冷卻盤管組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及冷卻盤管組件。用于商業(yè)氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器中的冷卻盤管可通過提供以橫向布置而不是線性排列來限定冷卻盤管的獨(dú)立線路來進(jìn)行更緊密地封裝。
【專利說明】冷卻盤管組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及冷卻盤管組件。

【背景技術(shù)】
[0002]用于制造丙烯腈和甲基丙烯腈的各種工藝和系統(tǒng)是已知的。常規(guī)工藝通常涉及通過選自由丙烷、丙烯或異丁烯、氨和氧構(gòu)成的集合的碳?xì)浠衔镌诖呋瘎┐嬖诘那闆r下直接反應(yīng)產(chǎn)生的丙烯腈/甲基丙烯腈的回收和凈化。例如，在丙烯腈的商業(yè)制造中，丙烯、氨和氧根據(jù)以下反應(yīng)方案一起反應(yīng):
[0003]CH2=CH-CH3 + NH3 + 3/2 O2 — CH2=CH-CN + 3 H2O
[0004]通常稱為氨氧化的該過程在存在適合的流化床氨氧化催化劑的情況下在升高的溫度(例如，350°C至480°C )下以氣相執(zhí)行。
[0005]圖1示出了用于執(zhí)行該過程的典型的丙烯腈反應(yīng)器。如這里所示，反應(yīng)器10包括反應(yīng)器外殼12、空氣格柵14、供給噴灑器16、冷卻盤管18和旋風(fēng)分離器20。在正常運(yùn)行期間，過程空氣經(jīng)過空氣入口 22充入反應(yīng)器10中，同時丙烯和氨的混合物經(jīng)過供給噴灑器16充入反應(yīng)器10中。兩者的流速高到足以使反應(yīng)器內(nèi)部中的氨氧化催化劑床24流化，在該處發(fā)生丙烯和氨向丙烯腈的催化氨氧化。
[0006]由反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品氣體經(jīng)過反應(yīng)器流出物出口 26離開反應(yīng)器10。在這樣做之前，它們穿過旋風(fēng)分離器20，旋風(fēng)分離器20移除這些氣體可能已攜帶的用于經(jīng)過浸入管25回到催化劑床24的任何氨氧化催化劑。氨氧化通常是高度發(fā)熱的，且因此冷卻盤管組件18用于提取過量熱，且因此將反應(yīng)溫度保持在適當(dāng)?shù)乃健?br> [0007]在此方面，圖2示意性地示出了用于此目的的常規(guī)冷卻盤管組件18的設(shè)計。圖2為反應(yīng)器10的局部軸向橫截視圖，其示出了反應(yīng)器10的冷卻盤管組件中的一組冷卻盤管，該組冷卻盤管由三個單獨(dú)的冷卻盤管(冷卻盤管42、冷卻盤管44和冷卻盤管46)構(gòu)成。冷卻盤管42包括用于接收冷卻水的入口 48以及用于在被加熱和部分地轉(zhuǎn)變成蒸汽之后排出該冷卻水的出口 50。同樣，冷卻盤管44包括入口 52和出口 54，而冷卻盤管46包括入口 56和出口 58。如圖2中所示，冷卻盤管42，44和46中的各個均由一系列垂直地定向的冷卻盤管線路57限定，各個線路均由一對長形的互連冷卻導(dǎo)管60構(gòu)成，該冷卻導(dǎo)管60在其底部處由下U形彎折配件62連接到彼此上。連續(xù)的冷卻盤管線路57還在其頂部處由上U形彎折配件63連接到彼此上，以便形成從各個相應(yīng)冷卻盤管的入口到出口的連續(xù)流動通路。
[0008]圖3為圖2中所示的冷卻盤管組件18的頂視圖。如將從圖2和圖3中認(rèn)識到的那樣，冷卻盤管42，44和46形成一組冷卻盤管，其為共面的，即，各個位于公共垂直平面中。如圖3中進(jìn)一步所示，冷卻盤管組件18由多組這些冷卻盤管構(gòu)成，其中這些冷卻盤管的各組均布置成大體上彼此平行且(可選地)與彼此等距間隔開。此外，如可在圖3中進(jìn)一步看到的那樣，盡管該冷卻盤管組件中的許多冷卻盤管組包括三個不同的冷卻盤管，但其它冷卻盤管組包括兩個或四個冷卻盤管，而兩個冷卻盤管組包含僅一個冷卻盤管。
