專利名稱：用來實現(xiàn)催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來實現(xiàn)催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)裝置，具有一套管反應(yīng)器，它具有一被套管包圍的帶有大量填充催化劑的反應(yīng)管管束。其中反應(yīng)管束垂直于反應(yīng)管的縱軸線具有一開有管孔的橫截面積；還具有一單獨的直接連接在后面的后冷卻器，它具有一被套管包圍的冷卻管管束，冷卻管的數(shù)量小于反應(yīng)管的數(shù)量，其中冷卻管束垂直于冷卻管縱軸線同樣具有一開有管孔的橫截面積。本發(fā)明還涉及這種用來實現(xiàn)各種不同的催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)裝置的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在許多氣相反應(yīng)中重要的是，在所希望的反應(yīng)結(jié)束以后迅速抑制其它反應(yīng)，從而不發(fā)生不希望的副反應(yīng)。為此一種可能性是反應(yīng)氣體在一后冷卻器內(nèi)借助于冷卻管迅速冷卻。該冷卻管包括一個空的空間或者一種由有序的填料、螺旋的或者任意的填充體組成的惰性的填充物。
例如從US3147084或DE10144857A1已知，通過一個分隔板將反應(yīng)管延長進后冷卻區(qū)或者后冷卻器中作為冷卻管。在US3147084等等中所推薦的實施形式中后冷卻器做成單獨的器具，并且用法蘭連接在反應(yīng)器上。反應(yīng)管和冷卻管的管端相互直接靠在一起，相互具有很小的距離，這里管端還錐形收縮或擴大，并且可以相互套接。和在帶有連續(xù)地加長插入后冷卻器內(nèi)的反應(yīng)管的實施形式中一樣在這種實施形式中反應(yīng)管和冷卻管的數(shù)量也相同。因為冷卻管的數(shù)量相當(dāng)于反應(yīng)管的數(shù)量，后冷卻器設(shè)計的可能性受到限制。因此例如不可能以最佳的方法與不同的載熱體匹配，例如在用液態(tài)鹽時與外殼一側(cè)上的無壓力運行匹配或在用水蒸發(fā)冷卻時與外殼一側(cè)上的壓力運行匹配。特別是對反應(yīng)裝置的效率有很大影響的用于載熱體在冷卻管之間導(dǎo)流的裝置不是總是能夠分別以最合適的方式設(shè)置或設(shè)計。按經(jīng)驗在冷卻管內(nèi)會造成嚴重的淀積。在后冷卻器法蘭連接的實施形式中雖然容易接近冷卻管，但是冷卻管的清洗費時和費力。
在WO02/063230A1中介紹了一種開頭所述類型的反應(yīng)裝置。在那里所推薦的反應(yīng)裝置中冷卻管的數(shù)量小于反應(yīng)管的數(shù)量，并且后反應(yīng)器的套管直徑小于反應(yīng)器的套管直徑。后冷卻器與套管反應(yīng)器連接成一體。這種已知反應(yīng)裝置的缺點是，從反應(yīng)管到冷卻管的流動路徑從反應(yīng)管束和冷卻管束的中心到其邊緣越來越大，因此在邊緣處比較長，總而言之是顯著不同。從位于徑向外部的反應(yīng)管到位于徑向外部的冷卻管比較長的流動路徑使反應(yīng)氣體混合物的冷卻放慢。此外在管束橫截面上不同的反應(yīng)氣體冷卻導(dǎo)致冷卻管不均勻的負荷，這又造成在冷卻管內(nèi)更多的淀積。由于后冷卻器的通過焊接連接與反應(yīng)器固定連接的一體化結(jié)構(gòu)使這種反應(yīng)裝置不便于維護，加上產(chǎn)生更多淀積物的傾向帶來非常高的清理費用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，這樣地改進這一類型的反應(yīng)裝置，使得對于最佳的后冷卻器設(shè)計的相應(yīng)要求受到較少的限制，并減少清理費用。
按照本發(fā)明對于開頭所述類型的反應(yīng)裝置這個目的通過這樣的方法實現(xiàn)，即后冷卻器內(nèi)開有管孔的橫截面積基本上和在套管反應(yīng)器內(nèi)的橫截面積重合，并且兩個開有管孔的橫截面積可以分成許多相互成對的面對面的和成對地一樣大的具有基本上相同的冷卻管流通橫截面與反應(yīng)管流通橫截面之比的分面積。
“基本上”這一表述應(yīng)該是指，在開有管孔的橫截面積內(nèi)分隔的局部缺陷/干擾部位和在開有管孔的橫截面積的邊緣處可能存在小的相對超出量，其影響雖然可以忽略不計，但是其存在在技術(shù)上是不可避免的。
