專利名稱：用于具有一體式熱交換的降膜反應(yīng)器的方法和設(shè)備的制作方法
用于具有一體式熱交換的降膜反應(yīng)器的方法和設(shè)備優(yōu)先權(quán)本申請(qǐng)要求2008年2月29日提交的題為“用于具有一體式熱交換的降膜反 應(yīng)器的方法和設(shè)備(Methods and Devices For Falling Film Reactors With Integrated Heat Exhange) ”的歐洲專利申請(qǐng)第EP08305041.9號(hào)的優(yōu)先權(quán)。相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)與以下申請(qǐng)相關(guān)2007年3月31日提交的題為“蜂窩體連續(xù)流反應(yīng) 器(Honeycomb Continuous Flow Reactor) ” 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)第 60/921,053 號(hào)，以 及2007年12月31日提交的題為“用于蜂窩體連續(xù)流反應(yīng)器的裝置和方法(Devices and Methods for Honeycomb Continuous Flow Reactors) ” 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第 61/018,119 號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，揭示了一種通過提供包括其孔道沿垂直向下方向從本體 的第一端到第二端平行延伸定向的第一多孔道擠壓本體的反應(yīng)器，進(jìn)行包括氣態(tài)反應(yīng)物 流和降膜液態(tài)反應(yīng)物流的反應(yīng)的方法，該本體具有在本體的兩端處都打開的第一多個(gè)孔 道和在本體的一端或兩端封閉的第二多個(gè)所述孔道，第二多個(gè)孔道布置成一組或多組相 鄰的孔道內(nèi)并協(xié)作以至少部分地限定至少一個(gè)延伸穿過該本體的流體通道，且在將氣態(tài) 反應(yīng)物流向上或向下流到第一多個(gè)孔道的中心的同時(shí)將液態(tài)反應(yīng)物模向下流到第一多個(gè) 孔道的內(nèi)表面，同時(shí)將第一熱交換流體流動(dòng)穿過至少一個(gè)流體通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，揭示了對(duì)將氣態(tài)反應(yīng)物和降膜反應(yīng)物流一起反應(yīng)有用 的反應(yīng)器。該反應(yīng)器具有其孔道沿垂直向下方向從本體第一端到第二端的平行延伸定向 的第一多孔道擠壓本體。該擠壓本體具有在本體的兩端處都打開的第一多個(gè)孔道和在本 體的一端或兩端處封閉的第二多個(gè)所述孔道，且第二多個(gè)孔道設(shè)置在一組或多組連續(xù)孔 道內(nèi)并至少部分地限定穿過本體延伸的至少一個(gè)流體通道。反應(yīng)器還設(shè)有流體源，流體 源構(gòu)造并設(shè)置成使得能夠在擠壓本體的第一端處將流體分配到的第一多個(gè)孔道；定位在 擠壓本體上方或下方的氣體源，該氣體源構(gòu)造并設(shè)置成使得能夠?qū)怏w流過第一多個(gè)孔 道；以及連接到所述至少一個(gè)流體通道的熱交換流體，該熱交換流體構(gòu)造并設(shè)置成使得 能夠?qū)峤粨Q流體流過其中。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括擠壓的多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器 部件的平面圖，示出在垂直于孔道的平面中的流體路徑。圖2是圖1包括擠壓多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器部件的側(cè)視圖，示出根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例的流體路徑的附加細(xì)節(jié)。