具有热板单元的用于部分氧化的反应器的制作方法

专利名称：具有热板单元的用于部分氧化的反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在多相颗粒催化剂作用下使流体反应混合物部分氧化的反应器及其应用。
背景技术：
在化学工艺工程中，已知流体即气态的、液态的或气态/液态的反应混合物的很多部分氧化反应，并且这些反应在多相颗粒催化剂的作用下进行。这些反应通常是放热的，常常是强放热。在工业规模上，这些反应至今主要是在具有催化剂管的管束反应器中进行，在催化剂管中装载有多相颗粒催化剂，流体反应混合物通过该催化剂管，并且通过一种在催化剂管之间的中间空间中循环的热载体间接地除去反应所释放的反应热。所用的热载体通常是一种盐的熔化物。
作为一种选择，也可以通过一种穿过板式传热器的热载体来除去反应热。术语“换热器板”、“传热器板”和“热板”基本上与“板式换热器”同义使用。
传热器板主要被定义为具有设置有进口管线和出口管线并且与表面区域相比厚度小的内部的板状结构。这些传热器板通常由金属板制成，常常由钢板制成。然而，根据应用情况，特别是反应介质和热载体的特性，可使用专门的特别是耐腐蚀性或涂层材料。用于热载体的进口和出口装置通常设置在换热器板的相对端。所用的热载体通常是水或Diphyl(70％-75％重量百分比的二苯醚和25％-30％重量百分比的联苯的混合物)，该Diphyl在沸腾过程中有时也会蒸发；也可以采用其它具有低蒸汽压的有机热载体以及离子性液体。
使用离子性液体作为热载体描述于德国专利申请10316418.9中，该申请在本申请的优先权日还未公开。优先选择含有硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐或硅酸盐的阴离子的离子性液体。也特别适用的离子性液体包含一价金属阳离子，特别是碱金属阳离子，还包含另外的阳离子，特别是咪唑鎓盐阳离子。同样有利的是包含作为阳离子的咪唑鎓盐、吡啶鎓盐或鏻根阳离子的离子性液体。
术语“热板”特别是用于表示这样的传热器板，这种传热器板的每一个通常由两个金属板通过点焊和/或滚压焊连接在一起，并且通常采用液压塑性定形而形成枕状体。
在文中，术语“热板”用作上述定义的意思。
采用热板完成部分氧化的反应器是已知的，例如可以从DE-A19952964中得知。该专利描述了用于执行部分氧化的催化剂在反应器中围绕传热器板的床层中的布置。该反应混合物从反应器的一端供给到传热器板之间的内部，并从反应器的相对端移出，从而使该反应混合物流经传热器板之间的内部。结果是，由于反应混合物的高均匀性，所以存在反应混合物的持续横向混合，并且，对于一个预先确定的转化率，与在管束反应器中完成该反应相比，实现了实质上更好的选择。
DE-C19754185描述了另一种通过流经传热器板的冷却介质间接除热的反应器，该传热器板设计成为由至少两个钢板组成的热板，这两个钢板在预定点处连接在一起而形成流动通道。
DE-A19848208描述了它的一个有利改进，根据该专利文献，构造成冷却介质流过的热板的传热器板结合成具有如矩形或正方形横截面的板单元，并且所述板单元具有一壳体。该封闭板单元无需适应外围侧并且由此相对于圆柱形反应器容器的内壁具有预定间隔地设置。传热器板或其壳体与该容器的内壁之间的自由表面在该壳体的上端和下端区域被引导板覆盖，以防止反应介质绕过装满催化剂的腔室。
在WO-A01/85331中描述了另一种具有用于除去反应热并为传热器板形式的装置的反应器。该基本为圆柱形的反应器包含连续的催化剂床层，传热器板嵌入到该催化剂床层中。
对具有热板的反应器的扩大实验表明，特别是由于反应混合物和外部环境之间的压力差过大而在热板的一侧形成高应力所造成的变形带来问题，并且在高热应力下变形也会产生机械稳定性问题。这些问题不仅在反应混合物升高压力时发生，而且在降低压力下反应时也会发生。

发明内容
本发明的目的是提供一种反应器，该反应器通过流过热板的热载体除去反应热，并且可在经济但无故障的方式下操作，特别是能避免上述问题。本发明应确保该热板单元的几何稳定性，特别是设计用来容纳催化剂的间隙的几何稳定性。
