CN101462033A - 管束式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于进行吸热或放热气相反应的管束式反应器，该管束式反应器具有：填充有催化剂的反应管的管束，所述反应管的端部密封固定在管底内，并且所述反应管在运行时被流体载热介质环绕流动；包围管束的外壳；覆盖管底之一的气体入口罩；覆盖另一管底的气体出口罩，其中反应管与气体入口罩和气体出口罩流通连接；以及至少一个多级温度计，该多级温度计装在一设置在管束内的热管中，其中所述至少一个多级温度计可在所述热管内轴向运动，并且管束式反应器具有用于执行多级温度计的轴向运动的机械定位装置。此外本发明涉及一种用于测量在这种管束式反应器中的温度曲线的方法。

Description

管束式反应器

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的管束式反应器。本发明还涉及一种用于测量在这种管束式反应器内的温度曲线的方法。

背景技术

为了进行非均匀催化的气相反应如氧化、氢化、脱氢、硝化、烃基化过程，在化学工业中特别是管束式反应器经证实是固定床反应器的特别好的结构形式。这种管束式反应器例如由DE 2 207 166 A1已知。管束式反应器包括带有竖直设置的反应管束的反应器主部件，在其反应管内通常有颗粒状的催化剂，有时可能还有惰性材料。反应管在其端部密封地固定在上和/或下管底内。管束被反应器外壳包围。反应可以是吸热的或放热的。反应气体混合物通过覆盖(überspannen)有关管底的反应器罩输入反应管，并通过覆盖另一管底的反应器罩作为混合气体产物从反应管中输出。

这样创造稳定的反应条件，即反应管的外侧被载热介质环绕流动，并且这时确保尽可能好的热传递。如果反应管横向迎流，那么在载热介质中没有相变化时是这种情况。在目前常常具有30000个和更多反应管的大型管束式反应器中，载热介质经常被用环形或盘形换向板之字形引导穿过环形管束。例如通过在EP 1 569 745 A1中所述的特征能实现径向相同的热传递。通过由导流元件的相应的设计或由例如根据DE 2 201 528 B1的附加载热介质回路实现的合适的导流可以沿反应管调节对各自的过程优化的温度曲线。

载热介质通过位于反应器外部的循环装置经由环形通道被分配到反应器圆周上，并经由多个外壳开口流入反应器的外壳腔中。从反应器流出的被加热的载热介质在一位于反应器外的冷却器内冷却。

为了判定在反应器内的反应进程和在产物质量和转化方面最佳地控制反应过程，检测催化剂散料(部)(Katalysatorschüttung)内沿轴向的温度具有决定性的意义。在一系列催化的气相反应中，特别是在催化的部分氧化反应中，在反应管的起始区域内强烈地发热，形成温度最大值，即所谓的“(过)热部位(Hot Spot)”。在运行时，知道过热部位-温度格外重要，以便在超过容许的温度时可以相应地改变过程。否则会损坏催化剂，同时恶转化、选择性和产量。

为了将测量技术费用保持在限定范围内，仅测量一部分反应管的温度。未被监测的反应管的状况由被监测的反应管的状况推导出。为此采用所谓的热管。它们包含温度测量装置。用催化剂填充反应管，在这些反应管中，测量在催化剂散料内的、沿流动路径的温度。

主要采用两种方法来测量温度。在这两种方法中，通常将一保护管引入热管中央。接着，在保护管外壁和热管内壁之间的环形腔内填入催化剂。保护管保持在该位置上。然后将一温度计引入保护管内，该温度计可以根据不同的物理原理工作，并可以具有一个或几个单个温度测量部位。应用最广泛的实施结构是电阻式温度计和热电偶，其中优选采用热电偶。后者只需要小的空间，由此也可以沿轴向设置多个单个的温度测量部位。

在第一种方法中，这种温度测量装置由一单个的温度计组成，该温度计在保护管内轴向移动。这种方法的优点在于，保护管的直径可选择得非常小(例如3.2mm或更小)，因为只需唯一一个温度计。用这种方式仅极小地影响反应管内的反应过程。用该温度计可沿反应管行进到任何部位并测量温度，因此能使温度测量的数量和地点随时与反应过程相匹配。

在这种方法中，虽然可以连续地检测沿反应管整个路程上的整个温度曲线，但这种装置必须大致和反应管一样长并需要专门的导引装置，因而在机械方面非常敏感，因此这种方法只能在较小的实验室反应器和中型反应器(Pilotreaktor)中实施。此外，只能测量稳定/静态运行状态的温度曲线，因为温度计必须在每个测量点上停留一定时间，以便温度计接收新测量位置的温度。也就是说，如果温度计在反应器起动或过程参数改变时测量热管一端部处的温度，则在另一端部的温度和第一次测量相比可能已经完全改变了。如果过快地走完整个区域，则可能没有测出正确的温度，因为温度的平衡时间对于测量位置太短。此外，可移动的温度计敏感并且安装和运行费用高。因此其不适合于用在大型商业性管束式反应器中。

在第二种方法中，多个在轴向以固定的等间距或不等间距设置的温度计被引导到保护管中。在这种实施结构中，特别优选使用热电偶作为温度计。所述多个温度计为了机械防护常常位于一“热防护管”内。温度计的这种轴向多重(merfach)布局被称为“多点温度计”或“多级温度计”，下面缩写为“STM”。借助于这种STM同时提供所有单个测量位置的温度。在具有温度极值部位的反应中，通常按较小的间距设置温度计，以便能尽可能精确地测量这些关键区域。

采用STM的第二种方法有这样的缺点，即许多温度计需要一定的横截面积，因此热防护管的直径以及从而还有包围的保护管的直径相应地比在用可动的单个温度计的第一方法中大。因为随着保护管直径的加大在放热反应中热量的释放在热管内部减少，相应地在那里测量的温度始终低于在不带温度测量装置的反应管内的温度。

另一个缺点是，没有关于在两个位于STM内的、轴向相邻的温度计之间的温度的信息。较小的间距改善这种状况，但是没有消除这个缺点，因为过热部位的区域可能较小，只占有约10mm至60mm的长度，因此可能未被发现。此外，催化剂随着时间的流逝而老化，这会导致过热部位在相邻温度计相互间具有较大间距的区域内运动。

在每种方法中，人们力求将热防护管和/或保护管的直径做得尽可能小，以便基本上得到和在不带温度测量装置的反应管内相同的反应条件。此外，热管进而以及填充有催化剂的环形腔的直径可以略微加大，以便补偿/平衡STM的保护管所要求的管横截面积。

为了还得到在管束径向上的不同温度情况的概况，通常热管有代表性地分布在管束横截面上。

例如在US 4 075 036 B或DE 10 2005 023 869 A1(＝US 7 175 343 B2)中介绍了多级热电偶的结构上简单的实施形式。与这两份资料不同，在按US 4 385 197 B的实施形式中各个热电偶通过导热的弹性元件与保护管壁连接。这种结构需要较大的直径，因此具有大的空间需求。其不适合于装入反应进行在其中的热管内。

