專利名稱：具有用于載熱介質(zhì)的旁路的套管反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的套管反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
套管反應(yīng)器是一種固定床反應(yīng)器，它提供這樣的可能性，即在在固定床內(nèi)反應(yīng)的在固定床內(nèi)以及在固定床本身之間的處理氣體混合物和一單獨的載熱介質(zhì)之間形成熱交換。這里反應(yīng)原則上既可以是吸熱的也可以是放熱的。固定床—基本上是一種顆粒狀催化劑—位于一通常垂直設(shè)置的反應(yīng)管束的管子(反應(yīng)管)內(nèi)，管束兩端密封地固定在管底內(nèi)，并且所述管束在一包圍管束的反應(yīng)管外殼之內(nèi)被載熱介質(zhì)環(huán)繞沖淋。處理氣體混合物通過一跨接相關(guān)管底的反應(yīng)器外殼輸入管子，同樣通過一跨接另一管底的反應(yīng)管外殼輸出。載熱介質(zhì)—經(jīng)常是一種鹽浴—借助于循環(huán)泵循環(huán)，并根據(jù)反應(yīng)過程種類的不同由一熱交換器加熱或冷卻。目前，泵和熱交換器一樣位于反應(yīng)器外殼之外。相應(yīng)地載熱介質(zhì)在一管底附近進(jìn)入反應(yīng)器套管，并在另一管底附近從套管內(nèi)流出。為了實現(xiàn)規(guī)定的對于反應(yīng)所希望的沿反應(yīng)管的溫度分布，載熱介質(zhì)的輸入和/或輸出部位也可以位于反應(yīng)器套管的位于反應(yīng)管之間的平面內(nèi)。
為了得到反應(yīng)器的全部管子盡可能均勻的溫度分布—一個現(xiàn)代的套管反應(yīng)器可以包含多達(dá)30000個管子或更多—以得到一致的反應(yīng)流程和從而高的產(chǎn)量以及反應(yīng)產(chǎn)品好的選擇性，重要的是，保持反應(yīng)器套管之內(nèi)的載熱介質(zhì)的溫度差小，尤其是為所有管子提供盡可能相同的入流狀態(tài)，為此已經(jīng)設(shè)置了用于載熱介質(zhì)輸入、輸出的圍繞反應(yīng)器套管的環(huán)形通道和在套管內(nèi)部的用于載熱介質(zhì)的分配板和轉(zhuǎn)向板—參見例如DE-A-2207166，在前序部分中以所述資料為出發(fā)點。分配板應(yīng)該促使載熱介質(zhì)在反應(yīng)器橫截面上按希望分配，而相互交替的環(huán)狀和盤狀轉(zhuǎn)向板通過使反應(yīng)器套管內(nèi)的總體上看為縱向的流動具有曲折的走向，用來在管束內(nèi)部形成基本上橫向的流。
按照后一種資料，在反應(yīng)器上方一包含循環(huán)、泵和電力加熱器的載熱介質(zhì)主回路的一可滑移控制的分支回路內(nèi)設(shè)置一冷卻器型式的熱交換器。因此整個設(shè)備在運行溫度上可以是靈活的，并且修理時可以方便地接近，以及冷卻器只經(jīng)受小的交變熱負(fù)荷。在此期間在泵功率不變時在交變的運行條件下隨著流過冷卻器的支流的變化，流過反應(yīng)器的主流也強(qiáng)制地變化，這又帶來單個反應(yīng)管入流狀態(tài)的變化。此外泵必須設(shè)計得相應(yīng)地大，以便在反應(yīng)器的起動階段在載熱介質(zhì)還是冷的并因此粘度比較大時能夠考慮反應(yīng)器內(nèi)載熱介質(zhì)相應(yīng)地較高的流動阻力，另一方面例如通過轉(zhuǎn)速變化來改變泵的流量的可能性比較難以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在這里本發(fā)明應(yīng)該提供一種解決辦法。因此本發(fā)明的目的是，在按權(quán)利要求1的前序部分所述的套管反應(yīng)器中這樣來設(shè)計換熱系統(tǒng)，使得相關(guān)循環(huán)泵的輸送功率在循環(huán)泵的額定轉(zhuǎn)速不變的情況下可以盡可能小，并且與反應(yīng)器內(nèi)當(dāng)前產(chǎn)生的熱功率以及載熱介質(zhì)的粘度無關(guān)。
按照本發(fā)明這個目的用權(quán)利要求1的特征決定性地實現(xiàn)。此外從屬權(quán)利要求給出了有利的實施形式和改進(jìn)方案。
相關(guān)的附加旁路允許，流過熱交換器的分量的任何減小和增大得到補(bǔ)償，而不改變泵的功率。同樣所述旁路使得可以在反應(yīng)器的起動階段在載熱介質(zhì)還較冷的并從而較粘稠的時部分繞過反應(yīng)容器，從而使循環(huán)泵連同驅(qū)動機(jī)裝置的尺寸和功率需求保持很小。
如果這里和以后提到“旁路”，那么它應(yīng)該對本發(fā)明所要涉及的分路與里面有熱交換器的分支回路加以區(qū)別。
雖然DE-A-1963394已知示出了一種帶有外部循環(huán)泵和為此設(shè)置在分支回路內(nèi)的熱交換器的套管反應(yīng)器，其中熱交換器并聯(lián)一可控制的旁路。然而這里應(yīng)該實現(xiàn)，在全部載荷范圍內(nèi)同時保持流過熱交換器和反應(yīng)容器的循環(huán)量不變。但是這自然只有和可變的泵功率相結(jié)合才有可能，為此旁路看起來要這樣確定尺寸，使它僅能夠接納另外流過熱交換器的支流。


下面借助于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明不同的實施例。其中表示圖1按本發(fā)明的帶有外部熱交換器、外部的循環(huán)泵和旁路的套管反應(yīng)器的示意圖，圖2用于圖1中右側(cè)的回路元件的另一種方案，圖3關(guān)于各個支流在根據(jù)按圖2的結(jié)構(gòu)在不同運行狀態(tài)下的相關(guān)閥位置變化的圖線，圖4是與圖1類似的示意圖，但其中具有一帶細(xì)分的環(huán)形通道的反應(yīng)器，圖5是與圖4類似的示意圖，但其中具有另一種閥結(jié)構(gòu)，圖6是與圖5類似的示意圖，但其中具有在一閥結(jié)構(gòu)內(nèi)實際實現(xiàn)的旁路，圖7a)-c)一三路滑閥在不同位置的示意圖，圖8是與圖4類似的示意圖，但其中具有改變的管道布置和閥結(jié)構(gòu)，圖9一類似的例如可以用在圖8中的滑閥的示意圖，圖10是與圖1類似的示意圖，但其中具有一與循環(huán)泵相連的抽吸壓力提高的前置壓力泵，圖11是與圖4類似的示意圖，但其中具有位于反應(yīng)器徑向相對的兩側(cè)的兩個循環(huán)泵，圖12是與圖11類似的示意圖，但其中具有唯一一個熱交換器，圖13本發(fā)明的帶有一多區(qū)反應(yīng)器的應(yīng)用示意圖，圖14本發(fā)明的帶有一多區(qū)反應(yīng)器的另一個應(yīng)用示意圖，圖15本發(fā)明的帶有一多區(qū)反應(yīng)器的又一個應(yīng)用示意圖，
圖16本發(fā)明的帶有一多區(qū)反應(yīng)器的再一個應(yīng)用示意圖，圖17本發(fā)明的具有一帶三個環(huán)形通道的單區(qū)反應(yīng)器的應(yīng)用示意圖，圖18按圖17的結(jié)構(gòu)的另一種方案，圖19本發(fā)明的具有帶三個環(huán)形通道的單區(qū)反應(yīng)器的另一個應(yīng)用示意圖，圖20a)、b)一設(shè)置在上部區(qū)段上的短結(jié)構(gòu)長度的兩區(qū)反應(yīng)器的反應(yīng)器套管上的循環(huán)泵的示意性正視圖和水平剖視圖，圖21a)、b)類似于圖20a)和b)的循環(huán)泵的示意性正視圖和水平剖視圖，但其中流動方向相反并且與下反應(yīng)器區(qū)段相連地設(shè)置，圖22a)-c)一類似于圖20的泵結(jié)構(gòu)的示意性正視圖和在不同平面內(nèi)的水平剖視圖，但其中具有一環(huán)繞循環(huán)泵的循環(huán)泵出口，和圖23a)和b) 一類似于圖20的泵結(jié)構(gòu)的示意正視圖和水平剖視圖，但其中具有環(huán)繞循環(huán)泵的循環(huán)泵入口和相反流動方向。