圖3是在擠壓本體的一端或兩端上封閉的通道的橫截面圖，示出用于在通道之 間相互連接的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有用的方法。圖4是在擠壓本體的一端或兩端上封閉的通道的橫截面圖，示出用于在通道之間相互連接的根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有用的方法。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括擠壓的多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器 部件的平面圖，示出在垂直于孔道的平面中的另一流體路徑。圖6是包括圖5的擠壓多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器部件的側(cè)視圖，示出在擠 壓本體的一端處聯(lián)接到輸入和輸出端口的流體聯(lián)接件。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括擠出多孔道本體或蜂窩本體的本發(fā)明的 反應(yīng)器部件的橫截面圖，示出到擠壓本體的流體連接。圖8是包括擠壓多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器部件的分解立體圖，示出在擠 出本體的側(cè)面處聯(lián)接到輸入和輸入端口的流體聯(lián)接件。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括擠壓多孔道本體或蜂窩本體的根據(jù)本發(fā) 明的反應(yīng)器部件的橫截面圖，示出到擠出本體的流體連接。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傳送到擠壓本體20的流體反應(yīng)物、氣態(tài)反應(yīng) 物和熱交換流體的立體圖。圖11是示出反應(yīng)物和熱交換流體分布的擠壓本體20的橫截面圖。圖12是包括兩個(gè)擠壓本體20A和20B的反應(yīng)器10的一個(gè)實(shí)施例。圖13是示出設(shè)置成單個(gè)反應(yīng)器的一部分的多本體20A-20D的立體圖。圖14是火焰屏障84的定位的橫截面圖。圖15和16示出用于火焰屏障的替代安裝。圖17是有助于反應(yīng)物流體分布的火焰屏障的使用的橫截面圖。圖18是示出作為火焰屏障的替代形式的多孔本體火焰屏障96的使用。圖19是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括擠壓的多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器的平 面圖，示出在垂直于孔道的平面中的另一流體路徑。圖20是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括擠壓的多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器的平 面圖，示出在垂直于孔道的平面中的又一個(gè)流體路徑。圖21是在擠壓本體的一端或兩端上封閉的通道的橫截面圖，示出用于通過從一 個(gè)路徑開始且在擠壓本體內(nèi)開始的兩個(gè)路徑來分支或分開流體路徑的根據(jù)本發(fā)明的有用 的方法。圖22是擠壓本體或蜂窩結(jié)構(gòu)的一端的局部平面圖，示出在擠壓本體的一端上的 輸入端口處的在擠壓本體內(nèi)開始的多個(gè)通道。圖23是擠壓本體或蜂窩結(jié)構(gòu)的局部側(cè)視圖，示出在擠壓本體邊側(cè)面的壁上的輸 入端口處的在擠壓本體內(nèi)開始的多個(gè)通道。圖24是擠壓本體20的一部分的橫截面圖，示出在本發(fā)明的擠壓本體20內(nèi)形成 熱交換流體路徑28的替代方式。圖25A-25D是擠壓本體20端部的可替代平面圖，示出用于塞子或連續(xù)堵塞材料 26的替代樣式，對(duì)應(yīng)于下面封閉孔道的樣式。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的例子在附圖中示出。 只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部分。
