CN109310970B - 用于加热多管式反应器的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于加热多管式反应器的系统。系统可以包括一个或更多个反应面板，该一个或更多个反应面板包括多个竖直取向的反应管，每个反应管包括催化剂床，所述反应管可以位于炉内。燃烧器系统可以向炉提供烟气，并且烟气可进入一个或更多个分配室，使得分配室中的烟气不接触反应管的包含催化剂床的部分。烟气可以从分配室行进并通过一个或更多个对流室，以与反应管内的给送流并流。

Description

用于加热多管式反应器的系统

相关应用的交叉引用

本申请要求2016年6月9日提交的美国临时专利申请No.62/347,977的优先权的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

所公开的主题涉及用于加热多管式反应器的系统。

背景技术

多管式反应器用于许多化学过程，例如催化化学过程。通常，多管式反应器被布置成具有多个平行反应管的管束。在催化过程中，反应管可包含固定的催化剂床。反应管可以是竖直取向的，以允许化学反应物向下流动，并通过催化剂床。多个反应管通常通过供给集管连接，该供给集管将化学反应物分配到反应管。

在某些过程中，期望加热多管式反应器，例如，以便加热吸热反应并改变化学反应的平衡点。在这种情况下，多管式反应器可以放置在炉内，以向反应管提供热量。炉可提供例如来自燃烧器的辐射热和例如来自烟气的对流热。然而，将多管式反应器放置在炉内造成某些设计挑战。例如，虽然用辐射热传递和对流热传递来加热反应管可能是有利的，但是辐射热传递可能在反应管的壁上形成热点，从而导致不期望的副反应，例如反应物或产物分子的裂化和结焦。此外，为了优化化学反应物的温度分布，如果烟气流与反应物流是并流的，并且理想地，如果反应管是竖直的则不具有水平速度分量是有利的。并流流动还可保持沿反应管的壁的适当温度分布，例如，以避免在反应管底部处(其中存在可能更易于结焦的化学产物的地方)的高温。

另外，多管式反应器应被设计成允许定期接近催化剂床，以更换用过的催化剂，但出于安全原因，还必须完全与烟气密封隔离。例如，可通过供给集管接近催化剂床，但如果供给集管设置在烟气流中，则其必须由耐热材料制成，且来自烟气的热量可能在供给集管内形成污垢或结焦。

某些多管式反应器在本领域中是已知的。例如，美国专利No.8,134,040公开了一种反应面板，其包括供给集管、产物集管和从供给集管到产物集管的平行反应管(各自包含催化剂)。催化剂可以经由供给集管和/或产物集管的可拆卸部分来接近。FR2676222公开了一种用于生产烯烃的固定床多管式反应器，该反应器其被辐射加热，并且在两个阶段中操作：反应阶段和催化剂再生阶段。国际公开号WO2002/026370公开了一种在多管式反应器中催化反应流体反应物流的过程。多管式反应器的反应管具有一个或更多个杆状插入物，以促进反应物或产物流的加热或冷却，并抑制产物流中的副反应。美国专利公开No.2011/0160314公开了一种包括多个反应管的反应器，所述多个反应管穿过由顶部和底部水平板封闭的冷却剂室。反应产物和冷却剂优选地向上并流流过管和腔室。

然而，仍然需要用于有效加热多管式反应器的改进技术。本公开解决了这些和其他需求。

发明内容

所公开的主题提供了用于加热多管式反应器的新技术。

在某些实施例中，用于加热多管式反应器的示例性系统包括与炉流体连通的一个或更多个燃烧室和一个或更多个反应面板，所述一个或更多个反应面板包括设置在炉内的多个竖直取向的平行反应管，其中每个反应管的至少一部分包含催化剂床。该系统进一步包括一个或更多个分配室和一个或更多个对流室，该分配室布置成使得分配室内的烟气不接触反应管的包含催化剂床的部分，并且所述对流室布置成使得对流室内的烟气接触反应管的包含催化剂床的部分。烟气在一个或更多个燃烧室内产生，然后进入一个或更多个分配室，并通过分配室离开并进入一个或更多个对流室。