[0009]圖4為在圖2的線4-4上截取的放大頂部視圖，示出了圖2和圖3的冷卻盤管組件18的特定結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)。具體而言，圖4為僅示出冷卻盤管的上U形彎折配件63的示意圖。
[0010]如圖4中所示，冷卻盤管61包括入口 35、將入口 35連接到冷卻盤管61的第一冷卻盤管線路(未示出)的頂部上的供應(yīng)管線64，以及用于將冷卻盤管的連續(xù)盤管線路連接到彼此上的一系列的上U形彎折配件63。還如該圖所示，所有這些元件(即，所有上U形彎折配件63以及供應(yīng)管線64)都共面，即，它們所有都位于相同的公共垂直平面D上。此外，從圖2和圖3中將進(jìn)一步認(rèn)識到的是，該冷卻盤管中的其余元件(即，形成各個冷卻盤管線路57的垂直地定向的冷卻導(dǎo)管60和相關(guān)聯(lián)的下U形彎折配件62)也位于該公共垂直平面中。在所示的特定實(shí)施例中，各個上U形彎折配件63由支承梁70從下方支承，支承梁70被接收在由各個U形配件限定的內(nèi)部彎曲部中。因此，包括所有其構(gòu)件部分(即，上U形彎折配件63、垂直地定向的導(dǎo)管60和下U形彎折部分62)以及冷卻盤管的全部內(nèi)容物(即，循環(huán)的冷卻水)的各個冷卻盤管的全部重量由其相應(yīng)的支承梁70支承。
[0011]如圖4中進(jìn)一步所示，適合的走道或通道74布置在一定高度處的每隔一個冷卻盤管之間，該高度在上U形彎折配件63處或其附近，以提供容易的接近，且支承冷卻盤管的定期檢查和/或修理所需的任何維護(hù)人員。
[0012]圖5為另一個示意圖，其示出了如何控制冷卻盤管組件18中的不同冷卻盤管。在此方面，在常規(guī)丙烯腈反應(yīng)器10的運(yùn)行期間的慣例是使冷卻盤管"輪流〃，即，獨(dú)立地且連續(xù)地定期關(guān)閉且然后重啟各個冷卻盤管。大多數(shù)商業(yè)氨氧化催化劑使鑰精煉，鑰一般在一定時間內(nèi)沉積在冷卻盤管的外表面上作為積垢。由于該鑰積垢不利地影響冷卻盤管的性能，故所需的是經(jīng)常除去該鑰積垢來保持冷卻盤管適當(dāng)?shù)刈饔?。一般而言，這通過定期關(guān)閉且然后重啟各個冷卻盤管來完成，這是因?yàn)樵撽P(guān)閉/重啟程序由于關(guān)閉和然后重啟造成冷卻盤管經(jīng)歷的較寬溫度波動而引起對冷卻盤管的并非不顯著的機(jī)械沖擊。該機(jī)械沖擊在大多數(shù)情況下足以除去可能已經(jīng)沉積在冷卻盤管表面上的至少一些鑰積垢，且在此情況下恢復(fù)了該盤管的至少一些熱傳遞能力。這導(dǎo)致了延長的時間段內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0013]為了將冷卻水供應(yīng)至獨(dú)立的冷卻盤管，一般使用圖5中所示的結(jié)構(gòu)。如那里所示，冷卻盤管61的入口 35與過程水入口集管80流體連通，過程水入口集管80的高度通常定位成低于上U形彎折配件63。同樣，冷卻盤管61的出口 65與過程水出口集管62流體連通，過程水出口集管62的高度通常定位成高于上U形彎折配件63。一般而言，過程水入口集管80和出口集管82采用完全環(huán)繞反應(yīng)器10的較大的連續(xù)水平地定向的導(dǎo)管形式。獨(dú)立地定期關(guān)閉和重啟各個冷卻盤管一般通過與該冷卻盤管的入口 35相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的斷流閥84來完成，在大多數(shù)設(shè)計中，該斷流閥84為簡單的開關(guān)閥，與能夠精密控制流體流速的控制閥相反。
[0014]還要注意，斷流閥84為過程水入口集管80與過程水出口集管82之間的冷卻盤管61中的至少一個閥。即是說，冷卻盤管61構(gòu)造成沒有任何附加的閥或其它流動控制裝置，特別是沒有與冷卻盤管出口 65相關(guān)聯(lián)的流動控制閥。這是因?yàn)榇祟惛郊拥拈y不必以上文所述的方式實(shí)現(xiàn)冷卻盤管的期望的運(yùn)行和控制。此外，消除出口流動控制閥還消除了對安全泄壓閥的需要，否則如果使用此出口流動控制閥，就將需要安全泄壓閥(即，將需要各個獨(dú)立盤管上的PSV)。
