CN101977680A - 多列式热板和配备多列式热板的换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热板，它借助滚压缝或焊缝(54)分成至少两列(51、52、53)，以及还涉及一种由此组成的热板模件(100)，其中，各列热板通过冷却和加热剂供应装置的公共的输入和排出管(4a、4b、4c、5a、5b、5c)连接。这种热板称为多列式热板。此外，本发明还涉及一种换热器(30)，它具有一个外壳(2)、至少两个传热模件(3、100)，其中至少一个是按照本发明的多列式热板模件(100)，以及具有与传热模件(3、100)连接的、用于冷却或加热剂供应装置的输入和排出管(4、5)，其中，输入和/或排出管(4、5)在换热器(30)外壳(2)内部会合。

Description

多列式热板和配备多列式热板的换热器
技术领域
本发明涉及一种新型热板，它借助滚压缝或焊缝分成至少两列，以及涉及一种由此组成的热板模件，其中，各列热板通过冷却或加热剂供应装置公共的输入和排出管连接。这种热板称为多列式热板。
此外，本发明还涉及一种换热器，它有一个外壳、至少两个传热模件，其中至少一个为按照本发明的热板模件，以及具有连接传热模件的、用于冷却或加热剂供应装置的输入和排出管，其中，输入和/或排出管在换热器外壳内部会合。
背景技术
在换热器内实施化学反应以及蒸发和冷凝过程时，反应热往往借助冷却或加热剂排出或输入，此时，冷却或加热剂通过例如由螺旋管、管束或热板组成的传热模件传导。在实施化学反应时换热器意味着是反应器，在实施蒸发和冷凝过程时，换热器成为冷凝器，例如端部冷凝器。
尤其由热板组成的传热模件是已知的以及经常在许多大型工业过程中使用。
例如，在DE-A19952964、DE-C19754185、DE-A19848208以及WO-A01/85331中介绍的反应器，尤其通过使用热板用于实施部分氧化。在EP-A1002571中还介绍了一些特别有利的平板反应器，它们涉及一种反应器，用于实施一些热效应很高的反应。在那里介绍的反应器中，许多在它们之间可安置催化剂粒子的热板并列地布置在反应器容器内，使它们形成一个由叠片组构成的热板模件，其中，添加的气体流动通过这些叠片组。这种模件式结构在实施反应时带来突出的优点。尤其是，在这种反应器中各热板模件可以更换和检修，因此在一个热板模件损坏的情况下或在实施维护作业时，反应器只须在热板模件更换期间短时间关闭。特殊的反应器还允许取出个别热板模件，并在没有该热板模件的情况下可以在反应器内实施其他反应。
在EP-A1221339中介绍了一种换热器，其中的热板按有利的模块结构方式设计。在那里的热板模件小于处于反应器上的检查孔。
然而，对于一些特殊的应用，希望有可变和比用已知的热板和热板模件能达到的更好的温度控制。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是提供一些热板，它们能灵活工作并因此也能适用于那些采用已知的热板不能或只能困难地实施的特殊的应用。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种没有上述缺点的换热器，它有一个外壳、至少两个传热模件以及有与传热模件连接用于冷却或加热剂供应装置的输入和排出管，用于实施热效应很高的化学反应以及蒸发和冷凝过程。
上述技术问题通过专利权利要求的技术主题得以解决。
本发明涉及一种热板，它借助滚压缝或焊缝分成至少两列51、52、53，以及涉及由这种热板组成的模件100，其中，各列热板通过公共的输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c连接。
按一种优选的实施形式，将本发明的热板设计为，其中至少一列设有折流板61，它使得更容易有目的地控制各列内部的流程。这些折流板61优选地可以通过滚压缝或焊缝制成。
按另一种优选的实施形式，在两列之间的至少一条滚压缝或焊缝62在至少一个位置间断，从而可在两列之间发生流体交换。
