專利名稱：具有改善流速分配的導流葉片的環(huán)狀分配器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有改善其內(nèi)部流速分配的導流葉片的環(huán)狀分 配器，以及具有所述環(huán)狀分配器的反應器或熱交換器。
背景技術：
通常，熱交換器形式的多管催化反應器用于有效地消除反應中 產(chǎn)生的熱。為得到期望的成分，這種反應器在多個反應管中填充固態(tài) 催化劑，并將反應氣體供應到所述反應管中，以產(chǎn)生化學反應。另外， 熱介質通過反應器殼循環(huán)，從而使所述化學反應可在最佳條件下發(fā)生。所述多管催化反應器趨向于在所述反應管的特定區(qū)域具有熱 點。所述熱點引起諸如使用壽命縮短以及由催化劑變質引起的目標產(chǎn) 物的選擇性下降的問題。因此，為了減少熱點，已經(jīng)提出了多種方式 以實現(xiàn)向反應器內(nèi)的反應管的有效的熱傳遞。例如，公開號為2001-0050267的韓國專利申請公開了 了一種多 管反應器，其包括用于熱介質的循環(huán)單元和環(huán)形室(doughnut)以及安 裝在外殼內(nèi)的盤狀擋板。此方式試圖維持反應器內(nèi)特定區(qū)域的熱介質 的流速以改善熱傳遞性能。另外，諸如狹縫的開口沿著環(huán)狀分配器的 狹縫層的周邊間歇地布置，從而使通過一個導管而供應(或排出)的 熱介質的偏流(offset flow)可在圓周方向上均勻地供應(或排出)到 反應器內(nèi)。這樣的環(huán)狀分配器設計用來實現(xiàn)在徑向均勻供應(或排出)
的熱介質的可控制流，用來降低反應管的熱點溫度。此外，多個開口 成列設置并且調整數(shù)量與尺寸以使熱介質的流動均勻。然而，僅僅通過調整反應器或熱交換器內(nèi)的環(huán)狀分配器的狹縫 開口的數(shù)量與尺寸，不可能將為了提高局部熱傳效率提高到期望值而 供應到環(huán)狀分配器內(nèi)的熱介質有效地分布。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如反應器或熱交換器的導管引入到現(xiàn)有的環(huán)狀分 配器中的熱介質的流體的流動，會因為與設置在環(huán)狀分配器內(nèi)圓周表 面上的環(huán)狀層壁碰撞而產(chǎn)生擾動并使流路分開。這種擾動造成熱介質 流的不均勻，這起到了妨礙在環(huán)狀分配器內(nèi)的熱介質在導管附近均勻 分布的障礙的作用，因此，通過位于環(huán)狀層上的狹縫開口進入反應器 或熱交換器的流速變得不均勻，從而降低熱傳遞效率。為了克服上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)狀分配器， 其具有能改善進入或離開導管的流體的流速分布的導流葉片，從而可 改善流體流的均勻性而不需調整位于環(huán)狀狹縫層上的狹縫的尺寸。本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)狀分配器，其具有用作分布 諸如熱介質的流體的手段的導流葉片，從而可根據(jù)反應器或熱交換器 的軸向位置而控制進入/離開流體的量并將流體流聚集到反應劇烈的熱 點處而提高熱傳遞效率，從而抑制局部溫度上升。本發(fā)明的進一步的目的在于提供一種反應器或熱交換器，其具 有相同的環(huán)狀分配器。本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種方法，其在具有環(huán)狀分配 器的反應器內(nèi)通過催化氣相氧化作用而利用烯烴來制造不飽和醛或不 飽和酸。本發(fā)明提供一種環(huán)狀分配器，其包括環(huán)狀狹縫層，其安裝在所述環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面上，且具 有至少 一個用于排出或引入流體的狹縫；至少一個開口 ，其形成在所述環(huán)狀分配器的外圓周表面上且與 流體供應導管及流體排出導管中的任意一個相連；及至少一個導流葉片，其選自安裝在所述環(huán)狀分配器上的三類導 流葉片，且分開從導管供應的流體的流速或聚集排出到導管的流體的 流速，其中，在所述三類導流葉片中，第一類導流葉片的數(shù)量為兩個或更多，縱向安裝，且包括(i) 第一垂直折流板(deflection plate )，其與所述狹縫層分隔開且位于所述 狹縫層與所述開口之間，及(ii)第二垂直折流板，其不與所述第一垂 直折流板同軸且與所述第 一垂直折流板的內(nèi)端及所述狹縫層連接；第二類導流葉片，其沿著由所述環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形成 的圓的直徑的延長線的縱向安裝，且從所述狹縫層與所述開口之間一 點連接到所述狹縫層；及第三類導流葉片，其沿著所述環(huán)狀分配器的內(nèi)部橫向安裝，且 與所述狹縫層及所述環(huán)狀分配器的外圓周表面連接。本發(fā)明還提供一種具有所述環(huán)狀分配器的反應器或熱交換器。 此外，本發(fā)明還提供一種在反應器內(nèi)通過催化氣相氧化作用利用烯烴 來制造不飽和醛或不飽和酸的方法。


結合附圖，通過下面的詳細描述，本發(fā)明上述及其它目的、特 征及優(yōu)點將更顯而易見。圖1為說明多管催化反應器或熱交換器的結構的剖視圖，其外 圓周表面設置有具有根據(jù)本發(fā)明的第一類導流葉片或第二類導流葉片 的環(huán)狀分配器；圖2為說明多管催化反應器或熱交換器的結構的剖視圖，其外 圓周表面設置有具有根據(jù)本發(fā)明的第三類導流葉片的環(huán)狀分配器；圖3為沿著圖1中線X-X，或線Y-Y，而截取的環(huán)狀分配器的剖 視圖，其中根據(jù)本發(fā)明的實施例，環(huán)狀狹縫層與第一類導流葉片安裝 在環(huán)狀分配器中；圖4為沿著圖1中線X-X，或線Y-Y，而截取的環(huán)狀分配器的剖 視圖，其中根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，環(huán)狀狹縫層、第一類導流葉 片以及關斷板(shutoffplate)安裝在環(huán)狀分配器中；圖5為沿著圖1中線X-X，或線Y-Y，而截取的環(huán)狀分配器的剖 視圖，其中根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，環(huán)狀狹縫層、第一類導流葉 片以及兩個關斷板安裝在環(huán)狀分配器中；[26]圖6為沿著圖1中線X-X，或線Y-Y，而截取的環(huán)狀分配器的剖 視圖，其中根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，環(huán)狀狹縫層與第一類導流葉 片安裝在環(huán)狀分配器中；圖7為沿著圖1中的線X-X，或線Y-Y，而截取的根據(jù)本發(fā)明實 施例的具有狹縫層和第二類導流葉片的環(huán)狀分配器的剖一見圖；圖8為沿著圖1中的線X-X，或線Y-Y，而截取的根據(jù)本發(fā)明又 一個實施例的具有狹縫層與兩個第二類導流葉片的環(huán)狀分配器的剖視 圖；圖9為沿著圖2中的線X-X，或線Y-Y，而截取的根據(jù)本發(fā)明的 實施例的具有狹縫層與第三類導流葉片的環(huán)狀分配器的剖視圖；圖10為沿著圖2中的線X-X，或線Y-Y，而截取的^4居本發(fā)明又 一個實施例具有狹縫層與第三類導流葉片的環(huán)狀分配器的剖視圖；圖11為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有狹縫層與第三類導流 葉片的環(huán)狀分配器的不完全的立體圖；圖12為說明根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的具有狹縫層與第三類 導流葉片的環(huán)狀分配器的不完全的立體圖；圖13為說明在發(fā)生催化氣相氧化作用的反應器的反應管中的 熱產(chǎn)生分布的圖表；圖14為說明多管催化反應器或熱交換器的剖視圖，其中具有 第三類導流葉片的環(huán)狀分配器設置在外圓周表面上，且環(huán)形擋板加裝 在反應器或熱交換器內(nèi)部對應于環(huán)狀分配器的第三類導流葉片的位