在某些实施例中，每个分配室具有封闭的底部和敞开的顶部，并且由至少两个竖直取向的引导壁限定。每个分配室可以邻近至少一个反应面板设置。每个引导壁可以跨越炉的整个宽度。该系统可以进一步包括在一个或更多个分配室上方并且与一个或更多个对流室流体连通的一个或更多个偏转区。

在某些实施例中，一个或更多个分配室在一个或更多个对流室上方并且由具有开口的分配器限定。分配器可与一个或更多个对流室流体连通。在某些实施例中，一个或更多个燃烧室包括一个或更多个燃烧器系统。

在某些实施例中，系统进一步包括给送集管，其联接到两个或更多个反应管并且设置在反应管上方，用于将给送流分配至反应管以在反应管内形成流动。该系统可以进一步包括产物集管，其联接到两个或更多个反应管并且设置在反应管下方，用于结合来自反应管的两个或更多个产物流。烟气可以通过一个或更多个对流室向下行进，与反应管内的流动并流。

在某些实施例中，炉包括限定封闭顶部的炉顶板，并且给送集管的至少一部分在炉顶板上方延伸。在某些实施例中，整个给送集管设置在炉顶板上方。给送集管可包括一个或更多个适配装置。炉可以包括与分配室流体连通的一个或更多个狭缝。

在某些实施例中，一个或更多个分配室包括一个或更多个挡板。挡板可以是弯曲的。在某些实施例中，一个或更多个分配室包括具有一个或更多个开口的分配器。分配器可包括多个平行杆。杆可以具有三角形横截面。在某些实施例中，分配器形成向下的人字形。

在本发明的上下文中，描述了实施例1-19。实施例1是利用烟气加热多管式反应器的系统。该系统包括：(a)一个或更多个燃烧室，其与炉流体连通；(b)一个或更多个反应面板，其包括设置在炉内的多个竖直取向的平行反应管，其中每个反应管的至少一部分包括催化剂床；(c)一个或更多个分配室，其被布置成使得分配室中的烟气不接触反应管的包括催化剂床的部分；以及(d)一个或更多个对流室，其被布置成使得对流室内的烟气接触反应管的包括催化剂床的部分，其中：i.烟气在一个或更多个燃烧室内产生；ii.烟气进入一个或更多个分配室；以及iii.烟气通过分配室离开并进入一个或更多个对流室。实施例2涉及实施例1的系统，其中，每个分配室具有封闭的底部和敞开的顶部，并且由至少两个竖直取向的引导壁限定，并且其中每个分配室邻近至少一个反应面板设置。实施例3涉及实施例1或2的系统，其中，每个引导壁跨越炉的整个宽度。实施例4涉及实施例1至3，进一步包括在一个或更多个分配室上方并且与一个或更多个对流室流体连通的一个或更多个偏转区。实施例5涉及实施例1至4的系统，其中，一个或更多个分配室在一个或更多个对流室上方并且由包括开口的分配器限定，其中分配器与一个或更多个对流室流体连通。实施例6是实施例1至5的系统，其中，一个或更多个燃烧室包括一个或更多个燃烧器系统。