具體實施例方式
在圖1中，只能從外部看到，表示一具有兩個靠近反應(yīng)容器8上端和下端的環(huán)形通道4和6的套管反應(yīng)器2，在所述反應(yīng)容器中反應(yīng)的處理氣體混合物—例如從上向下流過所述反應(yīng)容器，但是載熱介質(zhì)總體上看從下向上，即與處理氣體混合物反方向地流過所述反應(yīng)容器。為此載熱介質(zhì)從上環(huán)形通道，即在這種情況下由載熱介質(zhì)輸出側(cè)的環(huán)形通道4經(jīng)過一管道10輸入一循環(huán)泵12，所述循環(huán)泵將載熱介質(zhì)通過一管道14回輸給下環(huán)形通道6，從而輸入反應(yīng)容器8。由循環(huán)泵12輸送的載熱介質(zhì)的一個支流通過一在一閥控制的分支回路18內(nèi)的熱交換器—例如冷卻器—回到循環(huán)泵12的入口20，通過此循環(huán)泵使載熱介質(zhì)與通過管道14輸送給反應(yīng)器2的主流混合。此外一同樣由閥控制的旁路22與循環(huán)泵12并聯(lián)，所述旁路同樣可以將一由循環(huán)泵輸送的載熱介質(zhì)的支流回輸給其入口20。
作為另一種選擇旁路22也可以如圖1中虛線所示的那樣，位于包含熱交換器16的分支回路18中。這里可以看到，分支回路18或旁路22的閥24和26也可以用唯一一個多路閥代替，其它如按圖2的情況所示的那樣。
在環(huán)形通道4和6與管道10和14相對的一側(cè)上，按圖1在環(huán)形通道上在另一分支回路28內(nèi)連接一電加熱器30，該加熱器在許多情況下用來在反應(yīng)器起動時將開始還是冷的載熱介質(zhì)加熱到一適合于反應(yīng)起動的溫度。分支回路28也是可閥控制的，但是已經(jīng)證明，相關(guān)閥32在大多數(shù)情況下可以取消，而沒有損害。在這種情況下流過加熱器的支流通過一穩(wěn)定節(jié)流元件等適宜地限制在占循環(huán)載熱介質(zhì)總量的5％，尤其是3％以下。
所述電加熱器也可以用一蒸汽或煙氣加熱器或一火焰加熱器代替。
現(xiàn)在按照本發(fā)明在反應(yīng)器的起動階段根據(jù)載熱介質(zhì)溫度這樣來控制流過旁路22的流量，從而還比較冷的并從而粘稠的載熱介質(zhì)基本上繞開反應(yīng)容器8必要時還有熱交換器16(只有當(dāng)熱交換器是一個冷卻器時)，而在反應(yīng)器穩(wěn)定運行時這樣地調(diào)節(jié)流過旁路的流量，使得流過反應(yīng)容器8的流量與當(dāng)時輸入或輸出的熱功率無關(guān)地基本上保持不變。按照本發(fā)明這種恒定的流量可以用恒定的泵功率來實現(xiàn)。所述泵功率對于存在于反應(yīng)容器8內(nèi)的反應(yīng)管的保持不變地入流有重要意義，因為隨著反應(yīng)容器內(nèi)部載熱介質(zhì)流動速度的變化，反應(yīng)容器內(nèi)局部的入流狀態(tài)也發(fā)生變化，例如紊流可能轉(zhuǎn)變成層流，或者在轉(zhuǎn)向部位由于慣性力效應(yīng)的減小通過另一條路徑。此外在任何情況下在運行狀態(tài)中不變的泵流量對于循環(huán)泵的最佳設(shè)計有重要意義。
當(dāng)然必要時泵功率也可以改變，例如用于使反應(yīng)器按程序進(jìn)行的功率變化。這種變化可以通過泵的轉(zhuǎn)速變化或幾何形狀改變進(jìn)行，但是這是比較復(fù)雜的措施，應(yīng)力求避免這種措施。
圖2用一種原則上和圖1中所示的一樣的結(jié)構(gòu)，確切地說用設(shè)置在帶熱交換器16的分支回路18中的旁路22(如圖1中虛線所示)示出一種有利的實施形式。如果所示元件和圖1中的元件一致，則所述元件在這里以及下面采用相同的附圖標(biāo)記。
根據(jù)圖2與熱交換器16串聯(lián)或在旁路22中的兩個閥24和26用一共同的多路閥34代替。此外現(xiàn)在在循環(huán)泵12的入口處以及在旁路22與熱交換器16的回輸管36的匯合處設(shè)置混合器38和40。但是一混合器同樣也可以布置在循環(huán)泵12的出口處或載熱介質(zhì)入口側(cè)的環(huán)形通道—這里是環(huán)形通道6內(nèi)。即為了實現(xiàn)在每一個反應(yīng)器水平橫截面內(nèi)盡可能均勻的管壁溫度，出現(xiàn)在反應(yīng)容器8內(nèi)的載熱介質(zhì)流沒有分層，尤其是沒有任意的分層，具有重要的意義。
此外混合器，如圖2中的混合器38和40，還有即使沒有特意畫出的，在后面還要介紹的實施例中可以設(shè)置在為此所考慮的所有部位。
在圖3中參照按圖2的原理性結(jié)構(gòu)借助于圖線示出前面已經(jīng)提到過的控制或調(diào)節(jié)過程。在圖線的橫坐標(biāo)上標(biāo)注閥行程，而縱坐標(biāo)表示流過旁路22的相關(guān)流量VB以及流過熱交換器16的流量VC。在考察反應(yīng)器起動的第一階段I內(nèi)，旁路22基本上完全開啟，而流通熱交換器16(無論如何假設(shè)在這里是一個冷卻器)的流量被關(guān)斷。在這種情況下，由于流過旁路22的流動阻力比較小，由循環(huán)泵12輸送的載熱介質(zhì)流一較大的體積部分流過旁路22，而不是反應(yīng)容器8，因此泵12卸荷。如果通過載熱介質(zhì)的加熱在使其粘度減小的同時實現(xiàn)一穩(wěn)定的運行狀態(tài)(階段II)，則此后可便根據(jù)流過熱交換器16的流量VC這樣來調(diào)節(jié)流過旁路22的流量VB，以使得流量VB和VC之和以及由此流過泵12和反應(yīng)器8的流量保持不變，所述圖線從這樣的假設(shè)出發(fā)，即流過熱交換器16的流量VC本身根據(jù)當(dāng)時所交換的熱功率控制。
圖4表示一與圖1中的反應(yīng)器2基本上相同的套管反應(yīng)器50，然而其中具有其管道10和14的循環(huán)泵12和包含熱交換器16的分支回路18連同旁路22一起在不同的部位連接在環(huán)形通道4和6上。與所示圖示不同這些部位也可以在例如反應(yīng)器50徑向的相對側(cè)上。無論如何這里兩個環(huán)形通道4和6分別通過一垂直隔壁52和54分開，并且分別通入的管道14和56從泵12或熱交換器16一側(cè)相應(yīng)地分叉，此外其中管道56的兩個分支配備一無級可調(diào)的閥58，以便使相關(guān)輸入可以按希望的方式分配到通過隔壁52形成的兩個環(huán)形通道端部60和62。當(dāng)然，閥58也可以通過一共同的多路閥—必要時以擋板的型式—代替。
圖5表示一和圖4中一樣的帶有同樣連接的循環(huán)泵12的套管反應(yīng)器50，但是其中流過旁路22的支流可只通過一個位于通向熱交換器16的輸入管64內(nèi)的閥24控制，如圖1中所示的那樣。在這種情況下，閥24關(guān)閉得越嚴(yán)，由泵12輸送的載熱介質(zhì)便更多地流過旁路22，其中流過反應(yīng)容器的流量取決于載熱介質(zhì)由于其粘度在反應(yīng)容器內(nèi)所受到的流動阻力。