本發(fā)明涉及用于降膜反應(yīng)的方法和設(shè)備。圖1中示出對(duì)本發(fā)明的設(shè)備和方法有 用的反應(yīng)器部件12的平面圖。反應(yīng)器部件12包括多孔道擠壓本體20，圖1代表其中的 一個(gè)實(shí)施例。本體20具有沿本體的一端到另一端的方向平行延伸的多個(gè)孔道，孔道在圖 1中端點(diǎn)處可見。各孔道包括在本體的兩端都打開的第一多個(gè)孔道22和在本體的一端或 兩端封閉的第二多個(gè)孔道24，在該實(shí)施例中，第二多個(gè)孔道24通過設(shè)置在本體端部處或 臨近本體端部處且至少部分地在第二多個(gè)孔道24的通道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)塞子26或大約連 續(xù)的堵漏材料26封閉。第二多個(gè)孔道24(封閉孔道)定位成一組或多組相鄰的孔道，在 本文中是一組，并協(xié)作以幫助限定延伸穿過本體20的流體通道28。通道28可跟隨沿孔 道24上下的蜿蜒路徑，沿箭頭28所示的大致方向，其同時(shí)代表通道及其路徑。通道或 其路徑28可僅在本體20的端部32、34處或臨近本體20的端部32、34處垂直于孔道24 橫向延伸，這里孔道24之間的壁縮短或有端口或以其它方式穿透或有裂口以使流體在孔 道24之間連通。圖3和4的橫截面所示的孔道24之間這種縮短的壁使得通道或路徑28能夠在本 體20處或臨近本體20處垂直于孔道24橫向連接延伸。如圖3可看到的，路徑28可沿 孔道24的方向上下地跟隨單一孔道?；蛘呗窂?8可沿孔道24的方向跟隨平行的兩個(gè)或 多個(gè)孔道的多個(gè)連續(xù)的相應(yīng)組，如圖4所述，其中路徑跟隨平行的兩個(gè)孔道。圖1和2的反應(yīng)器部件的另一實(shí)施例中，路徑不僅沿圖2所示的孔道方向蜿蜒， 還沿垂直于孔道的平面方向蜿蜒，如圖5平面圖所示。圖5平面圖中的多個(gè)封閉孔道24 布置成沿垂直于孔道24和22的平面的大致蜿蜒路徑。因此，流體路徑28沿圖5平面內(nèi) 和外的方向以相對(duì)較高的頻率蜿蜒，并在該圖的平面內(nèi)以相對(duì)較低的頻率蜿蜒。這種雙 蜿蜒路徑結(jié)構(gòu)使得在路徑和開口孔道22之間保持大表面面積的同時(shí)能夠有高的總路徑體 積和長(zhǎng)的總路徑長(zhǎng)度，并使得反應(yīng)器12能夠有小的總包裝尺寸。封閉孔道沿垂直于孔道的平面的蜿蜒布置(圖5中可看見該布置)不是僅有的可 能布置，其它布置是可能的甚至是理想的，視具體應(yīng)用而定。但是，理想的是，無論圖 1或圖5平面，即垂直于擠壓本體20內(nèi)孔道方向的平面內(nèi)的路徑形狀如何，路徑28的大 部分為僅一孔道寬。這使得容易制造能夠具有高的表面體積比的流體路徑。同樣較佳的 是，如圖5所示，定位在路徑28的各行之間的打開孔道22設(shè)置成僅一孔道寬各組。這 使得流體路徑能夠穿過同樣具有高表面體積比的打開孔道。如圖1和5所示，如果需要，可圍繞路徑的進(jìn)出口 30堵塞在寬度大于一個(gè)孔道 的組25中的封閉孔道24的附加孔道。這些附加的堵塞孔道可提供對(duì)O型環(huán)密封件或燒 結(jié)密封件或聚合物粘合密封件或任何其它所需密封系統(tǒng)以提供到路徑28的流體連接的支 承，且通常不形成通道或路徑28的一部分。圖6所示的一個(gè)實(shí)施例中，入口管36已經(jīng) 密封到堵塞孔道的兩個(gè)組25?？紤]到耐用性和化學(xué)惰性，擠壓本體或蜂窩本體20理想地由擠壓玻璃、玻璃陶 瓷或陶瓷材料形成。由于氧化鋁陶瓷比玻璃和某些陶瓷具有好的強(qiáng)度、好的惰性以及高 的熱傳導(dǎo)性，其目前通常是較佳的。也可采用其它熱傳導(dǎo)率較高的材料。多孔道本體 理想地具有每平方英寸至少200孔道的孔道密度。更高密度可產(chǎn)生熱交換性能更高的設(shè) 備。具有每平方英寸300或更多、或甚至450或更多孔道的本體可具有形成高性能設(shè)備 的潛力。
