CN1108857C - 径流式反应器 - Google Patents

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Abstract

径流式反应器装置及用该反应器进行催化烃加工。有环形外壳(112)的反应器(110)有一中心区(130)，区内装有热交换装置(150)。中心区(130)的周围是由内壁和外壁(120及122)夹住的催化剂床(114)。中心区(130)及径流式催化剂床(114)的周围是环形区(118)，区内有热交换装置(140)。

Description

径流式反应器
本发明主要涉及具有一体化的热能交换的径流式反应器结构，并涉及应用该装置完成由催化剂促进的烃加工的方法。
发明背景
按顺序将二个或二个通过在固定床或流化床中以受控的温度和压力条件下使烃与选定的催化剂接触，种种熟悉的烃加工操作便能容易进行。一种这样的常规烃加工操作是在有蒸汽参与的情况下烷基芳香烃催化脱氢成相应的烯基芳香烃，例如，美国专利第5,461,179号(陈等人)说明的乙苯脱氢产生苯乙烯，该专利在此引用以供参改。
以上催化剂床串联起来常能改进这些催化烃加工作业的效率。因此自第一催化剂剂床，即反应区出来的流出物主要是带有未反应的烃的所需的最终产品，它们被输送到在第一催剂床下游的第二催化剂床，即反应区，在其中发生进一步反应以进一步提高从第二催化剂床，即反应区中流出的流出物中所需产品的浓度。可按需要以同样方式在催化剂床/反应区的下游增加第三、第四或更多的按顺序排列的催化剂床/反应区。
在二个或二个以上催化剂床/反应区之间，来自上游催化剂床/反应区的流出物也许不得不加热或冷却(取决于是吸热反应还是放热反应)以便适当地作好准备，在下游紧接的催化剂床/反应区中进一步转化成所需要的产品。因此，如果催化反应本质上是吸热的则流出物必须在二个催化剂床/反应区之间加热才能确保下游的催化转化有效地进行，可能的话完全转化。
一个这样的吸热反应是乙苯催化脱氢成苯乙烯。例如，如在美国专利第5,461,179号所述，该专利中位于上游催化反应器50和下游催化反应器54之间的是一个外部的再热器52，用来将来自上游反应器的流出物再加热。通常在这样的乙苯脱氢反应时，吸热反应在二个或二个以上单床绝热反应器中进行的，上游反应器的流出物在输送到下游反应器之前先在一外部的管壳式换热器中再加热。以这样方式完成再加热工序会产生新的压降(由于换热器管路中高的摩擦损失)且由于需要新增管路而增大空隙体积(真空区)。较高的系统压力造成收得率损失，得到低值的副产品，并降低催化剂的表面活性(由于平衡及粘结效应)。较大的空隙体积引起产量损失并通过非选择性热反应形成不希望有的产品杂质。所以，想出一条防止常规工艺的这些缺点发生的经济途径是很有利的。
多级催化反应器设计的应用也受到物理、经济、工艺和热力学诸多因素的制约。从空间角度改虑，通常希望有结构紧凑的反应器。有些催化烃反应，如乙苯至苯乙烯，得益于保持相对较低的操作压力。迅速将相对大量热量加到乙苯—苯乙烯工艺的多反应器级之间的流出物上的能力，受到经济、冶金和热力学条件的限制。因此，如果利用过热蒸汽对流出物再加热，则可能需要以很高温度的过热蒸汽才能以有限的补充蒸汽量提供足够的热能。但这样在与再加热器的连接上又需使用价格较贵的耐热材料。因此希望研制一种用于多级催化反应工艺的先进结构，该结构可以缓解现有技术的反应器结构中固有的某些问题。
各种形式的所谓径流式或轴流/径流式反应器结构在多种应用中是熟悉的技术，与较熟悉的轴流式即纵向反应器相反，至少有一部分工艺用蒸汽在某些地点沿径向(即由里向外或由外向里)流经反应器。例如，引入本专利供参考的美国专利第4,321,234号公开的一种径流式反应器有一个反应室。该装置包括一由透气的圆柱形催化剂外挡环和透气的圆柱形催化剂内档环限定位置的圆柱面之间的内腔，外挡环配置在反应器外壳内而内挡环装在外挡环里面。有许多热交换管排成圆形垂直布置在反应室中，它们与二个催化剂挡环的中心轴同心。原料气供应给外气流通道或内气流通道且同时均匀地沿所有径向流动，或者径向往里或者径向往外。也就是说，气体穿过催化剂床横截面的整个环形区。