在现有技术中热板模件总是由连接成一个通道的单列式热板组成。在按照本发明的多列式热板模件中，多个热板区段分别连接成一个通道。与现有技术已知的单列式热板相比，按照本发明的多列式热板有一系列优点，尤其当按照本发明的热板组合为热板模件时表现得尤为突出。
通过按照本发明的热板模件也可以在两种以上介质之间进行热交换。理论上介质的数量不受限制(仅通过列的数量限制)，但鉴于实用性和适用性，它们总共为2至5种不同的介质。此外，通过在热板模件内部一些不同尺寸的列，很小的容积流可以与大的容积流互相组合在同一个热板模件中。因此介质的参数，亦即容积流量和流速，可以彼此独立地控制。取代应运行多个换热器，采用按照本发明的热板模件可以将不同的介质循环综合在单一一个热板模件内，这意味着突出的经济性优点，以及可以用小的空间实施一种灵活的过程控制。也完全可以将气体与液体通道组合在一个模件中。无论蒸发还是冷凝和固体离析(升华、结晶等)，任何时候都可以在该换热器内不仅在列的外部而且在列的内部进行。
因此即使只使用一种介质，采用按照本发明的多列热板也有显著的优点。例如热板不同的列可以有不同的容积和必要时通过折流板造成不同的介质路径，从而可以在一个热板模件内部形成不同的温度剖面。
此外，按照本发明的热板模件不仅适用于冷却和加热剂供应装置，而且也适用于在热板内部进行化学和物理反应。通过按选择间断滚压缝或焊缝，相邻列的介质可以发生接触并进行化学和物理反应。由此可以在热板内部准确规定的位置输入反应物。这种可行的输入在理想温度水平下的侧流，可以防止在QT变化曲线内温度交叉(箍缩)。此外，按照本发明的热板为了在准确规定的温度下引出介质而允许开孔。
在按照本发明的热板中还可以在个别横截面内有很高的压力。
此外采用按照本发明的热板在设备内部的个别横截面可以最佳化，由此可以实现很高的传热系数。
按照本发明的多列式热板可以简单地由已知的单列式热板制成，为此将传统的单列式热板借助滚压缝或焊缝54分成多列51、52、53。然后每列以普通的方式设置输入和排出管，如图5至图9中表示的那样。
按照本发明热板列的数量没有特别的限制，但必须至少存在两列。列的最大数量仅受热板被期望的用途以及尺寸限制，但通常不大于10，优选地不超过7。
非常有利的是热板具有2、3、4或5列，尤其有2或3列。
各列可以占据热板不同大小的区域，由此例如可以组合不同的容积流。
如上面已详细说明的那样，为了供热或散热在各列中流过不同的介质。不同的介质可以有差别很大的热容量。热容量小的介质可例如比热容量较大的介质更迅速地流动通过一列，因为这种热容量小的介质为了输入或排出要求的热量所需要的时间较短。
按照本发明在不同列中甚至可以采用有不同物态的介质，如气态和液态。此外在反应时可以发生物态改变和质变。
按照本发明的热板各列51、52、53优选地垂直延伸，所以也能实现自然循环以及在其上端和下端有孔，通过这些孔各列与介质的输入和排出管4a、4b、4c和5a、5b、5c连接。在按照本发明的热板相邻列内介质的流动可以沿相同但也可以沿相反的方向进行。此外，介质在列内部的走向可以受不同结构纵缝54的影响。所述纵缝是指滚压缝或焊缝，它们将各列彼此分离。根据需要它们可以有直线或其他结构的走向。例如所述走向可以设计为曲线状或有多次转弯。将相邻列彼此分离的纵缝或所述缝不同的走向，影响和控制介质在列内部的走向以及介质在列内部的停留时间。
为了进一步控制介质在列51、52、53内部的走向可以安置折流板61。这种折流板恰当地同样通过滚压缝或焊缝造成。这些折流板成为按照本发明的热板一列内部的转向位置。折流板的形状没有特别的限制。因此折流板可以构成介质的流动通道，以及由折流板确定的流动通道可以任意定向，尤其也可以蛇曲状或沿对角线延伸。一种特别的设计是横向于介质在热板内部流动方向的直线状折流板。
此外按照本发明热板的各列51、52、53也可以不沿热板整个区域延伸。在这种情况下至少其中一个纵缝54至少在一端不在热板上或下棱边处结束(例如针对一种垂直走向的列)。图8表示了这种情况，在图中表示的右列51没有延伸到按照本发明热板的下棱边。因此为此列所设的输入或排出管4a处于热板的侧棱边上，以及相邻的列52相应地沿着使另一列变短的区域延伸。这种不同设计的转向和纵缝的组合通过期望的工艺过程造成，以及允许建立起热板模件内复合的温度剖面。