置；[35]圖15為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的環(huán)狀分配器的剖視圖，其 中示出了狹縫的位置與寬度；圖16為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的環(huán)狀分配器中的狹縫 的尺寸及分布的狹縫層的演變圖；圖17為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的環(huán)狀分配器中的狹縫的高 度分布的例子的圖表；圖18為說明在根據(jù)實施例1與對照實施例1所制造的反應器 中發(fā)生的催化氣相氧化作用中的熱介質的流速分布的圖表；圖19為說明在根據(jù)實施例2與對照實施例2所制造的環(huán)狀分 配器中，根據(jù)時間的流體的流速變化的圖表，其中所述流在導管附近 被二等分；圖20為對比說明在根據(jù)實施例3與對照實施例3所制造的反 應器中發(fā)生的催化氣相氧化作用中的平均熱傳遞系數(shù)的圖表；及圖21為對比說明在根據(jù)實施例3與對照實施例3所制造的反 應器的反應管中發(fā)生的催化氣相氧化作用中的溫度的分布的圖表。
具體實施例方式現(xiàn)詳細參照本發(fā)明的范例性實施例。 [43]具有環(huán)狀分配器的反應器或熱交換器本發(fā)明的環(huán)狀分配器可應用于將諸如熱介質的流體供應到柱 狀催化反應器或熱交換器，或將諸如熱介質的流體從柱狀催化反應器 或熱交換器中排出。特別地，本發(fā)明的環(huán)狀分配器適于管殼式
(shell-and-tube type )多管反應器或熱交換器，其可用于催化氣相氧化 作用。因此，根據(jù)本發(fā)明，所述反應器或熱交換器包括具有至少一個 狹縫層及至少一個導流葉片的環(huán)狀分配器。作為使用反應器或熱交換 器的催化氣相氧化作用的范例性的例子，其中有用烯烴制造不飽和醛 或不飽和酸的過程。此過程包括無數(shù)個例子，如氧化丙烯或丙烷以制 造丙烯醛與/或丙烯酸的過程，氧化異丁烯、叔丁基醇或曱基叔丁基醚 以制造間丙烯醛與/或間丙烯酸的過程，氧化萘或鄰二曱苯以制造鄰苯 二甲酸酐的過程，部分地氧化苯、丁烯或丁二烯以制造馬來酸酐的過 程等。只要本發(fā)明的環(huán)狀分配器應用于這樣的柱狀反應器，其使用不 因為一種最終產(chǎn)物如(間)丙烯醛或(間)丙烯酸而受到限制。在下文中，將針對用于多管催化反應器的環(huán)狀分配器的特征來 描述本發(fā)明，但并不限于多管催化反應器。此處，熱介質對應于流體的實施例，因此包括無數(shù)的例子，其 中一個例子為具有高粘性的介質，如，熔鹽。熔鹽主要由硝酸鉀與亞 硝酸鈉組成。熱介質的另一個例子包括苯基醚(如，道氏熱載體 (Dowth隱))、聚苯(如，Th函S)、熱油、萘衍生物(S.K.oil)、汞等。圖1為說明多管催化反應器的結構的剖視圖，其外圓周表面設 置有具有根據(jù)本發(fā)明的第一類導流葉片或第二類導流葉片的環(huán)狀分配 器。此外，圖2為說明多管催化反應器的結構的剖視圖，其外圓周表 面設置有具有根據(jù)本發(fā)明的第三類導流葉片113的環(huán)狀分配器。如圖1與圖2所示，只要本發(fā)明的環(huán)狀分配器具有柱狀結構，
此環(huán)狀分配器的使用就不受反應器的反應氣體或熱介質的種類的限 制。因此，本發(fā)明的環(huán)狀分配器可應用于典型的熱交換器，即，不直 接應用于化學反應。在圖1與圖2中，反應器包括固定在柱狀外殼10內(nèi)的多個管 座30、 31與32上的多個反應管40。管座30位于反應器的中心，將所 述外殼分成兩個外殼，并容許通過獨立的熱介質來調節(jié)反應溫度。所 述兩個外殼分別設置有連接到熱介質供應導管的環(huán)狀分配器50和連接 到熱介質排出導管的環(huán)狀分配器51。雖然如圖1與圖2所示的反應器 包括四個環(huán)狀分配器，但本發(fā)明不限制由外殼的分離造成的環(huán)狀分配 器的數(shù)量。通過該環(huán)狀分配器供應的熱介質60沿著由環(huán)形擋板20及 盤狀擋板25形成的溝槽流動。通過反應氣體供應導管70供應的反應 氣體，經(jīng)過多個反應導管40,然后再次被聚集并通過反應氣體排出導 管80排出。環(huán)狀分配器本發(fā)明的環(huán)狀分配器包括環(huán)狀狹縫層，其安裝在環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面上，且具有至 少一個用于排出或引入流體的狹縫；至少一個開口，其形成于環(huán)狀分配器的外圓周表面上且與流體 供應導管及流體排出導管中的任意一個連接；及至少一個導流葉片，其選自安裝在環(huán)狀分配器中的三類導流葉 片，并分開從導管的供應來的流體的流速或聚集排出到導管的流體的 流速，[57]此處，在所述三類導流葉片中，第一類導流葉片的數(shù)量為兩個或更多，其以縱向安裝，并包括
(i) 第一垂直折流板，其與狹縫層分離并位于狹縫層與開口之間，及
(ii) 第二垂直折流板，其與第一垂直折流板不同軸且與第一垂直折流
板內(nèi)端及狹縫層連接；第二類導流葉片沿著由環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形成的圓的 直徑的延伸線縱向安裝，且從狹縫層與開口之間的一點連接到狹縫層； 及第三類導流葉片沿著環(huán)狀分配器的內(nèi)部在橫向上安裝，且與狹 縫層及環(huán)狀分配器的外圓周表面連接。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，狹縫層指的是具有至少 一個用于引 入或排出流體的狹縫開口的環(huán)狀層。此處，該環(huán)狀層包括不連通的環(huán) 狀層，即，拱形層。 一般，具有至少一個狹縫的狹縫層設置在環(huán)狀分 配器的內(nèi)圓周表面上。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，環(huán)狀狹縫層包括單狹縫層和多狹縫 層，在單狹縫層中具有至少一個狹縫的狹縫層的數(shù)量為一，在多狹縫 層中具有至少 一個狹縫的狹縫層的數(shù)量為兩個或更多個。而且，狹縫層內(nèi)的狹縫的高度及寬度沒有特別的限制。因此， 高度及寬度可以相同，或必要時不同。每一個狹縫的形狀沒有特別的 限制。