实施例7涉及实施例1至6的系统，进一步包括给送集管，其联接到两个或更多个反应管并且设置在反应管上方，用于将给送流分配至反应管以在反应管内形成流动。实施例8是实施例1至7的系统，进一步包括产物集管，产物集管联接到所述反应管中的两个或更多个并且设置在反应管下方，用于结合来自反应管的两个或更多个产物流。实施例9是实施例1至8的系统，其中，烟气通过一个或更多个对流室向下行进，与反应管内的流动并流。实施例10是实施例1至9的系统，其中，炉包括限定封闭顶部的炉顶板，并且给送集管的至少一部分在炉顶板上方延伸。实施例11涉及实施例7至10的系统，其中，整个给送集管设置在炉顶板上方。实施例12是实施例7至11的系统，其中，给送集管包括一个或更多个适配装置。实施例13是实施例1至6的系统，其中，炉包括与分配室流体连通的一个或更多个狭缝。实施例14是实施例1至12中的任一个的系统，其中，一个或更多个分配室包括一个或更多个挡板。实施例15是实施例14的系统，其中，挡板是弯曲的。实施例16是实施例1至14的系统，其中，分配室包括具有一个或更多个开口的分配器。实施例17是实施例16的系统，其中，分配器包括多个平行杆。实施例18是实施例17的系统，其中，杆具有三角形横截面。实施例19是实施例16至18中的任一个的系统，其中，分配器形成向下的人字形。

当在权利要求或说明书中与术语“包括”结合使用时，使用的词语“一”或“一种”可以表示“一个”，但它也与“一个或更多个”、“至少一个”、“一个或一个以上”的含义一致。

词语“包括(comprising)”(和任何形式的包括，诸如“包括”("comprise")和“包括”("comprises"))，“具有(having)”(和任何形式的具有，诸如“具有”("have")和“具有("has"))，“含有(including)”(和任何形式的含有，诸如“含有”("includes")和“含有”("include"))或“包含(containing)”(以及任何形式的包含，诸如“包含”("contains")和“包含”("contain"))是包容性的或开放式的，并不排除其他未列举的元素。

本发明的系统可以“包括”，“基本上包括”或“包含”贯穿说明书所公开的特定特征，部件等。

通过以下附图、详细描述和示例，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见。然而，应当理解的是，附图、详细说明和示例虽然表明了本发明的具体实施例，但是仅以说明的方式给出并且不意味着是限制性的。另外，预期通过该详细描述，本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据所公开主题的示例性实施例的用于加热多管式反应器的系统的前视图。

图2示出了根据所公开主题的示例性实施例的用于加热多管式反应器的系统的侧视图。

图3示出了根据所公开的主题的一个实施例的示例性给送集管的立体图。

图4提供了示出根据所公开主题的示例性实施例的烟气的再循环的流程图。

图5示出了根据示例性实施例的在分配室内具有挡板的用于加热多管式反应器的系统的前视图。

图6示出了根据示例性实施例的在分配室内具有分配器的用于加热多管式反应器的系统的前视图。

图7示出了根据示例性实施例的在分配室内具有平行杆的用于加热多管式反应器的系统的横截面侧视图。

图8示出了根据所公开主题的另一示例性实施例的用于加热多管式反应器的系统的前视图。

具体实施方式

本公开的主题提供了用于加热多管式反应器的新型系统。

如本文所用，术语“约”或“近似”意指在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受误差范围内，其将部分地取决于所述值是如何测量或确定的，即测量系统的局限性。例如，“约”可以表示给定值的高达20％、高达10％、高达5％、或高达1％的范围。

如本文所使用的“联接”是指通过本领域已知的任何合适的方式将系统部件连接到另一个系统部件。用于连接两个或更多个系统部件的联接类型可取决于系统的规模和可操作性。例如但不限于，系统的两个或更多个部件的联接可包括一个或更多个接头、阀、传送管线或密封元件。接头的非限制性示例包括螺纹接头、钎焊接头、焊接接头、压缩接头和机械接头。适配的非限制性示例包括联接适配、减少联接适配、结合适配、三通适配、十字配件和凸缘适配。阀的非限制性示例包括闸阀、截止阀、球阀、蝶形阀和止回阀。