圖6表示一基本上和圖4一樣的結(jié)構(gòu)，但是其中多路閥34與旁路22統(tǒng)一成一唯一的閥單元68，如圖7中示意所示，據(jù)此來自于環(huán)形通道6的管道70進(jìn)入閥單元68，熱交換器16的輸出管36也一樣。另一方面通向熱交換器16的輸入管64以及通向環(huán)形通道4的管道56從閥單元68中出來。
由圖7a)-c)可以看到閥單元68的工作原理，其中示出了處于不同階段的閥單元68。
(閥單元)是一帶一閥殼體72和一可通過桿74移動的閥芯76的卸壓滑閥。殼體72包含一閥芯孔78和多個從側(cè)面通入此孔的通道80-86。重新考察圖6，可以看到，通道80與管道56、通道82與管道70，通道84與管道36，通道86與管道64連接。相關(guān)載熱介質(zhì)流VRi、VRo、VCi和VCo對應(yīng)于在圖6中所標(biāo)注的附圖標(biāo)記。在這個情況下VB形成旁路流，如在上述實施例中流過旁路通道22的旁路流一樣。
在按圖7a)的閥位置時，由管道70進(jìn)入的載熱介質(zhì)流VRo作為流VRi無阻礙地轉(zhuǎn)移到管道56內(nèi)，而管道64則關(guān)閉。按圖7b)由管道70輸入的載熱介質(zhì)流VRo部分作為流VRi進(jìn)入管道56，但是部分作為流VCi進(jìn)入管道64，而由管道36進(jìn)入的熱交換器16的回流VCo與轉(zhuǎn)移到管道56內(nèi)的流VRj混合。按圖7c)由管道70進(jìn)入的全部載熱介質(zhì)流VRo作為流VCi轉(zhuǎn)移到通向熱交換器16的管道64內(nèi)。按圖7a)的狀態(tài)對應(yīng)于還必須加熱載熱介質(zhì)的反應(yīng)器的起動階段，或者對應(yīng)于運行中斷的狀態(tài)。按圖7b)的狀態(tài)對應(yīng)于反應(yīng)器運行中的“調(diào)節(jié)階段”。圖7c)對應(yīng)于全負(fù)荷狀態(tài)，這時在循環(huán)泵處分叉的支流全部流過熱交換器，即旁路不工作。按照本發(fā)明只允許在例外情況下達(dá)到這種狀態(tài)。因為閥芯76除了在由圖7a)所示的流入的載熱介質(zhì)可自由流出的情況以外始終兩側(cè)受到壓力作用，所述閥芯基本上是壓力卸載的，因此它可以方便和靈敏地調(diào)整。此外有時可以取消管道26中的閥24，因為經(jīng)過熱交換器16引入的支流VCi反正要通過閥單元68控制。
圖8表示一與圖4-6的反應(yīng)器50基本上相同的套管反應(yīng)器90，但是其中循環(huán)泵12和包含熱交換器16和旁路22的分支回路18分別在相互疊置的，即位于沿反應(yīng)器相同的外形輪廓線(Mantellinie)上的部位處連接在環(huán)形通道4和6上。按圖8來自環(huán)形通道6的兩段92和94的兩條分開的管道96和98通入一多路閥100，如在圖9中和其它元件一起示意性地示出的那樣。由閥100引出通向熱交換器16以及旁路22的管道64，同樣熱交換器16的輸出管36與旁路22在進(jìn)入環(huán)形通道4之前匯合。與圖4至6不同這里相連的回流管56在此之前便分叉了，并在兩個支路中安裝了節(jié)流機(jī)構(gòu)102，以便確定流向環(huán)形通道4的兩段60和62的載熱介質(zhì)流的分配量。因此節(jié)流機(jī)構(gòu)102代替圖4至6中的兩個閥58，它們通常只需要調(diào)整唯一一次。
此外在圖8中僅示例性地示處在循環(huán)泵12和熱交換器16上方的膨脹容器104和106，如通常為此所采用的那樣，保持整個載熱介質(zhì)回路始終全部填充有載熱介質(zhì)，并且在回路內(nèi)保持一定的最低壓力，并提供補(bǔ)償體積。
在圖9中示意性地示出與旁路22和節(jié)流機(jī)構(gòu)102相連的多路閥作為類似于上述閥單元68的共同的閥單元108。閥單元108具有一帶一閥孔112的閥殼體110和多個側(cè)向通入閥孔的通道114-124，以及一對稱的閥芯126。如果參看圖8，則可見管道96和98通入通道118和120，管道36通入通道122，而管道64從通道124引出，管道56的兩個分支從通道114和116引出。節(jié)流機(jī)構(gòu)102安裝在通道114和116內(nèi)。和閥單元68的情況相同旁路22集成在閥單元108內(nèi)。
此外由圖8可見，閥桿128穿過另一填充有載熱介質(zhì)的容器130，在膨脹容器106旁向上到達(dá)一用來操縱閥芯126的氣缸一活塞單元132。
圖10表示一類似于圖1的帶有在其中用虛線表示的位置上的旁路22的結(jié)構(gòu)，然而這里載熱介質(zhì)的流動方向相反，即總體上看載熱介質(zhì)從上向下流過反應(yīng)容器8。因此環(huán)形通道4和6上的接頭可方便地互換。然而按照圖10還有一在所示情況下由一噴射器組成的所謂前置壓力泵136，它利用從循環(huán)泵12的輸出管138分叉的由循環(huán)泵12輸送的載熱介質(zhì)的支流工作，并將所述支流輸入循環(huán)泵的輸入管道140，其中將載熱介質(zhì)從一類似于圖7中的膨脹容器106的膨脹容器142抽出。代替按圖10的噴射器式前置壓力泵136，也可以采用其它形式的前置壓力泵，例如以一安裝在循環(huán)泵12的軸上的附加葉輪形式。這種任意結(jié)構(gòu)類型的前置壓力泵的意義在于避免在循環(huán)泵12吸入側(cè)的壓力下降到這樣低的數(shù)值，使得在所述泵中形成氣蝕(Kavitation)，如在其它情況下特別是在結(jié)構(gòu)比較緊湊的大功率泵中所擔(dān)心的那樣。
用于鹽浴冷卻的套管反應(yīng)器的防氣蝕循環(huán)泵本身可以由FR2660375A1得知。在這種從下向上輸送的泵中，載熱介質(zhì)的一個支流從泵出口在泵殼體內(nèi)部回輸?shù)奖萌肟?，在此期間同時通過泵殼體內(nèi)部的支流保持載熱介質(zhì)在一在泵出口之上的規(guī)定的最低水平面。但是在泵比功率高時只通過這個措施不足以防止氣蝕，不管泵從下向上還是從上向下輸送都一樣。
此外由圖10可見，一平衡管146通入容器142內(nèi)的一立式管144，一從反應(yīng)容器8的內(nèi)部引出的排氣管148又通入此平衡管內(nèi)。因為通常在反應(yīng)容器8內(nèi)部存在比擴(kuò)張容量142內(nèi)高得多的壓力，因此在排氣管148內(nèi)裝入一節(jié)流器149。
圖11示出一類似于圖3的結(jié)構(gòu)(除其中所示的混合器38和40之外)，但是按對稱布局在套管反應(yīng)器150徑向相對的兩側(cè)帶有相應(yīng)地在兩側(cè)通過隔壁152和153分成相等的兩半154和156或158和160的環(huán)形通道4和6。兩側(cè)完全相同。因此按圖11的結(jié)構(gòu)基本上相當(dāng)于按DE-3409159A1的結(jié)構(gòu)，除了在該資料中，一共同的熱交換器在循環(huán)泵的連接部位之間連接在環(huán)形通道上和缺少旁路之外。
圖12示出一帶有一具有兩個徑向相對設(shè)置的循環(huán)泵12的套管反應(yīng)器162的類似結(jié)構(gòu)，但是帶一位于所述泵之間的連接在環(huán)形通道4和6上的共同的熱交換器16，因此與DE3409159A1比較相似。在這個實施例中環(huán)形通道4基本上相當(dāng)于按圖11的環(huán)形通道，而環(huán)形通道6通過一螺旋形隔壁164分成兩個分別從相關(guān)泵12的供給部位起逐漸變小的段166和168，如圖所示的那樣，而兩個環(huán)形通道可由DE4326643A1可知。已經(jīng)證明，如按圖12對于環(huán)形通道6所示的那樣，這種分隔基本上僅對于載熱介質(zhì)輸入側(cè)的環(huán)形通道帶來好處。與前述兩種先前公開的資料不同，在進(jìn)行熱交換的熱交換器向環(huán)形通道4內(nèi)供給的部位在載熱介質(zhì)輸出側(cè)的不是兩個分開的閥，而是設(shè)有唯一一個多路閥170，它原則上可以具有與圖7中的閥單元68類似的結(jié)構(gòu)。但是通常在這種環(huán)形通道系統(tǒng)時閥170可以不需替換地取消，而不帶來缺點，因為兩個通過環(huán)形通道段166和168輸入反應(yīng)容器8的載熱介質(zhì)流可充分地混合。
