专利名称：分段流装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分段流装置，例如分段换热器板、分段板式反应 器或分段流组件，并且涉及一种用于调节分段换热器、分段流组件或 分段板式反应器中的温度的方法。
背景技术：
在使用连续式反应器中，结果特别会受到温度的控制，也就是说， 对于某些应用，将温度的适当值保持一段适当时间是很重要的.能够 调节温度也是很有利的，其使得按顺序的不同步骤可以在不同的温度 条件下受控地进行，对于想要用于多种用途的板式反应器或流组件来 说，这种灵活度是非常需要的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是对换热器、流组件或板式反应器中的 温度提供灵活调节.
本发明的另一个目的是控制连续式换热器、板式反应器或流组件 中的放热和吸热反应.
又一个目的是提供一种灵活的换热器、板式反应器或流组件.
本发明提出了一种方案，该方案例如使得通过沿着流道的多个点 喷射的不同反应物可以产生连续的多种反应.控制各种反应以及产品 和副产品的形成需要控制温度以防止不希望的反应并促进预期的反 应.因此，通过对流道中的工艺流的局部冷却和加热，以受控方式进 行这些反应.在具有混合区的流组件或板式反应器中，流道可以按蛇 形轨迹延伸，其可以是二维的或三维的。二维流道的例子可以在
PCT/SE2006/00118中找到，三维流道的例子可以在WO 2004/045761中 找到.流道可以是例如管状的或者可以采用流动空间的形式。根据这 种实施方式的该流道可以具有混合元件，例如构成混合区的静态混合 元件，这种流道的一个例子在PCT/SE 2006/001428 ( SE0502876-6 )中
有描述。
可以沿着该流道进行采样，可以取出中间产品并且后面再将该中间产品返回至工艺流，可以沿着流道监控温度等.如
PCT/SE2006/00118、 PCT/SE2006/001428和WO 2004/045761中所例举的 流道由分段换热器区域进行冷却和加热，该分段换热器区域可以是位 于反应器板或流板附近的分段换热器板或整个换热器板.令人惊讶地 发现，通过将换热器板或通用板上的流向改变90。，可能形成多种区 域，该多种区域以相对于流主方向成横流的形式，将工艺流分成多个 区域，这多个区域为差别温度区域，也就是说，每个区域有自己的温 度范围。有了与该流主方向成90。的换热器区域，可以引起换热器流 体相对于流道或流空间中的流成横流、逆流或顺流流动。流动模式部 分地取决于这些区域相对于流道或流空间的尺寸分配。这些换热器区 域将流道、流组件或板式反应器分成多个部分，这些部分可以相互独 立地进行加热和冷却。因此，本发明提供了用新的分段换热器区域来 获得优势，这意味着可以更好地调节和控制温度，并且由此提高产量 和产品质量.
有了本发明，就能通过换热器板、流组件或板式反应器的不同部 分可以使用不同换热器流体来增强灵活性，从而可以增大可用温度范 围.通过增强的灵活性，就有可能回收不同分段区域之间的热量，因 为，例如，换热器流体可以进行再循环以^t例如从例如冷却部分中回 收热量，反之亦然.更大的可用温度范围使得能够通过提高工艺流速 度等来改变反应时间。
通过前面介绍中所描述的分段换热器板、分段流组件或分段板式 反应器来实现本发明的上述和其它目的，该分段换热器板、分段流组 件或分段板式反应器包括一个或多个换热器部分和一个或多个调节 阀，这些调节阀连接至每个换热器部分的进口、或者连接至每个换热 器部分的出口、或者连接到每个换热器部分的进口和出口，每个换热 器都与所述分段换热器板中的工艺流的流动主方向、与所述分段流组 件中的工艺流的主方向或与所述分段板式反应器中的工艺流的主方向 成90°角。
分段换热器板可以层叠并且连接至相似的流板或反应器板以形成 流道的各种温度区，流组件或板式反应器中的分段换热器区域也可将 流道或反应器通道分成不同温度区，这是通过使用热交换板将流组件 或板式反应器中的板隔开，从而使得有流道延伸的整个板就构成一个
5温度区，而另一整个板就构成另一个温度区。为了提供换热器区域中 的流量调节，每个换热器区域的进口或出口连接至用于调节通过每个 换热器区域的流量的阀，这就意味着，每个区域都具有自己的根据温 度进行调节的流量和用在各自的换热器区域中的换热器流体.