例如在EP 1 484 299 A1中介绍了这种多级温度计在管束式反应器中的应用。依据在那里所述的方法，多级温度计被引入一位于热管中的保护管内，该多级温度计在那里在多个固定的位置上测量温度。其中，各个温度计的间距可以相等或在起始区域内较小。与固定的安装不同，这种多级温度计是可动的，因为其为了安装而能引入热管内。各单个温度计在装入状态下分布在整个管长上并沿管子配设于固定的位置。在运行时，仅在这些固定的位置上测量温度；不发生移动。

多级温度计大多做成多级热电偶。它们由不同的制造商以多种不同的实施结构提供。

在EP 0 873 783 A1中介绍了一种管束式反应器和在管束式反应器中测量温度的方法，其中热管与不带装入件的反应管的压力损失以及固体颗粒质量与空闲横截面积之比相同。这通过不同大小和/或不同几何形状的固体颗粒实现。二者择一地或者设置可轴向移动的单个热电偶，或者设置具有固定测量位置的多级热电偶——二者都在保护管内——作为本来的/真正的温度测量装置。

在这一类型的EP 1 270 065 A1中介绍了一种类似的方法。这里这样实现在反应管和在热管内相同的压力损失，即将同样大小的固体颗粒既填入到反应管中又填入到热管中，并且以较小的速度将该固体颗粒填入到热管中。此方法不仅用于热管，而且也用于压力测量的测量装置。测量装置任选地在保护管内位于管轴线上，并且如EP 0 873 783 A1中那样或者设计成轴向可动的，或者设计成具有固定间距的多重的实施结构。测量装置用减震器支承在热管的内壁上。

在US 4 342 699 B1中介绍了一种以分级的、提高的催化剂活性和特殊的循环气体引导(方式)来制造马来酸酐的方法。在对这里所用的反应器的说明中，一般指出使用热管。没有涉及温度测量的类型。在用于验证要求保护的方法的特殊效果的试验装置中，使用具有轴向可动的和位于保护管内的多级热电偶的单个反应管。因此这种可动的多级热电偶只与具有单个反应管的试验反应器相关地已知，这里没有具体涉及结构和运行。

在WO 00/17946 A2中介绍了一种在管束式反应器中的方法，用该方法能识别反应的热力“烧坏/飞车(Durchgehen)”。该方法在于，为一个反应器配备多个包含单个或多级温度计的热管。其中，这些热管的一部分为减小流量而配备节流元件。与不带节流元件的热管相比，带节流元件的热管会更差地散发反应热量并更快地表现出反应的烧坏。反应在所希望的反应条件下进行。通过比较两类热管之间的温度曲线的不同可以知道，是否存在反应热力烧坏的迹象。

但是这种方法有这样的缺点，即在热管内的反应可能仅仅由于流量减少而烧坏，尽管在所有其它反应管内的反应正常进行。由此使实用性降低。另外，没有在STM内的各个温度计之间的温度的信息。用这种方式得到的温度曲线的代表性差。

由WO2005/063374 A1已知一种应用在带热片板(Thermoblechplate)的反应器中的、可移动的多级温度计。这里选择这样的温度作为用于监测、控制和/或调节反应的调节信号，此温度在一个或多个间隙内、在分布设置在两个热片板之间的各间隙的高度上的两个或多个测量位置上确定。在一种实施例中，多级热电偶位于设在两个热片之间的保护管内。这里，多级热电偶优选配备有等距设置的测量位置，并可以在保护管内连续移动以测量温度曲线。这里也没有对这种多级热电偶特别是在大型商用反应器内的移动方式和方法做出说明。

发明内容

本发明的目的是，在开头所述类型的管束式反应器和方法中提高沿轴向流动方向测量温度曲线的速度和分辨率。

按照本发明，这个目的在所述类型的管束式反应器中通过权利要求1的所述特征来实现。另外，这个目的通过按权利要求23的方法实现。

优选的实施形式在从属权利要求中给出。

用按照本发明的措施可以在使用紧凑测量仪的情况下用机械伺服驱动装置/调节驱动装置以高的分辨率得出在固体散料和/或载热介质中沿流动方向的温度曲线。通过使用STM，用于接收沿整个测量范围的完整温度曲线的运动路程缩短到两个相邻温度计之间的间距x(TM)上。

通过为热管配备机械伺服驱动装置，首先可以在多个热管内同时进行大量精确的、有代表性的温度测量，其次可以从不直接装在反应器上的控制台/调度台进行这些温度测量。

通过同时得到在管束式反应器的轴向和径向上的(在多个径向分布在管束内的热管中)详细的温度分布，可以迅速地采取相应的措施，例如改变流量或浓度。

颗粒散料的干扰和因此对在它里面进行的反应的影响较小，并且保护管直径选择得越小，该干扰和影响便越小。这里需要考虑对温度计可能数量的限制以及与此相关的、机械定位单元的工作行程的增大。

用按照本发明的管束式反应器提供可商业利用的生产反应器，用该生产反应器通常制造较大数量的产物，这与实验室或工艺反应器(Technikumsreaktor)不同，其目的首先在于在参数方面更详细地对过程进行研究和优化。

按照本发明的管束式反应器特别适合于进行催化的气相反应，其中这里不存在关于单区或多区实施结构的限制。

在按照本发明的管束式反应器中不存在关于反应器直径、反应器高度、管的数量、布局、长度、直径的常用尺寸、载热介质的引导或载热介质的种类的限制。

按照本发明的管束式反应器在在其内部循环的载热介质方面没有限制。原则上可以使用各种已知的载热介质，例如载热介质油。但优选使用载热介质盐作为载热介质。该选择根据对于过程的最佳温度确定。载热介质通过位于反应器外部的循环装置经由环形通道被分配到反应器圆周上，并经由多个外壳开口流入反应器的外壳腔中。这些外壳窗口例如按照DE16 01 162 A1这样确定尺寸，使得来自在环形管路内的流动和穿过外壳开口的压力损失之和对于所有流线恒定。由此使载热介质均匀分布在外壳圆周上，并保证均匀地径向流入管束式反应器的外壳腔中。这种由可测量的压力损失推导出的横截面尺寸确定(方式)同样适用于载热介质通过外壳开口在出口处从管束式反应器的流出。在使用由流体力学已知的定律的情况下，对于外壳开口在入口侧上得到在流动方向上变得越来越小的外壳开口，在出口侧上外壳开口沿流动方向变得越来越大。在WO 2006/118387 A1中，这个原理通过在径向上附加的、具有相同的缝隙开口的开槽壁得到补充，以进一步使流动均匀。从反应器流出的受热的载热介质在一位于反应器外部的冷却器内被冷却。所述多个设计/结构特征构成对于最佳运行的框架条件。