我们已经发现通过一种用于在多相颗粒催化剂作用下部分氧化流体反应混合物的反应器实现该目的，该反应器包括-一个或多个立方形热板单元，每个热板单元由两个或更多个彼此平行布置的矩形热板构成，并在矩形热板之间总是留有可装载多相颗粒催化剂并且由流体反应混合物流过的间隙，反应热被流过该热板的热载体吸收，从而使该热载体至少部分蒸发，-基本为圆柱形的壳体，该壳体释放在所述热板单元上的压力、完全包围所述热板单元并且包括一圆柱形套壳和在两端将该套壳密封的盖，该壳体的纵向轴线平行于所述热板的平面，以及-一个或多个密封元件，该密封元件设置成使流体反应混合物除了流过所述盖限定的反应器内部空间外还仅流过所述间隙。
因此，本发明提供了包括热板的热板单元，热载体通过热板流动、吸收反应热并由此至少部分蒸发，该热板单元构造成立方体形状并且在完全包围热板单元的基本为圆柱形的壳体中安装有压力释放件。
热板单元分别由两个或多个彼此平行设置的矩形热板构成，并且在热板之间总是留有间隙。
该热板由防腐材料制成，优选例如由具有材料号1.4541或1.4404、1.4571或1.4406、1.4539或1.4547的不锈钢或其它合金钢制成。
用于这种目的的金属板的材料厚度可在1-4mm、1.5-3mm，或2-2.5mm，或2.5mm中选择。
通常，可在两个矩形金属板的纵向和端部侧边连接而形成热板，在这种情况下，可能出现滚压焊缝或侧向焊缝或者二者都有，从而使稍后装载热载体的空间在所有的侧边都是密封的。热板边缘有利地在纵向边缘或甚至在纵向边缘的横向滚压焊缝处分开，从而使不易冷却或根本不冷却并通常还载有催化剂的边缘区域具有很低的几何膨胀。
通过分布在矩形表面上的点焊将金属板结合在一起。也可以通过直的或弯曲的以及圆形的滚压焊缝完成至少部分连接。也可以通过附加滚压焊缝将热载体流过的容积分成多个独立区域。
在热板上布置焊接点的一种可能是30-80mm或35-70mm等距离点间隔地排列，尽管也可以是40-60mm的间距；另一个实施例是45-50mm的间距，也可以是46-48mm的间距。通常，由于制造的原因点间距会偏离±1mm，并且沿板的纵向观察，直接相邻行的焊接点均偏移半个焊接点间距布置。沿板的纵向的点焊接行可以具有5-50mm等距离的间距，或8-25mm的间距，尽管也可以采用10-20mm以及12-14mm的间距。此外，也可以采用与应用场合相适应的匹配的焊接点间距和行间距。行间距可以与点间距具有限定的几何关系，通常行间距可以是点间距的1/4或更小，从而在制造过程中这些热板具有限定的均衡膨胀。对于预定的焊接点间距和行间距，指定每平方米板表面积的焊接点的相应数量。
热板的宽度实际上受加工工艺条件的限制，并且可以在100-2500mm之间，或在500-1500mm之间。热板的长度取决于反应情况，特别是反应的温度曲线，并且可以在500-7000mm之间，或在3000-4000mm之间。
两个或多个热板分别平行设置并且彼此分开以形成一个热板单元。这会在直接相邻的板之间形成杆状间隙，直接相邻的板在板间距的最窄点处具有例如8-150mm，或10-100mm的宽度。一种可能的实施例的宽度还可以为12-50mm或14-25mm，尽管也可以选择16-20mm。也测试了17mm的间隙间距。
例如在使用大表面积板的情况下，在热板单元的单个热板之间可附加设置隔离物以防止可能改变板的间距或位置的变形。为安装这些隔离物，可能如通过圆形滚压焊缝从热载体的流动区域的金属板上除去一些部分，以便例如能够在这些板上形成用于固定隔离物的螺栓的孔。
所述间隙可以具有相同的间距，但是如有必要，当反应允许或所希望的反应需要或能够有利于设备或冷却工艺时，所述间隙也可以具有不同宽度。
装满催化剂颗粒的热板单元的间隙可以彼此密封，例如通过焊接密封，或在加工侧连接在一起。
为调整希望的间隙间距，当将单个热板结合在一起形成单元时，所述热板以一定间距固定在各自位置。
直接相邻的热板的焊接点可以彼此相对或相互偏离。
通常，在安排分别具有相同尺寸的两个或多个立方形热板单元的布置时，优选考虑制造因素。在布置10个或14个热板单元的情况下，为使整个设备紧凑，选择具有不同边长或不同边长比的两种单元类型可能是有利的。
优选布置分别具有相同尺寸的4个、7个、10个或14个热板单元。沿流动方向可见的单元的突出表面可以是方形，或者边长比是1.1或1.2的矩形。7个、10个或14个具有矩形单元突出的单元的组合是有利的，这会使外部圆柱形壳体的直径最小化。如上面详细描述的，当选择数量为4个、7个或14个热板单元时，可实现特别有利的几何布置。
例如在泄漏、热板单元变形的情况下，或者出现与催化剂有关的问题的情况下，在这里可以单独地更换热板单元是有利的。