因此在開有管孔的橫截面內(nèi)必須除去個別管子，以便在那里安裝例如用來固定轉(zhuǎn)向盤的固定件或讓導(dǎo)流板穿過。在開有管孔的橫截面積的邊緣處的超出量是不可避免的，因為冷卻管和反應(yīng)管沒有或只有少數(shù)相互對齊，因此絕大多數(shù)位于邊緣處的冷卻管和反應(yīng)管徑向相互錯開。錯位或超出量取決于相鄰反應(yīng)管和冷卻管的各中心距，并且應(yīng)該不大于相鄰冷卻管的中心距離T2，其最佳數(shù)值在后面加以說明。
從屬權(quán)利要求給出了優(yōu)良的結(jié)構(gòu)可能性。
并立權(quán)利要求給出了應(yīng)用可能性。
通過本發(fā)明的措施使后冷卻器的設(shè)計與反應(yīng)器(的設(shè)計)完全無關(guān)，因此這樣開創(chuàng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計可能性在任何情況下達到反應(yīng)氣體迅速和均勻的冷卻，這里還降低清理費用。因為在冷卻管數(shù)量比反應(yīng)管數(shù)量少的情況下后冷卻器和套管反應(yīng)器開有管孔的橫截面積基本上相互重合，管子布局、管子間距、管子尺寸和載熱介質(zhì)量可以在很大范圍內(nèi)變化，并與設(shè)置在冷卻管之間的巷道內(nèi)的載熱介質(zhì)導(dǎo)流裝置的形式和分布在反應(yīng)裝置相應(yīng)的應(yīng)用方面最佳地匹配。在反應(yīng)器和后冷卻器開有管孔的橫截面積的相互成對地面對面和成對地同樣大小的分面積中分攤到每個分面積對上的冷卻管流通橫截面與反應(yīng)管流通橫截面之比應(yīng)該分別大致相同。由此反應(yīng)氣體從反應(yīng)管到最近的冷卻管的流動路程變得比較短并基本上一樣長，使得反應(yīng)氣體在反應(yīng)器和后冷卻器的橫截面上迅速和均勻地冷卻。基本上一樣長的流動路程促使在后冷卻器開有管孔的橫截面上所有的冷卻管基本上均勻地流通和承載，由此顯著減小發(fā)生不希望的后續(xù)反應(yīng)的危險，這大大減少在冷卻管內(nèi)的淀積物，從而可以采用較長的清洗間隔。由此減小清洗費用占運行費用的比例。
為了迅速地冷卻反應(yīng)氣體首先既必須使熱量很好地傳遞在氣體和載熱介質(zhì)上傳遞。這種熱傳遞又取決于導(dǎo)流的方式和基本上取決于反應(yīng)氣體和載熱介質(zhì)流動速度的大小。在載熱介質(zhì)的流動速度方面應(yīng)該考慮，隨著流動速度的加大壓力損失也增加。本發(fā)明的特征促進這些相互矛盾的效應(yīng)的最佳化，以使反應(yīng)氣體無延滯和迅速地冷卻。


下面借助于附圖舉例詳細說明本發(fā)明，附圖表示圖1本發(fā)明反應(yīng)裝置第一種實施形式的縱剖視示意圖；圖2a本發(fā)明的反應(yīng)裝置第二種實施形式的反應(yīng)管束和冷卻管束沿圖2b中IIa-IIa線的部分縱剖視，其中為了看得清楚起見反應(yīng)管的間距放大畫出；圖2b沿圖2a中的IIb-IIb線的部分橫剖視；圖3a本發(fā)明反應(yīng)裝置的第三種實施形式的后冷卻器沿圖3b中IIIa-IIIa線的縱剖視；圖3b沿圖3a中IIIb-IIIb線的橫剖視；圖4a本發(fā)明反應(yīng)裝置第四種實施形式的后冷卻器沿圖4b中IVa-IVa線的縱剖視；圖4b沿圖4a中IVb-IVb線的橫剖視；圖5a本發(fā)明反應(yīng)裝置第五種實施形式的后冷卻器沿圖5b中Va-Va線的縱剖視；圖5b沿圖5a中Vb-Vb線的橫剖視；圖6a本發(fā)明反應(yīng)裝置第六種實施形式的后冷卻器沿圖6a或圖6c中VIa-VIa線的縱剖視；圖6b圖6a中的后冷卻器沿VIb，c-VIb，c的向視圖；圖6c圖6a中的具有用于載熱介質(zhì)的導(dǎo)流板的另一種分布的后冷卻器沿VIb，c-VIb，c的向視圖；圖7a本發(fā)明反應(yīng)裝置第七種實施形式的后冷卻器沿圖7b中VIIa-VIIa線的縱剖視；圖7b沿圖7a中VIIb-VIIb線的橫剖視；圖8本發(fā)明反應(yīng)裝置第八種實施形式的后處理器的縱剖視；圖9a本發(fā)明反應(yīng)裝置第九種實施形式的后冷卻器的橫剖視；圖9b圖9a的局部放大圖；圖10a本發(fā)明反應(yīng)裝置第十種實施形式的后冷卻器的橫剖視；圖10b圖10a的局部放大圖；
圖11a本發(fā)明反應(yīng)裝置的一局部視示意圖；其中后冷卻器和套管反應(yīng)器可拆卸地連接，并設(shè)置一用于后冷卻器升降的裝置；圖11b一類似于圖11a的、具有用于后冷卻器升降的裝置的第二種
具體實施例方式
按本發(fā)明反應(yīng)裝置1的所示實施例具有一套管反應(yīng)器2和一直接連接在它后面的后冷卻器3。反應(yīng)氣體5通過一氣體輸入罩4引入套管反應(yīng)器2。在流過套管反應(yīng)器2和后冷卻器3以后反應(yīng)氣體5借助于氣體輸出罩6從反應(yīng)裝置1中引出。