管数量通常在1000至45000、优选在10000至40000、特别优选在20000至38000之间的范围内。反应管的长度在2m至18m、优选在3m至16m、特别优选在4m至10m之间的范围内。一般地，反应管直径越小，从反应管内部到环绕该反应管流动的载热介质的热传递就越好。在用于催化剂散料的横截面积给定的情况下，这自然增加了管数量，并因此也增加了投资费用。如果增大反应管直径，则需要的管数量变小，投资费用降低。另一方面，由此使从反应管内部向反应管壁的散热变差进而温度升高，转化、选择性和产量减小和/或催化剂损坏。反应管直径的确定与各自的过程密切相关。反应管内径在16mm至50mm之间、优选在20mm至40mm之间的范围内。对于某些反应，直至110mm的较大直径经证实也是有利的。

管束式反应器可做成单区或多区的。在多区的实施结构中，至少一个水平的中间板将载热介质腔分隔成至少两个隔开的载热介质腔，在这些载热介质腔内可调节/设定相互不同的温度。为了与各自的过程最佳地匹配，反应管和/或热管在每个区可以包含自己的相匹配的填充物。也可以这样实现多个隔开的载热介质腔，即例如两个反应管这样相互连接，即其管底直接或者以小的距离相对设置。可以这样将载热介质腔基本隔开，即整个过程在多个串联的并用管路连接的管束式反应器中进行。

本发明决不限定温度测量原理。根据过程条件的不同可考虑例如在DIN 43710和DIN EN 60584中所述的所有热电偶，其中优选使用按照DINEN 60584的K型热电偶。此外也可以使用其它的物理的温度测量原理，如铂-电阻温度计例如PT-100或PT-1000、电阻温度计或半导体传感器。但是按照本发明，多级温度计优选做成多级热电偶。在一种广泛应用的实施方式中，这种多级热电偶由多个平行/并行设置的、不同长度的单个的热电偶组成。每个单个的热电偶具有自己的通向分析单元/评价单元的导线。热电偶是一种带有两个不同的、在其自由端相互连接的热电偶金属线的特殊类型的温度计。如果在连接部位上存在不同的温度，便产生电压，该电压可用于测量温度。

为了控制和/或监测在反应管内的反应温度，一定数量的填充有催化剂的热管(以下也称为KAT热管)这样分布在反应器横截面上，使得尽可能精确地检测反应器内沿轴向和径向的温度。这种热管的数量取决于过程的要求、特殊结构和反应管总数。其由运营者确定。可以存在这样的原则，即这些热管中只有一部分配备轴向可动的STM，另一部分配备位置固定的STM。但按照本发明，带有轴向可动的STM的热管占带有位置固定的和轴向可动的STM的热管的总数的份额小于100％、优选小于50％、特别优选小于10％，但是在任何情况下至少有一件。

填充有催化剂的热管由于在其内部设有温度测量装置而具有与反应管不同的流通横截面。对反应进程的影响是不可避免的。因此，在这种热管内测量的温度从不会精确地与反应管内的温度一致。现在试图用一系列已知措施把在这种热管内的测量值偏差限制在最小程度上。

为了使STM能在轴向自由运动，将其设置或引导在一保护管内。该保护管被尽可能远地插入热管，以便在轴向上尽可能完整地检测在热管内的温度，通常一直到催化剂支座。通过商业上常见的间隔件或定心装置使其在径向方向上基本上定心在管轴线上。优选使用这种尽可能不影响流动和颗粒散料的实施结构，例如具有向外的直线或弯曲弹簧的螺旋形弹簧。STM原则上也可以从下方插入反应管中。这时存在这样的困难，即必须引导保护管穿过催化剂支座。由于这个原因，优选从上方将带有STM的保护管引入热管中。

在保护管内的STM优选设置在一热防护管内，该热防护管可在保护管内自由运动。

位于保护管内的温度计是一种敏感的测量仪器。为了赋予其机械稳定性并使其在运动时不被机械损坏，其位于轴向可动的热防护管内。热防护管到保护管内壁的距离尽可能小，以便尽可能精确和无滞后地检测在保护管上的温度。另一方面，该距离必须如此大，使得热防护管可在保护管内自由运动。

如果在一多级温度计(STM)中应将多个温度计的温度测量部位轴向离开一定距离地设置在一热防护管内，则各个热电偶金属线必须相互绝缘并且也相对于相邻温度计绝缘。此外，热电偶金属线需要(具有)机械稳定性抵抗变形和损坏。这通过这样的方式来实现，即每个温度计被一热套管包围。在该热套管内部存在绝缘材料，用该绝缘材料使热电偶金属线相互间以及相对于热套管的壁电绝缘。

在保护管装入后通常手动地将催化剂颗粒以及有时可能还有惰性颗粒填入热管中。按照本发明，保护管为便于安装而在管底和机械定位装置之间具有可拆卸的连接。这种可拆卸的连接例如可以是法兰、夹紧连接、卡套式连接或卡口式连接。

位于热管中央的保护管构成附加的管壁。结果是加大边缘气流运动(

)，并减小位于壁之间的催化剂或惰性材料的颗粒的散料密度，以及不利地影响反应进程。为了限制在热管内部的保护管的影响，人们力求将保护管直径做得尽可能小。通过STM的可移动性可以移动到常规STM的多个测量位置，由此可以节省测量位置。通过较少数量的温度计可以减小STM所需的总横截面。由此可以减小热防护管的直径并从而也减小保护管的直径。尽管如此，如果选择大量热电偶，则相邻温度计的轴向距离减小。工作行程变小，机械定位装置变小，分辨率提高。另一方面，在热管和反应管内的流动的区别增大。在轴向测量部位数量相同的情况下，温度计的数量总是可以选择得比在具有位置固定的STM中小。热电偶数量和轴向间距的优缺点的权衡必须针对各种具体情况单独进行。例如需要考虑管长、机械定位单元的结构大小或保护管横截面与反应管流通横截面之比。

各个温度计到包围的保护管的导热接触虽然值得期待。但这在本实施形式中由于小的径向尺寸而仅起无关紧要的作用。快速的传热通过本发明设计方案的尺寸的小的壁厚和间隙来实现。这通过热辐射得到支持，热辐射在数量级为几百摄氏度的温度下具有越来越重要的意义。

温度计可以从一系列标准型号中选择，例如从包含0.25mm、0.34mm、0.5mm和1.0mm的直径中选择。直径越大，温度计越稳定、寿命越长。在直径较小时，可以在一个热防护管中安置多个温度计。优选使用直径为0.2至0.4mm的温度计。