因此，每一個狹縫的形狀包括無數(shù)的例子，如四邊形、圓形、 卵形等。因此，狹縫可以規(guī)則或不規(guī)則地設置，即，在任意位置。而且，在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，流體供應導管或流體排出導 管可連接到開口。另外，構成第一類導流葉片的第一垂直折流板、第二類導流葉 片和/或第三類導流葉片可以延伸超出開口 ，從而到達與開口連接的導 管的內(nèi)部。這樣是為使從導管引入的流體的流速或排出到導管的流體 的流速更有效地分開或聚集，以及抑制流體流的擾動從而使流體流均 勻的分布在圓周方向上。本發(fā)明的環(huán)狀分配器可設置有關斷板。具體來說，為防止由于 在環(huán)狀分配器中以相反方向流動的熱介質相遇而產(chǎn)生的擾動，阻擋流 體流的關斷板可在環(huán)狀分配器內(nèi)縱向安裝，其與環(huán)狀分配器的縱截面 大小相同。此時，當形成于環(huán)狀分配器內(nèi)的開口數(shù)量為一時，關斷板 在縱向上可安裝在開口的中心軸的相對側，即，從開口旋轉180。的位 置。而且，當形成于環(huán)狀分配器內(nèi)的開口的數(shù)量為兩個或更多的時候， 關斷板可縱向安裝在與由狹縫層形成的圓的圓心及兩個相鄰的開口的 中心軸所限定的角度的一半對應的各個位置處。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，導流葉片與關斷板的厚度沒有特別 的限制，但是其優(yōu)選為越薄越好。本發(fā)明的環(huán)狀分配器對材料沒有特別的限制。環(huán)狀分配器的材 料包括無數(shù)的例子，如鋼鐵、SUS材料等。同時，本發(fā)明的環(huán)狀分配器可通過將至少一個具有預定尺寸的 導流葉片焊接在環(huán)狀分配器的內(nèi)部，然后將至少 一個經(jīng)過機加工并彎 曲成柱狀的鋼板所制成的狹縫層焊接在環(huán)狀分配器內(nèi)圓周表面來制
造。如果狹縫層的數(shù)量為一，鋼板不必另作要求，從而反應器或熱交 換器的外殼可用作環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面。在下文中，具有選自所述三類導流葉片中的至少 一個導流葉片
的環(huán)狀分配器的特征將參照附圖進行描述。然而，本發(fā)明的環(huán)狀分配 器并不局限于如下描述的具有單一類型的導流葉片的環(huán)狀分配器。因 此，具有這些導流葉片的組合的環(huán)狀分配器落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。具有第一類導流葉片的環(huán)狀分配器根據(jù)本發(fā)明的實施例，環(huán)狀分配器被構造成使得具有至少一個 用于排出或引入流體的狹縫的環(huán)狀狹縫層安裝在環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周 表面上，連接導管的開口得以形成在環(huán)狀分配器的外圓周表面上，及 第 一類導流葉片得以縱向安裝，其將從導管供應的流體的流速分開或 將排出到導管的流體的流速聚集。為了描述此環(huán)狀分配器，圖3顯示 了沿著圖1的線X-X，或線Y-Y，截取的的環(huán)狀分配器的截面圖。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，第一類導流葉片111的數(shù)量為兩個 或更多，其以縱向安裝，并包括(i)第一垂直折流板，其與狹縫層分 離并位于狹縫層與開口之間，及(ii)第二垂直折流板，其不與第一垂 直折流板同軸并且與第一垂直折流板內(nèi)端及狹縫層連接。此時，由三 項要素形成的角度是預定值的情況下，與第二垂直折流板連接的狹縫 層優(yōu)選為位于其上的點的位置，所述三要素包括由狹縫層形成的圓的 圓心、開口的中心軸及狹縫層上的一點。在圖3中，構成第一導流葉片111的第一垂直折流板121延伸 超出開口 130，即，到達與開口連接的導管150的內(nèi)部。因此，從導管
引入的流體的流速或排放到導管的流體的流速被更加有效地分開或聚 集，且流體流的擾動得以抑制，使得流體流在圓周方向可均勻地分布。而且，從狹縫層90到第一垂直折流板121在外圓周方向上的 外端的長度L越長越好，雖然長度L取決于導管如何連接，優(yōu)選地， 至少是環(huán)狀分配器寬度520的一倍，使得流體流穩(wěn)定且具有完全展開流。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，為將從導管引入的流體的流速或排 出到導管的流體的流速更有效地分開或聚集，以及將流體的流速均勻 地分布在圓周方向上，第一類導流葉片的第一垂直折流板優(yōu)選為平行 于開口 130的中心軸。第一類導流葉片的第二垂直折流板可包括(a)第一基部122， 其與第 一垂直折流板的朝向狹縫層的 一端連接且以拱形與狹縫層隔離 開，及(b)第二基部123,其與第一基部的未與第一垂直折流板連接 的一端連接，且與狹縫層上的一點連接。此時，第二基部123不需具 有朝向由狹縫層所形成的圓的圓心的直線的形狀，如圖3所示，因此 可以具有彎曲形狀。圖3中，環(huán)狀分配器50及51可通過四個縱向安裝在環(huán)狀分配 器內(nèi)的第一導流葉片111具有四個區(qū)域。在環(huán)狀分配器的每個區(qū)域的 流體的流速與方向可獨立地調節(jié)或有機地調節(jié)。此時，環(huán)狀分配器的 每個區(qū)域內(nèi)的流體的流速優(yōu)選是均勻的，這是通過適當?shù)卣{節(jié)每個第 一導流葉片111的位置與長度而實現(xiàn)的。在圖3中，從與開口 130連接的熱介質供應導管150供應的熱 介質以恒速分布，優(yōu)選地，通過縱向安裝在環(huán)狀分配器50內(nèi)的第一類
導流葉片111均勻分布，然后流入每個區(qū)域。然后，熱介質經(jīng)過狹縫
層90內(nèi)的狹縫，被引入反應器的內(nèi)部100。當熱介質經(jīng)過狹縫層90時， 其直接接觸反應器的內(nèi)部100處的反應管。與沿著由擋板形成的溝槽 的反應管接觸的熱介質經(jīng)過狹縫層內(nèi)的狹縫，被引入另 一 個環(huán)狀分配 器51中。在沒有由第一類導流葉片111產(chǎn)生的擾動的狀態(tài)下，熱介質 以均勻的流速被再次聚集，然后通過排出導管150排出。在具有根據(jù)本發(fā)明的第一類導流葉片的環(huán)狀分配器中，當?shù)谝?類導流葉片以每個開口的中心軸為基礎分成兩部分時，安裝在一側的 導流葉片與安裝在另一側的導流葉片對稱。這種對稱性使得導流葉片 易于安裝從而使在被導流葉片分割的每個區(qū)域處的流體的流速是均勻 的。如圖4和圖5所示，本發(fā)明的環(huán)狀分配器可設置有上述的關斷 板140。圖4中， 一個開口 130設置在環(huán)狀分配器上，且一個折流板 140縱向設置在該開口的相對側上。而且，圖5中，兩個開口 130設置 在環(huán)狀分配器上，且兩個關斷板140縱向的安裝在所述兩個開口之間。而且，在關斷板安裝在環(huán)狀分配器內(nèi)的情況下，每個第一類導 流葉片安裝在從開口的中心軸到關斷板之間的區(qū)域中。因此，每一個 第一類導流葉片都優(yōu)選為防止通過關斷板。