[发明专利]多级多管壳管式反应器

说明书

技术领域

本发明涉及用于放热或吸热化学反应的具有改进的加热或冷却能力的壳管式（shell-and-tube）催化反应器。

背景技术

一般地，壳管式催化反应器是一类用于高效地去除反应热的反应器。在这些反应器的一些应用中，催化剂填充在多个反应管内；反应流体（气体和/或液体）进入反应管以导致发生化学反应以便获得所需产品；传热介质循环通过反应器壳，使得该化学反应可在受控的热条件下发生。壳管式反应器通常包括由一个或多个管板保持在壳内适当位置的多个反应管；壳嘴用于引入和收回该传热介质；管嘴用于将反应物引入反应管内并用于从反应管收回产品；并且适当的分隔器和/或挡板用于分开各个反应器部分以便获得其具体的功能。反应器部分通常由不与反应器内正被处理的材料反应的材料制成。

在一些情况下，在使用壳管式催化反应器期间，在反应管中的一个或多个内的局部点上会出现热点。这些热点会导致诸如催化剂退化之类的问题，造成催化剂的寿命减少和/或所需产品的产量降低。因此，用于在壳管式反应器内高效地传热到反应管或从反应管高效地传热的方法是值得期望的目标。

现有技术：

下列现有技术文件通过引用整体合并于此。

美国专利3,566,961的名称为“tubular reactor for carrying out endothermic and exothermic reactions with forced circulation”。如其摘要所阐释，该专利教导了一种管状反应器，带有传热介质的强制循环，该传热介质在轴向上流过反应器管的外侧，该传热介质通过循环管线均匀地供应到反应器壁并且从反应器壁收回，特别是偏转导板装置的构造形状布置成横向于流动方向，并在反应管周围具有环状开口以便朝向管组的所有管均匀流动。

美国专利3,792,980的名称为“reactor for carrying out reactions accompanied by a change in heat”。如其摘要所阐释，该专利教导了一种用于伴随着热变化的反应的壳管式反应器。反应材料流动通过这些管，而换热介质流动通过壳以去除或供应反应热。而且，布置在反应器内位于壳侧上的泵使换热介质在壳内循环。这些管布置成隔开的分区，从而为循环的换热介质提供通路。换热介质被收回并供应到壳，并且其本身在反应器外侧进行换热。通过分别从前述通路收回并向其供应换热介质而改善了壳内的换热介质的分布。

美国专利4,101,287的名称为“combined heat exchanger reactor”。如其摘要所阐释，该专利教导了一种包括整体蜂巢结构的单件的、集成的、高强度的、组合的换热器反应器，其中，其通道被分成两组或更多组：第一组运送一种流体，第二组运送与第一种在成分和/或温度和/或压强和/或流动方向上不同的另一种流体，该组合的换热器反应器（CHER）的主要设计特征在于第一组通道平行于通道轴线并垂直于蜂巢剖面朝外延伸，该第一组的每个通道通过共同的壁与第二组的通道热接触，同时第一组的每个通道通过由所存在的第二组的通道形成的中间空隙而与第一组的其它通道分离。从蜂巢一端或两端延伸的第一组通道的延伸端在一端或两端被形成歧管，从而形成延伸的第一组通道的入口和/或出口与凹下的第二组通道的分离，由此允许第一组通道中的流体进入和/或退出，同时防止同样的流体进入第二组通道，由此允许不同的流体独立经过不同的通道一和通道二系统，不同组的通道之间存在的共同的壁允许热从一组通道内的流体传导到另一组通道内的流体。以这种方式，可对存在于不同通道组内的流体和/或催化剂保持非常精确的浓度和/或温度控制，使得能够在产量大大提高的情况下和/或选择性地由于本发明所实现的精细的温度和/或浓度控制而在反应器内进行自诱导的或催化的复杂反应。

US 4,929,798的名称为“pseudoadiabatic reactor for exothermal catalytic conversions”。如其摘要所阐释，该专利教导了一种用于放热催化反应的多管状催化反应器，包括一束平行管，所有管都具有相同的长度，并包括位于管内的催化剂。管束具有入口侧和出口侧。提供了多个装置，用于分离地将反应物引入反应器的管内，以及将冷却剂引入所述束的相邻管之间所限定的通道。冷却剂被与反应物流动方向同向地引入通道内。产品独立于冷却剂被从管收回。该反应器尤其适用于采用结晶铝硅酸盐催化剂将甲醇转化成汽油沸点范围成分的单级转化。