在STM内的各个温度计的数量取决于热管的长度、所希望的分辨率、由于颗粒排挤()造成的容许误差和可供使用的温度计最小直径。温度计数量少意味着STM的成本较低。另一方面，机械定位装置相应地变得更大和更贵。反过来，温度计数量较多意味着运动行程小，机械定位装置相应地较小和较经济。按照本发明，多级温度计具有数量在2至50之间、优选在4至40之间、特别优选在6至30之间以及进一步优选在8至21之间的范围内的温度计。

根据温度计直径和数量的不同，热防护管的直径优选在2.0至4.0mm的范围内。热防护管的壁厚在0.1至1.0mm的范围内。用这种方式可以在外径为3.6mm的保护管内设置例如21个直径为0.25mm的温度计。这种STM虽然在安装时敏感，但是在运行时非常结实，并具有与具有直径较大的温度计的STM相当的使用寿命。

STM所引入其中的保护管具有在3.0mm至8.0mm范围内、优选在3.2mm至6.0mm范围内的外径。壁厚在0.5mm至1.5mm、优选在0.8至1.2mm范围内。它优选径向位于热管中心。通过间隔件实现到热管内壁的相等的间距。这些间隔件可以是在市场上可购得的任何实施结构。优选使用螺旋形弹簧形式的间隔件，其中两侧具有切向延长的、终止于管内壁的端部。这种实施结构具有这样的优点，即它不会折断，容易匹配，具有良好的可安装性并且几乎不阻碍催化剂颗粒的填入。特别是温度计数量由设备运营者按其标准确定。

通过选择与热管内径相比尽可能小的保护管直径，如上所述，试图使流动干扰尽可能小。但是它绝不会是零。因此，催化剂散料的类型从由现有技术已知的方法中这样选择，使得在热管和反应管内的反应条件尽可能相同。

催化剂颗粒或惰性颗粒根据各自的反应选择。反应可以是放热的或者是吸热的。适当方法的例子一般是例如氧化反应、部分氧化反应、脱氢、氢化、氧化脱氢。在部分氧化中特别应该提到由邻二甲苯制成的邻苯二甲酸酐、由丙烯或丙烷制成的(甲基)丙烯醛和/或由(甲基)丙烯醛制成的(甲基)丙烯酸。这些过程根据类型的不同可以在单区反应器、多区反应器或在多个串联的反应器内进行。

这里所用的催化剂颗粒或惰性颗粒在其形状方面没有限制。常用的类型是拉希环、鲍尔环、鞍状或球状。它们例如用作完全催化剂(Vollkatalysator)，其中催化剂完全由催化剂材料组成。由于经济原因，常常使用所谓的壳式催化剂(器)，其中在一载体表面上按照由现有技术已知的方法涂覆起催化作用的涂层。优选使用这样的颗粒，该颗粒在管内径给定的情况下在压力损失尽可能小的同时具有尽可能大的表面，并在此促使向管内壁尽可能好地传热。优选考虑陶瓷或高级合金钢作为催化剂的载体。反应管大多可用机械填充，而热管则通常手动填充。这里，按已知方法使反应管和热管的压力损失相互平衡。

位于保护管内的多级温度计通过定位装置优选自动地从测量位置向测量位置运动。正是在具有大量热管的大型商用生产反应器中，定位的自动化是有利的，如果STM的可接近性对于经常手动控制机械定位装置不足够。按照本发明，自动化这样实现，即STM具有一远程传输装置，该远程传输装置将由此得出的测量值传输给空间上隔开的控制台。这个控制台具有用于接收和后续处理测量信号的装置以及用于控制机械定位装置的装置。

机械定位装置的类型没有限制。在这里，它可以是气动或液力驱动装置，或者可以使用通过变速箱/齿轮传动机构或螺杆/主轴(Spindel)工作的驱动电机。但按照本发明使用步进电机。该步进电机优选做成直线电机，这种结构形式有这样的优点，即通过驱动装置本身进行定位，不需要变换装置或传动箱/变速箱。

机械定位装置做成这样，使其可以通过多个步骤和停止位置用手动控制和/或控制程序运行，也就是说，由此可以移动到在设计确定的工作行程内的各点上。

这里，多级温度计按照本发明设计成这样，使其可以完全测量至少热管的填充有催化剂的区域的温度。这个催化剂区域通常位于被载热介质冷却的管段内。如果这个管段具有n个子段，则至少需要n个温度计，这些温度计从催化剂区域的一端向另一端运动一工作行程。在该另一端上可以附加地设置另一温度计，该温度计可以用于检查测量。

在一个多级温度计内的相邻单个温度计的轴向距离有利地相等。这简化了STM的制造和使用以及测量结果的分析。

但在必要时，多级温度计在过热部位的区域内的各个温度计同样可以具有比其余温度计小的间距。由此这些区域被相邻温度计多重测量。这种冗余的运行方式允许比较不同的温度测量。

在本发明的有利的改进结构中，这样设计机械定位装置，使得多级温度计的最大工作行程xmax高达温度计间距x(TM)的300％、优选达200％、特别优选100％。这种设计方案有这样的优点，即例如在最大工作行程和温度计间距100％相符的情况下，至少温度计间距的端部被相邻温度计双重测量。如果测量值相同，则可以基于测量仪器的良好的校准认为，测量值在这种情况下非常可靠。如果测量点的测量值相互偏差很大，则或者是测量仪器校准得差、有缺陷，或者是过程不稳定。从而装置获得自身监测的特性。

机械定位装置常常用在易爆气氛中。因此，按照本发明，根据在安装地点适用的安全要求将其构造成防爆的。

另外，为了检查反应进程，了解载热介质温度是有利的。因此，按照本发明的管束式反应器优选配备有至少一个附加的、带有用于测量载热介质温度的多级温度计的热管。这种STM不测量热管内部的温度，而是测量热管内壁的温度，因此在这种情况下热管在内部构造得不同。为了便于区分两种热管，下面将用于测量载热介质温度的热管称为“WT热管”。两种热管的共同特征是包围STM的保护管，STM能插在该保护管内并且有时还可以轴向运动。为了使气体不能侵入WT热管，保护管在上管底上侧的高度上被用管底密封。该密封优选是可拆卸的连接。作为工作原理可采用轴封密封(Stopfbuchsendichtung)或者这样的装置，在该装置中两个环形楔相互移动并封闭管内壁和保护管之间的环形间隙，或者采用带有楔的装置，该装置通过环形段的扩张来封闭环形间隙，或者采用卡套式管接头的变型，在这种变型中力径向向外作用。