[0015]在作為整體的整個反應(yīng)器上以及從反應(yīng)器內(nèi)的一個區(qū)到另一個區(qū)將丙烯腈反應(yīng)器保持處于或接近其最佳反應(yīng)溫度對于良好的反應(yīng)器性能是重要的。此外，由于熱可從反應(yīng)器提取的速率通常是確定丙烯腈反應(yīng)器可運(yùn)行的最大容量的速率限制步驟，故良好的冷卻盤管設(shè)計也是重要的。此外，較差的冷卻盤管設(shè)計和/或運(yùn)行可導(dǎo)致過大的冷卻盤管腐蝕，這可需要很昂貴的過早修理。
[0016]因此，不斷需要商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的冷卻盤管的設(shè)計和運(yùn)行的改善，不但改善反應(yīng)器性能，而且減少導(dǎo)管的侵蝕，從而減少停機(jī)時間和修理成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型，對用于典型的氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器如商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的冷卻盤管組件的設(shè)計和運(yùn)行進(jìn)行了一系列的改善。結(jié)果，不但改善了反應(yīng)器性能，而且還延長了冷卻盤管組件的使用壽命。
[0018]因此，在一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種用于移除由氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器生成的過量熱的冷卻盤管組件，該冷卻盤管組件包括多個冷卻盤管，各個冷卻盤管均包括多個冷卻盤管線路，其流體地串聯(lián)連接到彼此上，以便限定具有冷卻水入口和冷卻水出口的冷卻水通路，各個冷卻盤管線路限定垂直地定向的冷卻盤管線路平面，其中各個冷卻盤管從反應(yīng)器內(nèi)朝反應(yīng)器的外周沿相應(yīng)的垂直地定向的主冷卻盤管平面延伸，且進(jìn)一步其中，至少一個冷卻盤管中的至少一些冷卻盤管線路被布置成使得其冷卻盤管線路平面與該冷卻盤管的主冷卻盤管平面橫向。
[0019]此外，在第二實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種用于移除由氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器生成的過量熱的冷卻盤管組件，冷卻盤管組件包括單個或多個冷卻盤管，各個冷卻盤管均限定用于輸送穿過該處的冷卻水的冷卻水流動通路、冷卻水入口和冷卻水出口，各個冷卻盤管還包括與其冷卻水入口相關(guān)聯(lián)的冷卻水?dāng)嗔鏖y，各個冷卻盤管也沒有用于控制穿過其冷卻水出口的冷卻水流的閥，其中至少一些冷卻水流動通路的長度彼此不同。在此方面，一定數(shù)目的冷卻盤管被選擇成提供大約15%或更少的轉(zhuǎn)變成蒸汽的冷卻水的平均百分比。
[0020]此外，在第三實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種用于移除由具有壁的氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器生成的過量熱的冷卻盤管組件，該冷卻盤管組件包括單個或多個冷卻盤管，各個冷卻盤管均包括多個冷卻盤管線路，其流體地串聯(lián)連接到彼此上，以便限定冷卻水通路，該冷卻水通路具有穿過反應(yīng)器的壁的冷卻水入口和冷卻水出口，其中冷卻水入口包括剛性地附接到反應(yīng)器的壁上的冷卻盤管入口配件、以及冷卻水入口配件內(nèi)的熱套管，其中熱套管的外徑小于冷卻盤管入口配件的內(nèi)徑，以便限定其間的熱空間。