圖7是本發(fā)明的反應(yīng)器10的一個(gè)實(shí)施例的主部件的橫截面圖，包括擠壓多孔道 本體或蜂窩本體，示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的到擠壓本體的流體連接。在圖7實(shí)施 例中，流體殼體40通過密封件42支承擠壓本體。殼體40可包括封圍擠壓本體的單一單 元或可選配地省略中間部分40C，使得殼體包括兩個(gè)部分40A和40B。根據(jù)本發(fā)明的目 前較佳的實(shí)施例，用于液態(tài)膜反應(yīng)物和氣態(tài)反應(yīng)物的反應(yīng)物流體通道或路徑48通過打開 通道22與殼體40協(xié)作形成(圖1和5中所示)。本體20內(nèi)的路徑28通過流體導(dǎo)管64 穿過流體聯(lián)接件46進(jìn)入，并用于熱交換流體或替代地作為所需熱源或散熱器的反應(yīng)。流 體導(dǎo)管64穿過殼體40內(nèi)的開口 61，其中開口 61內(nèi)采用密封件44。圖8是包括擠壓多孔道本體或蜂窩本體20的反應(yīng)器部件12的分解立體圖，示出 流體聯(lián)接件46，流體聯(lián)接件46布置成用于在擠壓本體20的側(cè)面處聯(lián)接到輸入和輸出端口 30。流體聯(lián)接件46包括圍繞流體通道54的具有凸起的同心環(huán)52的流體聯(lián)接體50。組 裝時(shí)，彈性O(shè)環(huán)56由凸起環(huán)52保持壓靠形成在本體20的側(cè)面上的平坦表面58。擠壓 本體20內(nèi)大量的壁結(jié)構(gòu)提供了密封件強(qiáng)力壓靠平坦表面58的足夠支承。也可用替代的 密封方法，包括燒結(jié)密封件、聚合物粘合密封件或任何適于所需應(yīng)用的其它密封件。諸如圖8實(shí)施例的反應(yīng)器部件12允許圖9所示反應(yīng)器10的一個(gè)目前較佳的替代 構(gòu)造，其是本發(fā)明的反應(yīng)器10的另一實(shí)施例的主部件的橫截面圖。圖9的反應(yīng)器10包括 擠壓多孔道本體或蜂窩本體20并包括到擠壓本體20的側(cè)端口流體連接。相比圖8的實(shí) 施例，優(yōu)點(diǎn)包括無密封件44以及沒有直接在兩個(gè)流體路徑28、48之間的任何密封件(諸 如密封件44或流體聯(lián)接件46)。因此，對(duì)每個(gè)路徑的流體，可獨(dú)立地優(yōu)化密封件材料， 且密封件失效不會(huì)致使兩個(gè)路徑28、48的流體混合。用于氣態(tài)反應(yīng)物流與降膜液態(tài)反應(yīng)物流反應(yīng)的反應(yīng)器需要在反應(yīng)器的相關(guān)表面 上形成薄降膜的某些方法或裝置。如圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的實(shí)施例，液 態(tài)反應(yīng)物通過諸如一個(gè)或多個(gè)液體分配管64傳送。液態(tài)反應(yīng)物流到或降到塞子或連續(xù)堵 塞材料26的表面上，或換言之，在本體20的封閉孔道上方的表面27上。如圖11橫截 面所示，液態(tài)反應(yīng)物流62然后跟隨由代表液態(tài)反應(yīng)物流62的箭頭62所示的路徑，在本 體20的封閉孔道的邊緣上流動(dòng)，并沿打開孔道的內(nèi)表面向下。氣態(tài)反應(yīng)物流48在打開 孔道的中心內(nèi)流動(dòng)，在該情況中以逆流流動(dòng)，而也可以作為熱源或散熱器的反應(yīng)的反應(yīng) 物流形式提供的熱交換流體沿通道28流動(dòng)。液體收集器66收集反應(yīng)物液態(tài)流62。圖12以示意性剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的反應(yīng)器10。每個(gè)包括對(duì)應(yīng) 擠壓本體20A、20B的兩個(gè)反應(yīng)器部件12A和12B上下重疊定位，每個(gè)本體定向成其孔道 沿垂直向下方向延伸。每個(gè)本體20A、20B具有在本體的兩端都打開的第一多個(gè)孔道22 和在本體的一端或兩端封閉的第二多個(gè)孔道24，如上面關(guān)于圖1-6所述和所討論的。作 為一替代的選擇，根據(jù)要進(jìn)行的要求反應(yīng)，打開孔道22可包括在其內(nèi)表面內(nèi)或其內(nèi)表面 上的一種或多種催化材料。