套管反應(yīng)器2(圖1)包含大量或者說一束填充催化劑的反應(yīng)管7，它們在一上管底8和一下管底9之間垂直延伸，并被一圓柱形套管10包圍，在反應(yīng)管7的兩端其外側(cè)與相應(yīng)的管底8、9氣體密封地焊接。在反應(yīng)管束7的中心形成一無管區(qū)11。
反應(yīng)管被載熱介質(zhì)12環(huán)繞噴/沖淋，該載熱介質(zhì)以不同的流動路徑穿過反應(yīng)管束7。圖1中所示的套管反應(yīng)器2，和大多數(shù)套管反應(yīng)器一樣，做成徑向流動反應(yīng)器，但是套管反應(yīng)器2在載熱介質(zhì)的導(dǎo)流方向沒有限制。
在圖1所示的實施例中環(huán)形和盤形轉(zhuǎn)向板13交替地垂直于反應(yīng)管縱向延伸，以便引導(dǎo)載熱介質(zhì)流之字形地分別沿徑向從外向內(nèi)和從內(nèi)向外流過反應(yīng)管束7。在套管10的下端區(qū)域內(nèi)在其外側(cè)上設(shè)置一帶一輸入管接頭15的環(huán)形導(dǎo)道14，載熱介質(zhì)12-例如液態(tài)鹽-通過它們引入套管反應(yīng)器2內(nèi)。在套管10的上端區(qū)域內(nèi)在其外側(cè)區(qū)域上形成一帶一輸出管接頭17的第二環(huán)形導(dǎo)道16，載熱介質(zhì)12在流過反應(yīng)管束7以后通過它(們)從套管反應(yīng)器2中引出。載熱介質(zhì)12借助于一循環(huán)裝置18以希望的循環(huán)流量或流動速度并借助于一冷卻或加熱裝置19以希望的溫度在載熱介質(zhì)循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)流動。此外還設(shè)有一旁路管道20。
后冷卻器3具有大量或者說一束冷卻管21，其數(shù)量少于反應(yīng)管7的數(shù)量。冷卻管21從一上部的后冷卻器管底22垂直延伸到一下部的后冷卻器管底23，并被一圓柱形的后冷卻器套管24包圍。在冷卻管21的兩端其外側(cè)與相應(yīng)的后冷卻器管底22、23氣體密封地焊接。
冷卻管21或是空的，或者具有無催化劑的產(chǎn)生渦流的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，例如有序的填充物、螺旋、螺旋體，形成凹凸輪廓的桿或任意類型的散裝填充物，通過這種冷卻管21中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以顯著加大內(nèi)壁上的導(dǎo)熱系數(shù)，由此又減小所需要的導(dǎo)熱面，亦即所需要的冷卻管長度。較短的后冷卻器3節(jié)省投資成本和結(jié)構(gòu)空間。此外縮短反應(yīng)氣體5在后冷卻器3內(nèi)的逗留時間，亦即反應(yīng)氣體5更快地冷卻，這使得難以形成不希望的淀積物。
但是盡管采取了各種措施仍不能排除在個別冷卻管21內(nèi)產(chǎn)生淀積物，它們可能粘接內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為了在這種情況下便于從冷卻管21中取出內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)最好由脆性材料例如陶瓷或玻璃構(gòu)成。這樣內(nèi)部構(gòu)件可以在冷卻管21內(nèi)弄碎，并從它里面逐塊取出。
冷卻管束21具有一內(nèi)部的中心無管區(qū)25，其橫截面尺寸大致相當(dāng)于套管反應(yīng)器2的無管區(qū)11的尺寸。冷卻管束21的外徑基本上相當(dāng)于反應(yīng)管束7的外徑。因此由反應(yīng)管束7垂直于反應(yīng)管的縱軸線占有的開有管孔的橫截面積26和由冷卻管束21垂直于冷卻管縱軸線占有的開有管孔的橫截面積27基本上重合(deckungsgleich)，但是其中冷卻管的數(shù)量小于反應(yīng)管的數(shù)量，因此反應(yīng)管束7和冷卻管束21的徑向邊緣區(qū)相互具有徑向錯位。在套管反應(yīng)器2內(nèi)的開有管孔的橫截面積26相對于后冷卻器3內(nèi)開有管孔的橫截面積27最佳的徑向錯位或徑向超出量為(T2-T1)/2，其中T1為反應(yīng)管7的管間距，T2為冷卻管21的管間距。兩個相鄰管子最短的中心距稱為管間距(見圖2b)。
由于較少的冷卻管數(shù)量還降低了制造費用，因為總體來說需要較小的管長、較少數(shù)量的孔和對于裝配、焊接和測試的減少的工作時間。