有利地，每个热板单元都设置在压力稳定、矩形稳定性框架中。
每个热板单元有利地通过一个适当的引导件定位，例如通过具有横向贯穿壁的矩形稳定性框架或通过一角形结构定位。
在一个实施例中，相邻热板单元的矩形稳定性框架彼此密封。这会防止反应混合物绕过单个热板单元之间流动。
将立方形的热板单元安装到基本为圆柱形的额定压力壳体中会导致在朝向壳体的圆柱形套壳壁的边缘处留有较大的自由中间空间，在该空间中聚集，可能发生原料产物的副反应或分解。例如在有必要进行装配操作的情况下，只能非常困难地在那里进行清洗或净化产物。因此，将这种中间空间与反应室即在分别直接相邻的热板之间的间隙分开是有利的。
为此，利用一保持底座在热板单元的下端处密封热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间。为防止反应混合物旁路流动，该支承或保持底座应当气密性地密封该中间空间。
有利地，也可以通过一金属板盖在热板单元的上端处密封热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间。然而，对于这种目的气密性密封并不是必要的，在一个实施例中可以构造具有孔的金属板盖。
位于热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间的上端的金属板盖也可以有利地构造成类似于一浮阀塔板(Ventilboden)。
用于施加压力的气体的排放也可以通过一溢流单元实施，该溢流单元构造成孔板、阀或负载施加(如利用弹簧或气体压力)自动调节单元，还可以结合有后压力保护装置。这些溢流单元也可以设置在圆柱形外壳体的外面。
上端的金属板盖可以放置在辅助固定其中安装有热板单元的矩形稳定性框架的支柱上。
热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间可有利地装满惰性物质，以减少那里的自由气体体积并且防止气体对流，气体对流可能导致如无法控制的热量释放。
在该圆柱形的壳体中，给惰性床层物质的入口和出口设置接头(喷管)是有利的，这些接头构造成适当的尺寸并且以适当的角度安装以便在重力作用下可以无阻碍地装满和腾空。该接头的可能实施例的标称宽度是80mm、100mm、150mm或200mm。
所用的惰性物质床层可主要是任何化学惰性并充分机械和热稳定的物质，例如，膨胀珍珠岩和/或膨胀蛭石。
可以向可能充满惰性物质的热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间充注气体压力。
压力施加可基本恒定并且有利地通过压力调节地输入和输出氮气来实现。所选择的调节信号可以是，例如热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间的压力与热板单元的间隙内的催化剂床层的下端或上端处的压力之间的压差。有利地，该压差信号可校正掉一补偿值；可优选超出催化剂床层高度上的压力的平均值，特别是其算术平均值，作为调节信号。
为了施加压力，在基本为圆柱形的壳体内可以设置优选向下取向的具有小钻孔的适当接头和/或内部环状管线。
可选地，也可以通过连续流过中间空间的气体施加压力，该气体是惰性气体或该过程固有的气体，特别是氮气或循环气体。
用于施加压力的气体有利地在热板单元的流体反应混合物的出口处，总地还是在反应器的基本为圆柱形的壳体内，与流体反应混合物结合。用于压力充注的气体的出口位置有利地位于流体反应混合物的流动死区，以冲洗这些死区。
用于施加压力的气体的流量将通常远远小于流体反应混合物的流量，并且有利地选择成在该过程工艺期间对反应无害。
有利地，热板单元应当都可单独更换，为此，如前所述，可以目标方式补救所出现的问题，如泄漏、热板变形或与催化剂有关的问题。为了这个目的，有利地相对于矩形稳定性框架的壁成一定间隙地设置热板单元。
由于在这种有利实施例中的热板单元不密封地设置在矩形稳定性框架中，所以可能发生反应介质的旁路流动。为防止这种情况，以合适的方式密封热板单元和矩形稳定性框架之间的未密封部位，例如用设置在热板单元外部并当将其插入时压靠在矩形稳定性框架的壁上的金属板带密封。可选地，可以是气密性金属板盖和如焊接唇密封件形式的连接件。