在本發(fā)明中，第一類導流葉片可以是多個導流葉片，其中2n 個導流葉片獨立地安裝在每個開口 (此處，n是l或更大的整數(shù))。即， 第 一類導流葉片可以是與每個開口對應的偶數(shù)個第 一類導流葉片。然 而，第一類導流葉片不必要在每個開口處安裝相同的數(shù)量，而優(yōu)選的 是安裝成避免相互抵觸。而且，第一類導流葉片可是多個導流葉片，其中2n個導流葉 片獨立地安裝在每個開口 (此處，n是l或更大的整數(shù))，因此在安裝 在每個開口的多個導流葉片中，位于在以每個導流葉片的第一基部形 成的圓的圓心為基準的最外側的導流葉片被稱為第一導流葉片，然后 其它導流葉片稱為第二導流葉片、第三導流葉片，...，及第m導流葉 片，其順次位于朝向圓的圓心(此處，m是2或更大的整數(shù))。在這種情況下，在環(huán)狀分配器的外圓周表面的半徑(Row)與 由第一導流葉片的第一基部形成的圓的半徑(R。之間的差值(Rout-R,)，由第一導流葉片的第一基部形成的圓的半徑(R,)與由第二導流 葉片的第一基部形成的圓的半徑(R2)之間的差值(R廣R2)，…，由 第(m-l)導流葉片的第一基部形成的圓的半徑(Rm.,)與第m導流葉片 的第一基部形成的圓的半徑(Rm)之間的差值(Rm,Rm)，每個差值可 以在200mm與700mm之間范圍內(nèi)，或在環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面的 半徑(Rin)的5%與20%之間的范圍內(nèi)。圖6中，作為例子，四個第一類導流葉片安裝為與一個開口對 應，并以開口的中心軸對稱。此時，當位于由每一導流葉片的第一基 部形成的圓的圓心為基準的外側上的導流葉片稱為第一導流葉片，而 位于以此圓的圓心為基準的內(nèi)側上的其它導流葉片稱為第二導流葉片 時，環(huán)狀分配器的外圓周表面的半徑(Rout)與由第一導流葉片的第一 基部形成的圓的半徑(R,)之間的差值(Rout-R,)，及由第一導流葉片 的第一基部形成的圓的半徑(R,)與由第二導流葉片的第一基部形成 的圓的半徑(R2 )之間的差值(R「R2 )，每個差值可以在200mm與700mm 之間范圍內(nèi)，或在環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面的半徑(Rin)的5%與20%之 間的范圍內(nèi)。而且，為有效地分開從導管引入的流體的流速或聚集排出到導 管的流體的流速，并且防止此過程中的擾動，第一類導流葉片優(yōu)選為 具有與環(huán)狀分配器的高度510相等的高度。具有第二類導流葉片的環(huán)狀分配器根據(jù)本發(fā)明的實施例，環(huán)狀分配器被構造成使得第二類導流葉 片沿著從由環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形成的圓的直徑延伸出的直線的 方向縱向安裝在環(huán)狀分配器內(nèi)，且從狹縫層與開口之間的一點連接到 狹縫層。為了描述該環(huán)狀分配器，如圖7圖8所示為沿著圖1的線X-X， 或線Y-Y，而截取的的環(huán)狀分配器的剖視圖。為了將從導管150引入的流體的流速或排出到導管150的流體 的流速更有效地分開或聚集，及防止流體流的擾動，第二類導流葉片 112可安裝以便從狹縫層90與開口 130之間的一點連接到狹縫層90。第二類導流葉片112優(yōu)選的是沿著由環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表 面形成的圓的直徑延伸出的直線的方向，且同時是連接開口 130的導 管的入口與出口的截面的直徑軸的方向安裝。例如，第二類導流葉片 112可沿著圖7中的180。方向縱向安裝。如果第二類導流葉片沒有沿著由環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形 成的圓的直徑延伸出的直線的方向，且同時是連接開口 130的導管的 入口與出口的截面的直徑軸的方向安裝，則從導管引入的流體的流或
排出到導管的流體的流不平穩(wěn)從而產(chǎn)生擾動，這不是優(yōu)選的。而且， 如果第二類導流葉片沿著由環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形成的圓的直徑 延伸出的直線的方向，且同時是連接開口 130的導管的入口與出口的 截面的直徑軸的方向安裝，則從導管引入的流體的流速基于第二類導
流葉片可以以相同的流速被分開，或排出到導管的流體的流速基于第 二類導流葉片可以以相同的流速被聚集。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器具有至少兩個開口 130，且每個開口都 與導管150連接的情況下，第二類導流葉片112在導管所處的每個區(qū) 域處的數(shù)量可為零或一個。然而，為了保證流體的流入或流出平穩(wěn)而 沒有擾動，第二類導流葉片的數(shù)量優(yōu)選為一個或更多。在圖7中，從連接到開口 130的熱介質供應導管150供應的熱 介質可通過圖3中描述的路徑被引入到環(huán)狀分配器50中，且可從環(huán)狀 分配器51排出。在圖8中，環(huán)狀分配器具有兩個開口 130與兩個第二類導流葉 片112，其中兩個開口中的每一個都與導管連接。第二類導流葉片112 沿著由環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形成的圓的直徑延伸出的直線的方 向，且同時是連接到開口 130的導管的入口與出口的截面的直徑軸的 方向，即，0°與180。而安裝。每個第二類導流葉片的形狀沒有特別的限制。第二類導流葉片 的形狀包括無數(shù)的例子，如三棱柱、四角柱、橢圓柱、半橢圓柱、半 圓形柱、十字棱柱、板狀等。而且，為將從導管引入的流體或通過導 管排放的流體更有效地分開或聚集，并且及防止此過程中的擾動，第 二類導流葉片優(yōu)選為具有與環(huán)狀分配器的高度510相等的高度。在第二類導流葉片中，從內(nèi)圓周表面到朝向外圓周表面的一端 的長度優(yōu)選為至少是環(huán)狀分配器的寬度520的一半。如果第二類導流 葉片的從內(nèi)圓周表面到朝向外圓周表面的一端的長度小于環(huán)狀分配器 的寬度520的一半，則因為流體會與內(nèi)圓周表面碰撞從而受到擾動的