注意，為簡(jiǎn)化表示，圖1-6所示的某些細(xì)節(jié)未在圖12中示出 或標(biāo)記。如圖1-6，第二多個(gè)孔道24布置成一組或多組相鄰孔道并協(xié)作以至少部分限定 穿過本體20A、20B延伸的至少一個(gè)流體通道28。圖12的反應(yīng)器10還包括流體源108，流體源108布置成能夠?qū)⒎磻?yīng)流體流62通 過液體分配管64分配到擠壓本體20A的第一端處的第一多個(gè)孔道22。下文描述由反應(yīng)器10的殼部件包含的傳送的流體流62形式和流體63的環(huán)形環(huán)。環(huán)形流體環(huán)溢出到最頂 部本體20A的連續(xù)堵塞材料26A的表面上。液態(tài)流62從表面27溢流并向下在本體20A 的打開孔道22的內(nèi)部形成降膜。本體20A通過間隔件82連接到本體20B，間隔件82呈打開孔道擠壓本體的短部 分的形式，在本實(shí)施例中，具有比本體20A和20B的孔道大小大的孔道尺寸。因此，液 態(tài)反應(yīng)物流從本體20A的打開孔道沿間隔件內(nèi)表面向下流動(dòng)穿過間隔件流入本體20B的 打開孔道內(nèi)。反應(yīng)器10設(shè)有通過氣體進(jìn)口管78連接的氣體源，從而能夠?qū)怏w反應(yīng)物流48 流過本體20A和20B兩者的第一多個(gè)孔道22。兩個(gè)熱交換流體源112連接到本體20A和 20B的對(duì)應(yīng)流體通道28，從而使能夠使熱交換流體60流過流體通道28。如果需要，兩 個(gè)本體20A和20B內(nèi)可采用不同的流體或至少不同的溫度。如圖12所示，本實(shí)施例通過流體聯(lián)接件體50A和50B使用側(cè)端口進(jìn)入熱交換流 體路徑。如圖7的端布端口是替代形式。殼體支承本體20A和20B的構(gòu)件包括在反應(yīng)器10的頂端處的端板76和氣體收 集器66的形式的端板，氣體出口管80穿過端板76延伸，使得反應(yīng)氣體流48能夠流出反 應(yīng)器，氣體進(jìn)口管78穿過端板66延伸，且液體出口管68也穿過端板66延伸。殼體的 不同部分由管部分70形成，通過O形環(huán)72密封到端板76和66。在本體20A和20B的 端部附近，管部分70通過O形環(huán)72密封到安裝環(huán)74，安裝環(huán)74以及墊片82通過密封 件42支承擠壓本體20A和20B。密封件42可以是彈性體密封件、環(huán)氧基或其它合適的 材料。在圖12的實(shí)施例中，密封件42的最頂部也包括流體63的環(huán)形儲(chǔ)器或環(huán)，并為反 應(yīng)流體進(jìn)口管64提供密封。如圖13立體圖所示，根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器可包括諸如圖中所示的本體20A-D的 兩個(gè)以上的多孔道擠壓本體，每個(gè)定位在第一本體20A下，且如圖1-6所揭露的那樣，每 個(gè)具有對(duì)應(yīng)的多個(gè)打開孔道和分別限定至少一個(gè)流體通道的對(duì)應(yīng)的多個(gè)封閉孔道。連續(xù) 本體20B-20D在第一本體20A之后定位并布置成從相應(yīng)下一個(gè)較高的本體接納接納流體 反應(yīng)物流和氣態(tài)反應(yīng)物流中的一個(gè)或兩個(gè)。對(duì)每個(gè)對(duì)應(yīng)的本體20A-20D，熱交換流體流 60A-60B可以是相同的或可以是不同的。每個(gè)本體20A-20D的對(duì)應(yīng)垂直長(zhǎng)度也可根據(jù)所 要進(jìn)行的反應(yīng)的需要選擇如較短本體20C所示，它們不一定要具有統(tǒng)一的長(zhǎng)度。由于可能使用可燃燒或爆炸反應(yīng)物，或可能產(chǎn)生可燃燒或爆炸產(chǎn)物，所以理想 的是在某些降膜反應(yīng)中防止?jié)撛诘娜紵虮ㄔ诜磻?yīng)器10內(nèi)傳播。因此，作為在本發(fā)明 內(nèi)的另一替代形式，可提供定位在每個(gè)本體20A-20C的端處的火焰屏障84，如圖14所 示，該屏84可以以各種方式安裝，諸如通過協(xié)作以使屏94保持繃緊的張力環(huán)86，88。 