在套管反應(yīng)器2的下管底9和后冷卻器3的上管底22之間設(shè)置一氣體匯集室或氣體過渡室28，在它里面反應(yīng)氣體5從反應(yīng)管7出來并進入冷卻管21。
套管反應(yīng)器2的下管底9和后冷卻器3的上管底22分別徑向向外延長，突出于套管，以用作法蘭29、30。這些法蘭相互用螺紋件31連接。
冷卻管束21在一獨立于套管反應(yīng)器2的載熱介質(zhì)循環(huán)回路的載熱介質(zhì)循環(huán)回路內(nèi)被載熱介質(zhì)32橫向流過。
通過一與套管反應(yīng)器2無關(guān)的用于后冷卻器3的載熱介質(zhì)循環(huán)回路可以靈活地調(diào)整后冷卻器3的溫度。
后冷卻器3和套管反應(yīng)器2一樣在載熱介質(zhì)32的導(dǎo)流方向沒有限制，后冷卻器3也可以被載熱介質(zhì)32用相應(yīng)的盤形和環(huán)形的轉(zhuǎn)向板徑向流通。
但是如果不管是否或者即使套管反應(yīng)器2-如圖1中所示-是徑向流通，后冷卻器3都是橫向流通的，那么便得到特別的優(yōu)點。
在徑向流通的管束時入流在管束的整個周向上進行，而在橫向流通時入流面小得多。這時盡管如此仍流過整個管束。但是較小的入流面意味著較高的流動速度，從而隨之帶來更好的套管一側(cè)的熱傳導(dǎo)。
通過橫向流動可以完全或部分取消位于外部的環(huán)形導(dǎo)道，載熱介質(zhì)32通過位于內(nèi)部的在冷卻管束21和后冷卻器套管24之間的環(huán)形腔內(nèi)的和在必要時伸入冷卻管束21內(nèi)的導(dǎo)流和配流裝置分配到冷卻管束21上，導(dǎo)流和配流裝置可以做成匯流和/或混合裝置。
在后冷卻器套管24的下端區(qū)域內(nèi)設(shè)置一用于載熱介質(zhì)的輸入管接頭33，而在上端區(qū)域內(nèi)設(shè)置一輸出管接頭34。在輸入管接頭和輸出管接頭33、34之間的垂直方向在后冷卻器3高度的一半處后冷卻器套管24的內(nèi)側(cè)上固定一轉(zhuǎn)向板35，輸入管接頭和輸出管接頭33、34固定在套管外側(cè)部位上。轉(zhuǎn)向板35水平延伸穿過整個冷卻管束21，并將它分成兩個部段，由此使載熱介質(zhì)32從輸入管接頭33進入，流過在第一段內(nèi)管束21的整個橫截面，在其向輸出管接頭34轉(zhuǎn)向時又在第二段內(nèi)流過冷卻管束21的整個橫截面。一第二循環(huán)裝置36和一第二冷卻和加熱裝置37以希望的循環(huán)流量和希望的溫度輸送載熱介質(zhì)32流過后冷卻器3。這里也設(shè)有旁路管道38。
在反應(yīng)管束7和冷卻管束21的在圖2a和2b中局部表示的實施例中每根冷卻管配設(shè)四根反應(yīng)管，因此冷卻管數(shù)量是反應(yīng)管數(shù)量的四分之一。反應(yīng)管7和冷卻管21的布局可以按照相應(yīng)的要求任意匹配。這里所示的實施例僅僅是許多可能性中的一種。
冷卻管21分別設(shè)置在一設(shè)置成菱形的反應(yīng)管四葉組39的大致中心，這使得從該四個反應(yīng)管7中的每一個到設(shè)置在它們下面的冷卻管21的流動路程基本上相同。用這種方式反應(yīng)管束7可以分成許多并排設(shè)置的且分別與一設(shè)置在下面的冷卻管21相配的菱形反應(yīng)管四葉組或相應(yīng)的分面積39，該冷卻管位于相應(yīng)的由冷卻管束21的開有管孔的橫截面積27分成的分面積40內(nèi)。冷卻管束21的包含冷卻管的分面積40和反應(yīng)管束7的包含反應(yīng)管四葉組的分面積39相互分別成對地面對面布置和成對地同樣大小并有相同的形狀。分面積對39、40分別具有相同的冷卻管21的流通橫截面或凈橫截面，和相同的反應(yīng)管7的流通橫截面或凈橫截面，因此分別具有相同的冷卻管21流通橫截面與反應(yīng)管7流通橫截面之尺寸比。
冷卻管21的內(nèi)徑大于反應(yīng)管7的內(nèi)徑。在這里所示的例子中冷卻管21的內(nèi)徑大約是反應(yīng)管7內(nèi)徑的1.33倍。
但是冷卻管21的流通橫截面分別小于配設(shè)的四個反應(yīng)管7的流通橫截面。由此提高反應(yīng)氣體5在冷卻管21內(nèi)的流動速度，從而改善氣體的熱傳導(dǎo)。由于氣體熱傳導(dǎo)的改善促使迅速的冷卻和更短的逗留時間。
加大的冷卻管直徑還促使冷卻管21更好的清洗可能性，因為更便于接近冷卻管21內(nèi)部。
冷卻管21的管距大于反應(yīng)管7的管距。因此在冷卻管21的套管側(cè)上得到在載熱介質(zhì)32流過冷卻管束時較小的壓力損失。在相同功率的循環(huán)裝置36時載熱介質(zhì)流量更大，或載熱介質(zhì)32的流速更高；熱量可以更快和更均勻地輸出。