流的影響，安裝第二類導流葉片的效果會差。相反的，因為第二類導 流葉片的最大長度取決于導管如何連接，所以無法限制。因此，通過 形成盡可能長的長度，第二類導流葉片優(yōu)選為位于流體流穩(wěn)定且具有 完全展開流的部分。具有第三類導流葉片的環(huán)狀分配器為了說明具有根據(jù)本發(fā)明的實施例的第三類導流葉片的環(huán)狀 分配器，其中導流葉片沿著分配器的內(nèi)部橫向安裝且與狹縫層及外圓 周表面連接，圖9和圖10為沿著圖2的線X-X，或線Y-Y，截取的剖視圖。參照圖9，狹縫層90安裝在環(huán)狀分配器50、 51的內(nèi)圓周表 面上，且環(huán)形第三類導流葉片113沿著環(huán)狀分配器的內(nèi)部安裝。參照圖10，第三類導流葉片113沿著環(huán)狀分配器的內(nèi)部安裝 且延伸到與開口 130連接的導管150的內(nèi)部。第三類導流葉片插入導 管的延伸長度沒有特別的限制。參照圖11和12，其中每個圖都說明了環(huán)狀分配器的一部分， 流體如從連接開口 130的熱介質供應導管150供應的熱介質被第三類 導流葉片113分成區(qū)域A與區(qū)域B的兩個區(qū)域，第三類導流葉片沿著 環(huán)狀分配器50的內(nèi)部橫向安裝。每個分隔區(qū)域內(nèi)的熱介質通過狹縫層 上的狹縫200進入到反應器內(nèi)部100。上述通過狹縫層90的熱介質，直接接觸反應器內(nèi)部100內(nèi)的 反應管。與反應管接觸的熱介質沿著由擋板限定的路徑流過狹縫層90 內(nèi)的狹縫200然后進入到另一個環(huán)狀分配器51。然后，熱介質由第三 類導流葉片聚集并由排出導管150排出。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀分配器，環(huán)狀分配器的由第三類導流葉片 分隔出的至少兩個區(qū)域可獨立地調整狹縫層上的狹縫的尺寸及位置。 例如，在圖11中，在環(huán)狀分配器的由第三類導流葉片分隔成的諸如區(qū)
域A與區(qū)域B的兩個區(qū)域中，狹縫層90上的狹縫200的尺寸及位置 可獨立地調整。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，在由第三類導流葉片分割出的每 個區(qū)域中的狹縫開口的總面積與流速的分布有關，且狹縫的尺寸與位 置的調整與圓周方向上的介質的流動均勻性的改善有關。因此，如果 環(huán)狀分配器的由第三類導流葉片分隔出的每個區(qū)域內(nèi)的狹縫的尺寸與 位置都獨立調整，則進入每個區(qū)域的流速可以調整且朝向反應器內(nèi)部 的圓周流可設定為均勻的。另外，在環(huán)狀分配器內(nèi)由第三類導流葉片分隔出的至少兩個 區(qū)域可共用狹縫層上的狹縫。例如，如圖12所示的狹縫層90上的狹 縫200不能對于區(qū)域A與區(qū)域B分開調整，但可被區(qū)域A與區(qū)域B共 用。即使環(huán)狀分配器內(nèi)的由第三類導流葉片分隔出的區(qū)域共用狹 縫，狹縫的尺寸與位置可根據(jù)導流葉片的位置相對地調整，以便控制 進入到每個區(qū)域的流速并且將在圓周方向上進入反應器的流設定均 勻。此外，如圖11和12所示，區(qū)域A與區(qū)域B由單個第三類導 流葉片113分隔而成，每個區(qū)域與每個區(qū)域內(nèi)狹縫200的總尺寸的比 例可根據(jù)引入每個區(qū)域內(nèi)的流速的分割方式而適當?shù)卣{整。即，流速 分布可根據(jù)每個區(qū)域發(fā)生的壓力損失而變化。壓力損失可根據(jù)每個區(qū)
域內(nèi)的狹縫開口的總面積而變化。例如，在嘗試將來自流體供應導管
的流速的70%引入?yún)^(qū)域A而將30。/o的流速引入?yún)^(qū)域B的情況下，優(yōu)選 為在區(qū)域A中的狹縫開口的總面積^皮設定為大于區(qū)域B中狹縫開口的 總面積。特別地，區(qū)域A中狹縫開口的總面積與區(qū)域B中的狹縫開口 的總面積的比例被設定為7 0: 3 0。這對于減小壓力損失是優(yōu)選的。參照圖2與圖11 (或圖12)，在具有本發(fā)明的環(huán)狀分配器的 反應器中，與環(huán)狀分配器內(nèi)的由第三類導流葉片分隔出區(qū)域A相對應 的反應器的位置可作為整個反應器的催化氣相氧化作用的起始點，在 此，反應可最劇烈且熱產(chǎn)生量最大。此外，參照圖13說明了在發(fā)生催 化氣相氧化作用的反應器的反應管中的熱產(chǎn)生分布，在對應于環(huán)狀分 配器的區(qū)域A的反應管中熱產(chǎn)生最大。在這種情況下，第三類導流葉片的位置可調整使得更多的熱 介質得以引入由第三類導流葉片分隔出的區(qū)域A內(nèi)。當更多的熱介質 進入?yún)^(qū)域A，可以提高高熱產(chǎn)生區(qū)域的熱傳遞系數(shù)從而抑制熱點的積 累。此外，環(huán)狀分配器內(nèi)部可安裝兩個(2)或更多第三類導流葉 片用以將環(huán)狀分配器分隔成三個(3 )或更多區(qū)域從而更精密地調節(jié)溫 度。因此，在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，第三類導流葉片的數(shù)量沒有限制。具有根據(jù)本發(fā)明的第三類導流葉片的環(huán)狀分配器設置在反應 器或熱交換器的外圓周表面上，從而可供應或排出流體，如熱介質。此時，在具有帶第三類導流葉片的環(huán)狀分配器的反應器或熱 交換器中，環(huán)形擋板可附加安裝在反應器或熱交換器的內(nèi)部，其對應 于環(huán)狀分配器內(nèi)的第三類導流葉片的安裝位置。圖14為說明多管催化反應器或熱交換器的剖視圖，其中具有 第三類導流葉片的環(huán)狀分配器50與51設置在外圓周表面內(nèi)，且其中
類導流葉片的位置。圖14中，當環(huán)形擋板21附加安裝在反應器或熱交換器內(nèi)部， 被引入到環(huán)狀分配器的區(qū)域，如圖11 (或圖12)的區(qū)域A與區(qū)域B 內(nèi)的熱介質，得以獨立地流到下一個通道。附加安裝的環(huán)形擋板21的 位置可取決于通道內(nèi)的具有高熱值的部分的定位而安裝在適當?shù)奈?置，且可安裝為高度等于第三類導流葉片在環(huán)狀分配器內(nèi)安裝的高度。而且，在根據(jù)本發(fā)明的反應器中，環(huán)狀分配器可安裝在反應 器或熱交換器內(nèi)熱點產(chǎn)生的位置。此時，本發(fā)明的環(huán)狀分配器優(yōu)選為 被安裝使得在環(huán)狀分配器中由第三類導流葉片分隔成的至少兩個區(qū)域 中，具有在流體流速被調節(jié)到最大程度處的狹縫尺寸總數(shù)的區(qū)域，對 應于反應器中熱點產(chǎn)生的位置。狹縫參照圖15，現(xiàn)描述環(huán)狀分配器的狹縫層上用于供應/排出諸如 熱介質的流體的狹縫的位置及尺寸(優(yōu)選為寬度)。在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，狹縫層90上的狹縫層200的形狀 沒有特別的限制。狹縫200的例子包括但不局限于矩形、圓形、卵形、
橢圓形等等。狹縫層上的狹縫優(yōu)選為在兩個相鄰的狹縫與狹縫層的圓的圓