所公开的主题提供了用于加热多管式反应器的系统。用于加热多管式反应器的示例性系统包括与炉流体连通的一个或更多个燃烧室和一个或更多个反应面板，所述一个或更多个反应面板包括设置在炉内的多个竖直取向的平行反应管，其中每个反应管的至少一部分包含催化剂床。该系统进一步包括：一个或更多个分配室，其布置成使得分配室内的烟气不接触反应管的包含催化剂床的部分；和一个或更多个对流室，其布置成使得对流室内的烟气接触反应管的包含催化剂床的部分。烟气在一个或更多个燃烧室内产生，然后进入一个或更多个分配室，并通过分配室离开并进入到一个或更多个对流室中。

为了说明而非限制的目的，图1和图2提供了根据所公开主题的非限制性实施例的系统的示意图，其中图1是前视图并且图2是侧视图。在图1中，系统的部分被示出为被切除以示出部件的布置。参照图1和图2，系统可包括由至少两个引导壁121隔开的一个或更多个反应面板101，所述反应面板可以限定位于反应面板之间的分配室125。每个反应面板可以是单个自支撑模块，并且通过作为模块的这些面板，可以构建具有期望尺寸和容量的反应器。例如通过拆卸至少一个集管的可拆卸部分，这种面板的通道易于接近以用于清空、清洁和(重新)填充催化剂。此外，所述面板可以在反应器中单独且容易地更换。反应面板和分配室可位于炉内。烟气可例如从燃烧室和一个或更多个内部管道行进到炉，并且行进到分配室125，然后向上行进到偏转区131。偏转区131可将烟气向下引导并通过引导壁121与反应面板101之间的对流室135。出于示例性目的，在图1和图2中，箭头示出了系统内的例如烟气10、给送流20和产物流30的流动。

如本文所体现的，一个或更多个反应面板101可包括多个反应管102。反应管可以在反应面板内竖直取向，并且可以以平行构造布置。参照图2，反应面板可以包括一行以上的反应管。例如，反应面板可包括第二行反应管103、和可选的第三行反应管。替代地，反应面板可包括单行反应管。在某些实施例中，每行反应面板101可包括至少5个、至少10个、至少20个、至少40个或至少60个反应管102。

如本文中所体现的，每个反应管102可包括固定催化剂床104。在某些实施例中，仅反应管的一部分包含催化剂床。催化剂床可以包含例如以颗粒形式的催化剂。催化剂的类型和量可以根据期望的化学反应、反应物和反应条件来选择，并且可以是单一催化剂或多种催化剂的混合物。举例来说，所有的反应管可以包含相同的催化剂。替代地，反应管可以包含一种或多种不同的催化剂。作为另一示例，一个或更多个反应管可以包括两种或更多种不同的催化剂。例如，两种或更多种不同类型的颗粒催化剂可以在反应管内以两层或更多层堆叠。作为另外一种选择或附加地，一个或更多个反应管可进一步包括惰性颗粒，使得催化剂的一层或更多层与反应管中的一层或更多层惰性颗粒交替。在某些实施例中，所有反应管包含相同类型和/或相同量的催化剂，和可选的惰性颗粒。为了说明而非限制的目的，合适的惰性颗粒包括致密氧化铝、氧化硅和/或碳化硅。

进一步参照图1和图2，多个反应管102可以联接到给送集管105。例如，并且如本文中所体现的，给送流可通过入口106进入给送集管105并被分配至一个或更多个反应管102。给送集管105可以是与一个或更多个反应管102流体连通的水平取向的管。给送集管105可以具有圆形或非圆形的横截面。给送集管105可包括一个或更多个适配装置，诸如凸缘、盖、柱塞和/或铰接件，以允许接近催化剂床104。在某些实施例中，适配装置可设置在给送集管的上部上。例如，但不限于，给送集管的全部或一部分可以是可拆卸的，以允许接近催化剂床。适配装置可以被构造为使得催化剂床104以气密的方式是可重新封闭的。