引入本专利供参考的另一较早专利是美国专利第4,594,227号，它公开一种反应器，其中原料气沿径向流经装填在环形空间中的催化剂床，该环形空间由二个直径不同的圆柱面所限定界限。由外催化剂挡环圆柱面和内催化剂挡环圆柱面之间限定的垂直伸长的环形圆柱面中间的空间，被沿径向分布的垂直隔板分隔成许多内腔。热交换管垂直布置在内腔中以保持催化反应的适合温度。催化剂装填在内腔中，形成反应室，原料气沿径向流过反应室。显而易见，热交换器使该反应器间接得到加热且依靠对流换热。
引入本专利供参考的美国专利第4,909,809号改进了专利号4,594,227中的反应器结构，在具有催化反应器环形管子的圆柱形结构内装入蒸汽转化器。该项发明不是利用外部加热器将热气引入反应器管子内，而是在圆柱形结构中央放一催化燃烧器。因此发生二种不同的催化反应：一种反应和蒸汽转化器管子的催化反应相同，第二种反应产生蒸汽转化器所需的热量。这种热源布置在内部及应用催化燃烧器加强了辐射换热和对流换热。这些方面的改进主要靠对热流量(从反应器管子外面的燃料得到的热量)的控制能力，以便使发生在催化剂床内部的反应所需热量与反应器外部的燃烧气体的热量和温度相匹配。
另一所谓的径流式催化反应器示于美国专利第4,714,592，引入本专利供参考。这时由于目标催化反应是放热反应，因此需要将多余热量从反应环境中排掉。这是靠含有冷却剂进口管和出口管装置实现的，该冷却剂在贯穿催化剂床的冷却剂通道中循环来吸收反应热。另外一些专利示出的至少部分径流式的反应器结构，计有美国专利第4,230,669；5,250,270；及5,585,074号，它们均被引用供参改。
但是上述诸专利没有一个所示的反应器结构真正适合于单级或多级径流式反应器作有效的烃加工，其中的催化反应实际上是强吸热或强放热的，因而分别需要在单级催化剂床之前和/或之后，或在串联的催化剂床之前、之后及/或中间有足够的和高度均匀的热量输入到工艺用蒸汽或从工艺用蒸气排出热量。现有技术的这些或其他的缺点和局限性由本发明的反应器结构全部或部分地加以克服。
发明目的
因此，本发明的一个主要目的是为单级或多级催化剂床的烃加工提供在径流式反应器结构中一体化热能交换的设备。
本发明的一个普通目的是为单级或多级催化剂床的烃加工提供紧凑、有效、经济的方法。
本发明一个特殊目的是提供有关单级或多级催化剂床的烃加工和热能交换系统相结合的改进的径流式反应器结构及其使用方法，该热能交换系统在串联的催化剂床之前、之后、及/或中间加入或排放热量；或者从单级催化剂床的上游、及/或下游加入、及/或排出热量。
本发明还有另一特殊目的是提供一种改进的径流式反应器装置及方法，实现单级或多级催化剂床的烷基芳香烃脱氢成相应的烯基芳香烃，特别是乙苯脱氢成苯乙烯。
本发明的其他目的和优点将在下文中明白和呈现一部分。因此本发明包括了，但不局限于这些方法和相关装置，它们涉及几个步骤及各种部件以及这些步骤和部件中的一个或一个以上与其他各步骤和部件的关系和次序，正如下面的说明和附图所举例说明的那样。这里所述的方法和装置对本领域的技术人员显然可有多种修改或改型，但它们都应视为在本发明范围之内。
发明概述
在本发明中，一个或一个以上的环形催化剂床设在反应器壳体内，加热和冷却发生在反应器内部的中心区及/或在串联的催化剂床之间的环形区内，或者在单独的催化剂床的前面及/或后面。在一个有代表性的实施例中，离开第一催化剂床，即里面的催化剂床之后，工艺用物料流大体沿径向穿过中间加热(或冷却)环形空间，空间内有加热(或冷却)装置，诸如一排或一排以上加热(或冷却)管，随后还有一混合部件(诸如一组多孔板或割缝板)，再进入第二催化剂床，即外侧环形催化剂床。在本发明的一个有代表性实施例中，加热(或冷却)管内流动的传热介质给工艺用气体供热(或排热)，与使用常规的外部的管壳式换热器作比较，这一方案产生的中间加热压力降可忽视，并且空隙容积大幅度下降。因此工艺容量得到提高，同时由于消除二个或二个以上容器及其相关管路使设备费也有较大降低。
通常，本发明的加热或冷却装置包括一台针对一个或一个以上环形催化剂床定位的热能交换装置，使得沿径向流进一个或一个以上环形催化剂床或从中流出的工业生产气流按要求加热或冷却。在一实施例中，热能交换装置位于在反应器的单一环形催化剂床，或一系列径向隔开的诸同心环形催化剂床中最里面一个催化剂床的环形空间内的中心区。在另一实施例中，热能交换装置可以是位于在单一环形催化剂床外侧周围的环形区。在另一实施例中，第一热能交换装置可以是位于在反应器的中心区而第二热能交换装置可以位于在单一环形催化剂床外侧周围的环形区或位于在隔开第一，即内环形催化剂床和第二，即外环形催化剂床的一个环形区内。以同样方式，反应器内可放置更多的径向隔开的诸同心环形催化剂床，而更多的热能交换装置可位于在全部的或部分的这些催化剂床之间，还可定位在最外层催化剂床周围的环形区内。
