专利名称：热交换器以及执行化学处理的方法
技术领域：
本发明通常涉及一种热交换器装置，以及使用热交换器执行化学处理的方法。
背景技术：
热交换器和催化反应器组合在一起的化学处理系统在现有技术中是已知的。由于对机械设备的尺寸和成本的敏感度日益增加，在兼有热交换和反应功能的单一组件领域已经产生了重大的进步。这种倾向的实例是在Lomax等申请的美国专利No.6,497,856中描述的一种先进的氢生成反应器，其将几个热交换器和反应器组合为单一的机械装置。这种组合的反应器特别适用于燃料电池的氢的生成，当然它也可以有许多其他方面的应用。
在多数催化反应器中，反应速率对温度相当敏感。在一些反应中，很小的温度变化就会极度影响实际的产品分布和反应路线。当大型的热交换阵列(array)与大型绝热反应器，如与填充床或整体式反应器组合在一起时，所遇到的问题是会存在穿过催化剂床的温度梯度。在任何横向流动的热交换器中，例如在带有挡板的管式热交换器或板翅式热交换器中不可避免的会出现这些温度梯度。在使用热交换器与反应器相分离的传统系统中，热交换之后并且在使用管道输送到随后的反应器之前，不同温度的流体会混合到一起。因此，传统系统不会遇到涉及温度梯度的问题。但是，这些系统相比于一体化的反应器和热交换器，结构更复杂，紧凑性差，而且设备更重并具有较高的热损失。
参考图4，Lomax等申请的专利中的反应器具有一供混合的、预汽化的燃料和蒸汽101通过的入口，该入口与压力通风系统102相通，而所述压力通风系统102则将上述混合物分布到反应管103的阵列中。如图4中剖切部分所示，反应管103内设置有蒸汽转化催化剂材料105的料。如图所示，催化剂材料105可以是疏松的填充物，或者可以是催化剂涂层，或是被整体支撑的催化剂的一部分。这种涂覆的填充床或整体式催化剂系统对本领域普通技术人员来说都是已知的。反应管内还设置有水煤气转换催化剂150，它位于蒸汽转化催化剂105的下游。反应管103还与出口的压力通风系统107连通，所述出口的压力通风系统107能够将重整产品输送到出口108。反应管103通过一个或多个挡板109上的孔。这些挡板109彼此非常谐调，从而可以容许流体流到挡板端部周围，并且还可以沿着管轴流过壳体的一定比例的横截面。挡板谐调的侧边的方向改变180度以便迫使流体沿着基本垂直于管103纵轴的方向流动。
反应器在水煤气转换部分的壳体侧面具有冷风入口112和热风出口113。通过一不谐调的挡板114可防止壳体侧面的大部分空气绕过热风出口113，其中所述不谐调的挡板114紧密地靠在壳体组件110的内壁上。反应器在蒸汽转化部分的壳体侧面上还设置有热的燃烧产物入口115和冷却的燃烧产物出口116。反应器还设置有外部燃烧器组件118。一绝热的水煤气转换反应器121附加在出口集管器(tubeheader)106处。所述反应器采用了挡板109以及延伸的热交换面，例如这些热交换面可以是位于反应管103外壁上的多个紧密间隔的板形散热片120。这些散热片120以管阵列的方式连接在整个反应管103上。
已经确定的是，在Lomax等申请的专利中，对于催化的水煤气转换而言，低于350℃的反应速率非常低，而温度高于400℃时，热力学所限定的反应程度则非常的小。更差的是，温度在450℃以上，能够产生甲烷的不希望的副反应以明显的速率开始出现。因此，优选的总的可操作的温度梯度应小于50℃，并且超过100℃以上的梯度是完全不希望出现。在Lomax等申请的专利中，将向催化水煤气转换反应器供给的原料气用空气冷却，所述空气接近室温。用于冷却的冷气能够导致催化剂反应器中与空气入口相邻的区域具有相当低的温度。试验显示所产生的局部的温度梯度甚至超过了常规的200℃，因此导致反应器的性能显著降低。
发明内容
为了消除上述系统中存在的缺陷，本发明提供了一种经过改进的装置，该装置将热交换器与随后的化学反应器组合在一起以控制化学反应器中的温度梯度。
本发明还有利地提供了一种使用热交换器执行化学处理的方法，其中该热交换器被构造成能够控制温度梯度。例如，本发明提供了一种使用热交换阵列执行化学处理的方法，其中所述热交换阵列被构造成使温度梯度最小，并且还与化学反应器组合在一起。