尽管本文考虑了给送集管的其他合适构造，但图3提供了一个实施例。如图3所示，在某些实施例中，反应管302可以通过给送集管305伸出。以这种方式，反应管302可以用作锚定给送集管305的支撑件。反应管302可以是穿孔的，以允许给送流从给送集管305流动到反应管302。在某些实施例中，反应管302可通过给送集管305伸出并在给送集管的顶部离开。通过给送集管305伸出的伸出的反应管302的顶端可以装配有螺旋柱塞360，以允许接近每个反应管302中的催化剂床304。

参照图1和图2，多个反应管102可进一步联接到产物集管107。产物集管107也可以是与一个或更多个反应管流体连通的水平取向的管。产物集管107可具有圆形或非圆形横截面。例如，产物流30可通过产物集管107离开反应管102并与其他反应管的产物流结合。结合的产物流可通过出口108离开产物集管107。

一个或更多个反应面板101可设置在炉内。作为示例而非限制，炉可联接到包括一个或更多个燃烧器的燃烧器系统。燃烧器系统内的一个或更多个燃烧器可使燃料气体燃烧并产生行进到炉中的烟气。在某些实施例中，燃烧器系统可设置在燃烧室中，并且烟气10可经由一个或更多个管道传送到炉并经由一个或更多个开口155进入炉。在某些实施例中，所公开的系统的烟气管道系统是耐火材料衬里的。

如本文中所体现，炉的封闭顶部可由炉顶板151限定。炉顶板可被密封以防止烟气的逸出。如图1和图2所示，给送集管105的至少一部分可位于炉顶板151的上方。举例来说，给送集管151的上部(例如包括一个或更多个适配装置的部分)可定位在炉顶板151上方，以保护一个或更多个适配装置免于暴露于热烟气。在其他实施例中，整个给送集管可以定位在炉顶板上方。以这种方式，给送集管可以与热烟气隔开，例如，以减少给送集管中的污垢和/或结焦。另外，如果给送集管不需要承受烟气的高温，则其可由较便宜的材料制成。例如，在某些实施例中，给送集管可以由不锈钢制成。

参考图1和图2，并且如本文所体现的，炉壁153可包括一个或更多个开口155以提供用于烟气的入口。一个或更多个狭缝153可与分配室125流体连通，使得烟气可行进通过狭缝并进入到分配室中。在某些实施例中，开口155可以设置在分配室125的各侧上，例如，如图2所示。附加地或替代地，可以在分配室的一侧或两侧上设置多个狭缝。在某些实施例中，开口155的底部与分配室125的底部大致齐平，使得烟气朝向分配室的底部进入。开口155可以具有小于或等于分配室125的高度的高度。参考图2，分配室125可以由至少两个引导壁121限定。引导壁可以限定具有平行侧壁、敞开的顶部和封闭的底部122的分配室125。引导壁121可以跨越炉的整个宽度，并且在两侧结合到炉壁153，使得通过开口155的所有烟气流入到分配室125中。以这种方式，分配室125被构造为使得分配室内的烟气不与反应管102(特别是包含催化剂床104的反应管的那些部分)接触。

如本文所体现的，该系统可包括由多个引导壁限定的多个分配室。例如，在具有多个反应面板的实施例中，分配室可以设置在各对反应面板之间，如图2所示。因此，在这种实施例中，炉壁153可包括允许烟气流向各分配室的多个开口155。

虽然通过一个或更多个开口155进入的烟气可具有水平速度分量，但分配室125可将烟气流重新定向为主要是竖直的和向上的。在某些实施例中，一个或更多个引导特征可存在于分配室内以助于烟气的重新定向。然而，本领域普通技术人员将理解，引导特征不是所公开的系统的必须的部件。