[0021 ] 在另一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種用于移除由氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器生成的過量熱的冷卻盤管組件，該冷卻盤管組件包括多個冷卻盤管，各個冷卻盤管均包括一系列冷卻盤管線路，該線路包括系列開始處的第一線路和在系列結(jié)束處的最后線路，多個冷卻盤管線路流體地連接到彼此上，以便限定具有冷卻水入口和冷卻水出口的冷卻水通路，冷卻盤管組件還包括與各個冷卻盤管的第一線路流體連通的冷卻盤管入口集管和與各個冷卻盤管的最后線路流體連通的冷卻水出口集管，各個冷卻盤管還包括將該冷卻盤管的最后線路與冷卻水出口集管連接的冷卻水出口導(dǎo)管，其中冷卻盤管出口集管的高度低于各個冷卻盤管的冷卻盤管出口導(dǎo)管的高度。
[0022]優(yōu)選地，至少一個冷卻盤管的最后線路限定頂部和底部，且其中，冷卻盤管出口集管的高度低于該冷卻盤管的最后線路的頂部的高度。
[0023]優(yōu)選地，至少一個冷卻盤管的冷卻盤管線路的頂部通過相應(yīng)的上U形彎折配件而連接到彼此上，且其中，冷卻盤管出口集管的高度低于這些上U形彎折配件的高度。
[0024]優(yōu)選地，各個冷卻盤管還包括位于所述冷卻水入口集管與所述系列中的所述第一線路之間的入口斷流閥，且其中，各個冷卻盤管構(gòu)造成沒有所述系列中的所述最后盤管線路與所述冷卻水出口集管之間的任何流動控制裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本實(shí)用新型可通過參照以下附圖來更容易地理解，在附圖中:
[0026]圖1示出了用于執(zhí)行丙烯和氨向丙烯腈的氨氧化的常規(guī)商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器；
[0027]圖2為示出用于圖1中的常規(guī)商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的常規(guī)冷卻盤管設(shè)計的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的不意圖；
[0028]圖3為圖2的常規(guī)冷卻盤管設(shè)計的頂視圖；
[0029]圖4為示出圖2的常規(guī)冷卻盤管設(shè)計的更多細(xì)節(jié)的類似于圖3的頂視圖；
[0030]圖5為類似于圖2的示意圖，但示出了單個冷卻盤管61以及其運(yùn)行方法；
[0031]圖6和圖8為本實(shí)用新型的第一特征的示意圖，其中常規(guī)商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的冷卻盤管比在常規(guī)設(shè)計中更緊密地封裝；
[0032]圖7為類似于圖2和圖4的頂視圖，僅示出了包括這些上U形彎折配件與彼此對準(zhǔn)的這些圖的常規(guī)設(shè)計的一個冷卻盤管的上U形彎折配件63，圖7在圖5中的線7-7上截取；
[0033]圖9為可用于將圖6和圖8的冷卻盤管懸掛在其支承結(jié)構(gòu)上的冷卻盤管懸掛件的示意圖；
[0034]圖10為本實(shí)用新型的另一個特征的示意圖，其中熱套管用于保護(hù)冷卻盤管的入口與該冷卻盤管入口所穿過的反應(yīng)器壁之間的接合處；以及
[0035]圖11為本實(shí)用新型的又一個特征的示意圖，其中用于從冷卻盤管接收冷卻水和蒸汽的出口集管重新定位到低于這些冷卻盤管的頂部的位置。

【具體實(shí)施方式】
[0036]根據(jù)本實(shí)用新型的第一特征，采用了冷卻盤管的新穎布置，其能夠增加在反應(yīng)器內(nèi)的冷卻盤管的封裝。結(jié)果，總體上由冷卻盤管組件提供的總表面面積可有效地增加，這繼而又導(dǎo)致冷卻盤管運(yùn)行的更好總體控制，且至少在一些情況下導(dǎo)致了總反應(yīng)器容量的增加。
