專利名稱：用于調(diào)節(jié)管束反應(yīng)器的溫度的調(diào)溫裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助調(diào)溫氣體調(diào)節(jié)用于催化反應(yīng)的管束反應(yīng)器的溫度的調(diào)溫裝置，其中所述管束反應(yīng)器包括一催化劑室和一鄰接所述催化劑室、但與所述催化劑室分開的載熱介質(zhì)室，其中所述調(diào)溫裝置能與所述載熱介質(zhì)室的載熱介質(zhì)入口和載熱介質(zhì)出口流動連接，所述調(diào)溫氣體流過在循環(huán)回路中的調(diào)溫裝置和載熱介質(zhì)室，所述調(diào)溫裝置包括壓縮氣體供給裝置、用于所述調(diào)溫氣體的加熱裝置和用于所述調(diào)溫氣體的輸送裝置。此外本發(fā)明涉及一種利用這種調(diào)溫裝置調(diào)節(jié)管束反應(yīng)器的溫度的方法。
背景技術(shù)：
為了實施多相催化氣相反應(yīng)例如氧化工藝、氫化工藝、脫氫工藝、氮化工藝、烷基化工藝，在化學(xué)工業(yè)中，特別是具有等溫固定床的管束反應(yīng)器作為特殊的固定床反應(yīng)器構(gòu)造類型已經(jīng)被證實是有利的。在第一實施例中，管束反應(yīng)器包括反應(yīng)器主部件，該主部件具有豎直設(shè)置的反應(yīng)管束，其中大多含有顆粒狀的催化劑以及必要時還含有惰性材料。反應(yīng)管在其端部密封地固定在上管底部和下管底部中。管束由反應(yīng)器外殼包圍，所述反應(yīng)器外殼與各管底部密封連接并且與其形成外殼室，在該外殼室中載熱介質(zhì)繞反應(yīng)管流動。在這種情況下，外殼室還被稱為載熱介質(zhì)室，而該管稱為催化劑室。所述反應(yīng)可以是吸熱的或放熱的。反應(yīng)氣體混合物經(jīng)由覆蓋一個管底部的反應(yīng)器罩輸送給反應(yīng)管并且作為產(chǎn)品氣體混合物經(jīng)由覆蓋另一個管底部的反應(yīng)器罩從反應(yīng)管排出。為了得到穩(wěn)定的反應(yīng)條件，要爭取達到圍繞反應(yīng)管的載熱介質(zhì)的幾乎恒定的溫度和良好的熱傳遞。對于管束反應(yīng)器工作所必需的輔助設(shè)備，例如循環(huán)裝置、大多設(shè)置在分路中的熱交換器和加熱器，通常位于反應(yīng)器外殼的外部并且利用盡可能短的連接管路直接連接到反應(yīng)器外殼上。相應(yīng)地，載熱介質(zhì)在一管底部附近進入反應(yīng)器外殼并且在另一管底部附近從反應(yīng)器外殼流出。對用于這種管束反應(yīng)器的載熱介質(zhì)的選擇由在工作中出現(xiàn)的最大溫度來確定。在約300°C之下的較低的溫度時，冷卻可以利用沸水來實現(xiàn)。在此，載熱介質(zhì)室中的壓力可以升高至約lOObar。由于這種邊界條件，反應(yīng)器必須設(shè)計成具有較大壁厚度的壓力容器。這種反應(yīng)器類型的優(yōu)點是在載熱介質(zhì)室中非常均勻的溫度分布和在外殼側(cè)的非常好的熱傳遞，由此能簡單地設(shè)計流動引導(dǎo)裝置。在另一種實施例中，催化劑室和載熱介質(zhì)室能互換。這就是說，可將管設(shè)計成冷卻管并由載熱介質(zhì)流過。催化劑設(shè)置在圍繞冷卻管的外殼室中。在這種情況下，將管稱為載熱介質(zhì)室，而外殼室稱為催化劑室。在約250°C至650 V的溫度范圍內(nèi)，經(jīng)常用鹽熔體來排熱。該載熱介質(zhì)具有非常低的蒸汽壓力并且在工作中以無壓力的方式運行。對于約400°C以下的溫度，可使用有機載熱介質(zhì)、例如載熱介質(zhì)油。用于這種載熱介質(zhì)類型的管束反應(yīng)器例如從DE 2 207 166 Al或者EP 1 569 745 Al中已知。
如果在啟動或者停止使用管束反應(yīng)器時以及在工作期間也必須調(diào)控 (konditionieren)催化劑，則可能會出現(xiàn)特別的問題?！罢{(diào)控”理解為，使催化劑具有一定的特性。因此，可能必要的是在啟動管束反應(yīng)器之前或啟動管束反應(yīng)器時使催化劑從非活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成用于生產(chǎn)的活性狀態(tài)，該非活性狀態(tài)例如已經(jīng)通過在運輸和填充到催化劑室中時與空氣中氧氣的接觸而產(chǎn)生。反之，可能必要的是在停止使用管束反應(yīng)器時或者停止使用管束反應(yīng)器之后使活性的催化劑去活化以便可靠地更換和排出。此外，在不同的化學(xué)反應(yīng)中，催化劑的活性在工作中逐漸減弱，催化劑在此同樣、 然而不希望地被去活化。這可能是由于不同的原因。催化劑例如可能會隨著時間的推移被氧化或者催化劑表面覆蓋有碳黑或其它污染物。