进一步参照图1和图2，由引导壁121限定的分配室125可以具有在炉顶板151下方的开口顶部。炉顶板151与分配室125的顶部之间的空间可以形成偏转区131。偏转区的高度可被设计成产生一定的压降。例如，偏转区可在引导壁121的顶部与炉顶板151之间的点处足够窄，以对烟气流施加压降。提供压降可更均匀地分配烟气。在某些实施例中，例如如图2所示，引导壁121的顶部还可以包括用于将烟气流引导到偏转区131中的倾斜部件。倾斜部件可以是直线状的或弯曲的。在某些实施例中，偏转区可以进一步包括在炉顶板151下方且在分配室125上方使烟气重新定向的附加引导壁(未图示)。附加引导壁可以是弯曲的或直线状的。偏转区131可使烟气转为向下流动，使得其与反应管102内的给送流是并流的，同时使水平方向上的流最小化。

在某些实施例中，烟气可在偏转区131内向上行进，例如，直到到达炉顶板151或偏转区131中的附加引导壁。偏转区131可使烟气重新定向向下。烟气可向下行进通过限定在引导壁121与反应面板101之间的对流室135。以这种方式，烟气将与反应管102中的给送流并流行进，并且在包含催化剂床104的反应管的那些部分处接触反应管。另外，该系统被构造为使烟气的向下流动的水平速度分量最小化。系统内存在的对流室的数量将取决于系统内的反应面板和引导壁的数量。

如本文所体现的，系统可以进一步包括烟气出口区141。在向下行进通过一个或更多个对流室135之后，并且在通过出口142离开之前，烟气可以积聚在烟气出口区141中。例如但不限于，出口142可以是炉壁153中的一个或更多个开口，例如圆形或矩形开口，以允许冷烟气40从炉流出。

在某些实施例中，来自烟气出口区141的冷烟气40的至少一部分可再循环到分配室125。替代地或附加地，通过出口142离开的冷烟气40可用于废热回收。为了说明而非限制的目的，图4提供了包括废热回收的烟气再循环的示例性流程图。如前所述，热烟气可在燃烧器系统的燃烧室510中产生并传送到烟气混合室520。在某些实施例中，燃烧室510可设置在烟气混合室520内。引风扇550可提供通风以从烟气混合室520抽吸烟气并通过炉530和废热回收单元540。在离开引风扇550时，烟气可朝向烟气混合室520再循环。在进入烟气混合室520之前，一部分烟气可被转移到排气烟道560以平衡流动并维持管道系统内的足够压力。其余烟气可进入烟气混合室520并与由燃烧室510产生的热烟气混合。参照图1和图2，并且在某些实施例中，可调节再循环烟气的量以控制分配室125内的烟气的温度。例如，可以调节再循环烟气与热烟气的比值以改变分配室125中的烟气的温度。

如本文所体现的，分配室125可包括特定附加特征。例如，在某些实施例中，并且参考图5，分配室可以包括一个或更多个挡板160。如图5所示，挡板可以是弯曲的，以便于烟气的重新定向。替代地，挡板可以是直线状的并且成角度以重新定向烟气，或者可以具有助于烟气的重新定向的任何其他合适的形状。在某些其他实施例中，并且参考图6，分配室可包括用于使烟气重新定向的分配器170。分配器170可以连接两个相邻的引导壁121并且可以包括一个或更多个开口。例如，分配器170可以是包括一个或更多个穿孔以迫使烟气通过分配器并在分配室内形成向上的流动的板。如图6所体现的，分配器170可以是向下人字形的形状。替代地，分配器可以是向下弯曲的形状。作为另一替代方案，分配器可以是直线状的且水平的。分配器170可以在与开口155的顶部齐平或高于开口155的顶部的点处结合到炉壁153。替代地，并且参考图7，其示出了另一个示例性分配室的横截面侧视图，分配器170可以包括连接两个邻近引导壁并且以分配器的形式布置的多个平行杆171。杆可具有圆形或任何多边形横截面。在某些实施例中，例如，如图7所示，杆171可具有三角形横截面，使得三角形的一个角部指向烟气流，并且三角形的一个平坦侧面被引导到烟气流的方向(即，使得三角形的平坦侧在三角形的角部的下游)。在某些实施例中，并且如图7所示，最上面的杆171可以在与开口155的顶部齐平或高于开口155的顶部的点处结合到炉壁153。