在一种简单的实施形式中，对于WT热管使用和上述用于测量催化剂散料内的温度的KAT热管完全一样的STM。保护管和WT热管之间的空隙用导热良好的材料例如铝颗粒填充。在使用颗粒固定装置的情况下，用与将催化剂颗粒填入KAT热管中相同的方式将该材料填入WT热管。在填入后，保护管相对于管底密闭/耐压密封，以防止在WT热管内积聚易爆气体并保证测量载热介质的温度而非反应气体的温度。为了防止气体产物从下侧侵入WT热管，可选择在保护管和上管底之间的密封装置内安装一带惰性气体的扫气管路(Spülleitung)。所需的体积流量很小，因为仅应防止气体产物侵入WT热管。这种工作方法可简便地执行，因为几乎所有必要的元件都是已知的。然而缺点是，温度计不是精确地测量WT热管的垂直于轴线/径向偏离轴线(achsnormal)的温度，而是由在垂直于轴线的温度的上面和下面沿轴线方向热传导得到的混合温度。

这样实现特别精确地测量载热介质温度，即将一导管引导到WT热管中。在该导管上，轴向和周向隔开地设有导热能力良好的弹性元件，该弹性元件保持到WT热管内壁的导热接触。本来的温度计位于这些弹性元件上，由此可以精确地测量温度。信号线在热防护管内部从反应器中引出。保护管优选用可拆卸的连接装置连接在WT热管上，并与一邻接的后继保护管件连接。热防护管同样用可拆卸的连接装置与导管连接。

如果载热介质在反应器的轴向方向上仅具有几度的温差，则用可动的STM测量温度是不相称的。在这种情况下，通常可限于使用位置固定的STM。

保护管优选由至少两个部件(分)构成，它们在气体入口罩或气体出口罩内、特别优选在构成上反应器罩的那个罩内可拆卸地相互连接。

通过保护管的多件式实施结构，使得可以方便地安装和拆卸温度测量装置和上反应器罩。在安装时，例如首先将保护管的下部件引入热管内。接着将上反应器罩，也许连同预装的上保护管，套装在反应器主部件上并连接在它上面。然后连接保护管的上部件与保护管的下部件。现在，从上方将热防护管引入保护管内。将机械定位装置放到其位置上并建立到热防护管的机械和电连接。带有多级温度计和连接端的热防护管也可以在装配前便已经和机械定位装置连接。但由于操作的原因，优选采用分开的布置结构。在所述子进程之间的适当的时间段内将催化剂填入KAT热管和反应管中。拆卸按相应相反的顺序进行。

在本发明的一种有利的实施形式中，保护管在其背向机械定位装置的端部上封闭。用这个措施显著减小了制造费用，从而明显提高了对于大规模应用的经济性。

另外，本发明包括一种用于测量在按照本发明的管束式反应器内的温度曲线的方法，其中在本专利申请的范围内“温度曲线”的概念表示多个离散的相邻的温度测量值，其中测量位置的间距(步距)可任意选择，最小间距取决于机械定位装置的精度。

为准备温度测量，首先确定STM的设计特征。最先根据前述标准确定最小测量区域。接着有两种可选的工作方法：或者先确定各个温度计相互间的距离x(TM)，再求得各个温度计的数量；或者先确定温度计的数量，再求得各个温度计相互间的距离x(TM)。现在确定测量序列的分辨率。这通过子段的大小Δx示出，该子段用Δx＝1/n＊x(TM)计算，其中x(TM)是两相邻温度计之间的距离，n是大于1的整数。距离的大小Δx可以选择得任意小，但它取决于所希望的分辨率、定位单元的最大分辨能力以及还能接受的测量经过(Durchlauf)的总时间。在极端情况下，两个测量位置之间的距离可选择得如此小，使得能记录下准连续的温度历程(Temperaturverlauf)。然而在这种情况下测量经过的总时间很长。如果在该总时间内出现明显的过程改变，则必须或者减小测量位置的数量，或者缩短在每个测量位置上的停留时间，或两者都采用。这些参数不能事先精确确定。它们与过程有关并且对于各种个别情况必须重新确定。在这里，按照本发明，通过信号线或通过无线电将温度测量数据传输给在空间上远离的控制和分析单元。

现在按照上述标准确定工作行程，在此工作行程内测量温度。工作行程优选包括两温度计之间的距离x(TM)的至少100％。为提高测量值的可信度，可将STM的工作行程选择成比一个TM间距x(TM)大一个或几个子段Δx，使得两个温度计的测量区域略微相交。用这种方式可以简便地检验两相邻温度计的温度测量。各个装置部件和分析装置被相应地确定尺寸和安装。在将STM装入反应器之前，校准STM的各个温度计。

在STM装入后这样对其定位，即限定一已知位置作为定位控制的基准点。在第一种工作方法中这样进行温度测量，即将STM连同机械定位装置放到一起始位置，使得一位于STM端部上的温度计至少位于催化剂散料一端的高度上。现在在一测量系列中接收温度。在一个测量系列中的各个工步始终相同。

其中首先接收起始位置的温度。具体地，这就是说，STM一直停留在这个位置上直至温度不再明显改变，亦即直至温度的改变速度足够小。通常不必100％地接近于最终值。到这个点的时间间隔取决于从一个测量位置到另一个的步距。这些过程优选首先用手动控制进行。如果存在关于温度平衡性能的足够的经验，则优选对其编程并自动地执行。另外，须考虑在管束式反应器起动和停止(Abfahren)时的不稳定的情况以及稳定的持续运行。接着用机械定位单元使STM再运动距离Δx。在这个新的测量位置上，按上述标准重新接收温度，并这样继续进行直到得出整个工作行程的温度。因为每个单个的温度计都移动一个工作行程的距离，所以以一个子段Δx的分辨率检测整个测量区域的所有温度。现在根据这些数据求出温度极值，该温度极值在放热反应中是最高温度，在吸热反应中是最低温度。

在按照本发明的方法中，测量序列的时间顺序没有限制。起点和终点以及对温度曲线测量的要求由运营者根据与过程有关的观点确定。因此STM可以由定位单元例如从上方的起始位置以上述具体程序运动到下面的终点位置。在下一工作程序中，STM从这个位置向上运动，以便这时以相应的方式从下向上测量温度。在另一种工作方法中，STM从上面的起始位置按用于测量温度的上述具体程序向下面的终点位置运动。接着，STM不进行温度测量地迅速重新向上方的起始位置移动，从那里按上述方式重复温度测量。与选择的运行方式无关，始终通过信号线或通过无线电将温度测量数据传输给在空间上远离的控制和分析单元以进行分析。在该分析内手动或自动确定温度最大值(“过热部位”)。此外，在一种安全方案中，该信息可用于当超过容许的温度最大值时触发警报。

在用于在按照本发明的管束式反应器中测量温度曲线的另一种方法中，温度测量得到进一步优化。在这种实施形式中，首先在一快速经过中以少量测量位置和/或减少的测量时间在整个工作行程上的每个测量位置上测量温度。接着求出极值并由该极值出发确定在该极值之前和之后的精细测量区域，在该精细测量区域内以更小的子段Δx、以至少和在该先行工作阶段中的测量时间一样大的相应测量时间更精确地得出温度曲线。