为了控制换热器流体的流量或区域中的温度，可以将至少一个控 制单元连接至传感器单元或热电偶，例如用于记录工艺流中的温度， 并且可以将这些阀连接至一个控制单元或多个控制单元，这些控制单 元控制每个阀，温度可以通过例如热电偶或传感器测量，例如化学传 感器.这些传感器可以提供温度值，但也可以采用传感器测量或记录 其它参数.由此可以监控和/或测量该工艺，得到的测量值可以通过调 节换热器流体的最佳效果作为该工艺控制的基础.这些热电偶或传感 器可设置在每个换热器部分的进口处，或设置在每个换热器部分的出 口处，或设置在每个换热器部分的进口和出口处，或设置在所述流板、 所述分段流组件或所述分段板式反应器中的一个或多个流道中，或者 这些热电偶或传感器可设置在调节阀的出口側上，或是这些设置方式 的组合。
根据本发明的可选实施方式，在每个板或部分中的流道的出口处 设置一个热电偶或一个传感器.来自热电偶或传感器的信息然后控制 连接至流道的流量阀，这个阀然后调节流量.换热器流量也可以通过 单独的调节阀调节，例如调制阀、电磁阀、膜片阀、直动阀、恒温阀 或球瓣回转蝶阀。某些反应需要对流量进行快速调节，以防止因材料 的延迟冷却而影响反应顺序，例如，在放热顺序中，其目的是防止损 害等，在这里，采用磁控阀进行调节是有利的。在吸热反应的情况中， 采用其它阀则是有利的，在这里，这些反应需要热量.
通过温度来控制这些阀，该温度是在进口或出口处、在阀之前或 阀之后或在多个点测得的，这取决于特定的化学方法或工艺中的反应 类型和反应条件。测量的结果被转换为测量信号.然后对该测量信号 进行记录、调制、控制等，以控制所连接的阀.测量信号可转换为频 率信号，可调制该频率信号以提供调频脉冲调节.这个调频脉冲调节 在出现热惯性的情况下是有利.在换热器单元中或在换热器介质側上 或这两者，以及在流组件或板式反应器中会出现这种惯性，调频脉冲 调节使得可以使用"开/关"型阀来控制调节。这些阀可以是调节阀，选自包括调制阀、电磁阀、膜片阀、直动阀、恒温阀及球瓣回转蝶阀 组成的阀组.
本发明还涉及用于调节流组件或板式反应器中的温度的方法，该 流组件或板式反应器包括一个或多个分段换热器区域，该方法包括用 热电偶或传感器(例如化学传感器)记录工艺流温度的记录、对来自 传感器或热电偶的记录信号进行调制以及对连接至换热器流体的阀的 控制，根据本发明的方法还可以包括在沿着流道的至少 一个进口处向 工艺流中输入多种反应物，同时记录在输入反应物后的温，其中，工 艺流相对于分段换热器板中的换热器流体以横流、逆流或顺流方式行 进.本发明的方法还包括的可能性是，这些换热器部分相对于至少一
个流板中的工艺流的流动主方向成90。角，或相对于所述分段流组件 中的工艺流的流动主方向成90。角，或相对于所述分段板式反应器中 的工艺流的流动主方向成90。角.该方法还包括在反应物输入后对温 度的记录.
下面参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式，这些附图只 描绘理解本发明所必须的特征.
图l描述了根据本发明的分段换热器板的俯视图； 图2描述了根据本发明的可选实施例的分段流动组件或板式反应 器的侧视图3描述了根据本发明的方法的温度的脉冲调节；
图4描述了本发明的又一个实施方式；
图5描述了图4所示实施方式的温度/时间图.