在下述按圖3a、3b和4a、4b的實施例中在后冷卻器3內(nèi)載熱介質(zhì)32的導(dǎo)流裝置相應(yīng)于套管反應(yīng)器2內(nèi)的導(dǎo)流裝置。圖3a和3b表示一后接在橫流式套管反應(yīng)器2上的橫流式后冷卻器3。圖4a和4b表示一后接在一徑流式套管反應(yīng)器2上的徑流式后冷卻器3。
在按圖3a和3b的實施形式中在后冷卻器內(nèi)設(shè)置3個扇形轉(zhuǎn)向板35a，它們引導(dǎo)載熱介質(zhì)32從輸入管接頭33到輸出管接頭34總共四次水平穿過冷卻管束21的整個橫截面。
載熱介質(zhì)32在進入輸入管接頭33后首先流入一套在后冷卻器套管24外側(cè)上的箱體或分配室41，該室通過后冷卻器套管24上的一列孔44與后冷卻器3的內(nèi)腔或與后冷卻器套管24和冷卻管束21入流面43之間的空腔42流通相連。
冷卻管束21具有帶有兩個徑向相互面對面的沿弦45、46切除的扇形的圓的橫截面形狀，具有載熱介質(zhì)分配室41位于一個弦45的對面，它在周向方向的長度大致相當(dāng)于弦45的長度。
在圖4a和4b中所示的另一種實施形式中套管反應(yīng)器2和后冷卻器3設(shè)計成用來徑向引導(dǎo)載熱介質(zhì)32流動。在這種情況下反應(yīng)管束7和冷卻管束21具有一帶有無管內(nèi)部區(qū)域25的圓的橫截面形狀。這里載熱介質(zhì)32借助于一下部的環(huán)形導(dǎo)道47分配在后冷卻器套管24的整個周向上，并同樣通過分布在套管24整個周向上的孔48流入內(nèi)腔，在那里載熱介質(zhì)32通過環(huán)形和盤形轉(zhuǎn)向板35b之字形向上流動。通過分布在后冷卻器套管24整個周向上的上部的孔49使載熱介質(zhì)32進入一上環(huán)形導(dǎo)道50，從那里它經(jīng)過一輸出管接頭34排出。
在下面的實施例中在一徑流式套管反應(yīng)器2后面分別連接一橫流式后冷卻器3，亦即在后冷卻器3內(nèi)載熱介質(zhì)32的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)不同于套管反應(yīng)器2內(nèi)的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。
在圖5a和5b所示的橫流式后冷卻器的實施形式中反應(yīng)管束7和冷卻管束21兩者都具有一帶無管內(nèi)部區(qū)域25的圓形橫截面。在該實施形式中后冷卻器3在冷卻管束21的無管內(nèi)部區(qū)域25內(nèi)具有一內(nèi)部的圓柱形壓出器51(Verdraengerzylinder)。圓柱形壓出器51的直徑基本上相當(dāng)于反應(yīng)管束7或冷卻管束21的無管內(nèi)部區(qū)域11或25的直徑。后冷卻器3在后冷卻器套管24外側(cè)上具有套在上面的用于輸入和輸出載熱介質(zhì)32的分配室41。類似于按圖3a和3b的實施形式這里冷卻管束21的橫向流通也設(shè)計成具有四次橫向流通。
轉(zhuǎn)向板35c做成扇形，并且分別具有一圓環(huán)段形狀的邊緣缺口52，其長度基本上相當(dāng)于分配腔41的長度。
由于圓柱形壓出器51得到整個后冷卻器橫截面的均勻流通。
在后冷卻器套管24和冷卻管束21之間的環(huán)形腔53內(nèi)在外部的冷卻管21a和后冷卻器套管24之間設(shè)有密封條54，以避免旁路流動，密封條在橫向流通時使外部的冷卻管21a相對于后冷卻器套管24密封。
圖6a至6c表示另一種實施形式。和在按圖5a和5b的實施例中一樣載熱介質(zhì)32沿橫向流過冷卻管束21，并在無管的內(nèi)部區(qū)域25內(nèi)設(shè)置一圓柱形壓出器51。
在這種實施形式中輸入管接頭和輸出管接頭33、34不在后冷卻器3軸線方向相互重疊地設(shè)置，而是在周向方向錯開設(shè)置。為了補償錯開量在后冷卻器3內(nèi)設(shè)有相應(yīng)的轉(zhuǎn)向板55。特別是為了補償在端部區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的不均勻入流設(shè)有導(dǎo)流裝置和流動分配裝置56、57。后者即流動分配裝置57可以例如做成孔板或渦旋柵格。這里轉(zhuǎn)向板55的分布與相應(yīng)的要求匹配，如圖6b和6c中所示。