具体地，这种方法这样进行，即用机械定位装置使STM按前面所述的原理运动到起始位置，使得以一子段Δx＝1/n＊x(TM)的距离(n＝1至50之间的整数)、通过如下的子工步走完工作行程：

—等待，直至温度充分平衡在一最终值，也就是说，温度变化的速度低于一预定值，或者二者择一地确定一相应的时间间隔；

—使STM以一子段间距运动到下一停止位置；

—重复各个子工步，直至工作行程的终点/结束。

接着求出温度极值——在放热反应中是最高温度，在吸热反应中是最低温度。从该温度极值出发确定一在该温度极值之前和之后的精细测量区域，在该精细测量区域内以更小的子段Δx、以至少和所述先行工作阶段中的测量时间一样大的相应测量时间得出温度。其中从一个边缘到另一边缘走完该精细测量区域。

为了提高过程安全性，本方法除手动控制外还可以用程序自动进行。

除了这里所述的管束式反应器外，还可以相应地设计绝热的和等温的固定床反应器或其混合形式以及板式反应器。

附图说明

下面借助于附图举例更详细地说明本发明。附图示出：

图1以放大图示出按照本发明的、带有KAT热管的管束式反应器的一种实施形式的局部垂直剖视图；

图2以放大图示出图1中的局部II；

图3a、3b分别对比示出一位置固定的STM和一可动的STM的温度曲线；

图4示出在热管内的保护管外径不同的情况下的温度曲线；

图5以放大图示出带有第一种实施形式的WT热管的、类似于图1的视图；

图6示出带有第二种实施形式的WT热管的、类似于图5的视图；

图7a以放大图示出图6的局部VIIa；以及

图7b示出沿图7a中的VIIb-VIIb线的横剖视图。

具体实施方式

在图中所示的、按照本发明的管束式反应器1的实施例具有一束(未示出的)反应管、至少一热管2、一上管底3和一下管底4、一外壳5、一气体入口罩6和一气体出口罩7以及一机械定位装置8。在所示实施例中，气体入口罩6是上反应器罩，气体出口罩7是下反应器罩；在下面也这样称呼它们。

图1示意示出在管束式反应器1的KAT热管2a中的多级温度计(STM)9连同机械定位装置8。为清楚起见，没有示出反应管，仅放大示出一个KAT热管2a。反应管和热管2由一这里未示出的载热介质系统的载热介质10冷却，此系统具有一循环泵、一冷却器、一加热器、换向板以及还有其它部件。

在本实施例中示出带有纵轴线1a的单区管束式反应器1。该管束式反应器具有大量这里未示出的反应管，这些反应管具有和放大示出的KAT热管2a相同的结构，其不同之处在于，在反应管内只有惰性材料和催化剂，没有装入件。反应管和KAT热管2a都密封固定在上管底3和下管底4内。管底3、4在其圆周上与圆柱形外壳5连接。上管底3通过上法兰11a用上气体入口罩6封闭，下管底4通过下法兰11b用下气体出口罩7封闭。反应气体12通过气体入口管接头13进入气体入口罩6，在那里分配到上管底3上，流过反应管和/或KAT热管2a，从这些管出来进入气体出口罩7，并通过下气体出口管接头14重新从反应器1中流出。

KAT热管2a在其上端处密封固定在上管底3内，而在其下端处密封固定在下管底4内，并与气体入口罩和气体出口罩6、7流通连接。在KAT热管2a的下部区域内有一用于松散材料(Schüttmaterial)的颗粒支座15，在KAT热管2a中称为催化剂支座15。在它上面有惰性材料16的散料，它一直到达下管底4的上棱边17。在惰性材料16上面有催化剂散料18，它一直到达上管底3的下棱边19。同样例如可以将催化剂支座15设置在下管底4的上棱边17的高度上并将催化剂18直接放在它上面，这在该图中未示出。KAT热管2a由载热介质10冷却，该载热介质在本实施例中通过下入口20进入反应器1的外壳腔21中并通过上入口22从反应器1中重新流出。循环装置和冷却器设置在反应器1之外，这里未示出。

在KAT热管2a中央放置一保护管23。该保护管向下一直延伸到催化剂支座15，向上从气体入口罩6中伸出。保护管23由两个部件23a、23b构成，它们在气体入口罩6内借助于法兰23c相互连接，以简化装配。此外，保护管23(这里未示出)可以固定在热管2内，并在气体入口罩6的区域内具有用于长度补偿的补偿器。在这个例子中，保护管23的上部件23b一直通到气体入口罩6内的测量管接头24。保护管23的下部件23a一直延伸到催化剂支座15，并在其那里的端部25处封闭。在侧向，保护管23以到KAT热管2a的内壁的间隔件支承在KAT热管2a的区域内并被这些间隔件定心在KAT热管2a中。在保护管内引入有多级温度计(STM)9，其在这个视图中位于其最上面的位置。其包含多个温度计TM1、TM2、TM3等直至在下端的最后一个温度计TMn。STM9可在保护管23内沿轴向来回移动(箭头28)。

最小测量区域原则上可自由选择。但为清楚起见，该最小测量区域优选从催化剂散料18的一端x1一直延伸到催化剂散料18的另一端xn。该最小测量区域分成多个小的子区域，其大小原则上也可自由选择。但在一优选的实施例中，这种子区域相当于两相邻的单个温度计x(TM)的间距。

STM9用机械定位装置8在保护管23内以步距Δx运动。从起始位置到终点位置的最大运动行程是工作行程xmax。从第一个温度计TM1到最后一个温度计TMn的路程加上工作行程xmax用L表示。机械定位装置8设置在上反应器罩6上并可拆卸地固定在该反应器罩上。

在机械定位装置8上固定一测量值转换器29，该测量值转换器又具有一与空间上隔开的控制台30连接的远程传输装置29a。测量值或信号被在测量值转换器29中处理并通过远程传输装置29a传输给空间上隔开的控制台30，该控制台具有用于接收和继续处理测量信号的装置以及用于控制机械定位装置8的装置。测量值通过信号线31或者通过无线电传输。

图2以放大图示出装入保护管23中的多级温度计9的剖视图，该多级温度计9在所示实施例中设计成多级热电偶。具体示出了热电偶或者说温度计TM3和TM4。每个热电偶被一热套管32包围，它们全部共同设置在一个热防护管33内。热防护管33又设置在保护管23内并可在该保护管内自由运动。

在热套管32内设有热电偶的两条热电偶金属线34a、34b，它们在其下端相互焊接。热电偶相互间具有轴向间距x(TM)。它们联合成被热防护管33包围的一束。联合在热防护管33内的这个束共同构成一STM9。接着将STM9引入保护管23中。热防护管33与机械定位装置8连接，更确切地说优选可拆卸地连接。