在所公开的主题的可选实施例中，分配器可用于引导系统内的烟气流。例如，如图8所体现的，反应面板801的反应管802可与水平分配器871相交。分配器871可由此限定分配器上方的分配室826，并且可以包括与邻近于反应管802且在反应管802之间限定的一个或更多个对流室828流体连通的开口。虽然反应管802与分配器871相交，但分配器不延伸到反应管的内部。

热烟气可在分配器871上方的点处通过炉壁853中的开口855进入分配室826。如图8所示，分配器871可以是穿孔板，包括在反应管802之间的点处的穿孔，并且其可以围绕反应管的圆周形成密封。以这种方式，烟气可以向下引导通过穿孔。替代地，分配器871可由附接到反应管802的圆周的开槽元件组成，以限定烟气可流过的开口。附加地或替代地，分配器871可包括用于引导烟气流的一个或更多个限流器。穿孔、开槽元件和/或限流器可以引导烟气以确保其在对流室828中主要向下流动并且与给送流20的流动并流并接触反应管802。出于示例性目的，在图8中，箭头示出了系统内的例如烟气10、给送流20和产物流30的流动。

在这些实施例中，反应面板801和反应管802可具有上文结合图1和图2所论述的特征中的任一个。例如，反应管802可联接至给送集管805和/或产物集管807。如上所述，一个或更多个反应管802可包含催化剂床804。在某些实施例中，催化剂床804的高度可以小于或等于反应管802的高度，使得反应管包括不包含催化剂床的上部808。该上部808可以具有大于或等于分配室826的高度的高度，使得分配室826中的烟气不接触反应管802的包含催化剂床804的部分。类似地，对流室828可以向下并邻近反应管802引导烟气，使得对流室828中的烟气接触反应管的包含催化剂床804的部分。反应管的上部808可以是空的或者可以填充有惰性颗粒。在某些实施例中，上部808可以是隔热的，以保持给送流的温度。替代地，给送流可在反应管802的上部808中被预热。包括上部808的反应管构造将确保在加热催化剂床804之前抑制烟气的水平速度分量，即催化剂床804的顶部低于上分配室826。限制催化剂床的高度可改善催化剂床中的温度控制并确保均匀的热分配。

本公开的系统可进一步包括附加部件和附件，包括但不限于一个或更多个燃料供应管线、一个或更多个燃烧空气风扇、一个或更多个烟气排放管线、产物排出管线、热交换器(例如，用于加热给送流、冷却产物流、预热燃烧空气、和/或从烟气回收热量)、一个或更多个烟气烟道以及一个或更多个测量附件。一个或更多个测量附件可以是本领域普通技术人员已知的任何合适的测量附件，包括但不限于流量监测器、压力指示器、压力变送器、温度指示器、气体检测器、气体分析器以及氧气和一氧化碳监测装置。部件和附件可以放置在系统内的各种位置处。各种自动控制器可以使用由测量附件测量的数据来控制各种温度和流速。

本公开的主题的系统可用于各种化学过程中。作为示例而非限制，所述系统可用于各种催化吸热的气相反应中。例如，此类反应可包括催化重整、C2至C5烷烃的脱氢以生成烯烃(例如，乙烯、丙烯和/或异丁烯)、C2至C5烷烃和烯烃的混合物的脱氢以生成二烯烃(例如丁二烯和/或异戊二烯)、乙苯脱氢为苯乙烯、醇非氧化脱氢为醛(例如，甲醇到甲醛和/或乙醇到乙醛)、以及碳酸脱水成它们的酸酐。在某些实施例中，该系统可用于烃的催化重整，例如，以生产苯和/或萘。在其他实施例中，该系统可用于轻质烷烃的脱氢，例如以生产乙烯和/或丙烯。作为示例而非限制，该系统可有利地用于脱氢具有至少一个饱和碳键的烃，例如C2至C8烷烃(例如，乙烷、丙烷、(异)丁烷、(异)戊烷和苯乙烷)。在这种反应中，可以在高的反应温度(例如，约500℃至约750℃)下提高转化率，并且因此反应将受益于沿着反应管的长度的烟气的连续热供应。