具体实施例方式
图l描述了根据本发明的一种实施方式的分段换热器板.该图描述 了该换热器板的俯视图，该换热器板被分成多个平行的部分.在根据 这种实施方式的换热器板中的流相对于工艺流的主方向成90。角，在 这里用大的灰色箭头表示工艺流的主方向.在每个部分中，换热器流 体相对于流道中的流体成横流、顺流或逆流流动，该流道在流板或反 应器板上，但是，整个工艺流或主工艺流是进行横向流动。换热器流 体经由各个的进口 2输入每个部分1.这一实施方式的换热器流体具有 相同的进口温度。为了使不同部分的进口温度的不相同，需要从具有不同温度的不同来源取得这些流体，图1中没有示出这些不同来源，
但是，如果总进口 6由分开的进口 2代替，并且这些分开的进口 2单 独连接至具有不同温度的不同换热器流体介质或不同换热器流体来 源，就能在分段换热器板的不同部分之间获得进口温度的差别.另一 种使不同部分的该温度不同的方法是调节不同部分中的流量，这可以 通过位于进口 2之前或出口 3之后的多个阀5(在图1中这些阀位于出 口 3之后)实现.这些出口 3可以连接至集管7，这些换热器流体在该 集管中集中到一起，但是，可以使这些出口 3通向另外的换热器的进 口，例如，另外的换热器区域，余热可以在该另外的换热器区域中得 到利用.
图2描述了根据本发明的替换实施方式，该图示出反应器或流组 件.在根据该实施方式的换热器板中的流相对于工艺的主流成90°角， 在这里用位于该组件或反应器每側上的两个小的黑色实心箭头(进和 出)表示该工艺的主流.此图描述的流组件或板式反应器在每个流板8 或反应器板8之间具有一个或多个换热器板1,该换热器板1可以是分 段的或不分段的.图显示的是该流组件或板式反应器的侧面.根据该 实施方式，两个换热器板l由一个隔热板9隔开，图2还示出了阀5 是怎样布置在这些换热器板的进口侧或出口側，根据图2所示实施方 式，这些换热器板由连接至每块板的至少一个阀5分开，该阀5用于 调节换热器介质。热电偶IO可以连接到位于该换热器介质的出口之后 连的阀5之后，或者可以连接到换热器出口之前，或者，在换热器的 出口处和这些阀的出口側处都设置热电偶IO (图2中只示出在阀的出 口侧上设置热电偶IO).然后由热电偶记录的温度控制用来调节通过 各个换热器的流量的这些阀，从而可以提供脉冲调节，其使温度在一 定范闺内变化，或是保持连续相同的温度，
图3描述了调节温度的方法的时间/温度图.温度的调节是基于测量 信号，该测量信号提供关于测量点处的温度是比预定温度高还是低的 信息，并且对这种信号的处理会产生发送给一个或多个调节阀的信号， 使得通过将该调节阀开大调节流量可以得到更大流量，或通过将该阀 关小调节流量可以得到更小流量。由于化学反应发生不均匀，因此可 以根据测量结果改变换热器介质的流量，对这些测量结杲的测量是连 续进行的，以获得尽可能对反应流有利的温度效应.
根据图4所示实施例，调节中枢(图中的RC)使用热电偶获得的测 量值，这些热电偶位于每个部分S1、 S2、 S3和S4的流道的进口或出 口处和位于来自每个部分的换热器流体的进口和出口处.该图只示出了由热电偶测得的温度(图中的T).调节中枢中的记录也可基于来自 传感器的值，这些传感器直接或间接测量工艺结果，即反应或副反应 的部分，这些值用于控制该工艺.根据图4所示实施方式的调节还可 用于开始和停止不同部分中的反应并且用于控制反应.冷暖换热器流 体(图中分别为W和KV)能够混合使得能够获得调节功能和设备设计 上的灵活性，这种灵活性使得热交换能够适应不同工艺，而且适应所 使用的热交换器、流动组件或反应器。
图5描述了根据图4所示实施方式的方法的温度/时间图，在该方法 中测量和调节多个温度.测得的温度可以是来自一个或多个部分的工 艺介质的进口和出口温度，以及是例如换热器流体的进口温度，也可 以调节输入和输出的换热器流体和工艺介质的温度以提供安全功能， 例如防止换热器侧的沸腾.
权利要求
1.一种分段换热器板，包括多个进口和多个出口、多个调节阀、多个热电偶和/或多个传感器，所述多个进口和多个出口用于一种或多种换热器流体，所述换热器板被分成多个换热器部分，每个换热器部分具有连接至其出口用于调节所述换热器流体的调节阀，并且每个换热器部分具有连接至其进口或出口或处在工艺流中的热电偶和/或传感器，该热电偶或传感器发送的信号控制换热器部分出口处的所述调节阀，每个换热器部分相对于一种蛇形流道中的工艺流的流动主方向成90°角，该流道是在一种流板上/中或一种反应器板上/中。
2. 如权利要求l所迷的分段换热器板，其特征在于所述调节阀 选自包括调制阀、电磁阀、膜片阀、直动阀、恒温阀及球瓣回转蝶阀 的阀组.