出于反應(yīng)器設(shè)計(jì)和反應(yīng)工程的目的，隨著屏84的使用，本體20A-20C的長(zhǎng)度(即，孔道 的長(zhǎng)度)和孔道的寬度可選擇成避免失控或爆炸反應(yīng)的任何風(fēng)險(xiǎn)。而且，擠壓本體的長(zhǎng) 度可根據(jù)需要而不同，從而進(jìn)行優(yōu)化。安裝和固定屏的踢打方式包括端面夾具90，如圖19頂部處所示，這里屏在封閉 孔道的頂部處被夾在表面27的一部分上方。端面夾緊也可通過使用具有打開孔道的擠壓 本體92的一部分來實(shí)現(xiàn)，如圖中的底部處所示。張力環(huán)可與端面夾緊結(jié)合使用，或可省 略張力環(huán)。
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圖16中示出另兩個(gè)替代的屏安裝，其中頂部屏84安裝在定位在封閉孔道的頂部 上的粘接劑94內(nèi)。底部屏84通過包含到延伸的塞子26E內(nèi)而安裝。在任何情況中，張 力環(huán)是選配的，但在延伸塞子26E的情況中傾向于多余的?；鹧嫫琳弦部捎糜谳o助反應(yīng)物流62的分配，如圖17的橫截面中所示。頂部屏 84有助于芯吸或以其它方式將反應(yīng)物流體62從流體63的環(huán)形環(huán)引導(dǎo)到本體20內(nèi)的封閉 孔道的頂部，且如圖所示，可以是彎曲的底部屏有助于芯吸或以其它方式將反應(yīng)物流體 62從本體20內(nèi)的打開孔道的底部引導(dǎo)到環(huán)形接納槽14。在該實(shí)施例中，如圖所示，氣 態(tài)反應(yīng)物流48理想地沿同向流方向以輔助反應(yīng)物流體沿屏84運(yùn)動(dòng)且從屏84離開，但是 也可以是逆向流。作為火焰屏障的替代形式，如圖18橫截面所示，可使用多孔本體火焰屏障96。 如圖所示，多孔本體也可輔助反應(yīng)物流體分配。如上述所示，應(yīng)理解本發(fā)明還提供進(jìn)行包括氣態(tài)反應(yīng)物流和降膜液態(tài)反應(yīng)物流 的反應(yīng)的方法。該方法包括提供反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括至少第一多孔道擠壓本體，其定 向成其孔道沿垂直向下方向從本體第一端到第二端的平行延伸。該本體還具有在本體的 兩端處都打開的第一多個(gè)孔道和在本體的一端或兩端處封閉的第二多個(gè)所述孔道，第二 多個(gè)孔道布置成一組或多組相鄰孔道，它們協(xié)作以至少部分地限定穿過本體延伸的一個(gè) 或多個(gè)流體通道。該一個(gè)或多個(gè)通道具有沿第二多個(gè)孔道的前后蜿蜒路徑，且該通道在 本體的端部或在本體的端部附近在第二多個(gè)孔道在孔道與孔道之間橫向地連接。該方法 還包括在使氣態(tài)反應(yīng)物流向上或向下流過第一多個(gè)孔道的中心的同時(shí)將液態(tài)反應(yīng)物膜沿 第一多個(gè)孔道的內(nèi)表面向下流動(dòng)，同時(shí)使至少第一熱交換流體流過至少一個(gè)流體通道。 該方法可包括提供具有在第一多個(gè)孔道的內(nèi)表面中或內(nèi)表面上的催化材料的反應(yīng)器。該 方法還可包括使用多個(gè)連續(xù)擠壓本體，對(duì)每個(gè)擠壓本體可選地具有不同的熱交換饋送， 且還可選地每個(gè)具有不同的反應(yīng)物饋送。對(duì)特定的反應(yīng)器或反應(yīng)設(shè)計(jì)，在與使熱交換液體60沿路徑28流過本發(fā)明的擠壓 本體20有關(guān)的壓力下降太大的情況中，流體路徑可通過一體式歧管結(jié)構(gòu)分成多個(gè)平行路 徑。圖19和20是根據(jù)本發(fā)明的附加的替代實(shí)施例的示出在垂直于孔道22、24的平面中 的又一個(gè)流體路徑28的包括擠壓多孔道本體或蜂窩本體的反應(yīng)器部件12的平面圖。如 在圖中可看到的，這些實(shí)施例包括在流體通道28內(nèi)將流體路徑分支或分開使得路徑28在 垂直于孔道的平面內(nèi)分成平行路徑。