此外代替在圖12中所示的螺旋形隔壁164也可以設(shè)置一例如具有較長水平段的Z形彎折的隔壁，如在同時申請專利的“用于向套管反應(yīng)器輸入輸出載熱介質(zhì)的環(huán)形通道”中所示的那樣。環(huán)形通道段166和168的重疊部適宜于在環(huán)形通道總長的1至100％之間，尤其是在20至100％之間，最適宜在50至100％之間。
圖13表示一帶有兩個在端側(cè)相互連接的與例如圖1中的在其兩端分別帶兩個的環(huán)形通道4和6的反應(yīng)容器8類似的反應(yīng)容器182和184的多段套管反應(yīng)器180。兩個這樣形成的反應(yīng)器區(qū)I和II具有相同的帶一單側(cè)連接在相應(yīng)環(huán)形通道4和6上的循環(huán)泵12和一在徑向相對側(cè)連接在相同環(huán)形通道上的包含一熱交換器16的分支回路18連同旁路22的載熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)。與熱交換器16不同在圖13中示出兩個循環(huán)泵12位于在相同的高度上，這應(yīng)該象征性地表示，所述循環(huán)泵連同其驅(qū)動裝置由于制造工藝方面的原因適宜于安裝在同一平面內(nèi)。僅示例地在兩個循環(huán)泵12上方示出一個共同的膨脹容器104。當(dāng)然也可以設(shè)置分開的膨脹容器。此外和圖13不同，在兩個反應(yīng)器區(qū)I和II內(nèi)總體的載熱介質(zhì)流量也可以是反方向的，同樣也和流過反應(yīng)器的反應(yīng)氣體混合物反方向地流動。
如果需要的話，這里也可以給一個或兩個循環(huán)泵12加上一個前置壓力泵，例如圖10中的前置壓力泵136那樣。
如在多段套管反應(yīng)器中常見的那樣，兩個反應(yīng)容器182和184可以具有帶有必要時不同的管數(shù)和管布局的分開的管系(Berohrung)，所述管系終止于相鄰的管底上，但是也可以具有一共同的連續(xù)的管系，這里僅通過一圍繞管子的或多或少密封的隔板將載熱介質(zhì)相互隔開。在第一種情況下和在采用按圖13的結(jié)構(gòu)(除共同的膨脹容器104外)時也可以設(shè)想，兩個這樣形成的反應(yīng)器區(qū)I和II用不同的載熱介質(zhì)工作。
圖14表示一相同類型的多區(qū)反應(yīng)器180，然而其中兩個載熱介質(zhì)循環(huán)回路相互連接并具有一自己的熱交換器16，即使循環(huán)泵12和旁路22是分開的。另一個區(qū)別是，這里流過反應(yīng)容器182和184的載熱介質(zhì)流—僅是示例性地—也是方向相反—即與反應(yīng)氣體混合物反方向—地進(jìn)行。
圖15也示出一帶有兩個循環(huán)泵12和一個共同的熱交換器16的相同類型的多區(qū)反應(yīng)器180。在其徑向相對的在環(huán)形通道4和6上的接頭上，這種結(jié)構(gòu)基本上和按圖13的結(jié)構(gòu)相似。但是除了共同的熱交換器16外，與圖13的結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于，載熱介質(zhì)流過反應(yīng)容器182和184的總體流動方向是相反的。載熱介質(zhì)與反應(yīng)氣體混合物相反地流過反應(yīng)容器182，而在反應(yīng)容器184內(nèi)部與反應(yīng)氣體混合物相同，同樣流動方向也可以是倒過來的。
原則上和圖8的情況一樣，熱交換器16特有的膨脹容器按DE-A2207166這樣確定尺寸，以便于為了修理和維護(hù)工作可以穿過膨脹容器拉出熱交換器-管束，而不必為此放出載熱介質(zhì)。
圖16示意表示一帶有兩個相互順序設(shè)置的，僅僅通過一隔板192相互分開的區(qū)段I和II的多段一套管反應(yīng)器190，區(qū)段I和II分別帶有兩個與唯一一個循環(huán)泵12、唯一一個熱交換器16和唯一一個旁路22相連的環(huán)形通道4和6。在反應(yīng)器區(qū)I內(nèi)設(shè)有例如由DE-A-2201528所知的相互交替的環(huán)形和盤形轉(zhuǎn)向板194和196，而在區(qū)段II內(nèi)則只包含唯一一個環(huán)形轉(zhuǎn)向板194。兩個區(qū)段在載熱介質(zhì)循環(huán)回路上是互相連通的，其中在總體上看載熱介質(zhì)與反應(yīng)氣體混合物反方向地流過兩個區(qū)段。如圖可見，流過熱交換器16的載熱介質(zhì)僅直接流入下面的區(qū)段II，所述區(qū)段II在熱交換器16是一冷卻器的情況下也可以只是一不發(fā)生反應(yīng)的冷卻區(qū)。在這種情況下上部區(qū)段I只有這樣才能得到冷卻，即通過冷卻的載熱介質(zhì)從區(qū)段II經(jīng)過一回流管198流回循環(huán)泵12的入口，然后主流從那里出發(fā)經(jīng)過下環(huán)形通道6進(jìn)入?yún)^(qū)段I。在這種情況下，在區(qū)段II的區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)管不填充催化劑，而僅填充惰性物質(zhì)。
圖17表示一種與圖16不同的帶有這樣一種多區(qū)反應(yīng)器200的變型方案，在該反應(yīng)器中兩個相互順序銜接的帶有貫通的管系的區(qū)段I和II不是通過一隔板而是通過一位于所述區(qū)段之間的載熱介質(zhì)入口區(qū)III相互分開，因此它總共只有三個環(huán)形通道202、204和206。這里由唯一的循環(huán)泵12輸送的并且部分地在一分支回路18內(nèi)經(jīng)過一熱交換器16引導(dǎo)的載熱介質(zhì)通過中間的環(huán)形通道204進(jìn)入載熱介質(zhì)入口區(qū)III，以便在其中分叉成一從下向上流過反應(yīng)器區(qū)I的支流和從上方流入反應(yīng)器區(qū)II的另一股支流，并經(jīng)過最下面的環(huán)形通道206離開反應(yīng)器區(qū)。相連的回流管198可以是閥控制的。但是這并不是必須的。此外在這個例子中處理氣體混合物從下向上穿過反應(yīng)器200，但是這里也可以從上向下穿過。重要的僅僅是，載熱介質(zhì)反方向地流過兩個反應(yīng)器區(qū)I和II。
圖18示出一種與圖17不同的具有一個只帶兩個環(huán)形通道202和204的多區(qū)反應(yīng)器的方案，而環(huán)形通道206連同管道198由在相關(guān)反應(yīng)容器208內(nèi)部的通向環(huán)形通道202窗口210的管子212代替。值得注意的是管子212，如其上的小箭頭象征性地表示的那樣，分別具有多個在不同平面內(nèi)的入口和出口。
在和上述的反應(yīng)器180、190和200一樣的多區(qū)反應(yīng)器中，單個反應(yīng)器區(qū)—如I或II—的高度適宜于在所有反應(yīng)器區(qū)總高度的10至80％之間，尤其是在20至80％之間。