[0037]該特征在圖6中示出，圖6為類似于圖4的示意圖，其中其示出了各個冷卻盤管61的上U形彎折配件63的布置，以及其相對于通道74和冷卻盤管組件的冷卻盤管支承梁70的布置。還見圖7，圖7示意性地示出了圖2、圖3、圖4和圖5的常規(guī)設(shè)計中的盤管線路的布置。將其與圖8相比，圖8為類似于圖7的示意圖，但示出了圖6中的本實(shí)用新型的設(shè)計中的冷卻盤管線路的布置。
[0038]如圖6中所示，冷卻盤管61的上U形彎折配件63相對于彼此以偏移關(guān)系布置，而非以如圖4中所示的共面關(guān)系。在如圖4中所示的常規(guī)設(shè)計中，冷卻盤管61從反應(yīng)器10內(nèi)沿垂直地定向的平面D延伸至反應(yīng)器10的外周(即，從位置R至位置S)。為了方便起見，垂直地定向的平面D在本文中稱為冷卻盤管61的主冷卻盤管平面。如圖4中進(jìn)一步所示，冷卻盤管61的所有主元件(即，所有垂直地定向的冷卻導(dǎo)管60以及所有下U形彎折配件62和上U形彎折配件63)都是共面的，即，它們所有都在其中心或軸線位于該平面上的意義上與垂直地定向的主冷卻盤管平面D對準(zhǔn)。這在圖7中進(jìn)一步示意性地示出，圖7示出了冷卻水導(dǎo)管60以及冷卻盤管線路57的下U形彎折配件62在其中心或軸線所有都位于公共垂直地定向的主冷卻盤管平面D中的意義上與彼此對準(zhǔn)。此外，如圖4中進(jìn)一步所示,通道74也布置在這些主元件之間且平行于這些主元件。
[0039]然而，在本實(shí)用新型的該方面的改變的設(shè)計中，至少一個冷卻盤管的至少一些冷卻盤管線路57布置成與冷卻盤管總體地位于其中的垂直地定向的主冷卻盤管平面橫向。一般而言，至少一個冷卻盤管的所有冷卻盤管線路57都以此方式布置，而在一些實(shí)施例中，大多數(shù)或甚至所有冷卻盤管中的所有冷卻盤管線路都以此方式布置。
[0040]該布置在圖8中更完整地示出，圖8示出了該設(shè)計的各個冷卻盤管線路57的冷卻水導(dǎo)管60和下U形配件62位于其自身的相應(yīng)冷卻盤管線路平面Q中，其布置成相對于冷卻盤管61總體上位于其中的垂直地定向的主冷卻盤管平面D成銳角α。銳角α可為任何期望的角。在一方面，角在大約30°至大約60°之間，且另一方面在大約40°至大約50°之間。
[0041]如圖6中進(jìn)一步所示，承載冷卻盤管61及其內(nèi)容物的全部重量的支承梁70定位成高于U形彎折配件63，而非如圖2、圖3、圖4和圖5的常規(guī)設(shè)計中那樣低于這些U形彎折配件。此外，如圖9中所示，適合的支承懸掛件被提供用于使各個U形彎折配件63懸掛在其相關(guān)聯(lián)的支承梁70上。
[0042]本實(shí)用新型的該特征的改變的設(shè)計的第一優(yōu)點(diǎn)在于冷卻盤管線路57可比在常規(guī)設(shè)計中更緊密地封裝。這使得冷卻盤管組件的有效表面面積利用該設(shè)計來相對于常規(guī)設(shè)計增加，這繼而又相比于常規(guī)設(shè)計實(shí)現(xiàn)了更大的冷卻能力且具有更大反應(yīng)器溫度控制的潛力。本文所述的冷卻盤管設(shè)計在每米反應(yīng)器直徑提供了更多冷卻盤管線路。在此方面，本文所述的盤管設(shè)計對于每米反應(yīng)器直徑提供了大約40至大約60個冷卻盤管線路、且在另一方面每米反應(yīng)器直徑提供了大約45至大約55個冷卻盤管線路是有效的。
[0043]該改變的設(shè)計的第二優(yōu)點(diǎn)在于由于定期關(guān)閉和重啟而給予至形成該設(shè)計的各個冷卻盤管的金屬元件的機(jī)械應(yīng)力可利用該設(shè)計相比于常規(guī)設(shè)計更好地適應(yīng)。這是由于本實(shí)用新型的設(shè)計中的上U形彎折配件63通過懸掛件而懸掛在支承臂70上，且還布置成與支承臂70橫向。因此，當(dāng)本實(shí)用新型的設(shè)計的冷卻盤管響應(yīng)于溫度變化而膨脹和收縮時，比其它情況下更少的應(yīng)力給予至這些冷卻盤管。這是因?yàn)樵撆蛎浐褪湛s的顯著部分與這些支承梁橫向而發(fā)生，且進(jìn)一步因?yàn)閼覓旒米魑粘叽缱兓瓦@些冷卻盤管與支承梁之間發(fā)生的相關(guān)聯(lián)的移動的緩沖件。