圖21是在擠壓本體20的一端或兩端上封閉的通道 24的橫截面圖，示出用于通過從在平行于孔道24的平面內(nèi)的一個(gè)路徑分開且在擠壓本體 內(nèi)開始的兩個(gè)路徑來分支或分開流體路徑的根據(jù)本發(fā)明的有用的方法。圖22是擠壓本體或蜂窩結(jié)構(gòu)的一端的局部平面圖，示出用于分支的方法和結(jié) 構(gòu)，具有在擠壓本體的一端上的輸入端口 30處的在擠壓本體內(nèi)開始的多個(gè)平行通道28。圖23是擠壓本體或蜂窩結(jié)構(gòu)的局部側(cè)視圖，示出在擠壓本體側(cè)面上的壁或平坦 表面58上的輸入端口 30處的在擠壓本體內(nèi)開始的多個(gè)通道28的另一實(shí)施例。圖24示出形成在本發(fā)明的擠壓本體內(nèi)的熱交換流動(dòng)路徑28的替代方式。作為 一替代形式，如在圖24的本體20的頂部處所示，可采用波紋形的端帽，以及墊圈或其它 密封材料104。在該特定替代形式中，本體20的孔道壁不需改變。作為第二替代形式， 如在圖24的本體20的底部所示出的，端板102設(shè)有具有波紋外形的密封材料104，且將本體的壁縮短使得密封材料104能夠抓持未縮短壁的邊，同時(shí)允許在孔道與孔道之間有 側(cè)向通道。 圖25A-25D示出用于塞子或連續(xù)堵塞材料26的替代樣式，對(duì)應(yīng)于下面封閉孔 道的樣式。在每種情況中，限定在封閉孔道內(nèi)的流體路徑沿孔道的方向蜿蜒。在圖25B 中，形成的路徑可能是雙蜿蜒的，在圖25C中，在垂直于孔道的平面內(nèi)的路徑其在本體 20內(nèi)平行分支，而在圖25D中該路徑在本體20外平行分支(如果有的話)。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行包括氣態(tài)反應(yīng)物流和降膜液態(tài)反應(yīng)物流的反應(yīng)的方法，所述方法包括以 下步驟提供反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括第一多孔道擠壓本體，所述第一多孔道擠壓本體定向 成其孔道沿垂直向下方向從所述本體的第一端到第二端平行延伸，所述本體具有在所述 本體的兩端處打開的第一多個(gè)孔道和在所述本體的一端或兩端處封閉的第二多個(gè)所述孔 道，所述第二多個(gè)孔道布置成一組或多組相鄰孔道內(nèi)并協(xié)作以至少部分地限定延伸穿過 所述本體的至少一個(gè)流體通道；在使氣態(tài)反應(yīng)物流向上或向下流過所述第一多個(gè)孔道的中心的同時(shí)使液態(tài)反應(yīng)物膜 沿所述第一多個(gè)孔道的內(nèi)表面向下流動(dòng)，同時(shí)使第一熱交換流體流過所述至少一個(gè)流體 通道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供反應(yīng)器還包括提供具有在所述第一多 個(gè)孔道的內(nèi)表面內(nèi)或內(nèi)表面上的催化材料的反應(yīng)器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供反應(yīng)器還包括提供定位在所述第 一本體下方的至少第二多孔道擠壓本體，所述第二本體具有第二本體多個(gè)打開孔道和限 定至少一個(gè)第二本體流體通道的第二本體多個(gè)封閉孔道，并且其中，(1)使液態(tài)反應(yīng)物膜 流動(dòng)還包括使液態(tài)反應(yīng)物膜沿所述第二本體多個(gè)打開孔道的內(nèi)表面向下流動(dòng)，(2)使氣態(tài) 反應(yīng)物流流動(dòng)還包括使氣態(tài)反應(yīng)物流向上或向下流過所述第二本體多個(gè)孔道打開孔道的 中心，以及(3)使熱交換流體流動(dòng)還包括使第二熱交換流體流過至少一個(gè)第二本體流體 通道。