圖19示出一類似于例如按圖1的反應(yīng)器2的單段套管反應(yīng)器220，但其中反應(yīng)器2不同，除了兩個位于端部的環(huán)形通道4和6之外附加地設(shè)置另一環(huán)形通道222。環(huán)形通道222通過一閥控制的管道224與從環(huán)形通道4通向循環(huán)泵12的管道10連通，此管道在這種情況下同樣是可閥控制的。用這種方法可以將通過環(huán)形通道6輸送到反應(yīng)容器226的載熱介質(zhì)主流按任何希望的方式分成兩股支流，其一股已經(jīng)同過環(huán)形通道222流出，而另一股則流過反應(yīng)容器的其余部分到達(dá)環(huán)形通道4。當(dāng)然，管道10和224內(nèi)的閥同樣可以通過一多路閥代替。
在所示例子中反應(yīng)氣體混合物從下向上流過反應(yīng)器220。如果假設(shè)，在反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)是一吸熱反應(yīng)，并因此將熱交換器16設(shè)計成一加熱器，則可以對進(jìn)入的反應(yīng)氣體混合物或多或少程度地進(jìn)行預(yù)熱。同樣在放熱反應(yīng)和流動方向相反的情況下也可以進(jìn)行后冷卻。
應(yīng)該理解，以上借助于不同例子所說明的各措施可以以任意方式相互組合，同樣流動方向也可以按當(dāng)時的需要確定。如上所述，可以為此設(shè)想在希望的部位設(shè)置混合器，以便統(tǒng)一地加熱各匯合的載熱介質(zhì)流，同樣也可以如通常那樣采用膨脹容器、排氣機(jī)構(gòu)、前置壓力泵等。
多區(qū)反應(yīng)器，例如在圖14中所示的多區(qū)反應(yīng)器180，也可以設(shè)計成帶有兩個以上的區(qū)段和相應(yīng)數(shù)量的泵，但是其中多個區(qū)段可以共同具有一個或多個熱交換器。例如可以做成一帶有四個泵和兩個分別用于兩個區(qū)段共同的熱交換器的四區(qū)反應(yīng)器，同樣也可以設(shè)想為所有區(qū)段設(shè)置一個共同的熱交換器。所有泵或者至少其驅(qū)動裝置適宜于安裝在反應(yīng)器上方側(cè)面一相同的高度上。每個泵或每個熱交換器可以配備一個膨脹容器，如圖15中所示的膨脹容器104或106。膨脹容器可以相互連通，這在原理方面已由DE-A-2207166可知，或者對于幾個泵和/或熱交換器可以采用共同的膨脹容器。在后一種情況下膨脹容器可以相互補(bǔ)充。
如果泵沒有設(shè)置在同一高度上，則尤其是在關(guān)閉一個泵時，會在相互鄰接的區(qū)段之間產(chǎn)生穿過相應(yīng)隔板的泄漏。在這種情況下在最下面的區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生的溢出可以被引入一儲存容器，從那里又被回輸?shù)阶钌厦娴膮^(qū)段中。如果熱交換器和泵基本上設(shè)置在同一高度上，則得到這樣的優(yōu)點，即可以拆卸或裝入熱交換器管束，而不必為此放出載熱介質(zhì)。如果在采用蒸發(fā)冷卻器形式的熱交換器時冷卻器管束與帶有水和/或水滴分離器的蒸汽鼓裝在一起，則情況也是這樣。
在這種多區(qū)反應(yīng)器中采用的過程可以是多級的，其中過程的級數(shù)不需要和反應(yīng)器的區(qū)數(shù)一致。例如在四區(qū)反應(yīng)器開頭兩級中由丙烯制造丙烯醛，在后兩級中由丙烯醛制造丙烯酸。其中在各級中載熱介質(zhì)可以獨立地，根據(jù)各級的需要，總體上看相對于處理氣體流按順流或逆流行進(jìn)。
特別是對于采用在冷卻到環(huán)境溫度時通常會凝結(jié)的鹽浴型式的載熱介質(zhì)的放熱式運行的反應(yīng)器的起動來說這里還應(yīng)該說明以下情況首先引導(dǎo)對于催化劑無害的高溫氣態(tài)介質(zhì)—大多數(shù)情況是空氣—通過反應(yīng)器的接觸管，直到將接觸管加熱到載熱介質(zhì)熔點以上的溫度。計算用于預(yù)熱時間的氣體流量和溫度上升。這時這樣地限制加熱速度，以使得反應(yīng)器不會受到損壞。輔助機(jī)構(gòu)，例如泵，加熱器和管道，可以由伴隨加熱器預(yù)熱。在這個預(yù)熱時間結(jié)束后填充已經(jīng)液化的載熱介質(zhì)。如果循環(huán)泵處于運行狀態(tài)，則可通過例如由一電加熱器如加熱器30(圖1)繼續(xù)加熱的液態(tài)的載熱介質(zhì)加熱到工作溫度。
在多區(qū)反應(yīng)器中加熱過程可以分段進(jìn)行，其中可以首先僅使帶有填充的載熱介質(zhì)的第一區(qū)段內(nèi)的載熱介質(zhì)回路投入運行，并用接通的加熱器加熱。為了加熱第二區(qū)段通過接觸管同樣引入高溫氣體，所述氣體在已經(jīng)投入運行的第一區(qū)段內(nèi)繼續(xù)被加熱。這時第二區(qū)段預(yù)熱到這里也可以注入載熱介質(zhì)為止。如果這已經(jīng)發(fā)生了，則第二區(qū)段可以通過載熱介質(zhì)由自己的加熱器繼續(xù)加熱，或者可以設(shè)置一旁路，第二區(qū)段可以通過所述旁路由第一區(qū)段的加熱器加熱。這種旁路有時對于反應(yīng)的起動也是有用的。通常起動反應(yīng)需要很多熱量，因為在開始時反應(yīng)器只加入處理氣體的一種組分。在這個時間內(nèi)反應(yīng)器當(dāng)然不產(chǎn)生熱量。加熱器大多不是按起動功率設(shè)計的。為此它從載熱介質(zhì)中吸取其余的熱量，而載熱介質(zhì)相應(yīng)地冷卻。在多區(qū)反應(yīng)器中為此可以通過所述旁路利用多個區(qū)段的載熱介質(zhì)量。
如果順序設(shè)置多個反應(yīng)器，則所述反應(yīng)器的加熱和填充可以用類似方式順序進(jìn)行。
如果用一種介質(zhì)—例如混合氣體—對反應(yīng)器內(nèi)的催化劑進(jìn)行調(diào)節(jié)、調(diào)溫或任何其它處理，則所述處理根據(jù)催化劑的性能進(jìn)行。通常相關(guān)處理在灌入載熱介質(zhì)后在相應(yīng)溫度下進(jìn)行。在填充之前載熱介質(zhì)通常在一單獨的儲存容器內(nèi)預(yù)熱和熔化。相應(yīng)的建議在例如論文“Molten Salt for HeatTranfer”，H.P.Voginck和V.W.Uhl，化學(xué)工程，1963年5月27日第129-135頁中找到。
在圖20至23中示出特別是可以和本發(fā)明的套管反應(yīng)器一起使用的循環(huán)泵結(jié)構(gòu)，其中循環(huán)泵的入口和出口相互離開得比用于載熱介質(zhì)輸入和輸出的相關(guān)環(huán)形通道的接頭遠(yuǎn)。
具體來說圖20以一局部剖開的正視圖和一水平剖視圖表示一裝在具有反應(yīng)器區(qū)236和238和相應(yīng)地4個環(huán)形通道240、242、244和246的兩段式套管反應(yīng)器234上的軸流泵型式的循環(huán)泵230。確定地說泵230連接在上反應(yīng)器區(qū)236。它包括一裝在一泵殼體250內(nèi)并在一垂直軸252上的泵葉輪248，軸252在泵殼體250上方穿過一膨脹容器254，并直接由一在所述膨脹容器上方的(未示出的)電機(jī)驅(qū)動。泵殼體250包含一沿流動方向向下噴嘴形擴(kuò)大的通道256，在此通道內(nèi)在所示實施例中在泵葉輪248前后設(shè)有導(dǎo)流葉片258和260。
泵殼體250以一入口262和一出口264直接連接在反應(yīng)器234的下反應(yīng)器區(qū)236的兩個環(huán)形通道240和242上。因為其距離小于泵230的入口和出口的距離，出口264側(cè)向彎曲。