参考下面的详细说明，特别是当结合附图时，将使对本发明的更完全评价以及伴随的优点变得更明显，其中图1是一热交换器的透视图，该热交换器带有本发明的特制的传热矩阵，为清楚起见，除去了外壳和附加的化学反应器；图2是其上连接有化学反应器的图1中热交换器的透视图；图3是带有图1中特制传热矩阵的热交换器的侧视图，为清楚起见，除去了外壳和附加的化学反应器；以及图4是Lomax等申请的专利中的反应器，它带有连接在壳体侧面的管道上的板形散热片式热交换面，以及位于对流的冷却水煤气转换反应器区域之后的绝热水煤气转换反应器区域。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明的实施方案进行说明。在稍后的说明中，功能和配置基本相同的组成元件用相同的附图标记表示，只有必要时才会对此重复说明。
图1至3示出了一热交换阵列1，举例来说，它可以如Lomax等所申请专利中教导的那样应用在反应器的催化水煤气转换反应器部分里。热交换阵列1包括管道阵列3，它们优选为平行的管道，当然也可采用具有各种形状、尺寸和构造的管道，并且也可以使用不同形状和尺寸的管道。尽管可以是如图1-3所示的管道式热交换阵列，但是也可采用其他类型的热交换阵列，例如板形散热片，在所述板形散热片中可形成带有附加热交换散热片层的伸长的、基本为平坦的流体通道。图1-2中，外壳组件或壳体10(参见图3)被除去以便显示出管道阵列3。
图1-3所示的管道阵列3包括很多排管道。一排包括两个或多个对齐的管道。图3示出了管道阵列3的侧视图，所述管道阵列包括10排管道3a-3j。相比其余几排管道3b-3j，第一排管道3a位于最靠近入口12的位置处，其中所述入口12位于反应器的水煤气转换部分的壳体侧面中。第一流体从入口12流入，由于挡板9的结构，它沿着流动通道在箭头A指示的方向上流动，并且绕着管道的外表面迂回穿过管道阵列3。基于第一流体的流动，第一排管道3a位于第二排管道3b的上游，第二排管道3b则位于第三排管道的上游，而第三排的管道位于第四排管道的上游，依此类推。
第二流体从普通的压力通风系统流入到管道3中。反应管3在反应器的催化水煤气转换反应器部分中设有水煤气转换催化剂床50。在催化水煤气转换反应器部分中，反应管3的部分形成了第二流体的流动通道。第二流体按图3中箭头B所示向下流动，并且穿过管端3流入到附加的化学反应器中，例如流入到一绝热的水煤气转换反应器21中，该反应器21包括一水煤气转换催化剂床，并且被附加在图2所示出口集管器6处。
第一流体与基本垂直于第一流体流动的第二流体交换热量。第二流体根据反应器的构造，可以对第一流体加热或冷却。管道3的阵列上还设置有外部的热交换散热片20，它能够提高第一流体和第二流体之间的热传递。散热片20可通过铜焊或优选通过液压膨胀管道3使其与板形散热片20紧密接触，从而与反应管连接到一起，以便在彼此接触的散热片20和管道3之间形成热传导接合。
如图1-3所示，带散热片的管状热交换器具有矩形的板形散热片20，当然，也可以很容易地将本发明的实施扩展到其他散热片的几何形状和类型。此外，管形阵列中的散热片可不必是如图1-3所示的平坦的散热片(或板形散热片)，而是可以单独连接的散热片(如一系列的圆形散热片沿着每根管道的长度相隔一定距离地连接)，或是连续的螺旋型散热片，或者是本领域技术人员所了解的任何其他类型的热交换散热片。所述散热片能够从指定的一根管道或一排管道向外延伸而不会与其他排管道相连，因此不会在所述散热片和几排管道之间产生热传导。
本发明通过向具有每单位体积上总热交换面积的预定数值的管道阵列3中设置管道，可以有利地减小第二流体通道中(即在管道阵列3中的任一管道中)流体的最高温度和最低温度之间的温差，其中所述预定数值取决于按箭头A所指示的方向，管道到第一流体通道入口12的距离。通过板形散热片的总数和尺寸，并且加上管道的全部表面积以及暴露于第一流体的相应的热连接散热片来确定给定管道的总热交换表面积量，其中所述这些板形散热片以热传导的方式与该管道相连。然后确定所述管道的每单位体积上的总热交换面积，这里的单位体积表示在任何给定的时间内位于所述管道中第二流体的体积。本发明还有利地改变了从第一流体入口12逐渐向第一流体出口的每单位体积的热交换面积值，从而能够控制反应器的催化水煤气转换反应器部分中的热交换率，以限制所需的第二流体出口温度的偏差。
在图1-3所示的实施方案中，板形散热片20的尺寸使得3a排的管道，即最靠近第一流体入口12的管道(也就是位于第一流体流动通道最上游的管道)能够以热传导的方式与每单位长度上比最近的3b排中管道更少的散热片相连。依次地，3b排的管道也以热传导的方式与单位长度上比下一最近的3c排中管道更少的散热片相连。3d-3j排的管道也以热传导的方式与所有散热片20连接，借此在管道每单位长度上实现最高的热传导率。