按一种实施形式，将按照本发明热板的列51、52、53彼此分离的纵缝62在规定的位置63间断。所述间断63成为相邻列51、52之间的连接点，这意味着，通过一列导送的介质可以到达与之连接的那一列中，或反之。由此可以使通过如此连接的那些列流动的介质混合。所述间断可以任意大小，从而可以根据要求调整混合度。当然，可以存在一个以上的间断。由此也可以在按照本发明的热板内部实施化学反应。也就是说，流动通过连接的列的介质可以含有原始材料和反应物，并在它们通过纵缝的间断进入其他列后可以发生化学反应。通过细致地组合纵缝的设计、转向及在纵缝内间断的定位，可以针对具体的化学反应，达到有关介质在混合时刻的温度、介质温度梯度的变化过程及其混合度等方面的最佳条件。这尤其对于动态控制反应可以是有利的。
按照本发明的热板优选地组成模件并由此构成按照本发明的热板模件100。如此组合的按照本发明热板的数量没有特别的限制，而是针对使用要求。处于一个热板模件中的热板，鉴于组合所施加的滚压缝或焊缝54、61、62通常结构相同。在按照本发明的热板模件中，热板各相应的列通过公共的输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c连接。
本发明另一个方面涉及一种换热器30，它有一个外壳2、至少两个传热模件3，其中至少一个是按照本发明的热板模件100，以及具有与传热模件3连接的、用于冷却或加热剂供应装置的输入和排出管4、5，其中，输入和/或排出管4、5在换热器30外壳2内部会合。优选地输入管，更优选地输入和排出管，在外壳内部互相连接。若在按照本发明的换热器30中存在多个按照本发明的多列式热板模件，则一个热板模件的与一个输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c连接的热板区段51、52、53，优选地与另一些按照本发明的多列式热板模件相应的输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c连接。还可以互相连接同一个热板模件的两个或多个输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c。在这种情况下显然只是这些通过它们导引相同介质的热板的列才与公共的输入和排出管连接。
下面借助最简单的实施形式详细说明本发明，其中，所有的输入管4a、4b和4c组合成一个公共的输入管4以及所有的排出管5a、5b和5c组合成一个公共的排出管5，也就是说只使用一种介质。只要不另外强调指出或对于专业人员是显而易见的，其中例如由于在不同列中导引不同的介质，可能仅会合一些或不会合任何输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c的实施形式，原则上也适用于按照本发明的设计。
如上面已提及的那样，按照本发明的热板流过反应物或原始材料，所以在热板内部发生化学反应。这种实施形式特别重要的是，将热板分成多列的滚压缝或焊缝有间断，以及所述间断允许相邻列之间流体传输。然而按照本发明的热板通常流过加热或冷却剂，以及在下面详细介绍这种优选的实施形式。
按一种优选的实施形式，与传热模件3连接的输入或排出管4、5经过蒸汽筒33在换热器30外壳2的内部互相连接。在按照本发明多列式热板模件中有多种不同介质并因而有不同冷却或加热剂循环的情况下，通常仅一个闭合的冷却或加热剂循环与蒸汽筒连接。
按另一种优选的实施形式，蒸汽筒33完全设在外壳2内部。
按另一种优选的实施形式，蒸汽筒33可以与中央的冷却或加热剂供应装置分离以及可以沿垂直方向从换热器30取出。
按另一种优选的实施形式，传热模块3可以与所述的中央冷却或加热剂供应装置或与一些中央冷却或加热剂供应装置分离，以及可以沿垂直方向从换热器30中取出。
按再另一种优选的实施形式，冷却或加热剂供应装置可以按自然循环工作。