心之間具有4。至8°的角度a,及1°至3。的寬度角卩，其由每個狹縫在 寬度方向上在圓的圓心周圍的相對端限定。當兩個相鄰的狹縫與圓心之間的角度a小于4°時，狹縫的數(shù) 量過多，這將依次使狹縫層的制造變得困難或造成結構問題。當兩個 相鄰的狹縫與圓心之間的角度a大于8°時，狹縫的數(shù)量過少，這會依 次使得環(huán)狀分配器難以在徑向上將熱介質均勻地供應到反應器內(nèi)。限定狹縫位置的角度a與限定狹縫寬度的角度p被設定為在 上述的范圍內(nèi)的一個值，以將狹縫以同樣的角度定位，但是有些狹縫 可具有不同的寬度以促進均勻流動。即，狹縫位置可以以預設的角度a 分布，但在熱介質離開或進入的區(qū)域內(nèi)的某些狹縫可具有在預設角度 之外的寬度角卩。例如，在流體供應導管或流體排出導管連接到180。的點處， 且0°至180。的角度范圍被分成x個子區(qū)域(此處x為2或更大的整數(shù))， 其中，第一區(qū)域被設定為最靠近0°,而第二到第x區(qū)域被依次設定直 到180°,第x區(qū)域的流動模式嚴重變化(其變化程度根據(jù)流速來確定)。 因此，優(yōu)選為通過將一個或兩個狹縫的寬度調整為(3至2(3來分布流速。參照圖16，將更詳細地討論狹縫的尺寸，特別是在狹縫層上 的狹縫高度。優(yōu)選地，狹縫層上的狹縫的高度220在100mm至1000mm范 圍內(nèi)，或是環(huán)狀分配器高度510的10%至70%，或在環(huán)狀分配器內(nèi)由 第三類導流葉片分隔出的每個區(qū)域的高度530的10%至70%。在這種情況下，狹縫層上的狹縫可調整成具有相同或不同的 高度。特別地，在本發(fā)明的環(huán)狀分配器中，狹縫層上的狹縫的高度 可根據(jù)下面的條件來調整。(a)在流體供應導管或流體排出導管連接到180。的點時，且0。 至180。的角度范圍在狹縫高度上獨立地被分成x個子區(qū)域(此處x為 2或更大的整數(shù))，其中，第一區(qū)域被設定為最靠近0。，而第二至第x 區(qū)域被依次設定直到180。，整個狹縫高度從第一區(qū)域到第x-l區(qū)域增 加，但每個區(qū)域內(nèi)的狹縫具有一致的高度。在第x區(qū)域中，狹縫高度 被調整降低到流體供應或排出導管。(b)在180°至360。區(qū)域中的狹縫的高度被設定成對稱于在0° 到180。區(qū)域內(nèi)的狹縫的高度。盡管為簡潔起見，圖16中所示的狹縫高度220是相同的，然 而圓周的0。到180。區(qū)域優(yōu)選為分隔成兩個或更多個區(qū)域，其中狹縫高 度得以調整。在熱介質供應/排出導管被設置在180。方向出的情況下，在 180。至360。區(qū)域中的狹縫優(yōu)選為被設定成與0°至180。區(qū)域內(nèi)的狹縫對 稱。這種對稱性可根據(jù)熱介質供應/排出導管的位置與數(shù)量而可變化地 應用，且本發(fā)明不限于此。狹縫220的高度能夠根據(jù)熱介質供應/排出導管的位置而被可 變地分成任何區(qū)域。如，當熱介質供應/排出導管設置在180°時，如果 0。至180。區(qū)域被分成三個區(qū)域如0。~45。、 45。 135。以及135。~180。區(qū) 域，狹縫高度得以改變且180。至360。的區(qū)域^皮設定為對稱于0。至180。 區(qū)域。因此，狹縫高度在整個圓周上每90。即改變。如果0。至180°的
區(qū)域被分成四個區(qū)域，即0。~30。、 30。 90。、 90。 150。以及150。~180。 的區(qū)域，則狹縫高度得以改變。在這種情況下，狹縫高度在整個圓周 上每60。即改變。 一般而言，當0。至180。區(qū)域被分成x個區(qū)域且每個 區(qū)域內(nèi)的狹縫高度與其它區(qū)域不同時，第一與第x區(qū)域分別被0°至 180。/2(x-l)以及180。-18072(x-l)至180。分隔，且每個區(qū)域可以以每個 1807(x-l)分隔。然而，在本發(fā)明中，在0。至180。的區(qū)域被分成x個區(qū)域且每 個區(qū)域內(nèi)的狹縫的高度與其它區(qū)域不同的情況下，每個分隔出的區(qū)域 不必保持一致的角度，但是可改變?yōu)槿魏沃?。?°至180。的區(qū)域被分成四個(4)區(qū)域且熱介質供應/排出 導管根據(jù)圖16位于180。的位置的情況下，狹縫高度220分布如圖17 所示。參照圖17，狹縫高度從區(qū)域a至區(qū)域c增加，且每個區(qū)域中的 高度保持恒定，但在區(qū)域d中的狹縫高度降低至熱介質供應/排出導管。狹縫高度是根據(jù)下面的原因而調整的。即，由于熱介質供應/ 排出導管所處的區(qū)域d具有聚集的流速且隨著圓周位置的不同而在流 速上有很大的變化，優(yōu)選為連續(xù)地改變狹縫尺寸。同樣優(yōu)選的是，將 其它區(qū)域設定為具有隨著遠離熱介質導管逐步減小的狹縫尺寸，使得 當熱介質移動離開熱介質導管時熱介質的流速不會集中。如圖15所示，由于狹縫角度卩被調整為1。至3°，狹縫層上 的狹縫開口的寬度230由狹縫層的圓的直徑來確定。同樣，由于角度a 被調整為4。至8。，所以相鄰的兩個狹縫的中心之間的長度210由狹縫 層的圓的直徑來確定。實施例現(xiàn)描述本發(fā)明的實施例。然而，應該理解下面的實施例是范 例性的，而不是對本發(fā)明的限制。實施例1如圖4所示，具有環(huán)狀狹縫層與第一類導流葉片的環(huán)狀分配 器與具有同樣環(huán)狀分配器的反應器得以制造。環(huán)狀分配器與反應器被
設定為符合下面的尺寸。環(huán)狀分配器的寬度520: 400mm [1"]環(huán)狀分配器的高度510: 600mm [l"]環(huán)狀狹縫層單一狹縫層 [144]狹縫的數(shù)量60 [145]每個狹縫的寬度72.43mm [l"]每個狹縫的高度300mm第一類導流葉片的起始點(第一垂直折流板的端部在外圓周 方向上)從內(nèi)圓周到外圓周1000mm第一類導流葉片的高度600mm (與環(huán)狀分配器高度相同)第一類導流葉片的數(shù)量4關斷板1，相對于開口的中心軸反應器直徑4150mm對照實施例1除了第 一類導流葉片與關斷板外，環(huán)狀分配器與反應器采取 與實施例1相同的規(guī)格制造。實驗1:環(huán)狀分配器中流速分布的測量在按照實施例1與對照實施例1所制造的反應器中的催化氣 相氧化作用期間，根據(jù)狹縫的熱介質的流速分布得以測量，且結果如 圖18所示。參照圖18，在配備有本發(fā)明的第一類導流葉片的環(huán)狀分配器 中(實施例1)，熱介質的流速基本上是均勻的且不會因為狹縫位置而 有明顯的差別。相反，在沒有第一類導流葉片的環(huán)狀分配器中(對照 實施例1)，鄰近熱介質供應導管而設置的某些狹縫(狹縫編號25至 36)其流速因為內(nèi)部擾動而顯示出很大的變化，且設置為與熱煤供應 導管相對的其它的狹縫(狹縫編號0至6以及55至60 )也顯示出流速 的很大的變化。因此，可以看到，配備有本發(fā)明的第一類導流葉片的環(huán)狀分 配器(實施例1)能夠在沒有任何內(nèi)部擾動下保持均勻流。實施例2如圖7所示的具有狹縫層與第二類導流葉片的環(huán)狀分配器及 具有相同環(huán)狀分配器的反應器得以制造。環(huán)狀命配器與反應器被設定 為符合下面的尺寸。狹縫層的直徑4150mm狹縫層的高度300mm狹縫層內(nèi)狹縫的寬度72.43mm狹縫層內(nèi)的狹縫的分布6° (角度是由兩個相鄰的狹縫相對 于狹縫層圓的圓心限定的)環(huán)狀分配器的導管的寬度400mm第二類導流葉片的長度1000mm對照實施例2除了第二類導流葉片外，環(huán)狀分配器與反應器采取與實施例 2相同的規(guī)格制造。實驗2:環(huán)狀分配器中流速分布的測量在按照實施例2與對照實施例2所制造的環(huán)狀分配器中，導 管周圍分為兩半的流體的流速改變是根據(jù)時間測量的，結果如圖19所 示。在流體被第二類導流葉片分開后，用超音波流速計測量在圖7的C 點或D點處的流體的流速。參照圖19，在具有第二類導流葉片的環(huán)狀分配器中(實施例 2)，在導管周圍的導流葉片的一個方向，即在環(huán)狀分配器的一個方向 160、 161上流動的流體(熱介質)的流速保持穩(wěn)定而沒有隨時間發(fā)生 大幅變化。