一旦将热板单元插入该矩形稳定性框架中，就可以相对于保持底座密封这些热板单元，该保持底座在热板单元的下端处密封热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间。为此，原则上可以使用任何已知的密封装置。例如，它们可以是如附加螺栓固定的传统密封件。
也可以通过焊接唇形成密封，例如，通过一种使一个焊接唇固定在保持底座上而第二个焊接唇固定到热板单元或矩形稳定性框架的外边缘上的变型。这两个焊接唇构造成几何地配合在一起并且可被焊接在一起。为更换热板单元，该焊缝是分开的并且如果需要可以更新。
可以通过一装置利用矩形稳定性框架从上面将热板单元张紧。来自上面充足的张紧压力会确保在密封件上形成足够的表面压力和热板单元的有利固定。
对于矩形稳定性框架，只要能够防止不允许的旁路流动通过间隙，彼此密封并非是必须的。也可以利用小钻孔使矩形稳定性框架相互连通，通过这些小钻孔惰性气体能够从热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间流进，这会防止在热板单元和矩形稳定性框架之间的空间中发生反应。
热板单元在外部可附加地具有引导和导向元件。例如，可以在这些元件的角上设置任何形式的角支架和在这些元件的侧面设置圆锥状金属板带。为能够通过升降机或者例如起重机实现简单地插入，在单元上设置连接装置(Anschlagvorrichtungen)和连接附件(Anschlaghilfsmittel)也是有利的，如环孔、连接板或螺纹孔。为通过起重机插入这些热板单元，可以将这些热板单元保持在系杆上，这些系杆垂直地通过最初的空间隙向下到达热板的下边缘并且在那里连接到横向支承件以承受负载。
在一个具体实施例中，在外部的热板单元的最外面的热板由一比用于制造热板的其它金属板更厚并由此更稳定的金属板形成。
为补偿热膨胀，有利地在在热板单元的下端密封热板单元与基本为圆柱形的壳体之间的中间空间的保持底座中或保持底座上设置环形补偿器。沿垂直于金属板底座表面的方向观察，基本为Z形轮廓的环形补偿(器)是特别适合的。然而，其它传统的波形补偿器同样适用。
优选地，也在位于热板单元和基本为圆柱形的壳体之间的中间空间的上端的金属板盖中或金属板盖上设置用于轴向和/或径向膨胀的补偿器。
每个热板单元均由一个或多个分配装置供给热载体。该热载体流过单个热板内部后，通过一个或多过收集装置在热板单元的另一端除去。由于根据本发明采用一种吸收释放出来的反应热并由此部分蒸发的热载体，所以为调节流量每个热板单元分别设置一个分配装置、两个收集装置是特别有利的。
该分配装置和收集装置优选构造成都具有用于调节热板单元相对于周围的基本为圆柱形的壳体的热膨胀的补偿(器)。例如，在此可以通过一种弯曲的管线设计进行补偿。
为调节热板单元相对于周围的基本为圆柱形的壳体的热膨胀，可以确保用于热载体流过热板的分配装置和收集装置的布管为适当的弯曲或Z形或Ω形的几何构造。在另一个实施例中，这种补偿可以由轴向或横向补偿器实现，在这种情况下，任何需要的管支承可以在内部支承结构上实施。
特别优选地，在热板内设置用于供给和分配以及收集和移除热载体的收集管，按如下方式将收集管焊接到带槽塔盘中最初将单元的单个热板连接到向热板的内部弯曲并且具有基本半圆形的横截面及用于输出热载体的孔或槽的槽形金属板上。在这个制造阶段，可以通过如X射线检查进入带槽塔盘中的焊接件有无制造缺陷，不管是在代表性样件上或整个表面上。随后，将第一基本槽形的金属板的两个纵向边通过特别是纵向接缝焊接连接到除了具有相对弯曲并且没有孔或槽以外形状近似的第二金属板上，以形成基本为圆形横截面的管状构件。该管状构件的两端由可选地被内部系杆加固的盖密封。
在另一实施例中，也可以在热板上通常是在金属板的边缘上直接焊接具有较小的标称宽度如4-30mm的管件，以便供给和移除热载体。
每个热板单元的单个热板之间的间隙用作容纳多相颗粒催化剂。
为了防止催化剂颗粒在重力作用下流出该间隙，需要在其下端设置催化剂格栅。例如，通过多孔板或筛板可以实现该目的，为该目的使用边缘间隙筛是特别有利的，该边缘间隙筛在具有高尺寸稳定性和用于反应介质流过的低压降的同时能确保对催化剂的良好保持。
例如，该催化剂保持格栅可以安装成能够旋转。
当用于将热载体分配到热板上的分配装置安装成从该分配装置到热板单元的边缘的横向间距相同时是特别有利的，这样可仅需要单一类型的催化剂保持格栅。每个热板单元分别设有两个催化剂保持格栅，即设置在用于热载体的分配装置的两侧。