图1-3所示的实施方案里，在堆叠的排列中设置了5组板形散热片20。每一组板形散热片20都包括以热传导方式与3a-3j排中所有管道相连的第一板形散热片20a，以热传导方式与3b-3j排中所有管道相连的第二板形散热片20b，以热传导方式与3c-3j排中所有管道相连的第三板形散热片20c，和以热传导方式与3d-3j排中所有管道相连的第四板形散热片20d。因此，3a排中的每根管道都与沿着管道长度方向的5个散热片板相连，其中所述管道贯穿了第一流体的流动通道而延伸；3b排中的每根管道都与沿着管道长度方向的10个散热片板相连，其中所述管道延伸穿过第一流体的流动通道；3c排中的每根管道都与沿着管道长度方向的15个散热片板相连，其中所述管道延伸穿过第一流体的流动通道；3d-3j排中的每根管道都与沿着管道长度方向的20个散热片板相连，其中所述管道延伸穿过第一流体的流动通道。可以对如图1-3所示散热片板的构造进行各种改变，按本文的内容，这对于本领域技术人员按照如前所述是很清楚的。例如，可以设置更多或更少的排数，可以在第一流体的流动通道中设置更多或更少数量的散热片，可以设置更多或更少组散热片，或者可以设置不同构造的散热片长度，从而所述散热片具有不同于图示的模式，或者可以不具有任何特定的方式，并且这些散热片还可以被构造成具有不同于图示的尺寸，借此可以仅仅使3a排中每单位长度上的散热片数量不同，或者使3a-3j中每一排的单位长度上的散热片数量不同，或者可以在之间具有任意的构造。
通过在最接近引入的第一流体的管道排中提供较少的每单位管道热交换体积上的热交换面积，和或提供较少的每单位管道长度上的热交换面积，可以相对于现有技术中的构造，有利地降低第一和第二流体之间的热交换率，其中在所述现有技术的构造中，所有的热交换矩阵在每单位体积上都具有相同的热交换面积。通过使每单位体积的热交换面积值从第一流体的入口12向第一流体出口逐渐改变，无论在哪里都可以控制热交换率以限制所需的第二流体出口温度的偏差。相对于现有技术中具有恒定传热矩阵特性的构造，这种方法的缺点是减少了热交换器的整体性能，但其对第二流体通道出口4处的温度梯度能有利地提供几乎是完全的控制。在不提供任何混合无用容积，或不提供任何流体混合装置如静态涡轮机或马达驱动的混合器的情况下也能够实现上述优点。上述这些混合装置能产生比本发明体积更大、复杂性更高、并且还带有驱动系统、可靠性较低的系统。
图1-3示出了一特别优选实施方案，其中将排数可变的板形散热片20以重复的方式设置到管道阵列3周围。由于散热片20配备有自动间隔的轴环，因此能够容易地装配这一实施方案。为了清楚起见，图1示出的板形散热片彼此间隔较宽，并且它们延伸出去的轴环不会接触到一起。在一更优选的实施方案中，每个散热片之间的散热片轴环相接触，因此形成一致的散热片空间，并由此形成一致的流体流。散热片20的重复方式也能够有利地提供穿过第一流体通道整个面积的一致的流体流。在另一优选实施方案中，通过设置平均间隔的单个散热片可以实现类似的流分布，但是这种设置组装起来更困难，或者通过安装对每一排具有不同的散热片间隔的带有连续散热片的管来实现类似的流分布。对板形散热片的热交换矩阵来说，通过在每英寸上安装变化的散热片带或者具有变化的表面增强度，以实现热交换性能上相同的逐渐改变。
图2示出了本发明的连接有化学反应容器21的热交换矩阵。虽然图2所示的容器为圆形截面，但这种反应容器可具有任何形状。化学反应器可以是被催化或未被催化的，并且其上还可以设置固态催化剂载体、质量转移介质、整块催化剂，或现有技术中已知的任何其他通常的化学反应器内部结构。本发明特别有利的一面是无需在化学反应区域之前设置混合装置。
本发明的装置可被构造成能够产生指定的均匀温度，或是产生优选的不均匀的梯度。这可通过处理每一排管道，或者处理板形散热片式热交换矩阵中的不同流动部件来实现以作为用于设计目的的可分离式热交换器。可改变热交换矩阵每单位体积上的传热面积值，从而能够使用本领域技术人员已知的计算方式产生优选的温度梯度。
本发明的装置特别适用于与具有热交换功能的结合催化水煤气转换的反应器。它对于Lomax等申请的专利中所公开类型的整体反应器是特别有利的。
应当指出的是，这里所述和示出的示例性实施方案指出了本发明的优选实施方案，并不意味着会以任何方式对权利要求的范围构成限制。
可按照上述教导对本发明进行多种改进和修改。因此可以理解的是，在所附权利要求的范围内，能够以不同于这里的特定说明实践本发明。
权利要求