另一方面，在沒有第二類導流葉片的環(huán)狀分配器中(對照 實施例2)，導管周圍分成兩半的流體的流速會隨著時間發(fā)生大幅變化。 因此，可以看到，配備有本發(fā)明的第二類導流葉片的環(huán)狀分配器(實 施例2)能夠保持均勻流而沒有任何內(nèi)部擾動。實施例3如圖11與圖14所示的具有狹縫層與第三類導流葉片的環(huán)狀 分配器及具有同樣環(huán)狀分配器的反應器得以制造。環(huán)狀分配器與反應 器被設定為符合下面的尺寸。環(huán)狀分配器的寬度520: 400mm環(huán)狀分配器的高度510: 600mm第三類導流葉片的寬度400mm (與環(huán)狀分配器的寬度相同)第三類導流葉片的位置環(huán)狀分配器的高度的400mm位置點 (即下(區(qū)域A)狹縫層高度400mm,上(區(qū)域B)狹縫層高度 200mm )下(區(qū)域A)狹縫層中的狹縫的寬度230: 72.43mm下(區(qū)域A)狹縫層中的狹縫的高度220:區(qū)域a(100mm)， 區(qū)域b ( 150mm ),區(qū)域c ( 200mm )，區(qū)域d ( 100至300mm )上(區(qū)域B)狹縫層中的狹縫的寬度230: 72.43mm上(區(qū)域B)狹縫層中的狹縫的高度220:區(qū)域a (50mm)， 區(qū)域b(100mm),區(qū)域c(150mm)，區(qū)域d (100至200mm)上/下(區(qū)域A與B)狹縫層中的狹縫的分布與數(shù)量6。(角 度是由兩個相鄰的狹縫相對于狹縫層圓的圓心限定的)及上/下區(qū)域(區(qū) 域A與區(qū)域B )各60個狹縫反應器直徑4150mm第一環(huán)形擋板的開口的直徑n00mm附加環(huán)形擋板6々開口的直徑1800mm第一通道(Hl)的高度(從底部管板32到第一環(huán)形擋板的 高度)1200mm從底部管板32到附加環(huán)形擋板21的高度H2: 600mm從附加環(huán)形擋板21到第一環(huán)形擋板20的高度H3: 600mm對照實施例3不具有第三類導流葉片的環(huán)狀分配器與具有同樣環(huán)狀分配器 的反應器按照下面尺寸來制造。環(huán)狀分配器的寬度400mm環(huán)狀分配器的高度600mm狹縫層內(nèi)的狹縫的寬度72.43mm狹縫層內(nèi)的狹縫的高度:區(qū)域a(100mm)，區(qū)域b(150mm), 區(qū)域c ( 200mm )，區(qū)域d ( 100~300 mm )狹縫層內(nèi)的狹縫的分布與數(shù)量6° (角度是由兩個相鄰的狹 縫相對于狹縫層圓的圓心限定的)及60個狹縫反應器的直徑4150mm第一環(huán)形擋板的開口的直徑nOOmm第一通道的高度H1: 1200mm實驗3:反應器內(nèi)平均熱傳遞系數(shù)的測量在按照實施例3與對照實施例3所制造的反應器內(nèi)的催化氣 相氧化作用期間，測量平均熱傳遞系數(shù)，結果如圖20所示。對照實施例3具有由在第一通道中的平均值代表的熱傳遞系數(shù)。另一方面，在實施例3的情況下，附加環(huán)形擋板限定兩個通 道從而熱傳遞系數(shù)可通過兩個平均熱傳遞系數(shù)來表示。第一平均熱傳 遞系數(shù)為在從底部管板32到附加環(huán)形擋板的高度H2處的平均熱傳遞 系數(shù)，而第二平均熱傳遞系數(shù)是在從附加環(huán)形擋板到第一環(huán)形擋板的 高度H3處的平均熱傳遞系數(shù)。在這種情況下，可理解為，，在從底部 管板32到附加環(huán)形擋板的高度H2處的平均熱傳遞系lt大于第一通道 的高度H1處的平均熱傳遞系數(shù)，而在從附加環(huán)形擋板到第一環(huán)形擋板 的高度H3處的平均熱傳遞系數(shù)相反地小于第一通道的高度H1處的平 均熱傳遞系^:。因此，從底部管板32到附加環(huán)形擋板的高度H2處的升高的 熱傳遞系數(shù)能夠抑制此區(qū)域中熱點的積累。從附加環(huán)形擋板到第 一環(huán) 形擋板的高度H3處降低的熱傳遞系數(shù)也高于通常用在熱交換器或反 應器設計中最小平均熱傳遞系數(shù)。實驗4:反應器的反應管內(nèi)部溫度分布的測量在按照實施例3與對照實施例3制造的反應器內(nèi)的催化氣相 氧化作用期間，測量反應管內(nèi)部的溫度分布，結果如圖21所示。在實施例3的情況下，如圖20中反應器內(nèi)部平均熱傳遞系數(shù) 的測量所顯示，在從附加環(huán)形擋板到第一環(huán)形擋板的高度H3處的熱傳 遞系數(shù)降低至甚至比對照實施例3的熱傳遞系數(shù)低。因此，高度H3處 的溫度稍微升高。然而，由于從底部管板32到附加環(huán)形擋板的高度 H2處的熱傳遞系數(shù)比對照例的熱傳遞系數(shù)升高得更多，因此，發(fā)生在 高度H2處的熱點的溫度顯著下降。因此，實施例3中制造的反應器能 夠抑制具有劇烈反應發(fā)生區(qū)域內(nèi)熱點的積累。
產(chǎn)業(yè)實用性本發(fā)明的環(huán)狀分配器可在環(huán)狀分配器的若千圓周位置以均勻 且小的流速引入或排出流體，如熱介質，從而改善流速的分布。因此， 這能夠防止由設備(例如，多管催化反應器或熱交換器)中的流體流 動引起的內(nèi)部擾動，同時使設備內(nèi)的流體具有均勻的溫度分布，所述 設備通過環(huán)狀分配器接收或排出流體。此外，本發(fā)明能夠抑制熱點在 反應器中的發(fā)展。另外，具有本發(fā)明的第三類導流葉片的環(huán)狀分配器可根據(jù)軸 向位置來調節(jié)進入/流出反應器或熱交換器的流體的量，并根據(jù)軸向位 置應用不同的流速，甚至是在由反應器中的擋板結構確定一個通道中， 以便將流體流集中在反應劇烈的熱點處，從而抑制局部溫度的上升。因此，通過更穩(wěn)定的操作與更低的能量，具有本發(fā)明的環(huán)狀
作用以更高的產(chǎn)量來生產(chǎn)(間)丙烯酸及/或(間)丙烯醛，從而延長 催化劑的壽命。雖然已經(jīng)結合目前為止被認為是最可行的及優(yōu)選的實施例對 本發(fā)明進行了描述，但應理解的是，本發(fā)明并不局限于公開的實施例 及附圖。相反，本發(fā)明意在涵蓋落在隨附的權利要求的范圍內(nèi)的各種 修改及變化。
權利要求
1、一種環(huán)狀分配器，包括環(huán)狀狹縫層，其安裝在所述環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面上，且具有至少一個用于排出或引入流體的狹縫；至少一個開口，其形成在所述環(huán)狀分配器的外圓周表面上且與流體供應導管及流體排出導管中的任意一個相連；及至少一個導流葉片，其選自安裝在所述環(huán)狀分配器內(nèi)的三類導流葉片，且分開從導管供應的流體的流速或聚集排出到導管的流體的流速，其中，在所述三類導流葉片中，第一類導流葉片的數(shù)量為兩個或更多個，縱向安裝，且包括(i)第一垂直折流板，其與所述狹縫層分隔開且位于所述狹縫層與所述開口之間，及(ii)第二垂直折流板，其不與所述第一垂直折流板同軸且與所述第一垂直折流板的內(nèi)端及所述狹縫層這兩者連接；第二類導流葉片，其沿著由所述環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面形成的圓的直徑的延長線的縱向安裝，且從所述狹縫層與所述開口之間的一點連接到所述狹縫層；及第三類導流葉片，其沿著所述環(huán)狀分配器的內(nèi)部的橫向安裝，且與所述狹縫層及所述環(huán)狀分配器的外圓周表面連接。