4.一種用于氣態(tài)反應(yīng)物流與降膜液態(tài)反應(yīng)物流反應(yīng)的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括第一多孔道擠壓本體，所述第一多孔道擠壓本體定向成所述第一擠壓本體的孔道沿 垂直向下方向從所述本體的第一端到第二端平行延伸，所述本體具有在所述本體的兩端 處打開的第一多個(gè)孔道和在所述本體的一端或兩端處封閉的第二多個(gè)所述孔道，所述第 二多個(gè)孔道布置成一組或多組相鄰孔道并協(xié)作以至少部分地限定延伸穿過所述本體的至 少一個(gè)流體通道；流體源，所述流體源構(gòu)造并布置成使得能夠在所述擠壓本體的所述第一端處將流體 分配到所述第一多個(gè)孔道；氣體源，所述氣體源定位在所述擠壓本體上方或下方，構(gòu)造并布置成使得能夠使氣 體流過所述第一多個(gè)孔道；以及熱交換流體源，所述熱交換流體源連接到所述至少一個(gè)流體通道，構(gòu)造并布置成使 得能夠使熱交換流體流過所述至少一個(gè)流體通道。
5.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述至少一個(gè)通道在垂直于所述本體的 所述孔道的平面內(nèi)具有一個(gè)孔道的寬度。
6.如權(quán)利要求4和5中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道具有沿所述第二 多個(gè)孔道的所述孔道前后彎折至少兩次的蜿蜒路徑。
7.如權(quán)利要求4-6中任何項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道可通過輸入端口和 輸出端口從所述本體的外部進(jìn)入，所述輸入端口定位在所述本體的所述第一端處并由所 述本體的在所述本體的所述第一端處通過塞子封閉的孔道圍繞。
8.如權(quán)利要求4-6中任何項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述通道通過輸入端口和輸出端口從所述本體的所述外部可進(jìn)入，所述輸入端口定位在所述本體的側(cè)面處的壁內(nèi)。
9.如權(quán)利要求4-8中任何項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包括定位在所述本體的第 一和第二端的第一和第二燃燒屏障。
10.如權(quán)利要求4-9中任何項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包括一個(gè)或多個(gè)第二 多孔道擠壓本體，每個(gè)多孔道擠壓本體在所述第一本體下方定位，每個(gè)多孔道擠壓本體 具有相應(yīng)的多個(gè)打開孔道和分別限定至少一個(gè)流體通道的相應(yīng)的多個(gè)封閉孔道，連續(xù)本 體定位并布置成接納來自相應(yīng)下一個(gè)較高本體的流體反應(yīng)物和氣態(tài)反應(yīng)物中的一個(gè)或兩 個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于具有一體式熱交換的降膜反應(yīng)器的方法和設(shè)備。揭示了一種通過提供包括其孔道沿垂直向下方向從本體的第一端到第二端平行延伸定向的第一多孔道擠壓本體的反應(yīng)器，進(jìn)行包括氣態(tài)反應(yīng)物流和降膜液態(tài)反應(yīng)物流的反應(yīng)的方法，該本體具有在本體的兩端處都打開的第一多個(gè)孔道和在本體的一端或兩端封閉的第二多個(gè)所述孔道，第二多個(gè)孔道布置成一組或多組相鄰的孔道內(nèi)并協(xié)作以至少部分地限定至少一個(gè)延伸穿過該本體的流體通道；且還在使氣態(tài)反應(yīng)物流向上或向下流過第一多個(gè)孔道的中心同時(shí)還使液態(tài)反應(yīng)物膜沿第一多個(gè)孔道的內(nèi)表面向下流動(dòng)，同時(shí)使第一熱交換流體流動(dòng)穿過至少一個(gè)流體通道。還揭示了用于進(jìn)行該方法的各種可替代的設(shè)備。
文檔編號(hào)B01J10/02GK102015091SQ200980115740
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者C·C·蓋爾穆, J·S·薩瑟蘭, P·卡茲, P·沃爾, T·L·丹諾克斯 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司