1.一种热交换器，其包括一通路，其带有适于形成第一流动通道的内部通道；以及一具有内部通道的管道阵列，所述内部通道共同形成第二流动通道，所述管道阵列延伸通过所述通路的内部通道，其中，所述管道阵列的第一管道的每单位体积的总热交换表面积比该管道阵列的第二管道小。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述第一管道的每单位长度上的总热交换表面积比第二管道小。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述第一管道在第一流动通道中的第二管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道。
4.根据权利要求3所述的热交换器，其还包括设置在所述通路内并连接在所述第一管道和第二管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一管道连接于外表面上的每单位长度的热交换散热片的数量比第二管道的少。
5.根据权利要求3所述的热交换器，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一管道和第二管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一管道连接在总表面积比第二管道少的热交换散热片上。
6.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述管道阵列包括带有第一管道的第一排管道和带有第二管道的第二排管道，所述第一排管道在第一流动通道中的第二排管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道。
7.根据权利要求6所述的热交换器，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一排管道和第二排管道的外表面的热交换散热片，其中，所述第一排管道连接在其上的每单位长度的热交换散热片的数量比第二排管道的少。
8.根据权利要求6所述的热交换器，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一排管道和第二排管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一排管道连接在总表面积比第二排管道少的热交换散热片上。
9.根据权利要求6所述的热交换器，其中，所述第一排管道中的每根管道的每单位体积的总热交换表面积比第二排管道中的每根管道少。
10.根据权利要求9所述的热交换器，其中，所述管道阵列还包括第三排管道，所述第二排管道在所述第一流动通道中的第三排管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道，并且所述第二排管道中的每根管道的每单位体积上的总热交换表面积比第三排管道中每根管道的少。
11.一种热交换器，其包括一通路，其带有适于形成第一流动通道的内部通道；一具有内部通道的管道阵列，所述内部通道共同形成第二流动通道，所述管道阵列延伸穿过所述通路的内部通道；以及用于使所述第二流动通道中流体的最高温度和最低温度之间的温差最小的装置。
12.一种热交换器，其包括一通路，其带有适于形成第一流动通道的内部通道；一具有相应内部通道的第一排管道，所述第一排管道延伸穿过所述通路的内部通道；以及一具有相应内部通道的第二排管道，所述第二排管道延伸穿过所述通路的内部通道，所述第一排管道的内部通道和第二排管道的内部通道共同形成第二流动通道，其中，所述第一排管道的每单位长度的总热交换表面积比第二排管道小。
13.根据权利要求12所述的热交换器，其中，所述第一排管道中每根管道的每单位体积的总热交换表面积比所述第二排管道中的每根管道少。
14.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述管道阵列还包括第三排管道，所述第二排管道在第一流动通道中的第三排管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道，并且所述第二排管道中的每根管道的每单位体积上的总热交换表面积比第三排管道中每根管道少。
15.一种热交换器，其包括一通路，其带有适于形成第一流动通道的内部通道；一具有相应内部通道的第一排管道，所述第一排管道延伸穿过所述通路的内部通道；以及一具有相应内部通道的第二排管道，所述第二排管道延伸穿过所述通路的内部通道，所述第一排管道的内部通道和所述第二排管道的内部通道共同形成第二流动通道；以及用于使所述第二流动通道中流体的最高温度和最低温度之间的温差最小的装置。