催化剂保持格栅的尺寸有利地设置成可以通过基本为圆柱形的壳体上的检查孔安装和拆卸。该检查孔通常具有700mm的内径。相应地，催化剂保持格栅的边长优选为650mm。
在另一实施例中，可以进一步将这些保持格栅分成更小的单元，但是也可以单独地密封每个间隙或单独地密封每半个间隙，以便也能够分别卸空。
可选地，也可以在将热板单元安装进反应器之前即在反应器外时使热板单元装满催化剂。
在上文中已经将围绕热板单元的壳体描述成基本为圆柱形。在上下文中，这意味着该壳体具有横截面为圆形的圆柱形套壳，该圆柱形套壳的两端分别由盖密封。
通常竖直安装该基本为圆柱形的壳体。
流体反应介质通过一个盖通常是下端盖进入反应器内部，流过装满多相颗粒催化剂并且位于单个热板之间的间隙，并且通过另一个、通常为上端盖在反应器的另一端被移除。
该盖优选地由不锈钢或不锈钢钢板制成。
该盖可以通过固定式的焊接或者可分开地如法兰连接结合到壳体的圆柱形套壳上。该法兰连接可以构造成可通过液压系统降低。
可有利地通过一个或多个直径通常为700mm的检查孔走到盖的周围。为此，加宽的圆柱形截面是有利的，如盖一样该加宽的圆柱形截面由如不锈钢或不锈钢钢板制成。
可以通过该盖上的检查孔接近单元的上侧，从而可将催化剂引入热板间的间隙，并且到达单元的下侧，以便可容易地安装和拆卸保持格栅。
为卸载催化剂，可在下端盖上附加设置可能已经在操作过程中安装的装置以保持辅助设备并收集催化剂，还可以设置一个或多个接头以卸载催化剂。
用于密封热板单元和基本为圆柱形的壳体的内壁之间的中间空间的保持底座的材料以及用于热板单元的矩形稳定性框架的材料都可以是碳钢。可选地，为此可以采用不锈钢。
在一个或两个盖中，安装接头是有利的，可以通过该接头将多个热元件引入单个热板单元。此外，在这里可以设置用于另外的现场仪器和过程分析装置的接头。
优选地，在基本为圆柱形的壳体的圆柱形套壳内设置一个或多个补偿器以优选地调节轴向热膨胀。
本发明提供了用于执行流体反应混合物部分氧化的反应器的应用，在该反应中反应热由流过热板的热载体带走，该热载体由此至少部分蒸发。
在这种情况下，特别是在强放热反应中，以这样的方式操作反应器，即流体反应混合物通过下端盖供给并且通过上端盖离开反应器。
由于特别是通过蒸发冷却带走反应热的热载体介质从下面进入热板，所以当反应混合物从下面供给时，即当反应混合物和热载体并流时，总是可利用到足够的热载体。
此外，在结构、反应介质的流动控制和操作方面，必须确保反应介质在到达活性催化剂区域前不能被过冷的热载体过分冷却，热载体也不能被预蒸发到不允许的高程度。
所用的热载体介质可以是如典型地用于发电站内以产生蒸汽并且与现有技术相对应的供给水(Technische Regeln fuer Dampfkessel(TRD611 vom15.Oktober 1996 in BarbB1.12/1996 s.84，zuletzt geaendert am 25.Juni2001 in BarbBI.8/2001 S.108)。供给水的典型参数可以是导电率低于0.4或低于0.2微西门子/厘米，钙和镁的硬度低于0.005毫摩尔/升或低于检测极限，钠低于5微克/升，二氧化硅低于20微克/升，铁低于50微克/升和氧低于20微克/升，以及溶解的碳的总含量低于0.2毫克/升。此外，供给水应该卤素含量低或不含卤素，尤其是氯。也可以目标方式使供给水达到一定条件，例如通过加入辅助剂如肼、氨，特别是使其碱性化；此外，可以在供给水中加入腐蚀抑制剂。
在上述优选的过程控制中反应介质离开反应器所通过的上端盖可以由碳钢形成。
为了确保维修或更换时进入热板单元，同样地必须可以移动上端盖。当不存在法兰连接时，可以将上端盖移除并在单元装配后再将其焊接上。
可以将从热板中排出的蒸汽聚集到不同的蒸汽轨道(streamrail)中。
该反应器可选地连接到两个蒸汽轨道上，其中一个蒸汽轨道具有较高压力并且用于将反应器加热到操作温度。
仅在一个蒸汽轨道上操作是有利的。
该反应器可优选地利用冷却介质—水—的自然循环操作，并且供给水和蒸汽的比率通常为3-12，优选为5-10。
可以在强制循环下操作，在这种情况下，可能出现冷却的更宽范围的负荷变化。为此，例如通过泵使供给水在比冷却系统中的压力高的压力下供给。
在分配装置中，供给水循环速度可以设定为0.5-3.0m/s，或1.0-2.0m/s，并且水循环次数为3-12。在收集装置中两相流(蒸汽/水)的流速可以是0.5-15m/s，或者是2.0-6.0m/s。