[0044]因此，由于該設(shè)計改型，不但有可能在增加容納此組件所需的輔助設(shè)備(且特別是通道和支承梁的數(shù)目)的情況下增加由冷卻盤管組件提供的冷卻能力，而且還有可能消除或至少實(shí)質(zhì)減少一般由于定期關(guān)閉和重啟造成的給予至冷卻盤管的機(jī)械應(yīng)力而出現(xiàn)的冷卻盤管故障和相關(guān)聯(lián)的維護(hù)成本。如指出的那樣，本文所述的設(shè)計提供了更多盤管。更多盤管可更小頻繁地循環(huán)。
[0045]根據(jù)本實(shí)用新型的第二特征，本實(shí)用新型的冷卻盤管組件的不同冷卻盤管內(nèi)的流動通路的橫截面積被調(diào)整成使得在各個冷卻盤管組件中轉(zhuǎn)變成蒸汽的冷卻水量具有大約15%或更小的平均值，在另一方面，為大約10%至大約15%。期望的是，基于穿過冷卻盤管的冷卻水的總量，這些橫截面積被選擇成使得在該冷卻盤管組件中的所有冷卻盤管中轉(zhuǎn)變成蒸汽的冷卻水量與彼此的差別不大于5%，期望的是不大于4%，不大于3%，不大于2%或甚至不大于1%。
[0046]如指出那樣，冷卻盤管組件可包括冷卻盤管，在該處，各個冷卻盤管均包括不同數(shù)目的冷卻盤管線路。例如，冷卻盤管組件可包括冷卻盤管，在該處，大多數(shù)冷卻盤管具有多個冷卻盤管線路(例如，6個冷卻盤管線路)，且一些冷卻盤管僅具有一個冷卻盤管線路。冷卻盤管的移除實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率，且可在冷卻盤管循環(huán)中移除的不同數(shù)目的冷卻盤管線路提供了用于保持期望的生產(chǎn)率的運(yùn)行靈活性。
[0047]如特別是圖2中所示，典型的商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器中的不同冷卻盤管一般不是所有都具有相同數(shù)目的冷卻盤管線路57。結(jié)果，這些冷卻盤管中的一些具有更長的流動通路，而其它具有更短的流動通路。該特征可導(dǎo)致冷卻盤管的不均勻的運(yùn)行，因?yàn)楦L的流動通路內(nèi)的冷卻水的停留時間固然會大于更短的流動通路中的冷卻水的停留時間。結(jié)果，更長的流動通路中比更短通路中有更多冷卻水轉(zhuǎn)變成蒸汽。這固然會導(dǎo)致更長的流動通路內(nèi)的更高的流動速度，尤其是在其出口端附近。這繼而又可引起這些位置處的冷卻水中的無機(jī)物與其它成分的過大的侵蝕和析出(即，沉淀和沉積)。
[0048]如上文指出那樣，期望的是根據(jù)本實(shí)用新型的該特征，各個冷卻盤管組件中生成的蒸汽量具有大約15%或更小的平均值，在另一方面，為大約10%至大約15%。即是說，期望的是在各個冷卻盤管組件中轉(zhuǎn)變成蒸汽的冷卻水量不大于供給至該冷卻盤管組件的水的大約15%，在另一方面，為大約10%至大約15%。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的該特征，各個冷卻盤管的流動通路的橫截面積被選擇成使得當(dāng)所有斷流閥84處于開啟位置時，在各個通路中轉(zhuǎn)變成蒸汽的冷卻水將在一個值處盡可能接近彼此，該值為大約15%或更小，且在另一方面，為大約10%至大約15%。在此方面，生成的蒸汽量為計算值。
[0049]設(shè)計商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的大多數(shù)成本效益合算的方式在于由相同直徑的管來制作各個冷卻盤管，且以相同的斷流閥84控制各個冷卻盤管，S卩，各個控制閥與其它相同。因此，確保各個冷卻盤管的流動通路的區(qū)域的橫截被選擇成實(shí)現(xiàn)水相同地轉(zhuǎn)變成蒸汽的最簡單的方式為將適合的限流件放置于各個冷卻盤管內(nèi)，或至少在具有更短流動通路的各個冷卻盤管內(nèi)，期望的是在其入口端或其出口端或兩者處或附近。給定不同流動通路的相對長度且因此冷卻水將存在于這些不同通路中的不同時間長度，確定各個限流件的準(zhǔn)確尺寸(或如果未使用限流件，確定流動通路的相對橫截面積)可通過常規(guī)熱傳遞計算來容易地完成。
