化學反應器制造技術

一種用于催化反應的化學反應器，其包括：通過各自的蓋（３和４）在相對端封閉的基本上圓柱形外殼（２）；至少一個反應區域（７、８），其中支持各自的催化床（９、１０）；和設置于所述至少一個反應區域（７、８）中的多個熱交換器（２５）。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于催化反應的化學反應器。具體地，本專利技術涉及一種類型的化學反應器，包括通過各自的蓋在相對端封閉的基本上圓柱形外殼和在所述外殼中限定的反應區域，所述反應區域中支持至少一個催化床。更具體地，本專利技術涉及上面類型的化學反應器，其中所述至少一個催化床是“偽等溫類型”的，也就是其中反應溫度被控制在預定最佳值周圍值的有限范圍中。
技術介紹
如已知的，在催化反應領域中，增大生產能力和反應產量、同時減小能量消耗和為實施所述催化反應而設計的化學反應器的安裝和操作成本的需要越來越大。為此，在現有技術中，已經提出偽等溫化學反應器的多種類型和結構。術語“偽等溫反應器”，我們希望表示這樣一種用于化學反應的反應器，其中通過比如管熱交換器或板熱交換器的熱交換部件將反應溫度控制在預定最佳值周圍值的有限范圍中。然而，盡管在相同方面是有利的，但根據現有技術的反應器沒有一個能同時滿足全部需要。事實上，當它們部分適用于高生產能力和反應產量時，它們通常具有結構上復雜和需要高能量損耗以及高操作和維修成本的缺陷，并且反之亦然。
技術實現思路
基于本專利技術的技術問題是提供具有結構和功能特性的前述類型的化學反應器，從而允許高生產能力和轉換產量，并同時需要低能量消耗以及低安裝和操作成本。如通過附加權利要求中描述和要求的，通過用于催化反應的化學反應器解決前述技術問題。本專利技術的進一步的特征和優點將從參照相關附圖在下文中給出的根據本專利技術的化學反應器的實施例的詳細說明顯而易見，其用于陳述而非限制用途。附圖說明圖1示意性示出了根據本專利技術的優選實施例的化學反應器的橫截面圖。圖2和3的每一個示意性示出了分別沿著虛線B-B和C-C的圖1的反應器的橫截面圖。具體實施例方式參照圖1，以1整體和示意性地示出具有垂直軸A-A的偽等溫化學反應器，在用于氨、甲醇或甲醛合成的具體(不局限于此)情況中，所述偽等溫化學反應器通常用于實現通過催化劑的活化的化學反應。所述反應器1包括圓柱形外殼2和相對的下部蓋3和上部蓋4。上部蓋4配備有用于反應物輸入的三個開口5、5′和5″，而下部蓋3配備有用于反應產品排出的開口6。根據本專利技術的第一方面，所述外殼2包括兩個反應區域7和8，其中支持各自的催化床9和10，被用于充滿合適的催化劑(未示出)。上部催化床9在上部開口，并被限定于上線11和下、有孔的底部12之間，從而允許通過催化床9反應物的軸向通道。下部催化床10通過被穿孔的基本上環狀圓柱形的籃15的各自的內部和外部壁13和14沿著平行于軸A-A的方向被限定范圍，從而允許反應物通過催化床10徑向通過。下部催化床10在上部開口，并被限定于上線16和在下線17之間。在下線17下、蓋3中提供空間18，用于充滿惰性材料(未示出)的合適顆粒層，以支持催化床10中的催化劑。在所述籃15和外殼2之間是用于催化床10內部反應物分配的間隙19。該間隙19和催化床10的上部部分(線16)通過有孔的底部12和收集從催化床9出來的反應物/產品混合物的收集腔室20與催化床9聯系。在所述籃15和外殼2的軸A-A之間是收集從催化床10出來的產品流的收集腔室21，其通過排出管22與蓋3的出口開口6流體聯系。以本質上已知的方式在外殼中支持催化床9和10，并因此不再下面的說明中作進一步詳的細描述。有利地，在外殼2的中部和下部中配備排出開口23和24，以用于分別排出容納于催化床9和10中的催化劑。根據本專利技術的進一步的方面，在催化床9和10中沉入和支撐多個熱交換器25。優選地，所述熱交換器25是板形、矩形和箱形。這些板熱交換器通常包括一對并置的金屬板，通過焊接以預定的空間關系相互鄰接，從而在它們之間限定用于操作熱交換流體的流體的預定寬度的間隙。優選地，利用平行于外殼2自身的軸A-A的長側26徑向設置交換器25。