特别优选地，由相同热载体网络实施热板单元的加热以启动反应器，在反应操作过程中，热量通过至少部分蒸发的热载体介质带入该热载体网络。
调节冷却系统中的蒸汽压力可准确地调节冷却温度。实验已表明，在冷却剂中热板可在高达约80巴的压力下操作。根据本发明的反应器能够在高达80巴的压力下直接产生蒸汽。
根据本发明的反应器可在工业规模上实施部分氧化。
与大量的通常为五位数的催化剂管的装载相比，催化剂的供应以及在热板之间的两位或三位数的间隙中装载催化剂可显著降低成本和不方便性。
该单元构造允许反应器灵活地适应所需的生产量。与受壳体和热板单元的相对几何形状限制的最大可能数量相比，可以安装和操作较小数量的热板单元。当需要时也可以将单独的单元与过程气体流隔离并且需要在相同外部条件下降低生产量操作反应时也是可能的。
可以单个部件输送反应器并且在使用地点装配该反应器。


在下文中将参照附图详细说明本发明。
具体地图1示出根据本发明的反应器的优选实施例的纵向截面，图1A示出C-C横截面，图1B至1F还示出热板单元的另外优选布置的横截面；图2示出横切热板的热板单元的详细示意图，图2A和2B分别示出沿A-A和B-B平面的纵向截面示意图；图3示出在保持底座和稳定性框架之间的密封件的两种可能实施例；图4示出在矩形稳定性框架中具有钻孔的详细示意图；图5A、5B和5D至5I示出在热板单元的外部具有附加引导和导向元件的详细示意图；以及图6示出用于将热板单元固定到矩形稳定性框架中的张紧装置的详细示意图。
具体实施例方式
图1中的通过优选实施例的纵向截面示意图示出了具有热板单元1的反应器，这些热板单元由基本为圆柱形的壳体4包围。热板单元1和基本为圆柱形的壳体4之间的中间空间6在热板单元1的下端区域通过一保持底座7气密性地密封，并且在热板单元1的上端区域通过一板状金属盖8气密性地密封，在图中所示的优选实施例中该板状金属盖8具有孔9。
在热板单元1的下端设有用于热载体通常为供给水的分配装置11，在热板单元1的上端区域设有用于热载体的收集装置12，热载体通常以蒸汽或水/汽混合物的形式存在于该上端区域。该基本为圆柱形的壳体4具有用于热膨胀的补偿器13。
在图1所示的优选实施例中，流体反应介质经由下端盖15供给并经由上端盖16移出。在下端盖15的区域中，以及在上端盖16的区域中，分别设有均具有两个检查孔17的附加圆柱形部。在基本为圆柱形的壳体4中设有用于卸空来自热板单元1和基本为圆柱形的壳体4之间的中间空间6的惰性物质的接头18，以及用于向中间空间6中供给氮的接头19。催化剂由催化剂格栅24保持，催化剂格栅24构造成如边缘间隙筛。
图1A中沿平面C-C的横截面示意图示出七个热板单元1的优选布置，在热板单元1和壳体4之间为中间空间6，该中间空间6中优选地装满惰性物质。
图1B示出设置在壳体4中具有正方形横截面的单个热板单元的横截面示意图。
图1C示出设置在壳体4中具有正方形横截面的四个热板单元1的实施例。
图1D示出具有矩形横截面并且边长比分别为1∶1.2的七个热板单元的图1E示出具有矩形横截面并且边长比分别为1∶1.1的十一个热板单元的实施例。
图1F示出分别具有矩形横截面并且边长比分别为1∶1.1的十个热板单元1的实施例。
图2示出具有热板2和在热板之间用于容纳多相颗粒催化剂的间隙3的热板单元1的截面。该图示出了在金属板之间形成单个热板2的焊接点，以及热板2在侧面边界20内的侧面边缘处的固定。该热板单元插入到矩形稳定性框架5中。
图2A中沿平面A-A的截面示意图示出了密封单个热板的侧边滚压焊缝22，以及热板单元1的热板2和矩形稳定性框架5的壁之间的密封带23。该图还示出了焊接点在热板2上的优选布置。
示于图2B中的截面B-B位于通过充满颗粒催化剂的间隙3的平面内。在热板单元1的侧面边界20和矩形稳定性框架5的壁之间设置有密封带23。
图3示出用于相对于保持底座密封热板单元的两种不同变型。图中左侧示出保持底座7和热板单元的侧面边界20之间的密封件25，并且该连接通过螺栓26固定。局部还示出了用作催化剂格栅的边缘间隙筛24的截面，以及热板单元的侧面边界20和矩形稳定性框架5之间的密封带23。
图3中的右侧示出保持底座7和热板单元之间的密封的另一种变型，具体地通过两个焊接唇27密封，一个焊接唇焊接到保持底座7上，第二个焊接唇焊接到热板单元的侧面边界20上。两个焊接唇由此通过焊缝连接在一起。