3. 如权利要求1或2所述的分段换热器板，其特征在于每个换热 器部分布置成使所述换热器流体相对于蛇形流道中的工艺流成横流、 顺流或逆流流动，或成横流、顺流或逆流的组合流动，这取决于换热 器部分的尺寸，该流道是在流动板上/中或反应器板上/中。
4. 如在前任一项权利要求所述的分段换热器板，其特征在于调 节阀连接至所述分段换热器板的一个或多个进口.
5. 如在前任一项权利要求所述的分段换热器板，其特征在于所换热器流体.
6. 如在前任一项权利要求所述的分段换热器板，其特征在于该 分段换热器板构成一种流组件或板式反应器的部分，该流组件或板式 反应器还包括多个流板和/或多个反应器板。
7. —种分段流组件或分段板式反应器，包括至少一个如权利要求 l至5的任一项所述的分段换热器板，并且包括至少一个流板和/或至少 一个反应器板，该至少一个流板和/或至少一个反应器板层叠在分段换 热器之间或层叠在分段换热器板与未分段换热器板之间。
8. —种分段流组件或分段板式反应器，包括多个换热器板，该多 个换热器板具有用于多种换热器流体的进口和出口，该多个换热器板 还包括多个调节岡、多个热电偶和/或多个传感器，该多个换热器板构 成多个换热器部分，每个换热器部分具有连接至其出口用于调节换热器流体的调节阀，并且每个换热器部分具有连接至其进口或出口或处 在工艺流中的热电偶和/或传感器，该热电偶或传感器发送的信号控制 换热器部分出口处的所述调节阀，每个换热器部分相对于至少一个流 板中的工艺流的流动主方向和/或相对于至少一个反应器板中的工艺流的流动主方向成90。角，该流板或反应器板具有用于流体的蛇形流 道.
9. 一种用于调节如权利要求1至6的任一项所述的分段换热器板中 的温度的方法，其中，热电偶和/或传感器在换热器部分的进口或出口 处或在工艺流中记录换热器流体的温度，并且从该热电偶或传感器发 送测量信号，该测量信号在调制后控制通过换热器部分出口处的调节 阀的流量。
10. —种用于调节如权利要求7或8所述的分段流组件或分段板式 反应器中的温度的方法，其中，热电偶和/或传感器在换热器部分的进 口或出口处或在工艺流中记录换热器流体的温度，并且从该热电偶或 传感器发送测量信号，该测量信号在调制后控制通过换热器部分出口 处的调节阀的流量.
11. 如权利要求9或10所述的方法，其特征在于在沿着流道的至 少一个进口处将反应物输至工艺流，并记录反应物输入之后的温度， 该工艺流相对于分段换热器板中的换热器流体成横流、逆流或顺流流 动.
12. 如权利要求9、 10或11所述的方法，其特征在于换热器流体 再循环到另 一换热器部分以从冷却部分中回收热量或从加热部分中回 收冷量。
13. 如权利要求9、 10、 11或12所述的方法，其特征在于将测量 信号转换为频率信号，调制该频率信号以提供调节阀的调频脉冲调节， 从而形成流体的脉动流，
全文摘要
本发明涉及一种分段换热器板、分段流组件或分段板式反应器，其包括一个或多个换热器部分和一个或多个调节阀，该调节阀连接至每个换热器部分的进口或连接至每个换热器部分的出口或连接至每个换热器部分的进口和出口，每个换热器部分相对于至少一个流板中的工艺流的流动主方向成90°角，或相对于所述分段流组件中的工艺流的流动主方向成90°角，或相对于所述分段板式反应器中的工艺流的流动主方向成90°角。本发明还涉及一种用于调节分段换热器板、流组件或板式反应器中的温度的方法。
文档编号F28F3/00GK101563155SQ200780047224
公开日2009年10月21日 申请日期2007年12月13日 优先权日2006年12月19日
发明者R·克里斯藤森, T·诺伦 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司