附图简要说明
图1是根据本发明所述多环床径流式反应器的一个实施例的示意性正剖视图，采用了一体化的床间热能交换装置。
图2是图1中的反应器沿2-2线剖开的示意性顶剖视图。
图3是根据本发明所述径流式反应器第二实施例的正剖视图，采用单环催化剂床和在反应器中心及催化剂床周围的环形区内使用二个一体化的热能交换装置。
图4是图3中的反应器沿4-4线剖开的示意性顶视图。
优选实施例的详细说明
图1中的示意性正剖视图示出根据本发明所述的多环床径流式反应器10。反应器10包括一个大致为圆柱形的外壳或壳体12，其中有二个环形催化剂床或反应区14及16，它们彼此大体上均匀地沿径向隔开，中间是一环形再热(或冷却)区或热能交换区18。大致呈圆柱形且基本上同心的各壁面轮廓确定了内床14的内外壁(20和22)及外床16的内外壁(24及26)的界面(见图2)，它们是网筛材料或多孔材料做的，其筛目尺寸大到可流过流动气流而不会有过高的阻力和压降，小到足以留住催化剂物质。
在图1中可看到，内床14的外壁22构成再热(或冷却)区18的内壁，而外床16的内壁24构成再热(或冷却)区18的外壁。业内人士同样可看到，虽然图1示出的本发明的一个实施例中，二个沿径向隔开的环形催化剂床被单一环形再热(或冷却)区隔开，但仍可加入更多的径向隔开的催化剂床，每个床与下一个里或外的催化剂床被另一环形再热(或冷却)区隔开。当反应器中只有一个催化剂床时，如图3及4中所述那样，再热(或冷却)区可位于催化剂床之前或之后，或者反之像在图3及4中所示那样催化剂床前后都有。
内床14的内壁20与反应器10的公共中心轴线径向隔开，以便形成一个圆柱形中心区30。反应器的进口供料或反应气流60是要在反应器中以适当温度压力进行处理的烃，通过反应器入口32输送到反应器10的中心区30。虽然图1示出反应气流60被输送到反应器10的底部而产品液流64从反应器10的顶部排出，但可以明白，这样的安排可以倒过来而不影响该径流式装置的工作。因此，从反应器10的顶部供给反应气流60而从反应器10的底部排出产品液流64也属于本发明的范围。
虽然图1所示反应液流60供应到反应器10的中心区30，产品液流64从反应器10的最外层环形区28排出，但可以明白，这样安排可以倒过来而不影响该径流式装置的工作。因此向反应器10的最外层环形区28供应反应液流60并从反应器10的中心区30排出产品液流64也在本发明范围内。
对于苯乙烯装置而言，例如，原料流60可以包括乙苯和水蒸汽。在本发明的图1实施例中，有适当尺寸和形状的流体排出器34，如图1中所示的置换柱可选择放置在区域30内。这样的置换柱34的用途是帮助引导进入的原料流60基本沿半径方向进入第一催化剂床并使原料流在区域30中停留时间减到最少，因为在区域30中也许会发生不希望有的化学反应。图1中的箭头示出圆柱34是为何帮助引导原料流60沿基本是径向方向进入到催化剂床14的。如图1中工艺流体的箭头所示，催化剂床14近壁20部分可能有工艺流体的某些相对小的轴向流动分量。同样，催化剂床16近壁26部分也可能有工艺流体某些相对小的轴向流动分量。但在贯穿催化剂床14、16中的绝大部分及几乎全部热交换区18，工艺流体流向实际上完全是径向的。这使本发明与早先提到的现有技术的许多装置区别开来。后者只有一部分或极少部分工艺流体沿径向流过反应器，或者是同时有由里向外及由外向里的径向流与本发明的单向的径向流(或者向里，或者向外)形成对比。
如图1所示，烃原料流基本上沿径向通过催化剂床14，所以至少有一部分烃转化成所希望的最终产物。从床14基本上沿径向通过壁22的流出产物流62直接进入环形再热区18。如果床14中发生的催化反应是吸热反应，如乙苯向苯乙烯的转化，则从床14流出的产物流62的温度低于进入的原料流60的温度，因而需要在区18中再加热，使它在通过本区进入第二催化剂床16之前恢复到最佳温度。