2、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述開口與所述流體供 應導管或流體排出導管連接。
3、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第一類導流葉片的 第一垂直折流板、第二類導流葉片及第三類導流葉片中的至少一個延 伸到所述開口外。
4、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，進一步包括關斷板，其縱向 安裝在所述環(huán)狀分配器的內(nèi)部，所述關斷板的尺寸與所述環(huán)狀分配器 的縱向截面相同，以截斷流體流，其中如果所述開口包括單個開口 ，則所述關斷板與所述開口的中 心軸相對而安裝，且如果所述開口包括至少兩個開口，則所述關斷板 安裝在由所述狹縫層的圓的圓心及兩個相鄰的開口的中心軸限定的角 度的1/2位置處。
5、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中在外圓周方向上從所述 狹縫層到所述第一類導流葉片的第 一垂直折流板的一端的長度至少是 所述環(huán)狀分配器的寬度的一倍。
6、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第一類導流葉片的 第一垂直折流板平行于所述開口的中心軸。
7、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第一類導流葉片的 第二垂直折流板包括(a) 弧形的第一基部，其連接到所述第一垂直折流板的朝向所述 狹縫層的一端且與所述狹縫層分開；及(b) 第二基部，其連接到所述第一基部的未與所述第一垂直折流 板連接的一端，且連接到所述狹縫層上的一點。
8、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第一類導流葉片包 括關于每個開口的中心軸被分成兩側的多個導流葉片，在一側的導流 葉片與在另 一側的導流葉片對稱。
9、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第一類導流葉片包 括多個導流葉片，其中2n個導流葉片獨立地安裝到每個開口，此處n 為1或更大的整數(shù)。
10、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第一類導流葉片 包括多個導流葉片，其中2n個導流葉片獨立地安裝到每個開口，此處 n為l或更大的整數(shù)，從而在安裝到每個開口的多個導流葉片中，位于 以每個導流葉片的第 一基部形成的圓的圓心為基準的最外側的導流葉 片被稱為第一導流葉片，然后朝向所述圓的圓心依次布置的其它導流葉片被稱為第二導流葉片、第三導流葉片.....第m導流葉片，此處m為2或更大的整數(shù)，所述環(huán)狀分配器的外圓周表面的半徑(Row)與由所述第一導流葉 片的第一基部形成的圓的半徑(R,)之間的差值(Rout-R，)，由所述第 一導流葉片的第一基部形成的圓的半徑(R,)與由所述第二導流葉片 的第一基部形成的圓的半徑(R2)之間的差值(R廣R2),由所述 第m-l導流葉片的第一基部形成的圓的半徑(Rm.,)與由所述第m導 流葉片的第一基部形成的圓的半徑(Rm)之間的差值(H)，每個 所述差值都在200mm與700mm之間的范圍內(nèi)，或在所述環(huán)狀分配器 的內(nèi)圓周表面的半徑(Rin)的5％ 與20%之間的范圍內(nèi)。
11、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第二類導流葉片 沿著所述導管的入口或出口截面的直徑方向安裝。
12、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第二類導流葉片 的形狀選自由三棱柱形、四棱柱形、橢圓柱形、半橢圓柱形、半圓柱 形、十字棱柱形及板形所組成的組。
13、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第二類導流葉片 的從內(nèi)圓周表面延伸至朝向外圓周表面的一端的長度為所述環(huán)狀分配 器的寬度的0.5或更大。
14、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第三類導流葉片 將所述環(huán)狀分配器分成至少兩個區(qū)域，其中每個所述區(qū)域獨立地調節(jié) 存在于所述狹縫層上的狹縫的尺寸與位置。
15、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述第三類導流葉片 將所述環(huán)狀分配器分成至少兩個區(qū)域，所述區(qū)域共用存在于所述狹縫 層上的狹縫。
16、 如權利要求1所述的環(huán)狀分配器，其中所述存在于所述狹縫 層上的狹縫具有被調節(jié)為由下面高度組成的組中的高度100至1000mm的范圍；相對于所述環(huán)狀分配器的高度的10%至70%的范圍；和相對于所述環(huán)狀分配器的由所述第三類導流葉片分成的每個區(qū)域的高度的10%至70%的范圍。
17、 一種反應器或熱交換器，其包括如權利要求1至16中任意一 項所述的環(huán)狀分配器。
18、 如權利要求17所述的反應器或熱交換器，進一步包括環(huán)形擋裝所述第三類導流葉片的位置。
19、 如權利要求17所述的反應器或熱交換器，其中所述環(huán)狀分配 器布置在所述反應器或熱交換器內(nèi)部的預期產(chǎn)生熱點的位置。
20、 如權利要求19所述的反應器或熱交換器，其中所述環(huán)狀分配 器以所述環(huán)狀分配器中由所述第三類導流葉片分成的區(qū)域中的具有狹 縫尺寸的總數(shù)且流速被調節(jié)到最大程度的區(qū)域對應于所述反應器中熱 點的位置的方式布置。
21、 一種通過在如權利要求17所述的反應器內(nèi)的催化氣相氧化反 應用烯烴來制造不飽和醛或不飽和酸的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)狀分配器，其具有環(huán)狀狹縫層，其安裝在所述環(huán)狀分配器的內(nèi)圓周表面上且具有至少一個用于排出或引入流體的狹縫；至少一個開口，其形成在環(huán)狀分配器的外圓周表面上且與流體供應導管及流體排出導管中任意一個連接；及至少一個導流葉片，其選自安裝在所述環(huán)狀分配器上的三類導流葉片，并將由所述導管供應的流體的流速分開或聚集排出到導管流體的流速。本發(fā)明公開了一種具有所述環(huán)狀分配器的反應器或熱交換器，及一種在所述反應器內(nèi)在催化氣相氧化作用下利用烯烴來制造不飽和醛或不飽和酸的方法。
文檔編號F28D7/00GK101389399SQ200780006709
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月22日 優(yōu)先權日2006年2月24日
發(fā)明者張禎訓, 林藝勛, 申相柏, 金榮培, 韓相弼 申請人:Lg化學株式會社