這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點是小的結(jié)構(gòu)體積，從而減小位置需要以及節(jié)省重量和成本。一個特別的優(yōu)點在于，通過錯開的布局輸入管接頭和輸出管接頭33、34的直徑包括其優(yōu)先做成圓柱形的固定法蘭的直徑與冷卻管21的長度相比可以選擇得比較大。例如輸入和輸出管接頭的內(nèi)徑可以大于冷卻管長度的25％。
導(dǎo)流裝置和流動分配裝置56、57可以設(shè)置在冷卻管21之間的巷道內(nèi)，如在圖9a和9b中及具有相對于圖9a和9b錯開30°的布局的圖10a和10b中所示。由于在冷卻管束21內(nèi)加大的管間距使導(dǎo)流裝置和流動分配裝置56、57可以設(shè)置在管子巷道內(nèi)。這種布局的一個特別的優(yōu)點是，為此不需要或只需要去掉少量冷卻管，如在圖9a和9b或10a和10b中所示。因此不干擾熱流的均勻性。
扇形轉(zhuǎn)向板35d邊緣缺口58隨垂直導(dǎo)流板56的分布而分布。
在圖7a所示的實施形式中輸入、輸出管接頭33、34直接相互重疊地設(shè)置。載熱介質(zhì)32橫向穿過冷卻管束21的導(dǎo)流對應(yīng)于按圖6a的實施形式。
這里在載熱介質(zhì)32的入口和出口區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)向板55a和導(dǎo)流板56a直線分布，因為不必補償錯位。載熱介質(zhì)32的分配通過水平分布的孔板57a進行。扇形轉(zhuǎn)向板35e的邊緣缺口59略微延伸到冷卻管束21內(nèi)。徑向外部的冷卻管21a和后冷卻器套管24之間的環(huán)形腔53通過密封條54密封。
后冷卻器3可以用這樣的方法進一步優(yōu)化，即用其它扇形轉(zhuǎn)向板進行被橫向流過的冷卻管束21的進一步細分。這使得載熱介質(zhì)需要量進一步減小。
圖8表示一類似于圖7a的輸入和輸出管道以及載熱介質(zhì)32的導(dǎo)流裝置。在這種實施形式中輸入管接頭33和輸出管接頭34沿垂直方向以一定間距相互重疊設(shè)置。
載熱介質(zhì)32的輸入和輸出管道60、61通過可拆卸的連接，尤其是法蘭連接62連接在輸入或輸出管接頭33、34上。如果松開這個法蘭連接62，那么后冷卻器3便可以方便地與套管反應(yīng)器2分開。
載熱介質(zhì)32通過一垂直分布的導(dǎo)流板5b和五個水平分布的扇形轉(zhuǎn)向板35e的引導(dǎo)之字形地從輸入管接頭33到輸出管接頭34共6次橫向穿過冷卻管束21。
在圖8所示的實施例中后冷卻器3的法蘭30a做成帶有從法蘭盤63到后冷卻器套管24的圓錐形過渡的一體法蘭。由于結(jié)構(gòu)方面的原因由此后冷卻器3的套管24可以具有比套管反應(yīng)器3的套管10小的外徑。由此得到這樣的優(yōu)點，即可以減小冷卻管束21和后冷卻器套管24之間的環(huán)形腔53。但它對于載熱介質(zhì)32在進入后冷卻器3時的分配以實現(xiàn)從一個冷卻管束段到另一段的軸向輸送和向輸出管接頭34的集中還是足夠大的。不過在流動方向側(cè)面的不希望的必須通過密封條54隔開的環(huán)形腔53變小。
為了改善從反應(yīng)管7中流出的反應(yīng)氣體5在后冷卻器橫截面上分配的均勻性，在套管反應(yīng)器2的下管底9和后冷卻器3的上管底22之間的中間空腔64內(nèi)形成導(dǎo)流裝置65和內(nèi)部構(gòu)件66，特別是一均化網(wǎng)。
為了便于維護和清洗后冷卻器3和套管反應(yīng)器2按圖11a和11b可拆卸地連接。通過一升降裝置67可以使后冷卻器3與套管反應(yīng)器2脫開和重新與它連接。
按圖11a使后冷卻器3下降和重新上升的裝置做成升降作用缸68的形式，它們直接安裝在套管反應(yīng)器2和后冷卻器3之間。
按圖11b升降裝置設(shè)置在后冷卻器下方，它們例如可以做成剪式柵條69的形式。
用來使后冷卻器3下降和重新上升的裝置67例如可以是絲杠驅(qū)動或液壓傳動的裝置。
套管反應(yīng)器2和后冷卻器3可拆卸的連接加上用來使后冷卻器3下降和重新上升的裝置67使冷卻管21具有良好的可接近性，這進一步改善其維護和清洗可能性。
權(quán)利要求
1.用來實現(xiàn)催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)裝置，具有一帶被一套管包圍的帶有多個填充催化劑的反應(yīng)管的管束的套管反應(yīng)器，其中反應(yīng)管束垂直于反應(yīng)管的縱軸線占有開有管孔的橫截面積；還具有一單獨的、直接連接在后面的后冷卻器，該后冷卻器具有一被一套管包圍的帶有其數(shù)量小于反應(yīng)管數(shù)量的冷卻管的管束，其中冷卻管束同樣垂直于冷卻管縱軸線具有開有管孔的橫截面積，其特征為后冷卻器(3)內(nèi)的開有管孔的橫截面積(27)與套管反應(yīng)器(2)內(nèi)的開有管孔的橫截面積(26)基本上重合，并且兩個開有管孔的橫截面積(26，27)可分成多個成對地相互面對面的和成對地同樣大小的具有基本上相同的冷卻管(21)流通橫截面與反應(yīng)管(7)流通橫截面之比的分面積(39，40)。