[0050]圖10中示出了本實(shí)用新型的第三特征。在如圖5中所示的常規(guī)設(shè)計中，冷卻盤管61的入口管線64直接地焊接到反應(yīng)器10的反應(yīng)器壁36上。如上文指出的那樣，慣例是通過獨(dú)立地且連續(xù)地定期關(guān)閉且然后重啟各個冷卻盤管來使商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的冷卻盤管"輪流〃。當(dāng)冷卻盤管關(guān)閉時，其溫度快速朝反應(yīng)器的正常運(yùn)行溫度累積，大約350°C至大約480°C。然后，當(dāng)冷卻盤管通過與附加量的冷卻水接觸來重啟時，其溫度幾乎立即降回或接近該冷卻水的沸點(diǎn)。該降溫可向冷卻盤管61給予實(shí)質(zhì)的熱應(yīng)力，尤其是在其入口管線64焊接到反應(yīng)器壁36的位置。在一定時間內(nèi)，該重復(fù)的熱應(yīng)力可導(dǎo)致該位置處的機(jī)械故障。
[0051]根據(jù)該特征的實(shí)用新型，該問題通過將熱套管安裝在冷卻盤管61的入口管線64橫穿反應(yīng)器10的反應(yīng)器壁36的位置處來避免。如圖10中所示，與冷卻盤管入口管線64連通的熱套管59被接收在冷卻盤管入口配件33中，該配件33穿過且焊接到反應(yīng)器10的反應(yīng)器壁36上。熱套管59的外徑略小于冷卻盤管入口配件33的內(nèi)徑，以便限定其間的熱空間75，該熱空間75由隔離環(huán)77保持。熱套管59的出口邊沿73并未焊接或以其它方式永久性地緊固到冷卻盤管配件33上，且因此相對于該冷卻盤管配件而自由地軸向移動。
[0052]利用該結(jié)構(gòu)，在其它情況下將由于在其關(guān)閉和重啟時出現(xiàn)在冷卻盤管61內(nèi)的實(shí)質(zhì)溫度變化而出現(xiàn)的冷卻盤管入口管線64與反應(yīng)器壁36之間的機(jī)械接頭上的任何熱應(yīng)力通過熱套管59的膨脹和收縮而消除。結(jié)果，可較大地避免在其橫穿反應(yīng)器10的反應(yīng)器壁36的位置處的冷卻盤管61的機(jī)械故障。
[0053]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個特征，被提供以接收穿過各個冷卻盤管的冷卻水和蒸汽的冷卻水出口集管重新定位到低于各個冷卻盤管的出口管線和出口集管的位置處。在一方面，冷卻水出口重新定位到低于各個冷卻盤管的冷卻盤管線路的頂部的位置。
[0054]如圖5中所示，在常規(guī)設(shè)計中，冷卻水出口集管82定位成高于冷卻水出口管線79以及U形彎折配件63，其限定冷卻盤管線路67，69和71的頂部。如上文指出那樣，常規(guī)商業(yè)丙烯腈反應(yīng)器的冷卻盤管定期關(guān)閉且然后重啟來移除可能已經(jīng)沉積在其外側(cè)表面上的任何鑰積垢。當(dāng)關(guān)閉冷卻盤管時，剩余在內(nèi)的任何冷卻水由于丙烯腈反應(yīng)器內(nèi)的溫度很高而快速蒸發(fā)。當(dāng)這發(fā)生時，由于沒有與出口管線79相關(guān)聯(lián)的出口閥，故重力引起出口集管82中的冷卻水經(jīng)過冷卻盤管出口管線79流回到該關(guān)閉的冷卻盤管中。這導(dǎo)致又一些附加量的冷卻水蒸發(fā)，且因此轉(zhuǎn)變成冷卻盤管內(nèi)的蒸汽。