产生和传递热能的种种方法及热能交换装置可方便地被用来向反应器10的再热区18供热。如图1和2所示的一种方法是将一排轴向布置的热传导热交换管40(即加热或冷却管)插入、穿过并退出区18。其内部有适用的传热介质/流体的管40，其外表面可以是裸的也可以是有散热片，有散热片更好些，因为可使吸热、放热所需的管子数量明显减少，从而装设管子的环形区18所需尺寸也大为减少。
工艺流离开区18中的加热管束时，其温度一般沿径向是非均布的。此温度分布不均的程度主要取决于管间距和管排的数量。减少管间距可减少径向温度分布不均，但以增加管数量为代价。纠正温度分布不均的较好办法是在加热管束下游采用单台或多台混合器。这种混合板最好开槽或者有垂直排列的与管子中心线一致的孔。精确的传热和传质模型试验的结果表明，这样的结构可使这种装置中径向温度不均程度降低一个数量级而压降不会增加很多。
沿加热管长度的管壁温度不均造成轴向温度分布不均(即反应器顶部与底部的工艺流体有温差)，对催化剂性能有不利影响。然而最好是热能交换装置有合适的形状和尺寸，且与所述第一催化剂床的相对位置要合适，以便能提供沿轴向均匀的热能交换。由于离开第一催化剂床14的工艺流体的温度和流量基本上是均匀的，因此实现轴向均布热能交换的唯一途径是设法使加热管的温度从顶部到底部保持不变。实现这一理想的轴向温度分布可有多种方法，如将加热介质(通常是热容量大的流体)高速循环，以便保持管端温度降很小。
对于气态加热工质(如过热蒸汽)，环流不切实际，这时可用多路管使工艺流体的轴向温度梯度降到最低。同样，热量可由循环液，如高度稳定的传热流体或熔盐，供给工艺流体。液体循环速率应足够高，使沿加热管的温度降最小。这些情况中用火焰加热器或电加热器从外部向传热流体供热。但业内人士明白还有向再热区18供热的其他方法。
对于烃加工的特殊操作而言，向再热区18供热的某些技术具有特别的增效作用及/或效率。作为一个例子，例如通过燃烧加热或电阻加热向在管内的加热介质供热，在这些工艺中就适合于通过乙苯脱氢来制造苯乙烯。
在传统的乙苯脱氢生成苯乙烯的工艺中，与烃进料一起提供的水蒸汽既用作加热介质又用作稀释剂，以降低反应物的部分压力，这是为了克服平衡极限和防止催化剂焦化所必须的要求。这种系统受到所需钢材种类及再热换热器的物理尺寸的限制。同样，不管再热是在管壳式热交换器中在外部进行还是在同一容器中的二个径向隔开的环形催化剂床中间的环形空间中在外部进行，这些缺点也存在。
随着稳定性好的活性脱氢催化剂的出现，工艺所需的水蒸汽的量不再受催化剂约束条件的严格控制，但仍受工艺换热设备，特别是再热换热器的温度限制。过去的脱氢催化剂每一摩尔烃进料大约需要8-12摩尔的水蒸汽，而新催化剂制品每摩尔烃进料只需5-7摩尔的水蒸汽。
在乙苯脱氢成苯乙烯的工艺中，通常以1450°F至1650°F温度范围的工艺用蒸汽提供给再热器。温度在1500°F以下时304不锈钢是经济实用的结构材料。但温度高于1500°F时，这是水蒸汽-烃的比例低(5-7摩尔水蒸汽/1摩尔烃)的催化剂所要求的，必须规定用昂贵的耐高温合金，如800H/HT。另一方面，通过增加换热面积可降低蒸汽侧的最高温度，但其代价是设备费增加和有额外的压力降(特别是外部的壳管式热交换器)。
这些缺点可通过将蒸汽流的加热介质作用和工艺稀释液作用分开得到克服。这时按上述方法直接向工艺供热。直接加热的例子有将诸如水蒸汽、可燃气体或熔盐这类加热介质进行循环，电阻加热或热管内燃油的燃烧。
在其外表面与工艺流体接触的热管内直接供热的一个局部有效的方法是可燃气体(如氢气或碳氢化合物)的无焰燃烧。美国专利第5,255,742及5,404,952号给出了这样的无焰燃烧的结构，在此引用供参改。这种方法的优点之一是管子温度分布相对均匀，可通过向管内适当分配燃料来实现。因此，美国专利第5,255,742和5,404,952号的方法特别有利于本发明的工艺方案，此方案中在单床或多床的径流式反应器内实现再热。
燃烧热管中燃料的另一方法是采用多孔材料，如烧结金属或微孔陶瓷。在这一可选方案中应用一种套管结构，其中内管由多孔材料制造，外管起燃烧室的作用。一个可选方案是通过多孔的内管送进燃料，再将其喷入在外管的环形空间中流动的空气流。