在图3a中，位置固定的STM(虚线)的温度曲线(图8)和可动的STM9(实线)的温度曲线共同标注在一个图表中。例如标注了KAT热管2a的第一个1/3。在该第一个1/3中存在过热部位。这里涉及在放热反应中的温度测量。

在横坐标上标注在热管2a内的从x1至x7的测量位置，在纵坐标上标注测量的温度T0、T1至T7，其中T0表示由最上面的热电偶TM1在到第一个测量位置x1的行程上测量的温度。

平行于横坐标标注温度计或者说热电偶TM1至TM7对于时刻t0至t4的位置。在这些时刻之间，可动的STM9沿箭头9a的方向分别移动一段行程Δx，直至到达总移动行程或工作行程xmax。在所示例子中，工作行程xmax相当于STM的起始位置0和测量位置x1之间的距离，它等于4个Δx。行程Δx是相邻测量位置x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7的距离的1/3，因此相当于测量位置x2、x2.1、x2.2、x3、x3.1、x3.2和x4相互间的距离。

为了说明这些关系，这里以热电偶TM4为例。第一次温度测量在时刻t＝t0进行。在这一时刻，STM9位于最上面的位置，如图1所示。热电偶TM4在这一时刻位于测量位置x2.2并测量温度T2.2上。接着在时刻t＝t1，STM9以步距Δx向前运动。现在热电偶TM4在测量位置x3上并测量温度T3。相应地，热电偶在时刻t＝t2、t＝t3和t＝t4在测量位置x3.1、x3.2和x4上并测量温度T3.1、T3.2和T4。在时刻t＝t4，全程走完工作行程xmax一次。

位置比较得出，在时刻t＝t3例如热电偶TM3测量在热电偶TM4在时刻t＝t0已经测量过的同一测量位置x2.2上的温度。如果该温度测量值相等，那么这说明热电偶没有误差并处于稳定状态。如果该温度测量值相互间有偏差，并且其它所有热电偶显示前一个热电偶在时刻t＝t0的温度测量值，那么这意味着热电偶TM3有误差。如果所有其它热电偶都有类似的偏差，则这说明当前处于不稳定的过程。也就是说，用这种方法实现热电偶的相互检查。在这个例子中，工作行程xmax分成4个相同的段Δx。相邻测量值通过直线相互连接，以表示位于这些测量值之间的部位实际上并不知道。显然，这种划分还比较粗。在实践中，人们选择具有更强划分的、更精细的分辨率，以便更好地接近实际的温度历程。

在t＝t4时示出与应用位置固定的STM的比较。位置固定的STM的测量值用虚线相互连接。这种测量在x＝x4时得到温度最大值T＝T4。与此不同，用本发明措施的测量方法在部位x＝x3.2得到温度最大值T＝T3.2，这个温度最大值高得多。因此明显更好地检测实际的温度历程。

在图3b中示出细化的方法的应用，其中首先在快速行进中以大的步距Δx——例如相当于按图3a的方法——走完工作行程xmax。在该快速行进时确定的温度最大值在部位x＝x3.2处为T＝T3.2。从这个温度最大值出发确定精细测量区域xF，该精细测量区域在这个例子中从该温度最大值之前的一个步距Δx到该温度最大值之后的一个步距Δx。在这个例子中，该整个精细测量区域分成6个相同的段。现在用与上述方法类似的方式测量这些较小的段的终点的温度。人们确定，在x＝x3.1.2时有温度最大值T＝T3.1.2，该温度最大值略高于在上面进行的方法中的T＝T3.2。也就是说，通过适当选择精细测量区域xF的地点可以缩小测量区域，由此在每测量序列的测量次数不变的情况下缩小子测量区域，从而提高了分辨率。

图4示出在一放热反应中的三条计算的温度历程，更确切地说对于一个没有装入件的反应管和两个具有不同的保护管直径dS的KAT热管2a，分别从管起点至整个管长的30％。在没有装入件的反应管(dS＝0.0mm)内的温度历程用作基准，它用实线示出。如果在KAT热管2a中央装入一外径为dS＝3.2mm的保护管23，则对反应进程的影响进而以及对发热的影响非常小(虚线)。但在保护管直径为dS＝8.0mm时，可以看到显著的影响(点划线)：温度最大值明显变小、变宽，并沿流动方向向后移动。

图5是一类似于图1的视图，其中在图5中放大示出一载热介质(WT)热管2b。该WT热管2b基本上与KAT热管2a一致。这里，主要区别在于热管2和保护管23之间的密封件35，该密封件防止反应气体12侵入热管2内部。在所示的实施形式中，保护管23和WT热管2b的内壁27之间的空隙用导热性好的材料36例如用铝或铁颗粒填充。在另一种这里未示出的实施例中，保护管23也可以偏心地、密封地靠在WT热管2b的内壁27上。在这种情况下，WT热管2b内的其余空间用绝缘材料36填充，使得STM9基本上直接测量WT热管2b的壁温。为了补偿不同的长度膨胀，保护管23在气体入口罩6的区域内具有一补偿器37。

图6示出具有WT热管2b的另一实施例的、与图5类似的视图。其具有多个优选做成热电偶的温度计，其中从热电偶到热管内壁27的导热能力在这种实施例中通过弹性元件38建立。

在图7a/b中详细示出图6中的局部视图VIIa。在这里，保护管23和热管内壁27之间的环形腔的密封件35由一轴封结构构成。为了优化功能，密封区域分成多个单件。密封件的中央元件是一支承套39，其下部伸到WT热管2b中，其中部和上部具有外螺纹40。在支承套39下端上设有一径向向外的凸缘41，该凸缘用作轴封组件42的支座。轴封组件42被一支柱(Stempel)43压缩。为此所需的力由螺母44施加，该螺母拧在支承套39的外螺纹40上。这里例如通过锁紧螺母45确保这个螺母44的位置。支承套39的外螺纹40向上延伸超出锁紧螺母45一段距离。在这个螺纹40的上端拧上一连接件46，该连接件的下端具有带螺帽的管接头47。连接件46的上端做成夹紧或卡套式管接头48，本来的保护管23连接在该夹紧或卡套式管接头48上。保护管23在其从WT热管2b到机械定位装置8的行程上包含一补偿器37，如果需要的话，还包括可拆卸的其它连接装置23c。

一热防护管33延伸穿过保护管23，再穿过连接件46和支承套39，在该热防护管中热电偶TM1至TMn的信号线49从反应器1中引出。热防护管33在其下端用一两侧的夹紧或卡套式管接头50连接在STM9上，这里该STM9做成多级热电偶。STM9具有带有多个弹性元件38的导管51，这些弹性元件与热管内壁27热力接触。如这里所示，这个弹性元件38可以这样制造，即开口52引进到导管51中。一冲压凸模(Stanzstempel)可移动穿过这个开口52，该冲压凸模将弹性元件38从相对的导管侧冲出，并可以形成与导管51的连接53。接着，将热电偶(例如TM1)固定在弹性元件38内侧上。在不同的轴向平面上多次重复这种制造方法。其中，如图7b中所示，热电偶TM1至TMn均匀地在周向偏置，由此使导管51径向定心在WT热管2b的中心。弹性元件38也可以用其它方法这样制造(这里未示出)，即把事先准备好的弹性元件例如通过电子点焊固定在导管51的外壁上。这里，导管51中的开口52对于建立对热电偶的可接近性也是有利的。在事先准备好的弹性元件38上也可以例如安装一用于相配地接纳热电偶的连接部位，由此可以大大简化加工。