按再另一种优选的实施形式，换热器30是一个冷凝器以及有至少一个辅助冷凝器36。
按另一种优选的实施形式，每个传热模块3在换热器30外壳2的内部设一个辅助冷凝器36。
采用按照本发明的结构可以增大换热器的容量，与此同时仍能保证有利地供应冷却或加热剂，以及保证模件3和必要时存在的蒸汽筒33可以方便地从换热器中取出和进行维修。由此达到将多个换热模件设在一个外壳2内部，以及传热模件冷却或加热剂供应装置的输入和/或排出管在外壳内部连接。由此在换热器内部形成闭合的冷却或加热剂系统，以及换热器只需要冷却或加热剂的一个中央输入或排出。因此换热器的外壳可以简单地制造并避免热应力，以及所采用的外壳与所使用的模件数量无关。因此外壳可以标准化。此外，通过所述闭合的冷却或加热剂供应装置可以特别简单地实现自然循环，其中，冷却或加热剂借助温度梯度通过冷却或加热剂系统运动，此时不必使用泵送系统。
按照本发明的换热器30特别适合使用集成组合在冷却或加热剂系统中的蒸汽筒33。使用与换热器结合成为锅炉的蒸汽筒是专业人员已知的。当蒸汽筒使用于端部冷凝器时，它可用于隔离不同状态(液态/气态)的冷却剂，以及用于调整冷却剂系统内期望的压力。在反应器中，蒸汽筒同样可用于调整冷却或加热剂系统中的压力，并因而用于制备过程热或排出过程热。取决于过程温度，例如当达400℃的温度时在蒸汽筒内的压力可以从真空至160Bar。以此方式在冷却或加热剂系统中可以实现最高压力和最佳地输入或排出过程热。与此同时可以达到在介质或产物方面最佳的传热系数，并尤其避免压力损失或效率损失。
在按照本发明的换热器30中，蒸汽筒33或全部或局部设在换热器外壳内部。采用这种结构可以缩短换热器固定点之间的距离，并因而减小热应力。优选地，蒸汽筒可以完全装在换热器外壳内部，由此可以达到固定点之间的最短距离。从而也获得换热器一种特别紧凑的结构。
按照本发明一种特别有利的实施形式，蒸汽筒33设置为，在输入管拆卸后它可以向上从换热器30中拔出。蒸汽筒通常可拆地尤其通过螺钉与冷却或加热剂的输入和排出管4、5连接。在蒸汽筒取出后可以用同样方法优选地取出个别要实施修理或维护作业或要清洗的传热模件3。采用这种结构在换热器外壳2内提供一个供蒸汽筒或换热模件通过用的孔或设备盖34就足够了。此外，通过取出蒸汽筒33可形成一个为取出传热模件所需的空隙。因此所述结构是特别有利的，因为大的设备盖昂贵以及制造复杂。有利的是设备盖和外壳内为此提供使用的孔应保持为尽可能小。这一点还可以有利地这样达到，即，蒸汽筒构成设备盖的一个组成部分并因而本身关闭换热器外壳上的一部分孔。
按照本发明换热器30的另一个优点在于可自由选择换热模件和换热器外壳的形状。其结果是可以以简单的方式实现换热器与个性化工作要求的特殊匹配。
热板由现有技术是已知的以及按照本发明的热板可以连接成组件，所谓传热模件，亦即热板模件。如这里所使用的术语“传热模件”表示这种多个可流过冷却或加热剂(或介质)的热板连接而成的组件，它有冷却或加热剂供应装置的输入和排出管并因而构成一个单元。在多列式热板的情况下，按照本发明传热模件应理解为其相应的列分别连接为一个通道的热板。因此热板模件也可以有一个以上，但最多与存在的列的数量一样多的冷却或加热剂供应装置的输入和排出管。
按照本发明的换热器在外壳内部含有至少两个，优选至少三个，更优选地至少四个，更优选地至少五个，更优选六个或更多个传热模件。传热模件可任意设计，其中采用至少一个按照本发明的多列式热板模件。
热板模件通过布设相互连接的有一个公共的冷却或加热剂进口和出口的热板确定。
传热模件3优选地以这样的方式布置在换热器30的外壁内部，亦即使它能从换热器中取出。传热模件与冷却或加热剂供应装置(或反应剂供应装置)的输入和排出管4、5连接，以及优选地另外与换热器适用的固定装置连接。优选地，传热模件悬挂在换热器内的支架上。
为了取出个别传热模件3，有必要将它与冷却或加热剂供应装置的输入和排出管4、5以及固定装置分离。传热模件的输入和排出管可以与冷却或加热剂供应装置或换热器30的固定装置以任何方式连接。
