[发明专利]具有压力液体冷却的管束反应器

说明书

本申请是申请日为2008年5月28日、名称为“具有压力液体冷却的管束反应器”的专利申请200810098481.9的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种预制的管束反应器结构组件的套组(Satz)，所述结构组件可在工地或者在最终的建造地点组装成用于执行催化的气相和/或液相反应的管束反应器。本发明还涉及一种如权利要求21前序部分所述的管束反应器和如权利要求30前序部分所述的管束反应器的布置结构。

背景技术

管束反应器具有多个平行的、布置成一管束的反应管，在该反应器中填充有多数为颗粒的催化剂和必要时惰性材料或者催化剂和惰性材料在布置形式和组分上不同的组合物。管束由大多为圆柱形的反应器外壳包围。反应管的端部是敞开的并且在管外壁上密封地固定在管底部中。反应气体混合物(原料气(Feedgas))通过一个覆盖在相关管底部上的反应罩输送给反应管并且通过另一个覆盖另一个管底部的反应罩排出产物气体混合物。

在一个广泛使用的用于导出放热反应时管束反应器中的反应热的系统中通过循环装置围绕反应管外侧以与反应气体混合物顺流或逆流的流动引导液态的载热介质、例如载热油或由硝酸和硝酸盐组成的混合物通过反应器。这种系统具有几乎无压力运行的优点，由此对于较大的反应器也可以使壁厚保持相对较薄。通过适合的用于引导流体的装置可以在反应器横截面上实现良好且均匀的散热。

另一种用于排出反应热的系统是压力液体冷却，通常是蒸发冷却器、例如沸水冷却器的形式。在此载热介质系统在压力下通过部分、完全或不蒸发的流体在强制或自然循环中运行。优选的流体是水。下面“沸水冷却器”或“沸水反应器”的概念仅示例性地用于“蒸发冷却器”或“具有蒸发冷却器的管束反应器”并且并不意味任何限制。

在蒸发冷却器中通过利用反应热使一部分载热介质蒸发而导出反应热。产生的液体-蒸汽混合物由于其较小的密度向上升，从反应器中导出并且在分离器中分成液相和蒸汽相。液相回输到反应器，而蒸汽相可以直接不需要其它载热介质循环地用作有效蒸汽。这种系统的一个主要优点是，只要还存在液体的载热介质并且反应管的壁与载热介质相接触，在保持规定的恒定压力的情况下，在载热介质系统中到处都存在相同的温度。在管外壁上还存在非常好的热传递，由此使用于均匀分配载热介质的改善流动的内置件的费用较少。通过只部分地蒸发载热介质，使反应管壁始终与液态载热介质接触并且防止局部过热。例如在US 3 518 284、DE 2 013 297、DE 2 123 950、DE 2 420 949、DE 3028 646或EP 0532 325中描述了这种结构形式的不同实施形式。

在这种管束反应器中出于经济上的原因希望有尽可能大的容量，即，尽可能大的管数量或者说尽可能大的可用于催化剂填料的管容积。在一些反应器类型中还需要具有10至15m数量级的长度的管。但是所希望的容量加大受到可运输性的限制。尽管目前已经可以在陆路上运输相对较轻的具有10至11m直径的设备，但是通常不能或只能以不成比例高的费用实现具有4至5m直径的已安装管的反应器在铁路或公路上的较长距离的运输。这一点一方面是由于桥或类似建筑的有限通过高度和/或宽度或者重量限制，另一方面还是由于在转运和/或建造地点也没有足够的升降工具。

因此期望，将非常大的或非常重的反应器分开成部件输送到工地或建造地点并且在那里组装，但是也希望建造尽可能紧凑的管束反应器，这种反应器作为装配的管束反应器仍能够运输。在第一种情况下由于在工地上的制造技术的限制，希望使单个的反应器元件在重量和尺寸上设计成如同正好对于运输限制所允许的限制那样。由此保持接合位置的数量尽可能地少。

在这个意义上，例如给反应器安装管，即将反应管穿入管底部和反应管与管底部的密封连接只有在工地非常不经济地、耗费时间地进行，并且在大多数情况下由于制造技术和质量可靠性上的原因不能进行，其中由此仍然还不能解决尺寸技术上的困难。

在下面的实施例中说明组装反应器所涉及的结构。这尤其是指用于在工地安装而设计的反应器或者在这些反应器结构中反应器是由邻接的结构组件组装而成的。此外还描述了特别紧凑的反应器以及将多个较小的反应器组装连结成一个反应器单元。

例如在DE 25 43 758 C3中记载了一中可以在工地组装的管束反应器。它具有至少两个独立的扇区段，所述扇形段具有相配的管底部扇形段、外部的外壳段和内部的壁段以及设置在其中的反应管，其中各扇形段的壁通过间距保持件相互支承。