本公开的主题的系统提供了优于某些现有技术的优点。示例性优点包括在缺乏来自燃烧器火焰的辐射热传递的情况下使用烟气在多管式反应器内有效的反应管的对流加热。另外，通过抑制烟气的水平速度分量，使用在水平方向上具有均匀温度的烟气将相同量的热传送到每个反应管。此外，当在催化过程中使用时，所公开的系统可允许烟气和给送流在没有水平速度分量的情况下并流流过反应管，而其机械结构允许在开口以气密方式重新封闭的条件下接近催化剂床。

除了所示出的可以要求保护各种实施例之外，所公开的主题还涉及具有本文所公开和要求保护的特征的其他结合的其他实施例。由此，本文中所呈现的特定特征可以在所公开的主题的范围内以其他方式彼此结合，使得所公开的主题包括本文所公开的特征的任何合适的结合。已经出于说明和描述的目的呈现了所公开的主题的具体实施例的前述描述。其并不旨在穷举或将所公开的主题限于所公开的那些实施例。

Claims (14)

1.一种利用烟气加热多管式反应器的系统，包括：

(a)一个或更多个燃烧室，其与炉流体连通；

(b)一个或更多个反应面板，其包括设置在所述炉内的多个竖直取向的平行反应管，其中每个反应管的至少一部分包括催化剂床；

(c)一个或更多个分配室，其被布置成使得所述分配室内的烟气不接触所述反应管的包括所述催化剂床的部分；

(d)一个或更多个对流室，其被布置成使得所述对流室内的烟气接触所述反应管的包括所述催化剂床的部分，以及

(e)一个或更多个偏转区，其位于所述一个或更多个分配室上方并且与所述一个或更多个对流室流体连通，

其中：

i.所述烟气在所述一个或更多个燃烧室内产生；

ii.所述烟气进入所述一个或更多个分配室；以及

iii.所述烟气通过所述分配室离开并进入到所述一个或更多个对流室中，

其中，每个分配室具有封闭的底部和敞开的顶部，并且由至少两个竖直取向的引导壁限定，并且其中每个分配室邻近至少一个反应面板设置，

其中，每个引导壁跨越所述炉的整个宽度，

其中，所述一个或更多个分配室包括一个或更多个弯曲的挡板。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个分配室在所述一个或更多个对流室上方并且由包括开口的分配器限定，其中所述分配器与所述一个或更多个对流室流体连通。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个燃烧室包括一个或更多个燃烧器系统。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，进一步包括给送集管，所述给送集管联接到所述反应管中的两个或更多个并且设置在所述反应管上方，用于向所述反应管分配给送流以在所述反应管内形成流动。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括产物集管，所述产物集管联接到所述反应管中的两个或更多个并且设置在所述反应管下方，用于结合来自所述反应管的两个或更多个产物流。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述烟气通过所述一个或更多个对流室向下行进，与所述反应管内的流动并流。

7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述炉包括限定封闭顶部的炉顶板，并且所述给送集管的至少一部分在所述炉顶板上方延伸。

8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述炉包括限定封闭顶部的炉顶板，并且整个给送集管设置在所述炉顶板上方。

9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述给送集管包括一个或更多个适配装置。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述炉包括与所述分配室流体连通的一个或更多个狭缝。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分配室包括具有一个或更多个开口的分配器。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述分配器包括多个平行杆。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述杆具有三角形横截面。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的系统，其中，所述分配器形成向下的人字形。

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