换器12全部具有相同预定长度的平行短侧面,并设置有分别属于假想圆柱形表面24和属于假想圆柱形表面26的垂直侧面20和20a。
这种圆柱形表面26具有平行于反应器的轴A-A的轴线(并因此平行于圆柱形表面22和24的轴线),并且通过外壳2的直径B;此外,沿着相同的直径B,圆柱形表面24和26之间的距离和圆柱形表面22和24之间的距离是相同的。
有利地,以允许热交换器12自身的通道容易通过在上底部4中配备的人孔(manhole)开口的方式设置热交换器12的所述短侧面的长度。这种人孔开口可以是相同的开口6,或者也可以是上底4中附加的开口,没有进行表述。
分别在圆周Z2、Z3上也设置前述热交换器12a的短侧的相对端,关于前述直径C与圆周Z、Z1对称。
因此,也在假想圆柱形表面22和24上,也在假想圆柱形表面23和25(其在前述附图2和4中与圆周Z2、Z3一致)上设置(图2和图4)所述第一热热交换器12a的长侧面20、20a,并关于通过直径C和垂直轴A-A的平面与圆柱形表面22和24对称。
全部具有相同预定长度的平行短侧面的第三系列热交换器12的垂直侧面20和20a分别属于相同的假想圆柱形表面23和25(图4)。
第四系列热交换器12全部具有相同预定长度的平行短侧面,并分别设置有分别属于假想圆柱形表面25和属于假想圆柱形表面27的垂直侧面20和20a。
这种圆柱形表面27具有平行于反应器的轴A-A的轴线(并因此平行于圆柱形表面23和25的轴线),并且通过外壳2的直径B;此外,沿着相同的直径B,圆柱形表面25和27之间的距离和圆柱形表面23和25之间的距离是相同的。
依据优选实施例,在平均间隔的平行假想平面上设置这种热交换器12。
此外,依据进一步的优选实施例,一般在所述平行平面的每一个平面上设置多个热交换器12,但仍然考虑假想圆柱形表面22和23上长侧面20、20a的设置的约束。
所述热交换器12在上面和下面分别装配有配件13和14,其允许在上面与分配导管15和在下面与收集导管16进行流体连通。
分配导管15依次与至少一个供应导管17流体连通,而收集导管16与至少一个排放导管18流体连通。
此外,在中心限定轴向人孔通道19,以使反应器的装配和维修操作容易。
前述类型的化学反应器有利地允许在反应器的每一个点中有效地控制反应的伪等温性,同时允许同时使用通常是相同尺寸的平板交换器。
因此很容易对本发明进行进一步的变化和修改,全部变化和修改在本领域的熟练技术人员的能力中,并这样的变化和修改落入通过下面的权利要求限定的本发明自身的保护范围中。

Claims (2)

1、轴向伪等温化学反应器(1),包括圆柱形的外壳(2),该外壳具有垂直轴线(A-A)并分别通过上底部(4)和下底部(3)在相对端处封闭,在所述外壳(2)中限定反应区域(8),并且在所述外壳(2)中支撑催化床(11)和多个平的盒子式平板形热交换器(12),所述多个平的盒子式平板形热交换器(12)具有平行六面体形状并具有平行于外壳(2)的相同的直径的垂直长侧面(20)和短侧面(21),其特征在于:所述热交换器(12)都是相同的,并且其中它们的短侧面(21)具有设置于假想圆柱形表面(22、23、24、25、26、27)上的端部,所述假想圆柱形表面具有与外壳(2)的内部半径相同的半径和全部设置于外壳(2)的同一条直径上的中心,其中至少两个所述交换器放置在所述假想圆柱形表面(22、23、24、25、26、27)的相同假想圆柱形表面上,在所述多个热交换器(12)的中心限定轴向人孔通道(19)。
2、依据权利要求1的化学反应器,其特征在于:在相同间隔的平行平面上设置所述热交换器(12)。
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