图4示出在矩形稳定性框架5上具有钻孔28的实施例，该钻孔允许用于施加压力的气体从热板单元和壳体之间的中间空间流入热板单元1和矩形稳定性框架5之间的空间。
图5A示出设置在热板单元1的侧面边界20的外部用于相对于矩形稳定性框架5引导和导向的角支架29的详细示意图。
除了角支架29外，图5B中的详细示意图还示出了在热板单元1的侧边上的用作引导和导向元件的锥状金属板带30。
此外，图5B示出热板单元1中最外侧的热板2的一种可能的实施例，具体地热板单元1的最外侧的热板2的外侧金属板较厚并由此比形成热板2的其它金属板更稳定。
图5D到5I示出用于将热板2固定到侧面边界20上的不同变型的示意图在图5D的实施例中，热板2被焊接上；在图5E中，设置两个焊接到侧面边界20上的角结构以固定热板；在图5F的实施例中为方形管；在图5G的实施例中为半管；在图5H的实施例中为U形构造，以及在图5I中为有角度的构造。
图6示出用于在热板单元和矩形稳定性框架5之间张紧的张紧装置32的示意图。
权利要求
1.一种用于在多相颗粒催化剂作用下使流体反应混合物部分氧化的反应器，该反应器包括-一个或多个立方形热板单元(1)，每个热板单元由两个或更多个彼此平行布置的矩形热板(2)构成，并在矩形热板之间总是留有可装载多相颗粒催化剂并且由流体反应混合物流过的间隙(3)，反应热被流过该热板(2)的热载体吸收，从而使该热载体至少部分蒸发，-基本为圆柱形的壳体(4，15，16)，该壳体释放在所述热板单元(1)上的压力、完全包围所述热板单元并且包括一圆柱形套壳(4)和在两端将该套壳密封的盖(15，16)，该壳体的纵向轴线平行于所述热板(2)的平面，以及-一个或多个密封元件(7，23)，该密封元件设置成使流体反应混合物除了流过所述盖(15，16)限定的反应器内部空间外还仅流过所述间隙(3)。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器具有两个或更多个分别具有相同尺寸的立方形热板单元(1)。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述反应器包括4个、7个、10个或14个热板单元(1)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的反应器，其特征在于，所述热板(2)分别由两个矩形金属板构成，所述金属板在纵向边和端部边通过滚压接缝焊接连接，并且所述金属板的向外突出超过滚压焊缝的边缘在所述滚压焊缝的外边缘处或在所述滚压焊缝本身中分开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的反应器，其特征在于，所述热板单元(1)均设置在压力稳定的矩形稳定性框架(5)中。
6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，相邻的热板单元(1)的矩形稳定性框架(5)焊接并密封在一起。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的反应器，其特征在于，所设置的密封元件是在所述热板单元(1)的下端密封所述热板单元(1)和所述基本为圆柱形的壳体(4)之间的中间空间(6)的一保持底座(7)。
8.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于，一金属板盖(8)在所述热板单元(1)的上端密封所述热板单元(1)和所述基本为圆柱形的壳体(4)之间的中间空间(6)。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述金属板盖(8)具有孔(9)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的反应器，其特征在于，所述壳体(4)的所述热板单元(1)之间的中间空间(6)充满惰性物质。
11.根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述惰性物质是膨胀珍珠岩和/或膨胀蛭石。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的反应器，其特征在于，使用气体向所述热板单元(1)和所述基本为圆柱形的壳体(4)之间的中间空间(6)施加压力。
13.根据权利要求12所述的反应器，其特征在于，所施加的压力基本恒定。