这样再热过的流出产物流62从再热区18中大体沿径向流出，然后通过壁24，进入第二催化剂床16，在工艺物流基本上沿径向通过床16时未反应烃发生进一步反应/转化，从催化剂床16流出的产品物流64通过壁26进入最外层环形收集区28，此收集区的一侧是壁26，另一侧是反应器10的外壳构件12的内表面。在收集区28中，排出产品物流64大致沿轴向流到反应器出口36，在这里，排出产品物流64通过反应器出口36离开反应器10，再送到下游作进一步加工和组分分离，包括回收需要的产物。如前面所指出，产品物流64也可反过来从反应器10的底部排出，而不是从其顶部排出，并从中心区30而不是环形空间28排出。
图3和4示出本发明的径流式反应器的另一实施例。在这个可选实施例中，径流式反应器110包括一大致呈圆柱形的外壳112和一安装在此外壳中的单一环形催化剂床，即反应区114。反应区114围住反应器的中心区130，这是被催化剂床114的内壁120定界的大致呈圆柱形的区域。在这个可供选择的实施例中，热能交换装置150位于中心区130内，用于加热(或冷却)反应器进口供料或反应物流160，此物流160经反应器进口132进给到中心区130。在此实施例中，热能交换装置可包括任何一种合适的加热(或冷却)装置，如前面图1和2中所述的那种，用于向进入的供料或反应物流160在大体沿径向流入催化剂床114之前提供热能交换。
如在图1及2中的实施例所提及，虽然图3示出的反应物流160是以反应器110的底部供向中心区130的，但反应物流160经反应器110的顶部而不是底部进入，及/或反应物流160进给到最外层的环形区118而不是进入中心区130，这也是在本发明范围之内。
举例说，如图3所示，在苯乙烯操作时，原料流/反应物流160可包括乙苯和水蒸汽的混合物。原料流160在中心区130内通过与热能交换装置150接触被加热到适当温度，然后大体上沿径向通过内壁120进入并穿过催化剂床114，使得至少有一部分烃转化成所需要的最终产物。从床114流出的基本上沿径向的产物流162穿过外壁122直接进入环形区118，该区可以是收集区，或是再热(或冷却)区，或既是收集区又是再热区。
如果反应器110是单床反应器，如图3和4实际所示，则区118是一收集区或收集/加热(冷却)区，其中流出产物流162大体沿轴向流入反应器出口136，流出的产物流164通过反应器出口136离开反应器110并被送到下游作进一步加工。由以上讨论可知，从反应器110的底部及/或从中心区130流出产物164也在本发明范围内。在该实施例的一个改型中，如图3及4所示，收集区118也可用作再热(或冷却)区，方法是将第二热能交换装置140置于区118中从而使流出的产物流164为下游加工作更好的准备。
另一方面，在本发明的这一实施例的另一改型(未示)中，反应器110是一类似于图1和2所示的多床反应器。在此实施例中，一个或一个以上附加的同心环形催化剂床(与图1及2中的床16相似)放置在反应器110内。在此改型中，围绕最内床114的环形区118可以包括一个第二热能交换装置140(也可不包括)，用于加热(或冷却)大体沿径向穿过区118时的流出产物流162，产物流162然后进入并穿过第二(或后面相继的)催化剂床。
在此实施例中，环绕最外层催化剂床的环形收集区(与图1及2中的区28相似)，用于收集从最外层催化剂床的外壁流出的产物流并将此产物流基本沿轴向流入反器出口136。这一多床径流式反应器的环形收集区在有些实施例中包括一另外的热能交换装置，对流出产物流在其到反应器出口136的通道上加热(或冷却)。
业内人士明白，上述装置及工艺可作其他修改或改进，但仍不脱离本发明的范围，所有在上述说明的内容都应理解为是示例性的而不是限制性的。

Claims (30)

1.一种径流式反应器装置，包括：
(a)一个大体上成圆柱形的反应器外壳(12；112)，所述反应器外壳(12；112)确定反应器的内腔，该反应器内腔包括环绕所述反应器中心轴线的反应器中心区；一个靠近所述中心区第一端的反应器入口区；和一个靠近所述中心区第二端的反应器的出口区；
(b)一个用于将流体反应物流送入所述反应器入口区的反应器进料口(32；132)；
(c)一个沿径向环绕所述反应器中心区的所述反应器内腔第一环形催化剂床区(14；114)，所述第一环形催化剂床区基本上由同心的第一床的内壁(20；120)和外壁(22；122)所限定，该内壁和外壁由多孔材料构成，其网目大小可使催化剂物质保留在第一床内，同时允许流体流过；