2.按權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征為冷卻管數(shù)量在反應(yīng)管數(shù)量的1/10至9/10之間。
3.按權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征為冷卻管數(shù)量在反應(yīng)管數(shù)量的1/5至1/2之間。
4.按權(quán)利要求1至3之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為套管反應(yīng)器(2)具有一包圍反應(yīng)管束(7)的圓柱形套管(10)后冷卻器(3)具有一包圍冷卻管束(21)的圓柱形套管(24)，其中后冷卻器(3)的套管直徑小于套管反應(yīng)器(2)的套管直徑。
5.按權(quán)利要求1至4之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為在套管反應(yīng)器(2)和后冷卻器(3)之間的中間空腔(64)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流裝置(65)。
6.按權(quán)利要求1至5之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為在套管反應(yīng)器(2)和后冷卻器(3)之間的中間空腔(64)內(nèi)設(shè)有用來均勻流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(66)。
7.按權(quán)利要求1至6之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為冷卻管(21)的內(nèi)徑至少等于反應(yīng)管(7)的內(nèi)徑。
8.按權(quán)利要求7所述的反應(yīng)裝置，其特征為冷卻管(21)的內(nèi)徑在反應(yīng)管(7)的內(nèi)徑的1.1倍至3倍之間。
9.按權(quán)利要求1至8之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為全部冷卻管(21)的總流通橫截面小于全部反應(yīng)管(7)的總流通橫截面。
10.按權(quán)利要求1至9之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為在冷卻管(21)內(nèi)設(shè)有產(chǎn)生渦流的無催化劑內(nèi)部構(gòu)件，它們增加氣體的熱傳導(dǎo)。
11.按權(quán)利要求1至10之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為所述內(nèi)部構(gòu)件由脆性材料構(gòu)成。
12.按權(quán)利要求1至11之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為載熱介質(zhì)(32)徑向流過冷卻管束(21)。
13.按權(quán)利要求1至11之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為載熱介質(zhì)(32)橫向流過冷卻管束(21)。
14.按權(quán)利要求13所述的反應(yīng)裝置，其特征為反應(yīng)管束(7)具有一無孔的內(nèi)部區(qū)域(11)，后冷卻器(3)具有一內(nèi)部的壓出體(51)，其橫截面尺寸基本上相當(dāng)于反應(yīng)管束(7)無孔的內(nèi)部區(qū)域(11)的橫截面尺寸。
15.按權(quán)利要求13或14所述的反應(yīng)裝置，其特征為在冷卻管束(21)內(nèi)形成至少2條橫向流動路徑。
16.按權(quán)利要求13或15之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為在后冷卻器(3)中用于載熱介質(zhì)(32)的輸入和輸出管接頭(33，34)的凈高度大于冷卻管長度的25％。
17.按權(quán)利要求13至16之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為在冷卻管束(21)的內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流和流動分配裝置(56，57)，以便使載熱介質(zhì)(32)均勻地輸入和輸出橫向流動區(qū)。