16.一种化学处理系统，其包括壳体；设置在所述壳体内、并具有适于形成第一流动通道的内部通道的通路；以及设置在所述壳体内并具有内部通道的管道阵列，所述内部通道共同形成第二流动通道，所述管道阵列延伸穿过所述通路的内部通道，所述第二流动通道中具有催化剂床，其中，所述管道阵列中第一管道每单位体积的总热交换表面积比该管道阵列中第二管道的小。
17.根据权利要求16所述的化学处理系统，其中，所述第一管道的每单位长度上的总热交换表面积比第二管道的小。
18.根据权利要求16所述的化学处理系统，其中，所述第一管道在第一流动通道中第二管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道。
19.根据权利要求18所述的化学处理系统，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一管道和第二管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一管道连接在其外表面上的每单位长度的热交换散热片的数量比第二管道的少。
20.根据权利要求18所述的化学处理系统，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一管道和第二管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一管道连接在热交换散热片的总表面积比第二管道的少。
21.根据权利要求16所述的化学处理系统，还包括一附加在所述壳体上的绝热水煤气转换反应器，其中，所述绝热水煤气转换反应器包括水煤气转换催化剂床，其与所述第二流体通道的出口流体连通。
22.一种化学处理系统，其包括壳体；设置在所述壳体内、并带有适于形成第一流动通道的内部通道的通路；设置在所述壳体内并带有内部通道的管道阵列，这些内部通道共同形成第二流动通道，所述管道阵列延伸穿过所述通路的内部通道，所述第二流动通道中具有催化剂床；以及用于使所述第二流动通道中流体的最高温度和最低温度之间的温差最小的装置。
23.一种化学处理系统，其包括壳体；设置在所述壳体内、并带有适于形成第一流动通道的内部通道的通路；带有相应内部通道的第一排管道，所述第一排管道设置在壳体内，并且延伸穿过所述通路的内部通道；以及带有相应内部通道的第二排管道，所述第二排管道设置在壳体内，并且延伸穿过所述通路的内部通道，所述第一排管道的内部通道和第二排管道的内部通道共同形成第二流动通道，所述第二流动通道中具有一催化剂床，其中，所述第一排管道中每单位长度上的总热交换表面积比第二排管道的小。
24.根据权利要求23所述的化学处理系统，其中，所述第一排管道在第一流动通道中的第二排管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道。
25.根据权利要求24所述的化学处理系统，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一排管道和第二排管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一排管道中连接于其上的每单位长度的热交换散热片的数量比第二排管道的少。
26.根据权利要求24所述的化学处理系统，还包括设置在所述通路内并连接在所述第一排管道和第二排管道的外表面上的热交换散热片，其中，所述第一排管道连接于总表面积比第二排管道少的热交换散热片上。
27.根据权利要求23所述的化学处理系统，还包括一附加在所述壳体上的绝热水煤气转换反应器，其中，所述绝热水煤气转换反应器包括水煤气转换催化剂床，其与所述第二流动通道的出口流体连通。
28.一种化学处理系统，其包括壳体；设置在所述壳体内、并带有适于形成第一流动通道的内部通道的通路；带有相应内部通道的第一排管道，所述第一排管道设置在壳体内，并且延伸穿过所述通路的内部通道；带有相应内部通道的第二排管道，所述第二排管道设置在壳体内，并且延伸穿过所述通路的内部通道，所述第一排管道的内部通道和第二排管道的内部通道共同形成了第二流动通道，所述第二流动通道具有催化剂床；以及用于使所述第二流动通道中流体的最高温度和最低温度之间的温差最小的装置。
29.一种使用热交换器执行化学处理的方法，该热交换器包括带有适于形成第一流动通道的内部通道的通路，以及带有内部通道的管道阵列，这些内部通道共同形成了第二流动通道，其中管道阵列延伸穿过所述通路的内部通道，其中所述管道阵列中第一管道的每单位体积上的总热交换表面积比该管道阵列中第二管道的小，并且所述第二流动通道中具有催化剂床，所述方法包括下列步骤使第一流体流过第一流体通道，其中第一管道在第一流动通道中的第二管道上游位置处，延伸穿过所述通路的内部通道；并且使第二流体流过第二流动通道和催化剂床。
