[发明专利]等温反应器

说明书

技术领域

本发明在其最通常的方面涉及一种用于实现放热或吸热非均相 反应的等温反应器，包括：

具有纵向轴的基本上圆筒形的外壳；

在外壳内延伸的至少一个催化床，该催化床包括对置的分别用于 反应物气体流入口和用于包括反应产物的气体流出口的穿孔侧壁；

浸于所述催化床中的热交换单元，该热交换单元中有热交换流体 通过。

这样的反应器专门用于在基本上等温条件下实现放热或吸热反 应，所述等温条件即这样的条件：反应温度被控制在一个预先设定的 值附近的相当有限的数值范围内。

在下述说明书部分和随后的权利要求中，上述类型的反应器用以 下术语表示：伪等温反应器，或更简短的：等温反应器。

众所周知，在实现放热或吸热非均相反应合成的领域，具有高容 量的等温反应器的需求增加，该等温反应器一方面要易于制作，可靠 且要求低成本和维修费用，另一方面要求操作具有低负载损耗，低能 耗且在反应物和热交换流体之间具有高热量交换率。

背景技术

为了满足上述要求，现有技术提供了一种具有放射状催化床的等 温反应器，包括：用于供热或去热的热交换单元，放射状排列的多个 平板状或管状热交换器，其以反应器外壳的轴线作为参考，位于一个 或多个同轴行上。

尽管上述设置具有一些优势，但是上述具有放射状配置的等温反 应器具有一系列缺点，其缺点包括该等温反应器在热交换器之间由于 其放射状排列而具有非均质催化区域。

结果表面，经过催化床的气体流和热交换器中热交换流体之间的 热交换并不是一直最优，特别是催化床中邻近交换器之间距离更大的 区域，以及所述气体流通过催化床的非均匀通过速度，因为后者受到 依据于用于穿过所述催化床较小的或各自较大部分的各速度的作用。

此外，在所知的等温反应器中，热交换器的放射状配置在构建和 组装时非常复杂。

发明内容

本发明的技术问题是提供一种等温反应器，该等温反应器用于实 现放热或吸热非均相反应，克服了使用所公开的具有放射状配置的等 温反应器的上述缺陷。

解决上述技术问题的用于实现放热或吸热非均相反应的等温反 应器包括：

具有纵向轴线的基本上圆筒形的外壳；

在外壳内延伸的至少一个催化床，其包括分别用于反应物气体流 入口和包括反应产物的气体流出口的对置的穿孔侧壁；及

浸于所述催化床中的热交换单元，该热交换单元中有热交换流体 通过；

其特征在于所述热交换单元包括至少一系列的热交换器，所述热 交换器基本上相互平行排列，及所述热交换器且基本上平行于至少有 一个被所述反应物的气体流通过的催化床所处的方向。

优选地，所述至少一系列的热交换器的每个交换器沿着基本上平 行于所述外壳的轴线的方向在所述至少一个催化床中延伸。

根据本发明的一个方面，所述热交换器具有基本上为盒式的结 构，具有基本上拉伸和扁平的矩形配置，其长对边平行于外壳的轴线 且短对边垂直于轴线，所述交换器还包括用于通过热交换工作流体的 内腔。

根据本发明的另一方面，所述热交换器中的每一个具有基本上为 筒状的结构，每一个筒体在基本上垂直于外壳的轴线方向上延伸。

由于本发明，更有利于简单并有效地制造具有高热量交换效率的 等温反应器，对转化率和能量消耗更有优势。

确实，不同于现有技术中等温反应器的放射状配置，本发明中的 热交换器基本上相互平行排列，这意味着可以在邻近交换器之间可以 获得均匀的催化区域(即基本上恒温部位)，所述邻近交换器中在垂 直于外壳轴线方向上有包括反应物和反应产物的流动气体通过，所述 邻近交换器部位基本上相互平行。

本发明还涉及包括反应物和反应产物的气体流各部分能够与相 关热交换器进行有效的热量交换，该相关热交换器沿着通过催化床的 整体各自催化部分，这样，可以在催化床内获得最优的温度分布甚至 高效的放热或吸热反应，对其内部转化率和相对能耗有很大的优势。

应当指出，用平行排列代替热交换器的放射状排列，对上述气体 流以实际均匀速度通过催化床部分更有利。