(d)一个沿径向环绕所述第一环形区(14；114)的第二环形区(18；118)，其中所述第一环形区(14；114)的外壁(22；122)也限定了所述第二环形区(18；118)的内壁；
(e)一个用于从所述反应器出口区排放流体反应器产物流的反应器产物出口(36；136)；
(f)多个位于所述第一催化剂床区(14；114)外侧轴向设置的热交换管(40；140，150)，在所述第二环形区(18；118)靠近所述第一床外壁(22；122)(管40；140)，和/或在所述反应器中心区靠近所述第一床内壁(120)(管150)；
其中所述反应器内腔还限定流体物流流动路径，该路径依次包括：从所述反应器入口区(32；132)基本上轴向地流进反应器中心区(30；130)而不经过所述催化剂床区(14；114)的任何部分的第一轴向部分；从所述反应器中心区靠近所述第一床的内壁(20；120)基本上径向地越过任何热交换管(150)，经过所述催化剂床区，沿所述第一床的外壁(22；122)越过任何热交换管(40；140)并进入所述第二环形区的径向部分；和从所述最外层的环形收集区(28)基本上轴向地进入所述反应器出口区的第二轴向部分。
2.根据权要求1所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管位于所述反应器中心区内。
3.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管有适当的形状、数目和大小，且相对于所述第一催化剂床适当定位，以便使流体物流在径向地流入所述的第一催化剂床区之前，或径向地流出所述催化剂第一床区之后，或在流入催化剂第一催化剂床区之前和流出第一催化剂床区之后大体上沿轴向发生均匀的热交换。
4.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管被间隔开，在靠近所述第一床内壁或所述第一床的外壁，或靠近所述第一床的内壁和外壁，通常成环形设置。
5.根据权利要求4所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管被间隔开，并靠近所述第一床外壁通常成环形设置。
6.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，其中至少一些所述的热交换管含有散热器。
7.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管包括多个携带流动的传热介质轴向设置的热交换管。
8.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管包括多个导热的轴向设置的热交换管，每根热交换管包括内部控制可燃物质燃烧的装置和将可燃物质及氧化剂送到所述热交换管内部的装置。
9.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，其中所述的热交换管包括多个轴向设置的内有传热介质的热交换管和对所述传热介质加热或冷却的装置。
10.根据权利要求9所述的径流式反应器装置，其中所述的加热装置包括电阻加热器。
11.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，还包括位于所述反应器内腔中的第三环形区和第四环形区，所述第三环形区沿径向环绕所述第二环形区并与第一催化剂物质床径向隔开，其中，所述第三环形区被基本同心的第二床的内壁和外壁所限定，该内外壁由多孔材料构成，其网目尺寸可使催化剂物质保留在第二床内同时允许流体通过；第四环形区沿径向环绕所述的第三环形区。
12.根据权利要求11所述的径流式反应器装置，包括位于所述的第二环形区内的热交换管。
13.根据权利要求12所述的径流式反应器装置，还包括位于所述反应器中心区内的流体置换装置。
14.根据权利要求11所述的径流式反应器装置，包括位于所述反应器中心区的第一组热交换管和位于所述第二环形区内的第二组热交换管。
15.根据权利要求11所述的径流式反应器装置，包括位于所述反应器中心区的第一组热交换管，位于所述第二环形区内的第二组热交换管，和位于所述第四环形区内的第三组热交换管。