在这里所使用的术语“分离”包括拆除连接，例如螺钉连接。优选地传热模件可拆地通过已知的连接机构互相连接，从而可以方便地取出传热模件以及随后可以重新连接或固定。
若换热器30用作端部冷凝器，则优选的是传热模件3配备有冷凝物的收集槽10、31。所述收集槽可以安置在传热模件下方以及优选地在换热器外壳2内部互相连接，此外有一个从换热器引出的公共排出管11、32。优选地，布置在一个平面内的那些传热模件有一个从换热器引出的公共排出管。适用的收集槽是专业人员已知的。
优选地冷却或加热剂供应装置与传热模件3连接的输入管4安装在传热模件下侧。冷却或加热剂可通过此输入管引入传热模件。在流过传热模件后，冷却或加热剂经由同样与传热模件3连接的排出管5重新从传热模件引出。
冷却或加热剂供应装置的输入和排出管4、5在换热器30外壳2内部会合。优选地，输入管在外壳内部会合。通常和特别优选地，不仅去往各传热模件的输入管，而且从各传热模件的排出管，均在外壳内部会合。由此按照本发明获得最突出的优点是，在传热模件外壳内部只须设一个孔用于输入管以及一个孔用于排出管。
这意味着，冷却或加热剂供应装置的输入管(或排出管)在外壳内部的一个位置汇合或通过容器或管道连接，从而形成一个连接的冷却或加热剂系统。优选地，输入管(和排出管)可以与传热模件分离以及冷却或加热剂系统连接为，使冷却或加热剂供应装置即使在一个或多个传热模件从换热器取出时仍能继续工作。由现有技术已知冷却或加热剂供应装置的输入或排出管与传热模件连接用的恰当装置以及输入和排出管适用的接头，优选螺纹连接装置。
在按照本发明的热板模件中，一个热板模件的输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c互相不连接，从而只须为每个分开的冷却或加热剂循环的输入管设一个孔以及为其排出管设一个孔，也就是说，采用按照本发明的热板模件可以运行多个冷却或加热剂循环，而与在换热器中装入多少个按照本发明的热板模件无关。
在本说明书中输入管一般用附图标记4表示，以及排出管用附图标记5表示。但在按照本发明热板模件的实际工作时，尤其当热板模件不同列内的介质反向流动的情况下，当然输入管也可以通过接头4以及排出管通过接头5实现。
如果换热器30有一个蒸汽筒33，则优选的是，传热模件3冷却或加热剂供应装置的排出管5通入蒸汽筒内。除此之外优选的是，冷却或加热剂供应装置的排出管与蒸汽筒连接为，使蒸汽筒可与之分离并可将蒸汽筒从换热器取出。
由现有技术已知一些适用于按照本发明换热器30的蒸汽筒33，例如可参见当前的VDI 
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蒸汽筒全部或部分装在换热器外壳2内部。优选地蒸汽筒与传热模件的冷却或加热剂供应装置的输入和排出管4、5或与冷却或加热系统连接，所以从蒸汽筒流出的冷却或加热剂可以经输入管流入传热模件。接着，冷却或加热剂通过排出管从传热模件流出，以及优选地重新流入蒸汽筒。以此方式形成一个闭式的冷却或加热剂系统。此外优选地，蒸汽筒对外有一个冷却或加热剂输入管42，以便给换热器供应“新鲜的”冷却或加热剂。还优选地，蒸汽筒有一个将冷却或加热剂从冷却或加热剂系统向外排出的排出管39。通过此排出管可以从换热器取出蒸汽或液态的冷却或加热剂。
如这里所使用的术语“冷却或加热剂系统”包括换热器30的所有组成部分，如管道、传热模件3、蒸汽筒33等，在换热器工作期间冷却或加热剂流动通过它们。在这里，冷却或加热剂系统可以有附加的组成部分，例如泵送系统以及对外的其他流入或流出管。例如在换热器工作后或为了在换热器工作期间更换冷却或加热剂，可通过此流出管取出冷却或加热剂。优选地，将流出管的出口设在换热器外壳内的一个位置上，这一位置处于传热模件3、100的下方，从而可实现从冷却或加热剂系统方便地取出冷却或加热剂。此外优选地，冷却或加热剂系统还包括一个进口，它允许将冷却或加热剂加入冷却或加热剂系统中。所述进口例如设在蒸汽筒33上或换热器外壳上，优选地此进口处于传热模件的上方，为的是能方便地充填冷却或加热剂系统。