泵230的出口264在進(jìn)入環(huán)形通道242處向兩側(cè)分叉，其中附加地通過導(dǎo)向板266和268提供規(guī)則的導(dǎo)流。類似的導(dǎo)向板，尤其是如導(dǎo)向板268，也可以設(shè)置在泵殼體的入口262處，如圖20b)中所示。
圖21表示一裝在兩段式反應(yīng)器234的下區(qū)238上的循環(huán)泵270，其中假設(shè)，所述下區(qū)中載熱介質(zhì)總體上軸向的流動方向與上區(qū)236相反。泵270的入口272與反應(yīng)器區(qū)238的下環(huán)形通道246相連，而出口274從上方通入環(huán)形通道244。因為由于氣蝕的原因通常適宜于讓泵從上向下輸送。為此載熱介質(zhì)通過一垂直段276輸送到泵的入口。由于結(jié)構(gòu)上的原因下反應(yīng)器區(qū)238的泵270也適宜于安裝在和圖20中上區(qū)236的泵230相同的高度上。相應(yīng)地全部泵的膨脹容器254安裝在同一高度上。泵軸252支承在相應(yīng)膨脹容器254的上方，以便能夠用簡單的方法可靠地防止其支承部以及其驅(qū)動裝置的腐蝕。和圖20中的環(huán)形通道242和240的入口和出口一樣，環(huán)形通道244和246的入口和出口也可以配備和266和268一樣的導(dǎo)向板。
可以理解，泵230的出口264和泵270的入口272的彎曲部也可以設(shè)置在相應(yīng)泵殼體的兩側(cè)。
圖22示出，在類似于圖20中的泵230的循環(huán)泵280中入口282和出口284可以圍繞實際的泵殼體286。
圖23示出一類似于圖21中的循環(huán)泵270的與下反應(yīng)器區(qū)238的環(huán)形通道244和246相連的循環(huán)泵290，然而其中現(xiàn)在入口292環(huán)繞實際的泵殼體294。用296表示設(shè)置在入口292內(nèi)的導(dǎo)向板，此外它也可以同樣設(shè)置在圖22的循環(huán)泵280的出口284內(nèi)。最后圖23a)示意性地示出，一類似于圖10中的前置壓力泵136的噴射器型式的前置壓力泵298可怎樣連接在相關(guān)循環(huán)泵上，以便盡管排除氣蝕危險仍可保持膨脹容器較低，并相應(yīng)地保持泵軸252較短。
權(quán)利要求
1.用于催化氣相反應(yīng)的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，具有一被反應(yīng)器外殼包圍并被液態(tài)載熱介質(zhì)沖淋的反應(yīng)管束型式的反應(yīng)容器(8；182，184；208；226)，至少一個設(shè)置在反應(yīng)容器之外的用于載熱介質(zhì)的循環(huán)泵(12；230；270；280；290)，至少一個與所述循環(huán)泵并聯(lián)的熱交換器(16)和一同樣與所述循環(huán)泵并聯(lián)的旁路(22)，其特征為在所述反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)的起動階段在載熱介質(zhì)還較冷和相應(yīng)地粘稠的情況下可以用這樣的方式控制流過旁路(22)的載熱介質(zhì)流量，以部分地繞過反應(yīng)容器(8；182，184；208；226)，而在反應(yīng)器穩(wěn)定運行時根據(jù)瞬時需產(chǎn)生的熱交換器功率用這樣的方式來自動調(diào)節(jié)載熱介質(zhì)流量，以使流過所述反應(yīng)容器的載熱介質(zhì)流量基本上保持不變。
2.按權(quán)利要求1所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為相關(guān)控制和調(diào)節(jié)功能必要時與載熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的其它功能一起統(tǒng)一在一共同的調(diào)節(jié)器內(nèi)。
3.按權(quán)利要求2所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述調(diào)節(jié)器至少在反應(yīng)器的起動階段根據(jù)載熱介質(zhì)的溫度來控制流過所述旁路(22)的流量。
4.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在穩(wěn)定運行時熱交換器流量和旁路流量與流過反應(yīng)容器(8；182；184；208；226)的載熱介質(zhì)流量之比在2至50％體積百分比之間，尤其在6至25％之間。
5.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在所述反應(yīng)器穩(wěn)定運行時這樣對流過旁路(22)的載熱介質(zhì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。以使得流過反應(yīng)容器(8；182；184；208；226)的載熱介質(zhì)流量與設(shè)計額定值的偏差小于±20％。
6.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述反應(yīng)氣至少在反應(yīng)容器(8；182，184；208；226)的兩端區(qū)域內(nèi)具有帶有通向反應(yīng)容器內(nèi)部的用于輸入和輸出載熱介質(zhì)的窗口(210)的環(huán)形通道(4，6；202；222；240，242；244，246)。
7.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)其特征為所述反應(yīng)氣在載熱介質(zhì)循環(huán)回路內(nèi)具有一用于在反應(yīng)器起動階段加熱載熱介質(zhì)的加熱器(30)。
8.按權(quán)利要求7所述的套管反應(yīng)器(2)，其特征為所述加熱器(30)位于一自己的必要時閥控制的分支回路(28)內(nèi)。
9.按權(quán)利要求8連同權(quán)利要求5所述的套管反應(yīng)器(2)，其特征為包含所述加熱器(30)的分支回路(28)在與載熱介質(zhì)主回路的排出和輸入部位不同的位置處連接在所述環(huán)形通道(4，6)上。
10.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述反應(yīng)器的載熱介質(zhì)循環(huán)回路系統(tǒng)可加入外部加熱的載熱介質(zhì)。
11.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述旁路(22)從循環(huán)泵(12；230；270；280；290)側(cè)觀察設(shè)置在熱交換器(16)的分支回路(18)內(nèi)。
12.按權(quán)利要求11所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述旁路(22)和/或包含熱交換器(16)的分支是閥控制的。
13.按權(quán)利要求12所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述旁路(22)和包含熱交換器(16)的分支由一共同的多路閥(34；68；100；108)控制。
14.按權(quán)利要求13所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述多路閥(34；68；100；108)是一卸壓滑閥。
