[发明专利]管束反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化的气相反应的管束反应器(Rohrbuendelreaktor)，其带有：成束的反应管，其被柱形的反应器罩包围，反应器罩构造罩腔(Mantelraum)，在其中，反应管被载热体环流，其中，反应管被反应气体流过；此外带有载热体-前行环形通道(Vorlaufringkanal)和载热体-回行环形通道(Ruecklaufringkanal)，其相应在柱体的终端区域中包围反应器罩且经由大量罩口(Manteloeffnung)与罩腔处于流动连接，其中，至少回行环形通道没有子通道(Unterkanal)；并且带有外置的泵，其进口联接到载热体-回行环形通道而其出口联接到载热体-前行环形通道并且其使载热体在通过前行环形通道、罩腔和回行环形通道的回路(Kreislauf)中循环(umwaelzen)。

背景技术

管束反应器是固定床反应器，其提供在在固定床中反应的过程混合气或反应气体与分离的载热体之间造成热交换的可能性。在此，还反应原则上既可以是吸热的又可以是放热的。固定床(主要是颗粒催化剂)位于通常竖直布置的反应管束的管(反应管)中，其两端密封地固定在管底(Rohrboden)中并且其在围绕管束的反应器罩内被载热体环绕冲刷(umspuellen)。过程混合气经由跨越相关的管底的反应器帽输送给反应管且同样经由跨越另一管底的反应器帽从反应管导出。载热体(通常是盐浴(Salzbad))利用一个或多个泵来循环并且由一个或多个换热器根据反应过程的类型来加热或冷却。它通常由包围反应器罩的环形通道(其位于管底附近且其经由大量罩口与罩内部(下面也称为罩腔)处于连接中)输送给反应器内部或从其中导出。泵以及换热器通常处于反应器罩之外。

为了对于反应器的全部管(一个现代的管束反应器可包含直至30000个管或更多)在统一的反应过程和因此反应产物的高的产出(Ausbeute)和良好的选择性的兴趣下保持尽可能相同的温度曲线，重要的是在每个垂直于反应管的平面中将载热体在温度和流动状态方面的差别保持得尽可能小。

对于在反应器内部中的均匀的热传导的前提是在反应器周缘上流入反应器中的和从反应器流出的相同的体积流。这通常由此来达到，即在环形通道与反应器内部之间的罩口对应于相应当地存在的流动压力在反应器周缘上具有不同的通过横截面。

为了提供关于通过冷却器的载热体-体积流的恒定的运行条件，文件DE 1963394A提出一种反应器系统，在其中在换热器的壳体中设置有可调节的旁路，其根据冷却需求将或多或少的载热体导引至传热面。通过冷却器的总体积流由此被保持恒定。在一实施例中，泵和换热器布置在反应器的相对的侧面处。在该布置中，从换热器导出的载热体被引导至置于上面的载热体-回行环形通道。在那里它划分到两个环形通道半部上且在流动路径的走向中与从反应器的罩口离开的加热的载热体流汇合。在环形通道的端部处，这两个载热体流汇合且被引导至泵。其将载热体总流输送到载热体-前行环形通道中，在那里其又分配到两个环形通道半部上且经由罩口流入反应器中。在环形通道半部的另一下游端处，载热体的一部分又被引回到换热器中。未设置有用于混合来自反应器和来自换热器的载热体流的特别的装置。混匀主要通过泵实现，载热体以高的涡流度(也就是说带有众多的和/或伸展的旋涡区)流过泵。然而，高的涡流度降低了泵的效率且要求越来越多的泵功率。

对于带有相应大的必需的泵功率的反应器，文件DE 3409159A1提出了将泵功率划分到两个泵上，其在相对的部位处被联接到环形通道处。由此减小最大输送路径且大大减少功率需求。换热器应被对称地布置在两个泵之间且与两个环形通道相连接。换热器的回流可经由控制元件(Stellglied)调整，以便能够调节反应器的两侧的温度。此处也未设置有特别的混合装置。混匀在此也主要通过这两个泵实现。

(多个)泵和换热器可被布置到不同类型的反应器上。因此在文件WO 2004/052525A1中说明了一种反应器，在其中泵和换热器在周向上位于不同的位置处。实施例显示了带有180°错位和90°错位的布置。在此通过弯曲的导向板支持载热体从入口通道均匀地流入载热体-前行环形通道中且从那里到反应器内部中。此外为了补充在(多个)泵中的混匀，提出将混合器布置在到前行环形通道中的进口之前或在该通道内。混合器实施为格栅或混合室。

在带有泵与换热器的180°的错位的布置中的流动引导与如在文件DE 1963394A中所说明的相同。在带有90°错位的布置中，在载热体-前行环形通道中此外存在用于控制载热体流到反应器内部中和到换热器中的隔板(Trennblech)。