此外优选地，若换热器30设计为端部冷凝器，则它可以有连接在传热模件3下游的辅助冷凝器6。术语“连接在下游”在这里的含义是，要冷却的介质首先在传热模件中冷却，然后余留的气态介质导入附加的辅助冷凝器内。在这些辅助冷凝器中实施另一个冷凝步骤，此时形成的冷凝物可输入其余的冷凝物内，剩余的气态介质可以从换热器导出或重新供给冷凝过程。优选地，辅助冷凝器直接安置在传热模件上(背负式冷凝器)，以及有一个对外的通过换热器外壳的出口。优选地在每个传热模件上安置一个辅助冷凝器。
此外优选地，换热器30在外壳2内包括一个设备盖34。在使用蒸汽筒33时可以将它集成组合在设备盖内。这意味着，蒸汽筒与设备盖连接，例如焊接，并由此减小设备盖的面积。设备盖用普通的装置安装在换热器上。为了拆除蒸汽筒和/或传热模件3，将设备盖连同蒸汽筒向上取出并通过在换热器外壳内形成的孔取出传热模件。采用这种结构简化了昂贵和难以制造的设备法兰，以及蒸汽筒可以与设备盖一起拆除。
按另一种同样优选的实施形式，设备盖34不与蒸汽筒33固定连接，尤其按一种实施形式，此时蒸汽筒完全处于换热器30的外壳2内部。在这种情况下，设备盖可以(但非必须)包含一个或多个供来自蒸汽筒的输入管或排出管通过用的孔。
此外优选地，换热器30在外壳2内有一个孔35，它允许进入换热器内部。所述孔构成检查孔，它允许操作者进入换热器内部。
换热器30的外壳2可以有任意的形状。优选地它是圆柱形。
传热模件3可按任何方式安置在换热器30的外壳2内部。优选地，传热模件从上面看围绕反应器中心设置，如举例表示在图4中那样。优选地，蒸汽筒33布置在反应器中心。若不存在蒸汽筒，则优选地令冷却剂输入或排出管4、5在反应器中心会合。优选地，至少四个传热模件围绕蒸汽筒排列在一个平面内。此外优选地，传热模件不仅排列在一个平面内，而且还上下叠置。优选地，在换热器内至少两个平面，此外优选地至少三个平面设置有传热模件。
适合使用于按照本发明的换热器30的冷却或加热剂是专业人员已知的，它们例如包括水和水蒸气。
按照本发明的换热器30可设计为冷凝器或反应器。在本发明的范围内反应器适用于实施热效应很高的催化反应。为此适用的催化剂是专业人员已知的，并以同样已知的方式加入反应器内，例如传热模件3内。设计为冷凝器的换热器可同样按已知的方式使用于大型工业设备中。优选地，按照本发明的换热器设计为端部冷凝器。按照本发明的换热器尤其适合在大尺寸的技术设备中使用，并因而优选地高度、宽度或深度超过2m，此外优选地超过4m，更优选地超过6m。上限只通过可施工性极限确定，如辊道的长度、现有起重设备的状况等。
此外优选地，传热模件可以具有辅助介质供应装置的输入和排出管。辅助介质在这里可以是惰性气体、清洗剂或其他液态或气态物质，它们在换热器工作期间或工作后应在传热模件内使用或提供给外表面使用。辅助介质供应装置与冷却或加热剂供应装置分开，以及在冷却或加热剂留在冷却或加热剂系统内部时，辅助介质进入到在工作期间被一种或多种介质流过的换热器的内部。例如，借助辅助介质供应装置可向传热模件导入一种清洗液，它可用于清洁传热模件，不必将它从换热器取出。已经脏了的液体接着可以通过排出管排放到换热器的底部。但辅助介质供应装置也可以使用于提取换热器内介质的试样，为的是能更好地控制反应过程。还优选地，将辅助介质供应装置设计为，将用于一种或多种辅助介质的输入和/或排出管在换热器内部会合，并可通过唯一的孔导入换热器外壳内或从那里引出。
在本发明的范围内换热器适用于采用不同介质的过程。“介质”是指一种流体，尤其气体、液体和弥散的固体。所述介质也可以由气态和液态的成分组成。优选地，所述介质是气体或气体与液体的混合物，最优选的是气体。按优选的作为端部冷凝器的实施形式，所述介质优选地通过冷凝从气态转变为液态。
在图3和图4中借助端部冷凝器详细说明按照本发明的换热器，但本发明同样涉及用于实施化学反应的反应器，它们在图中没有表示。
附图说明
图1示意表示一种已知的包括一个传热模件和辅助冷凝器的端部冷凝器。
图2表示一个热板模件。
图3表示按照本发明的换热器。
图4表示图3中换热器俯视图。
图5示意表示一个三列式热板模件，它通过热板分成三列构成。