18.按權(quán)利要求17所述的反應(yīng)裝置，其特征為導(dǎo)流和流動分配裝置(56，57)基本位于冷卻管系之間的巷道內(nèi)。
19.按權(quán)利要求18所述的反應(yīng)裝置，其特征為流動分配裝置(57)具有孔板或渦旋柵網(wǎng)。
20.按權(quán)利要求1至19之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為后冷卻器(3)具有一獨立于套管反應(yīng)器(2)的載熱介質(zhì)循環(huán)回路。
21.按權(quán)利要求1至20之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為在后冷卻器(3)中用于載熱介質(zhì)(32)的輸入和輸出管接頭(33。34)相對于一垂直于冷卻管(21)的平面錯開地并排設(shè)置。
22.按權(quán)利要求1至21之任一項所述的反應(yīng)裝置，其特征為后冷卻器(3)與套管反應(yīng)器(2)可拆卸地連接。
23.按權(quán)利要求22所述的反應(yīng)裝置，其特征為后冷卻器(3)配備一升降裝置(67)。
24.按權(quán)利要求22或23所述的反應(yīng)裝置，其特征為后冷卻器(3)上可拆卸地連接一具有泵(36)、冷卻器(37)和調(diào)節(jié)單元的單元。
25.按權(quán)利要求1至24之任一項所述的反應(yīng)裝置應(yīng)用于氧化、氫化、脫氫、氮化、醇化過程等等。
26.按權(quán)利要求1至24之任一項所述的反應(yīng)裝置用來制造酮、甲基異丁酮、硫醇、異戊二烯、蒽醌、鄰-甲酚、乙烯基己烷、糠醛、乙炔、醋酸乙烯酯、異丙基氯、萘二甲酸酐、氯乙烯、羰基合成醇、pyrotol、苯乙烯、甲酸腈、聚苯醚、二甲基苯酚、吡啶醛、Therban、α-烯烴、維他命B6、氫氰酸、苯胺、甲酸醛(Methansurenitral)、二氟甲烷、4-甲基-2-戊酮、四氫呋喃和-二甲苯(間位、鄰位、對位)氧化成相應(yīng)的一元和二元醛，-二甲苯(間位、鄰位、對位)氧化成相應(yīng)的一元和二元羧酸及其酸酐，-三甲苯氧化成相應(yīng)的一、二和三元醛，-三甲苯氧化成相應(yīng)的一、二和三元羧酸及其酸酐，-杜烯氧化成均苯四酸酐，-γ-或β-甲基吡啶氧化成γ-或β-吡啶甲醛，-γ-或β-甲基吡啶氧化成異煙酸或煙酸，-丙烯氧化成丙烯醛-丙烯醛氧化成丙烯酸，-丙烷氧化成丙烯醛，-丙烷氧化成丙烯酸，-丁烷氧化成MSA，-提余油氧化成MSA，-異丁烯氧化成甲基丙烯醛，-甲基丙烯醛氧化成甲基丙烯酸，-甲基丙烯醛氧化成甲基丙烯酸甲酯，-異丁烷氧化成甲基丙烯醛，-異丁烷氧化成甲基丙烯酸，-二甲苯(間位、鄰位、對位)氨氧化成相應(yīng)的單腈和二腈，-三甲苯氨氧化成相應(yīng)的單腈、二腈或三腈-丙烷氨氧化成丙烯腈-丙烯氨氧化成丙烯腈-β-甲基吡啶氨氧化成3-氰基吡啶-γ-甲基吡啶氨氧化成4-氰基吡啶-甲醇氧化成甲醛-萘和/或鄰-二甲苯，在某些情況下在混合運行時氧化成鄰苯二酸酐-乙烷氧化成醋酸-乙醇氧化成醋酸-香葉醇氧化成檸檬醛，-乙烯氧化成環(huán)氧乙烷-丙烯氧化成環(huán)氧丙烷，-氯化氫氧化成氯氣，-乙二醇氧化成乙二醛，-MSA氫化成丁二醇。
全文摘要
用來實現(xiàn)催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)裝置(1)具有一具有被一套管(10)包圍的帶多個填充催化劑的反應(yīng)管(7)的管束的套管反應(yīng)器(2)，其中反應(yīng)管束(7)垂直于反應(yīng)管縱軸線占有開有管孔的橫截面積(26)；還具有一單獨的直接連接在后面的后冷卻器(3)，它具有一被套管(24)包圍的管束(21)，此管束垂直于冷卻管縱軸線占有同樣開有管孔的橫截面積(27)，在這種反應(yīng)裝置中后冷卻器(3)內(nèi)橫截面積基本上與套管反應(yīng)器(2)內(nèi)的橫截面積(26)重合，這兩個開有管孔的橫截面積(26，27)可被分成多個成對地相互面對面的和成對地同樣大小的具有基本上相同的冷卻管(21)流通橫截面與反應(yīng)管(7)流通橫截面之比的分面積(39，40)。
文檔編號F28F9/26GK1695786SQ200510064400
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
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