14.根据权利要求13所述的反应器，其特征在于，通过调节压力地输入和输出氮来实现所施加的压力基本恒定。
15.根据权利要求12所述的反应器，其特征在于，通过连续地供给经过中间空间(6)的过程惰性或过程本身固有的气体—特别是氮或循环气体一来施加压力。
16.根据权利要求15所述的反应器，其特征在于，所述用于施加压力的气体在所述流体反应混合物从所述热板单元(1)流出的出口处与流体反应混合物汇合。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的反应器，其特征在于，在所述保持底座(7)中或所述保持底座(7)上设有用于径向膨胀的补偿器(10)。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的反应器，其特征在于，在所述金属板盖(8)中或金属板盖(8)上设有用于轴向和/或径向膨胀的补偿器(10)。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的反应器，其特征在于，每个热板单元采用用于所述热载体的一个或多个分配装置(11)和一个或多个收集装置(12)。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的反应器，其特征在于，每个热板单元采用用于所述热载体的一个分配装置(11)和两个收集装置(12)。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的反应器，其特征在于，所述用于所述热载体的分配装置和收集装置具有相同的标称宽度。
22.根据权利要求1至20中任一项所述的反应器，其特征在于，所述用于所述热载体的分配装置(11)和收集装置(12)焊接到一带槽基部上。
23.根据权利要求1至20中任一项所述的反应器，其特征在于，设有用于流过所述热板(2)的热载体的分配装置(11)和收集装置(12)，该分配装置和收集装置都具有用于调节所述热板单元(1)相对于所述周围基本为圆柱形的壳体(4)的热膨胀的补偿装置。
24.根据权利要求1至19中任一项所述的反应器，其特征在于，所述热板单元(1)相对于所述周围基本为圆柱形的壳体(4)的热膨胀通过用于流过所述热板(2)的热载体的分配装置(11)和收集装置(12)的布管的适当弯曲几何设计来调节。
25.根据权利要求1至23中任一项所述的反应器，其特征在于，每个热板单元采用两个催化剂保持格栅。
26.根据权利要求1至24中任一项所述的反应器，其特征在于，所述催化剂保持格栅可通过所述反应器中存在的检查孔而引入到所述反应器的套壳内。
27.根据权利要求1至25中任一项所述的反应器，其特征在于，在所述基本为圆柱形的壳体(4，15，16)的圆柱形套壳(4)中设有一个或多个用于优选地调节轴向热膨胀的补偿器(13)。
28.根据权利要求1至26中任一项所述的反应器对流体反应混合物进行部分氧化的应用，其中，反应热由流过所述热板(2)的热载体带走，该热载体由此至少部分蒸发。
29.根据权利要求27所述的应用，其特征在于，用于启动所述反应器的热板单元(1)由同一热载体网络加热，在反应操作过程中热量通过至少部分蒸发的热载体介质带入到该热载体网络中。
全文摘要
本发明涉及一种用于在多相颗粒催化剂作用下使流体反应混合物部分氧化的反应器。所述反应器包括一个或多个立方形热板单元(1)，每个热板单元由两个或更多个彼此平行布置以形成间隙(3)的矩形热板(2)构成，该间隙(3)可装满多相颗粒催化剂并且可使流体反应混合物流过，反应热被流过传热板(2)的热载体吸收，从而使该热载体至少部分蒸发。所述反应器还包括基本为圆柱形的壳体(4，15，16)，该壳体释放在所述热板单元(1)上的压力，完全包围所述热板单元并且包括一圆柱形套壳(4)和在两端将其密封的盖(15，16)，该壳体的纵向轴线平行于所述热板(2)的平面。最后，所述反应器还包括一个或多个密封元件(7，23)，该密封元件设置成使流体反应混合物除了流过所述盖(15，16)限定的反应器内部空间外还仅流过所述间隙(3)。
文档编号B01J19/24GK1826173SQ200480021359
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月21日 优先权日2003年7月24日
发明者G·奥尔贝特, C·黑希勒 申请人:巴斯福股份公司