图6表示一个两列式热板模件，它在一列热板中有折流板。
图7表示一个两列式热板模件，它有非直线状纵缝和有折流板。
图8表示一个三列式热板模件，它有一个缩短的热板区段。
图9表示一个三列式热板模件，它可通过间断的纵缝来混合侧流。
具体实施方式
图1表示一个有外壳2的端部冷凝器1。设计为热板模件的传热模件3设在外壳2内部。热板模件有冷却水的输入管4和排出管5。此外在热板模件3上安置一个辅助冷凝器6，它可以在下游冷凝。未凝结的气态介质在流过辅助冷凝器6后通过排出管7从端部冷凝器1引出。辅助冷凝器6同样有冷却水的输入管8和排出管9。形成的冷凝物可以通过使用有隔热底板10的收集槽收集，以及通过排出管11从端部冷凝器1引出。
图2表示一个传热模件，它表示为一个单列式热板模件3。热板模件3的热板21互相连接并有封闭侧22。此热板模件3在封闭侧22可以有固定装置(例如通孔23)。在热板模件3的热板21之间有空隙24，在换热器工作时介质可以通过它们流动。在换热器用作反应器的情况下，这些空隙24可以充填例如作为催化剂颗粒的催化剂。催化剂也可以弥散或溶解在流体内。在换热器用作端部冷凝器的情况下，这些空隙24可以空置或有延缓流动的装置。
图3表示按照本发明的换热器30，在外壳2内部有传热模件3。传热模件3设计为热板模件以及有用于冷却或加热剂供应装置的输入管4和排出管5。此外在传热模件3的下方安置收集槽31用于收集冷凝物。收集槽31互相连接以及冷凝物可以通过排出管(未表示)从换热器30中引出。换热器30还有一个下部出口32，冷却或加热剂可通过它从换热器30排出。此外，换热器30的冷却或加热剂系统包括一个蒸汽筒33，它与传热模件3的输入管4和排出管5连接。换热器30用设备盖34封闭，设备盖34与蒸汽筒33固定连接。若要将蒸汽筒33与冷却或加热剂系统分离，则可以将蒸汽筒与设备盖34一起向上拆出。然后可以将传热模件3通过在换热器30内形成的孔取出。为了能进入换热器30内部，换热器30的外壳2有一个检查孔35。
剩余的气态介质可通过排出管7从换热器30内部引出。按一种优选的实施形式(未表示)，排出管7同样在换热器外壳内会合，所以与传热模件的数量无关在换热器30外壳内部只须设一个孔，用于从换热器引出余留的气态介质。换热器30的蒸汽筒33有一个测量装置43。此外，蒸汽筒具有给水进口42、蒸汽出口39和水位指示器38。换热器30设计为端部冷凝器。介质沿箭头40的方向进入换热器30内部。然后介质在换热器30内上升并沿箭头41的方向进入传热模件4并在那里冷凝。余留未凝结的气体(按选择)可经由排出管7从换热器30引出。在换热器30内产生的冷凝物聚集在收集槽31中，然后通过排出管从换热器30引出。
图4表示从上面看图3所示换热器30。可以看到设在中央的蒸汽筒33以及形式上为热板模件的传热模件和冷却或加热剂的排出管5。换热器30的外壳2有用于取出冷凝物的排出管39。排出管39在换热器30内部汇入收集槽31中(在本视图中没有表示)。其他结构可参见图4。
图5表示一个热板模件100，它由三列的热板51、52、53组成。这三列热板通过将普通的单列热板通过纵缝54分成三列构成。相应的列通过公共的输入和排出管4a、4b、4c、5a、5b、5c连接。在按照本发明的实施形式中，与前面已说明的那些实施形式中一样，与热板列51、52和53连接的输入和排出管在(未表示的)换热器30(未表示的)外壳2内部会合。
图6类似于图5表示一个热板模件100，它由包括两列热板的热板构成，以及其中一列51例如借助滚压缝或焊缝配备有折流板61，由此可以影响或更好地控制热板列内部的介质走向。
尤其是，通过列51内的折流板61可以延长介质通过列51的流动路程。
所述实施形式例如特别有利于在热板模件100内部造成大的温差。若同样的介质流动通过列51和52(优选的实施形式)，则热板模件100区域51的加热强于热板模件区域52，因为在区域51内的温度不能如在区域52中那样迅速地降低。热板模件内部这种不均匀的温度变化过程对于某些用途是有利的。当然，在不同的介质流动通过列51和52时，此时输入管与排出管4a、4b与5a、5b不能连接，所述温度变化过程的不均匀度会更大。
