[发明专利]改进非均相放热合成反应器的方法

说明书

总的说来，本发明涉及改进用于非均相放热合成的反应器的方法。

更具体地说，本发明涉及改进具有外壳的氨或甲醇合成反应器的一种方法，合成反应器中至少承载一个催化床层，催化床层通过流体与伸至上述外壳下面的一个接管相联通，该接管带有一个用于排出离开上述至少一个催化床层的反应产物的管口。

在下面的说明书及权利要求书中，术语：改造，指对先有反应器的改造，目的是改善其操作性能并获得可与新建反应器相匹敌的生产能力和反应效率。

在本领域使用的术语中，改造(Modernization)这类词也用来指术语：改进(retrofitting)或修改(revamping)。

在用于非均相合成的反应器，特别是放热反应器的改造中，越来越意识到需要在较高热力能级上回收反应过程中产生的热量而同时尽可能保持反应器的外部结构不变，特别是壳体、盖和反应气的气体出口接管尽可能保持不变。

公认的最重要的是维持反应器的外部结构不变，因为反应器外部结构的任何改变能导致期望的改进不仅经济上不可行，而且由于改变的区域内反应器可能的结构变形而产生潜在的危险。

已知技术的改进方法主要提出仅对壳体内的内件进行更换，尤其是用新的径向或轴向—径向高产率床层替代先有的催化床层。

一方面，这些改进方法使反应器的生产能力和/或转化率提高而保持反应器的外部结构不变，但另一方面，这些改进方法不能实现在高的热力能级上回收合成反应产生的热量。

事实上，几乎在所有的情况下，反应器气体出口接管不能承受离开最下面催化床层的反应气的温度，达到此温度的反应气在排出之前必须冷却。

因此，对保持合成反应器外部结构不变的需要使得已知的改进方法仅在有限的热力能级上回收反应产物所拥有的热量，回收的热量仅限于锅炉给水的预热或生产低压蒸汽(压力低于40巴)。

本发明的目的是提供一种改进非均相合成反应器的方法，该方法使得合成反应器中产生的反应热在较高的热力能级上回收，同时保持该反应器的外部结构基本上不变。

该目的通过上面上述的一种方法得到解决，其特征在于它包括下列步骤：

—在上述壳体外设置一个生产高压蒸汽的锅炉；

—在紧靠着上述接管处将锅炉与反应器壳体相连接；

—通过伸入上述接管中的导管将上述的至少一个催化床层和该锅炉中的进口集气管相连接，该接管与导管间形成一环形空隙。

上述导管及空隙确定了反应的气体去上述锅炉和从该锅炉到反应器外部的相应的流径。

本发明的改进方法有利于在高热力能级上回收反应热，因而使得有可能利用温度远高于反应器气体出口接管的设计温度的热气。此回收能以非常有效的方式进行，比如在反应器外部设置的锅炉内产生高压蒸汽(80-120巴，250℃-350℃)。

为此，本发明的方法提供了催化床层或反应器的最下面催化床层与上述锅炉的连接措施，该连接是通过伸在反应产物出口接管中的导管来实现的，导管与出口接管间形成一环状空隙。

这样，在高温下离开最下面催化床层的反应产物被直接送入锅炉而不与出口接管直接接触，这归功于将反应产物与出口接管隔离的所述空隙。流经出口接管的是在锅炉中产生高压蒸汽而被冷却的气体，从而确保在操作中出口接管温度不超过其设计温度。

在本改进方法的一个具体的和优选的实施方案中，通过反应器壳体和锅炉气体出口接管的相互连接将上述锅炉与合成反应器连接起来。

用于将反应产物送入锅炉的导管最好是同心地伸在气体出口接管中，从而使得管壁能均匀冷却。

因此本发明的方法提供了反应产物拥有热量的最佳回收办法，而无需更换或改变气体出口接管。

通过反应器中已经存在的收集和输送设备，将催化床层或反应器最下面的催化床层与锅炉给料导管相连接有助于进一步减少对反应器结构的改变，从而降低改造费用。

本发明方法也可便利地实现与其它已知的旨在提高反应器效率的改进方法相结合。

按照本发明的另一个目的，实现在高热力能级上热回收的非均相放热合成反应的方法包括以下措施：

—将气态反应物送入到承载在合成反应器内的至少一个催化床层；

—该气态反应物在上述的至少一个催化床层内发生反应；

—借助于伸到该反应器下面的接管和设置的相应气体出口，将离开上述的至少一个催化床层的反应产物从反应器中排出，其特征在于它还包含下列措施：

—借助于伸在该接管中的导管将离开上述的至少一个催化床层的反应产物送到反应器外的锅炉，该接管与导管间形成一环形空隙；