[发明专利]用于费托合成的气-液-固反应器的新型内部换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种被装配在允许实施费托合成(Fischer-Tropschsynthesis)反应的工业级反应器中的的内部换热器。 

通常具有较大尺寸的这类反应器利用强烈放热的化学反应且因此需要允许从反应介质中去除卡路里的换热器装置。该反应介质大体上包括混有气泡的液相，所述液相包含处于悬浮液状态的催化剂固体细颗粒。该介质通常被所属领域的技术人员叫作“浆料”。 

作为本发明主题的换热管束(exchange bundle)使得简化了处理操作且优化了检查和维护阶段。更特别地，作为本发明主题的换热管束被设计成模块形式且允许例如在进行修理时去除该模块的任何部分，而不必对模块的整体进行拆解。 

由换热管束提供的换热表面被均匀地分布在作为整体的反应器的容量的整个范围内，从而允许进行准确的温度控制，且即使当该管束的一部分被隔离开时，所述分布仍保持均匀或尽可能地保持均匀。 

背景技术

费托合成反应器通常在反应器内部或外部配备有换热器以便去除由化学反应产生的卡路里。 

通常情况下，该换热器允许在中压下由水供给物产生蒸汽。然而，还可利用其它流体，本发明并不因此受限。 

考虑到要被安装的换热表面所具有的较大尺寸，因此管束通常是复杂的且通常被分成多个模块以便易于进行维护。 

例如在美国专利2005/0080147中描述了这样的一种管束，所述专利描述了一种模块构型以及一种利用两级耙式分布器的常规供给方法。 

一种用于费托合成的工业级反应器通常具有极大的尺寸，通常为40米高且直径为10米。 

要被安装以便去除卡路里的换热表面具有4至30m²/m³大小的反应介质，优选为4至20m²/m³且甚至更优选地为4至15m²/m³。

反应介质的体积被定义为反应器容量减去由换热管束所占据的体积。 

存在于反应介质中的气泡可在换热管束上产生振动，且本发明因此使换热器的不同构成部分借助被安装在适当点处的撑架而被紧固在一起。 

撑架被认为指的是允许该管束的多个部分在发夹形件(hairpin)处、或在发夹形件之间、或在模块之间被连接在一起的任何支承件。 

附图说明

图1是用于费托合成的反应器的整体视图，图中示出了被分成不同级的换热管束的整体布置，所述不同级通常是按从底部向顶部的顺序被标记为1、2、3、4。 

重新进入反应器底部的被标记为F1和F2的管道对应于反应剂的进入点。 

图2是反应器的顶部部分的视图，图中示出了用来为管束供应冷却剂(被标记为L)且用于抽出部分汽化的流体(被标记为V)的中心管道(Tc)的端部。 

图3是根据本发明的管束的平面图，图中示出了模块的位置和中心管道(Tc)的位置。一些模块具有垂直的入口/出口管道(被标记为Vt)，而另一些模块具有水平的入口/出口管道(被标记为H)。该入口/出口管道的大部分，且优选全部的所述入口/出口管道，在反应器的顶部穹顶处进入或离开反应器，如图1所示。 

图4是模块的顶部部分的透视图，图中示出了包括模块并且围绕中心管道被设置的发夹形件，且如图所示，中心管道被分成两条独立线路(L1/V1、L2/V2)。图4还示出了使得增加了中心管道(Tc)的惯性的初级叶片(Fp)和次级叶片(Fs)且示出了一些撑架(Rg)。 

图5是模块的平面图，图中示出了由第一线路(图5a)且由第二线路(图5b)在被标记为N和N+1的两个相继的级处向发夹形件进行的供应。 

第一和第二线路的概念将在详细描述中作出说明。在图5中，发夹形件E1、E2、E3和E4是按顺时针顺序来标记的。 

图6是包括管束的模块的总体视图，图中示出了所述模块的各个撑  架(被标记为Rg)的位置，且图中示出了尺寸L(模块的高度)和W(模块的宽度)。 

图7是介于多个级之间的空间的视图，图中示出了介于中心管道之间的一组撑架(Ag)。 

图8是在被标记为N和N+1的两个相继的级中的管束的发夹形件的示意图，图中示出了被称为“交替(alternating)”的供给方法。 

发明内容

本发明涉及一种被包含在旨在实施费托合成反应的反应器内部的具有模块设计的换热管束。