15.按權(quán)利要求13或14所述的套管反應(yīng)器(50；90)，其特征為所述旁路(22)集成在所述多路閥(68；108)內(nèi)。
16.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在載熱介質(zhì)循環(huán)回路內(nèi)的至少一個支流匯合部位配備一混合器(38，40)。
17.按上述權(quán)利要求之任一項包括權(quán)利要求6所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在至少一個所述環(huán)形通道(4，6；202，204，206；222；240，242，244，246)內(nèi)安裝一混合器。
18.按上述權(quán)利要求之任一項包括權(quán)利要求6和11所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述旁路(22)和熱交換器(16)與循環(huán)泵(12；230；270；280；290)在不同的位置連接在環(huán)形通道(4，6；202，204，222；240，242，244，246)上。
19.按權(quán)利要求18所述的套管反應(yīng)器(2；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為相應(yīng)的連接部位至少近似地位于反應(yīng)器相同的母線上。
20.按權(quán)利要求18的套管反應(yīng)器(50)，其特征為相應(yīng)的連接部位在周向上相互錯開。
21.按權(quán)利要求20所述的套管反應(yīng)器，其特征為相關(guān)的錯開量為90°或180°。
22.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在所述循環(huán)泵(12；230；270；280；290)和/或熱交換器(16)上方設(shè)有一用于載熱介質(zhì)的膨脹容器(104；106；142；254)。
23.按權(quán)利要求22所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為循環(huán)泵(12；230；270；280；290)的軸(252)穿過膨脹容器(104；142；254)向上延伸，泵驅(qū)動裝置安裝在膨脹容器上方。
24.按權(quán)利要求22或23所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為一從反應(yīng)容器(8；182，184；208；226)內(nèi)部引出的排氣管(148)通入膨脹容器(104，106；142)。
25.按權(quán)利要求24所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在排氣管(148)內(nèi)裝入一節(jié)流器(149)。
26.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為反應(yīng)氣體混合物從上向下或從下向上流過反應(yīng)容器(8；182，184；208；226)。
27.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為載熱介質(zhì)從總體上看從上向下和/或從下向上流過反應(yīng)容器(8；182，184；208；226)。
28.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述循環(huán)泵(12；230；270；280；290)從上向下輸送。
29.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述循環(huán)泵(12；230；270；280；290)在泵葉輪(248)的前面和/或后面具有至少一個導(dǎo)流葉片(258；260)。
30.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述循環(huán)泵(12；230；270；280；290)與一防止由于形成氣蝕產(chǎn)生的其抽吸壓力不允許的下降的前置壓力泵(136，298)組合。
31.按權(quán)利要求30所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述前置壓力泵由循環(huán)泵(12；230；270；280；290)的軸(252)上一附加的泵葉輪組成。
32.按權(quán)利要求30所述的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為所述前置壓力泵(136；298)由一噴射器組成，所述噴射器由循環(huán)泵(12；230；270；280；290)的輸出側(cè)供給，并從一膨脹容器(104；142)中抽吸載熱介質(zhì)。
33.按上述權(quán)利要求之任一項包括權(quán)利要求6和11所述的套管反應(yīng)器(50；59)，其特征為至少載熱介質(zhì)出口側(cè)的環(huán)形通道(4)在來自熱交換器(16)和旁路(22)的支流的輸入部位處通過一徑向的垂直隔壁(52)分開，并且相關(guān)支流定量分配地輸送給這樣的形成的兩個通道端部(60，62)。
34.按權(quán)利要求33所述的套管反應(yīng)器(50；90)，其特征為相關(guān)定量裝置由至少一個調(diào)節(jié)閥(58)或一對節(jié)流機(jī)構(gòu)(102)組成。
35.按上述權(quán)利要求之任一項所述套管反應(yīng)器(150)，具有分布在反應(yīng)容器(8)周向上的兩個或更多循環(huán)泵(12)，其特征為每個循環(huán)泵(12)用規(guī)定的方式配設(shè)有一自己的熱交換器(16)和一自己的旁路(22)。
36.按權(quán)利要求1至34之任一項所述的套管反應(yīng)器(162)，具有分布在反應(yīng)容器(8)周向上的兩個或更多循環(huán)泵(12)，其特征為在位于循環(huán)泵(12)的連接部位之間的位置上在反應(yīng)容器(8)上連接一共同的熱交換器(16)和一共同的旁路(22)。
37.按權(quán)利要求35或36，結(jié)合權(quán)利要求5所述的套管反應(yīng)器(150；162)，其特征為循環(huán)泵(12)、熱交換器(16)和一個或多個旁路(22)連接在環(huán)形通道(4，6；202；222；240，242，244，246)上。
38.按權(quán)利要求37所述的套管反應(yīng)器(150；162)，其特征為至少一個環(huán)形通道(4；6)按連接在其上的循環(huán)泵(12)的數(shù)量分成多個段(154，156；158，160；166，168)。
39.按權(quán)利要求38所述的套管反應(yīng)器(162)，其特征為載熱介質(zhì)出口側(cè)的環(huán)形通道(4)分成扇形的段(154，156)，而載熱介質(zhì)入口側(cè)的環(huán)形通道(6)分成相互搭接的段(166，168)。
40.按權(quán)利要求39所述的套管反應(yīng)器(162)，其特征為所述搭接部通過一基本上螺旋形的隔壁(164)形成。
41.按權(quán)利要求39所述的套管反應(yīng)器(162)，其特征為所述搭接部通過一約為Z形折彎的具有水平中間段的隔壁形成。
42.按權(quán)利要求39至41之任一項所述的套管反應(yīng)器(162)，其特征為所述搭接部占環(huán)形通道總長度的1至100％之間，尤其是20至100％之間，最合適在50至100％之間。