30.根据权利要求29所述的执行化学处理的方法，其中，第一管道中每单位长度上的总热交换表面积比第二管道的小。
31.根据权利要求29所述的执行化学处理的方法，其中，热交换散热片设置在通路内并连接在所述第一管道和第二管道的外表面上，并且其中第一管道中连接于其外表面上的每单位长度上的热交换散热片的数量比第二管道的少。
32.根据权利要求29所述的执行化学处理的方法，其中，热交换散热片设置在通路内并连接在第一管道和第二管道的外表面上，并且第一管道连接在总表面积比第二管道少的热交换散热片上。
33.一种使用热交换器执行化学处理的方法，该热交换器包括带有适于形成第一流动通道的内部通道的通路，带有相应内部通道的第一排管道，以及带有相应内部通道的第二排管道，其中，第一排管道和第二排管道延伸穿过所述通路的内部通道，第一排管道的内部通道和第二排管道的内部通道共同形成第二流动通道，第二流动通道中具有催化剂床，并且第一排管道中每单位长度上的总热交换表面积比第二排管道的小，所述方法包括下列步骤使第一流体流过第一流体通道，其中，第一排管道在第一流动通道中的第二排管道的上游位置处延伸穿过所述通路的内部通道；并且使第二流体流过第二流动通道和催化剂床。
34.根据权利要求33所述的执行化学处理的方法，其中，热交换散热片设置在通路内并连接在所述第一排管道和第二排管道的外表面上，并且第一排管道中连接于其上的每单位长度的热交换散热片的数量比第二排管道的少。
35.根据权利要求33所述的执行化学处理的方法，其中，热交换散热片设置在通路内并连接在第一排管道和第二排管道的外表面上，并且第一排管道连接在总表面积比第二排管道少的热交换散热片上。
36.根据权利要求33所述的执行化学处理的方法，还包括设置绝热水煤气转换反应器的步骤，该绝热水煤气转换反应器包括水煤气转换催化剂床，其与第二流动通道的出口保持流体连通。
37.一种执行化学处理的方法，包括下列步骤在具有内部通道的通路中设置第一流动通道；设置由具有内部通道的管道阵列共同形成的第二流动通道，该管道阵列延伸穿过所述通路的内部通道；在第二流动通道内设置催化剂床；使第一流体流过第一流动通道；使第二流体流过第二流动通道和催化剂床；并且使第二流动通道中第二流体流的最高温度和最低温度之间的温差最小。
38.根据权利要求37所述的执行化学处理的方法，其中，所述使温差最小的步骤包括使管道阵列中的管道每单位体积上具有不同预定值的总热交换表面积，并且所述预定值取决于管道与第一流动通道入口的距离。
39.根据权利要求38所述的执行化学处理的方法，其中，所述预定值随与入口的距离的增加而增加。
40.根据权利要求37所述的执行化学处理的方法，其中，所述使温差最小的步骤包括使管道阵列中的管道每单位长度上具有不同预定值的总热交换表面积，并且所述预定值取决于管道与第一流动通道入口的距离。
41.根据权利要求40所述的执行化学处理的方法，其中，所述预定值随与入口的距离的增加而增加。
42.根据权利要求37所述的执行化学处理的方法，还包括在第一流动通道的管道阵列的第二管道上游的位置处设置管道阵列的第一管道，其中，所述使温差最小的步骤包括使第一管道中每单位体积上的总热交换表面积比第二管道的小。
43.根据权利要求37所述的执行化学处理的方法，还包括在第一流动通道的管道阵列的第二管道上游的位置处设置管道阵列的第一管道，其中，所述使温差最小的步骤包括使第一管道中每单位长度上的总热交换表面积比第二管道的小。
44.根据权利要求37所述的执行化学处理的方法，还包括设置绝热水煤气转换反应器的步骤，该绝热水煤气转换反应器包括水煤气转换催化剂床，其与第二流动通道的出口保持流体连通。
全文摘要
本发明涉及一种热交换器，其包括带有适于形成第一流动通道的内部通道的通路，以及带有内部通道的管道阵列，这些内部通道共同形成了第二流动通道。所述管道延伸穿过上述通路的内部通道，并且管道阵列中第一管道每单位体积上的总热交换表面积比该管道阵列中第二管道的小。本发明还涉及一种执行化学处理的方法，其包括在第二流动通道内设置催化剂床，并且使所述第二流动通道中流体的最高温度和最低温度之间的温差最小。
文档编号C01B3/12GK1784575SQ200480012172
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月5日 优先权日2003年5月6日
发明者小F·D·洛马克斯 申请人:H2Gen创新公司