16.根据权利要求1所述的径流式反应器装置，包括多个沿径向隔开的环形催化剂床和一组热交换管，其中每个所述的催化剂床由基本同心的内壁和外壁所限定，该内外壁用多孔材料制成，具有合适的网目尺寸，可将催化剂物质保留在床内同时允许流体通过；所述的一组热交换管沿轴向配置在至少一个与催化剂床隔开并相邻的环形区内。
17.一种通过与催化剂接触加工流体反应物流的方法，该催化剂包含在环绕反应器中心区的一个或多个环形催化剂床中，所述方法依次包括如下步骤：
(a)使流体反应物流从所述反应器入口区基本上轴向流进所述反应器中心区而不通过所述第一催化剂床的任何部分；
(b)使所述流体反应物流从所述反应器中心区基本上径向地经过靠近所述第一催化剂床内壁的任何热交换管，进入并通过所述第一催化剂床，因而使所述流体反应物流与催化剂接触，以生成第一床产物流；
(c)使所述第一床产物流基本沿径向流出所述第一催化剂床，经过靠近所述第一床外壁的任何热交换管进入所述的第一收集区；和
(d)使所述第一床产物流从所述第一收集区基本沿轴向流到所述反应器出口区，或基本上沿径向进入邻近的第二催化剂床。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述的热交换管相互隔开，并且靠近所述第一床的内壁，或所述第一床的外壁，或者靠近所述第一床的内壁和外壁，成环形设置。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述的热交换管相互隔开，并且靠近所述第一床的外壁成环形设置。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述的热交换管至少有一些有散热器。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述的热交换管携带流动的传热介质。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述的热交换管通过将可燃物质和氧化剂送入所述管内，内部控制可燃物质的燃烧进行加热。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述的热交换管包括电阻加热元件。
24.根据权利要求17所述的方法，其中所述反应器内腔还包括第二环形催化剂床和第二环形收集区，其中第二环形催化剂床由沿径向包围第一环形收集区的同心的第二床的内壁和外壁所限定，而第二环形收集区沿径向环绕所述第二催化剂床，并且还包括以下几步：使所述第一床产物流基本沿径向通过所述第一收集区，进入并通过所述第二催化剂床，从而使第一床产物流与包含在第二催化剂床中的催化剂接触，以生成第二床的产物流；使所述第二床的产物流基本沿径向流出第二催化剂床并流入所述的第二收集区；使所述第二床的产物流从所述的第二收集区基本沿轴向流到所述的反应器的出口区。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述的流体反应物流与位于所述反应器中心区的热交换管接触。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括一个将所述第一床产物流与位于第一收集区的热交换管接触的步骤。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括一个将所述第二床产物流与位于第二收集区的热交换管接触的步骤。
28.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤，依次使所述的流体反应物流从所述反应器中心区基本上沿径向流入并穿过多个附加的环形的、径向隔开直径逐渐加大的催化剂床，各床均位于反应器内腔中，其中相邻的催化剂床被环形收集区隔开，从而在该次序的最后一个催化剂床内产出最终产物流。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括使径向流动的物流与各催化剂床之间的诸多环形收集区内的热交换管接触的各步骤。
30.根据权利要求28所述的方法，还包括使径向流动的物流与各催化剂床之间的每一环形收集区内的热交换管接触的各步骤。
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