仍優選地，交換器25具有小于通常存在于反應器的下和/或上蓋中比如人孔(manhole)開口(本質上傳統的，并因此不再示出)的開口的橫截面尺寸的橫截面尺寸。這樣做，有利地可以采用這些開口，其具有遠小于外殼直徑的橫截面，以安裝于熱交換器25中，或從催化床拆除，以及用于實現相同的維修操作。有利地，根據非限制性的實施例，在與所述外殼2同軸的多個同心行(在例子中為兩個)上設置(分組)所述熱交換器25(見圖2和圖3)，從而形成如在下面的說明中更加詳細描述的關于彼此串聯和/或平行設置的環形結構的獨立熱交換器單元。每一熱交換器25包括進口連接器27和出口連接器28，以用于操作熱交換流體。在所述熱交換器25的相對短側上定位所述連接器。具體地，在上催化床9中設置的熱交換器25通過管狀配件29和連接器27與進口開口5和5′流體聯系。在相對側上，這些熱交換器25通過連接器28、管狀配件30、中心管31和收集腔室32與催化床9(線11)的進口流體聯系。中心管31是圓柱形的，并與所述外殼2同軸，并延伸通過上催化床9。它通過沒有穿孔的底板33在底部封閉，并通過有孔的上板34與收集腔室32流體聯系。優選地，中心管31也借助經過有孔的上板34的連接管35與進口開口5流體聯系，以用于反應氣體的附加輸入。相反，在下催化床10中設置的熱交換器25與進口和出口開口流體聯系，以用于操作支持于下部蓋3中的熱交換流體。就這方面，下部蓋3包括進口開口36和37以及出口開口38，以用于操作熱交換流體。催化床10中的交換器25的底側然后通過連接器27和管狀配件39與進口開口36和37流體聯系。這些熱交換器也通過連接器28和管狀配件40與出口開口38流體聯系。此外，根據本專利技術的特別有利的特征，下催化床10中的熱交換器25通過連接器28和管狀配件41在它們之間流體聯系。在圖1-3中示出的例子中，在每一催化床9和10中限定熱交換器25的兩個獨立單元U1和U2。在上部床9中，所述單元平行連接，同時在下部床10中，所述單元串聯連接。根據本專利技術的進一步優選方面，熱交換器25不對于全部它們的軸向長度延伸于催化床9和10中，并且有利地，床9和10的上部42是絕熱類型的，也就是無熱交換部件。參照前述設備，反應物的流通過開口5、5′和5″被連續地供給至反應器1。這種流通過管狀配件29和連接器27被同時供給至在上催化床9中設置的兩個單元U1和U2的熱交換器25的內部，在這種情況中，它與第一反應區域7熱交換。在所述熱交換器25內部，反應物的流具有操作熱交換流體的功能(第一)。在熱交換器25的出口處，通過連接器28和管狀配件30向該處抽取反應物的流，并將其傳送進入中心管31。中心管31也被供給通過管35來自開口5″的“新鮮”反應物的附加流，其與來自交換器25的反應物的流混合，并運載全部反應物流向上至收集腔室32，從所述收集腔室32，它在基本上軸向方向上向下流過催化床9，在這種情況中，它部分反應。在收集腔室20中收集通過有孔的底部12從反應區域7出來的反應物/產品混合物，從所述收集腔室20，它軸向(通過線16)和徑向(通過間隙19)分布于第二反應區域8內部。在第二反應區域8中，通過在軸向/徑向方向上反應物/產品混合物的混交(crossed)，完成反應。在來自第二反應區域8的出口處，產品流進收集腔室21，從所述收集腔室21，它們通過排出管22被輸送至出口開口6。使比如水、沸水或熔融鹽等的第二操作熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于催化反應的化學反應器，其包括：通過各自的蓋（３和４）在相對端封閉的基本上圓柱形外殼（２）；至少一個反應區域（７、８），其中支持各自的催化床（９、１０）；和設置于所述至少一個反應區域（７、８）中的多個熱交換器（２５），其特征在于，所述熱交換器（２５）被分組為結構上獨立的熱交換單元（Ｕ１、Ｕ２），以及包括用于供給至所述單元（Ｕ１、Ｕ２）操作熱交換流體的各自流的裝置（２７、２９、３９）的事實。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：埃爾曼諾菲利皮，恩里科里奇，米爾科特羅佐，
申請(專利權)人：卡薩爾甲醇公司，
類型：發明
國別省市：CH[瑞士]