WT热管2b的下端优选用一密封的或打孔的封闭件54来封闭。

Claims (25)

1.一种用于进行吸热或放热气相反应的管束式反应器，具有：

—填充有催化剂的反应管的管束，所述反应管的端部密封固定在管底内，并且所述反应管在运行时被流体载热介质环绕流动，

—包围管束的外壳，

—覆盖管底之一的气体入口罩，

—覆盖另一管底的气体出口罩，

—其中反应管与气体入口罩和气体出口罩流通连接，以及具有

—至少一个多级温度计，该多级温度计装在一设置在管束内的热管中，

其特征在于：

所述至少一个多级温度计(9)可在所述热管(2)内沿轴向运动，并且管束式反应器(1)具有用于执行多级温度计(9)的轴向运动的机械定位装置(8)。

2.按权利要求1所述的管束式反应器，

其特征在于：所述至少一个多级温度计(9)具有一定数量的单个温度计(TM)，所述单个温度计的数量在2至50、优选在4至40、特别优选在6至30以及进一步优选在8至21的范围内，其中所述单个温度计(TM)相互间具有预定的轴向间距(x(TM))。

3.按权利要求1或2所述的管束式反应器，

其特征在于：

在所述至少一个多级温度计(9)内的相邻单个温度计(TM)的轴向间距(x(TM))相同。

4.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述多级温度计(9)做成多级热电偶。

5.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于至少一个设置在管束内的、带有在轴向不可动的多级温度计的附加热管，其中带有轴向可动的多级温度计(9)的热管(2)占热管总数中的份额小于100％、优选小于50％、特别优选小于10％。

6.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

在热管(2)内的所述至少一个多级温度计(9)设置在一保护管(23)内。

7.按权利要求6所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述保护管(23)设置在热管(2)的管轴线上。

8.按权利要求7所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述保护管(23)用间隔件(26)支承在热管(2)的内壁(27)上。

9.按权利要求6至8之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

在保护管(23)内的所述至少一个多级温度计(9)设置在一热防护管(33)内，该热防护管可在保护管(23)内轴向运动。

10.按权利要求9所述的管束式反应器，

其特征在于：

至少一个热管(2a)与气体入口罩(6)和气体出口罩(7)流通连接并具有催化剂填料(18)，该催化剂填料在其反应效果方面与反应管的催化剂填料相当；保护管(23)穿过催化剂填料(18)的至少一部分，带有多级温度计(9)的热防护管(33)至少在一部分催化剂填料(18)上延伸并能运动。

11.按权利要求10所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述多级温度计(9)的、在过热部位区域内的相邻单个温度计(TM)的间距(x(TM))小于在其余区域内。

12.按权利要求1至9之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

至少一个热管(2b)相对于气体入口罩(6)密闭密封，其中多级温度计(9)延伸穿过整个热管(2b)和/或能在那里轴向运动。

13.按权利要求9和12所述的管束式反应器，

其特征在于：

在保护管(23)的外侧和热管(2b)的内壁(27)之间的空隙填充有导热的惰性材料(36)。

14.按权利要求12所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述多级温度计(9)与热管(2b)的内壁(27)直接接触。

15.按权利要求12所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述多级温度计(9)具有至少一个导热的弹性元件(38)，该弹性元件与热管(2b)的内壁(27)接触。

16.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述至少一个多级温度计(9)具有远程传输装置(29a)，该远程传输装置能将得出的测量值传输给空间上隔开的控制台(30)；机械定位装置(8)具有用于接收来自所述控制台(30)的控制信号的装置。

17.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器。

其特征在于：

所述机械定位装置(8)具有步进电机，该步进电机优选做成直线电机。

18.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述机械定位装置(8)用于通过多个步骤和测量位置以手动控制和/或以控制程序运行。

19.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述机械定位装置(8)用于使所述多级温度计(9)沿最大工作行程xmax运动，该工作行程高达相邻单个温度计(TM)的间距x(TM)的300％、优选高达200％、特别优选达100％。

20.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述机械定位装置(8)根据在安装地点适用的安全要求做成防爆的。

21.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述保护管(23)由至少两个部件(23a、23b)构成，所述部件在气体入口罩或气体出口罩(6、7)内、优选在构成上反应器罩的那个罩内可拆卸地相互连接。

22.按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器，

其特征在于：

所述保护管(23)在其背向机械定位装置(8)的端部(25)处封闭。

23.一种用于测量在按上述权利要求之任一项所述的管束式反应器内的温度曲线的方法，

具有以下步骤，

为准备温度测量：

a)确定最小测量区域；

b)确定相邻单个温度计(TM)相互的间距(x(TM))，并求出所需的单个温度计(TM)的数量，

或者

确定单个温度计(TM)的数量，并求出相邻单个温度计(TM)相互的间距(x(TM))；

c)根据相邻单个温度计(TM)的间距(x(TM))确定多级温度计(9)的工作行程(xmax)；

为进行温度测量：

d)通过机械定位装置(8)使多级温度计(9)运动到起始位置，并限定基准点；

e)按以下子步骤以步距△x＝1/n＊x(TM)走完工作行程(xmax)，其中n等于比1大的整数：

e1)等待，直至温度变化的速度低于预定值，或二者择一地确定相应的时间间隔；

e2)使多级温度计(9)以步距(△x)的距离运动到下一测量位置；

e3)重复各个子步骤直至工作行程xmax的终点；

f)求出温度极值，该温度极值在放热反应中是最高温度，在吸热反应中是最低温度。

24.按权利要求23所述的方法，其特征在于：

在步骤e)中在先行工作阶段中快速走完工作行程(xmax)，其中n等于在1至50之间的整数，并且在步骤f)之后进行以下步骤：

g)从所述温度极值出发确定一精细测量区域(xF)，该精细测量区域最多与相邻单个温度计(TM)的间距(x(TM))一样大，并且该精细测量区域的中心在所述温度极值的位置上，

h)以比在所述先行工作阶段中的步距小的步距、至少和在所述先行工作阶段中的测量时间一样大的测量时间在各测量位置上测量从精细测量区域(xF)的一个边缘至另一个边缘的温度。

25.按权利要求23或24所述的方法，

其特征在于：

温度测量由程序自动进行。

Images