[0055]冷卻水一般包含溶解的無機(jī)物以及附加的處理化學(xué)制品。當(dāng)冷卻盤管關(guān)閉時，這些無機(jī)物和處理化學(xué)制品趨于析出且沉積在冷卻盤管的內(nèi)表面上，特別是在下U形彎折配件62。尤其是如果冷卻盤管關(guān)閉過久，則這些沉積物的量可能為實(shí)質(zhì)的，因?yàn)檫@允許來自冷卻水出口集管82的實(shí)質(zhì)附加量的冷卻水流回，且因此從該關(guān)閉的冷卻盤管蒸發(fā)。在一定時間內(nèi)，這可引起冷卻盤管內(nèi)的流動通路的橫截面積(尤其是在這些位置處)顯著地減小，這導(dǎo)致穿過這些位置的冷卻水的流速實(shí)質(zhì)增加。這繼而又可導(dǎo)致這些位置處的冷卻盤管的顯著侵蝕，且因此導(dǎo)致過早的冷卻盤管故障。
[0056]根據(jù)本實(shí)用新型的該特征，該問題通過將冷卻水出口集管84重新定位到低于出口管線79的高度來避免。在一方面，出口集管定位成低于至少一個冷卻盤管的最后冷卻盤管線路的頂部，更期望是低于大多數(shù)或甚至所有冷卻盤管的最后線路。在另一方面，出口集管定位成低于至少一個盤管中的所有冷卻盤管線路的頂部，更期望是低于所有冷卻盤管中的所有冷卻盤管線路的頂部。見圖11，圖11示意性地示出了這些特征。
[0057]利用該布置，由于冷卻水出口管線79且在一方面上U形彎折配件63定位成高于出口集管82太遠(yuǎn)而不能使得重力使任何顯著的量的冷卻水流回到關(guān)閉的冷卻盤管中，故基本上完全地防止了附加量的冷卻水通過重力而從冷卻水出口集管32到關(guān)閉的冷卻盤管中的回流。
[0058]盡管上文已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的僅一些實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)清楚的是，可在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下進(jìn)行許多改型。所有此類改型都旨在包括在僅由所附權(quán)利要求限制的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于移除由氧化反應(yīng)器或氨氧化反應(yīng)器生成的熱的冷卻盤管組件，所述冷卻盤管組件包括多個冷卻盤管，各個冷卻盤管均包括一系列冷卻盤管線路，其包括在所述系列的開始處的第一線路和所述系列的結(jié)束處的最后線路，所述多個冷卻盤管線路連接到彼此上，以便限定具有冷卻水入口和冷卻水出口的冷卻水通路，所述冷卻盤管組件還包括與各個冷卻盤管的所述第一線路連通的冷卻盤管入口集管和與各個冷卻盤管的所述最后線路連通的冷卻水出口集管，各個冷卻盤管還包括將該冷卻盤管的所述最后線路與所述冷卻水出口集管連接的冷卻水出口導(dǎo)管， 其中，所述冷卻盤管出口集管的高度低于各個冷卻盤管的所述冷卻盤管出口導(dǎo)管的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻盤管組件，其特征在于，至少一個冷卻盤管的所述最后線路限定頂部和底部，且其中，所述冷卻盤管出口集管的高度低于該冷卻盤管的所述最后線路的頂部的聞度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻盤管組件，其特征在于，至少一個冷卻盤管的所述冷卻盤管線路的頂部通過相應(yīng)的上U形彎折配件而連接到彼此上，且其中，所述冷卻盤管出口集管的高度低于這些上U形彎折配件的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻盤管組件，其特征在于，各個冷卻盤管還包括位于所述冷卻水入口集管與所述系列中的所述第一線路之間的入口斷流閥，且其中，各個冷卻盤管構(gòu)造成沒有所述系列中的所述最后盤管線路與所述冷卻水出口集管之間的任何流動控制>j-U ρ?α裝直。
【文檔編號】B01J8/24GK203955197SQ201420150235
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】T.R.麥克唐奈, J.R.庫奇, D.R.瓦納, P.T.瓦赫滕多夫, T.G.特拉弗斯 申請人:英尼奧斯歐洲股份公司