图7表示一个两列式热板模件100，其中，这两列52有类似于图6的折流板61，以及纵缝54不是直线而是有曲线状走向。在本实施形式中，介质在这两列51和52中的流动路程有相同的长度，但由于折流板在总体上加长了。
这种实施形式例如特别适用于在热板模件的整个区域内达到尽可能统一的温度分布。为此介质在列51内可以从输入管5a导向排出管4b，而在列52内可以从输入管4a导向排出管5b(对流原则)。介质在通过这些列流动时加热，因此在进口处比在出口处冷(当介质用作冷却剂时)。因此，热板模件的这种有相应的曲线导向的两列式设计，在过程控制中可以实现一种特别均匀的温度分布，在例如已知的单列式热板模件内部这是不可能达到的。
图8表示一个三列式热板模件100，其中一列52有在图6中已说明的折流板61，以及另一列51没有沿热板的全高延伸，也就是说缩短了。与之相应地，相邻的热板区段52沿所述的缩短区延伸。因此输入管4a也处于侧面，而不是在热板模件的下边缘上。
与图7所示的实施形式相反，本实施形式可以在热板模件内建立非常均匀的温度剖面。
图9表示一个三列式热板模件100，其中一列52有在图6中已说明的折流板61，以及两条纵缝62之一在规定位置63间断，从而形成流体的贯穿点，由此可以与侧流混合。
本实施形式尤其当热板内部应实施化学反应时是特别有利的。在这里，例如在列52中可导入化学反应的原始材料，在列51中可导入用于实施反应的催化剂。按此实施形式，冷却或加热剂可以处于热板外部，它沿热板纵向建立某种温度剖面。开口63允许催化剂在完全规定的温度下与反应的原始材料会合，因而在准确规定的温度下开始反应，这对于某些反应可能是有利的。然后，冷却或加热剂可重新流动通过列53，这有助于保持热板模件内部期望的温度变化过程。

Claims (13)

1.一种热板，其特征为：它借助滚压缝或焊缝(54)分成至少两列(51、52、53)。
2.按照权利要求1所述的热板，其特征为，其中至少一列有折流板(61)。
3.按照权利要求1或2之一所述的热板，其特征为，在两列之间的至少一条滚压缝或焊缝(62)在至少一个位置(63)是间断的，从而构成流体在两列之间的一个贯穿点。
4.一种由按照权利要求1至3之一所述热板组成的热板模件(100)，其中，各列热板通过公共的输入和排出管(4a、4b、4c、5a、5b、5c)连接。
5.一种换热器(30)，其具有外壳(2)、至少两个传热模件(3、100)，以及具有与传热模件(3、100)连接用于冷却或加热剂供应装置的输入和排出管(4、5)，其中所述至少一个传热模件是按照权利要求4所述的热板模件，其特征为：所述输入和/或排出管(4、5)在换热器(30)的外壳(2)内部会合。
6.按照权利要求5所述的换热器(30)，其特征为，与所述传热模件(3、100)连接的输入管(4)经过蒸汽筒(33)在换热器(30)外壳(2)的内部会合。
7.按照权利要求6所述的换热器(30)，其特征为，所述蒸汽筒(33)完全设在所述外壳(2)内部。
8.按照权利要求6或7所述的换热器(30)，其特征为，所述蒸汽筒(33)设计为可以与中央的冷却或加热剂供应装置分离以及可以沿垂直方向从换热器(30)中取出。
9.按照权利要求5至8之一所述的换热器(30)，其特征为，所述传热模块(3、15)设计为可以与中央的冷却或加热剂供应装置分离，以及可以沿垂直方向从换热器(30)中取出。
10.按照权利要求5至9之一所述的换热器(30)，其特征为，中央的冷却或加热剂供应装置设计为，使它可以按自然循环工作。
11.按照权利要求5至10之一所述的换热器(30)，其特征为，所述换热器(30)是一个冷凝器以及具有至少一个辅助冷凝器(36)。
12.按照权利要求11所述的换热器(30)，其特征为，每个传热模块(3、15)在换热器(30)外壳(2)内部都设有一个辅助冷凝器(36)。
13.按照权利要求3所述的热板应用于实施化学反应。
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