43.按權(quán)利要求37至42之任一項連同權(quán)利要求34所述的套管反應(yīng)器(162)，其特征為通過共同的熱交換器(16)和旁路(22)引導(dǎo)的支流從載熱介質(zhì)入口側(cè)的環(huán)形通道(6)的相關(guān)段(166，168)處分叉，然后輸入載熱介質(zhì)出口側(cè)的環(huán)形通道(4)的各段(154，156)。
44.按權(quán)利要求43所述的套管反應(yīng)器(162)，其特征為定量地分配輸入載熱介質(zhì)出口側(cè)的環(huán)形通道(4)的各段(154，156)的支流。
45.按權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(180)，所述反應(yīng)器是具有至少兩個相互疊置的通過一隔板等相互隔開的反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)的多區(qū)反應(yīng)器，其特征為每個反應(yīng)器區(qū)以規(guī)定方式配設(shè)一自己的循環(huán)泵(12)，一自己的熱交換器(16)和一自己的旁路(22)。
46.按權(quán)利要求1至44之任一項所述的套管反應(yīng)器(180)，所述反應(yīng)器是具有至少兩個相互疊置的通過一隔板等相互隔開的反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)的多區(qū)反應(yīng)器，其特征為多個反應(yīng)器區(qū)共同具有一循環(huán)泵(12)，一熱交換器(16)和/或一旁路(22)。
47.按權(quán)利要求46所述的多段套管反應(yīng)器，其特征為一包括熱交換器(16)和旁路(22)的并聯(lián)線路與一循環(huán)泵(12)串聯(lián)，相應(yīng)的結(jié)合部位與反應(yīng)器區(qū)(I，II)的載熱介質(zhì)輸入管(6)連接，從而熱交換器(16)和旁路(22)僅和反應(yīng)器區(qū)中的一個(II)并聯(lián)。
48.按權(quán)利要求45至47之任一項所述的多段套管反應(yīng)器(180)，其特征為載熱介質(zhì)總體上看同向或反向地流過各個反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)。
49.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(200)，所述反應(yīng)器是具有至少兩個相互隔開的反應(yīng)器區(qū)(I，II)的多區(qū)反應(yīng)器，其特征為兩個順序銜接的反應(yīng)器區(qū)(I，II)通過一流分配區(qū)(III)相互分開，由共同的循環(huán)泵(12)輸送的載熱介質(zhì)通過流分配區(qū)(III)方向相反地進(jìn)入連接在所述流分配區(qū)上的反應(yīng)器區(qū)(I，II)，相關(guān)支流從所述反應(yīng)器區(qū)閥控制地回輸?shù)奖萌肟凇?br> 50.按權(quán)利要求49所述的多段套管反應(yīng)器(200)，其特征為循環(huán)泵(12)并聯(lián)由唯一一個熱交換器(16)和唯一一個旁路(22)。
51.按權(quán)利要求50所述的多段套管反應(yīng)器(200)，其特征為由第二反應(yīng)器區(qū)(II)流出的載熱介質(zhì)支流通過分布在反應(yīng)容器(208)內(nèi)部的管子(212)輸送到第一反應(yīng)器區(qū)(I)的載熱介質(zhì)出口(202)。
52.按權(quán)利要求45至51之任一項所述的多段套管反應(yīng)器(180；190；200；234)，其特征為單獨一個反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)的高度占所有反應(yīng)器區(qū)總高度的10-80％之間，尤其是在20-80％之間。
53.按權(quán)利要求45至52之任一項所述的多段套管反應(yīng)器(180；190；200；234)，其特征為在至少兩個反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)內(nèi)進(jìn)行不同的反應(yīng)。
54.按權(quán)利要求45至53之任一項所述的多段套管反應(yīng)器(180；190；200；234)，其特征為，至少一個所述反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)設(shè)計成用于反應(yīng)氣體混合物的預(yù)熱區(qū)或后冷卻區(qū)。
55.按權(quán)利要求54所述的多段套管反應(yīng)器(180；190；200；234)，其特征為相關(guān)反應(yīng)器區(qū)(I，II；236，238)在反應(yīng)管內(nèi)不具有填充物，或者具有惰性性物質(zhì)填充物。
56.按上述權(quán)利要求之任一項所述的多段套管反應(yīng)器(234)，其特征為帶有彎曲的入口和/或出口(262，264；272，274；282，284；292)的相應(yīng)循環(huán)泵(230；270；280；290)越過相鄰的反應(yīng)器區(qū)(238；236)安裝在反應(yīng)容器或包圍反應(yīng)容器的環(huán)形通道(240，242；244，246)上。
57.按上述權(quán)利要求之任一項所述的套管反應(yīng)器(220)，其特征為所述反應(yīng)器具有至少一個載熱介質(zhì)輸入管和/或輸出管(222)在一位于中間的平面上，所述輸入管和輸出管閥控制地與循環(huán)泵(12)的出口或入口連接。
58.用于催化氣相反應(yīng)并帶有至少一個向外引出的分叉的載熱介質(zhì)循環(huán)回路的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，其特征為在由分叉形成的載熱介質(zhì)支流的至少一個匯合部位上和/或之后設(shè)置一混合器(38，40)。
全文摘要
用于催化氣相反應(yīng)的套管反應(yīng)器(2；50；90；150；162；180；190；200；220；234)，具有一被反應(yīng)器外殼包圍并被液態(tài)載熱介質(zhì)沖淋的反應(yīng)管束型式的反應(yīng)容器(8；182；184；208；220)，至少一個設(shè)置在反應(yīng)容器之外的用于載熱介質(zhì)的循環(huán)泵(122；230；270；280；290)，至少一個與循環(huán)泵并聯(lián)的熱交換器(16)和一同樣與循環(huán)泵并聯(lián)的旁路(22)，其特征為，在反應(yīng)器的起動階段在載熱介質(zhì)還比較冷和相應(yīng)地粘稠的情況下可以用這樣的方法控制流過旁路的載熱介質(zhì)流量，以部分繞開反應(yīng)容器，而在反應(yīng)器穩(wěn)定運行時根據(jù)瞬時需產(chǎn)生的熱交換器功率用這樣的方法來自動調(diào)節(jié)載熱介質(zhì)流量，使得流過反應(yīng)容器的載熱介質(zhì)流量基本上保持不變。
文檔編號F28D7/16GK1708350SQ02830022
公開日2005年12月14日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
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