為了確保經(jīng)濟的生產(chǎn)，必須恢復(fù)催化劑的活性。完全更換掉催化劑是復(fù)雜且昂貴的，因此盡可能優(yōu)選在原位調(diào)控催化劑，所述調(diào)控在這種情況下還稱為再生。再生間隔與各個工藝過程相關(guān)。所述調(diào)控以下述方式實現(xiàn)，即在幾小時至幾天數(shù)量級的較短的時間內(nèi)引導(dǎo)調(diào)控氣體通過催化劑填充料(KatalysatorschUttimg)。該調(diào)控氣體具有適合于相應(yīng)工藝的成分、溫度和壓力。出現(xiàn)氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)。每個影響因素導(dǎo)致相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施。成分和壓力通常可以通過在反應(yīng)器上游的轉(zhuǎn)換裝置良好地改變。每一個調(diào)控工藝過程的主要問題是在催化劑填充料的每個位置上都要遵循一確定的溫度。為此，僅在反應(yīng)器上游調(diào)節(jié)調(diào)控氣體的溫度是不夠的，因為調(diào)控氣體在短的輸入路程后便已達到與反應(yīng)器中的溫度相同的溫度。此外，調(diào)控工藝過程大多是吸熱或放熱的。 因此，從載熱介質(zhì)側(cè)對催化劑填充料的調(diào)溫是絕對必要的?，F(xiàn)在難點在于各載熱介質(zhì)系統(tǒng)出于經(jīng)濟原因通常特定地匹配于相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，而所需的調(diào)控溫度明顯高于生產(chǎn)工藝中的反應(yīng)溫度并因此不能被調(diào)節(jié)。因此，在調(diào)控持續(xù)期間，用于生產(chǎn)或工作的載熱介質(zhì)要通過能遵循調(diào)控溫度的載熱介質(zhì)來代替。在反應(yīng)溫度為300°C以下的、例如能在沸水運行(方式)中進行的化學(xué)生產(chǎn)工藝中，由于溫度高于400°C的、短時間的再生工藝，僅將鹽熔體作為載熱介質(zhì)用于整個運行。然而，應(yīng)用鹽熔體作為載熱介質(zhì)比直接的沸水冷卻更昂貴。從DE 38 19 357 Al中已知一種更簡單且成本更經(jīng)濟的方法。該方法涉及顆粒狀催化劑在管束反應(yīng)器的反應(yīng)管中的再生，該管束反應(yīng)器用于20bar至150bar的壓力并且其反應(yīng)管通過穿流過外殼室的冷卻液來冷卻。在這種再生工藝中，首先從外殼室中除去冷卻液，然后將與熱的再生氣體直接接觸的催化劑加熱至100°C至400°C的、高于在生產(chǎn)條件下的溫度的溫度。然后將氣態(tài)或蒸汽態(tài)的加熱介質(zhì)引入外殼室中，由此在反應(yīng)管外側(cè)和反應(yīng)器外殼內(nèi)側(cè)之間的溫差被保持在至多100°C。再生(工藝)開始前，可以利用熱的氮氣沖洗催化劑。熱的氮氣或過熱的水蒸汽例如可以被用作載熱介質(zhì)。利用閥實現(xiàn)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在再生工藝中所使用的載熱介質(zhì)系統(tǒng)的其它細(xì)節(jié)不再贅述。然而在這種調(diào)溫方式中， 氣態(tài)或蒸汽態(tài)的加熱介質(zhì)的溫度在其從外殼室入口直至出口的行程上顯著變化，從而沿反應(yīng)管的縱向溫度分布非常不均勻，這一點對于催化劑的均勻再生是不利的。W02009/118372 Al描述了一種方法，該方法用于在固定床中通過溫度在580°C和 670°C之間的氧化步驟和隨后的還原步驟利用至少部分包含氫氣的氣體使在費-托工藝中被去活化的含鈷和鈦的催化劑原位再生。催化劑優(yōu)選位于管束反應(yīng)器的反應(yīng)管中，所述反應(yīng)管在外殼側(cè)上在再生期間由水和/或蒸汽進行冷卻。在穩(wěn)定運行中，費-托工藝在溫度在100°C和600°C之間且壓力在^ar至150bar之間的情況下實施。不再對載熱介質(zhì)系統(tǒng)進行其它說明。從DE 34 39 176 Al中已知一種用于實施吸熱反應(yīng)的方法和反應(yīng)器。在此，同時利用在一反應(yīng)器中的吸熱反應(yīng)再生在第二反應(yīng)器中的催化劑。該文獻提出在循環(huán)回路中引導(dǎo)載熱介質(zhì)、例如壓縮的co2。所述調(diào)溫裝置具有鼓風(fēng)機和加熱裝置。在規(guī)定的時間段后使兩個反應(yīng)器相互轉(zhuǎn)換。在空間上彼此遠距離間隔開的反應(yīng)器系統(tǒng)中的催化劑的再生在此沒有參考意義。用于在催化劑填充料調(diào)控期間對管束反應(yīng)器的溫度進行調(diào)節(jié)、特別是對不同反應(yīng)器系統(tǒng)的溫度進行調(diào)節(jié)的已知解決方案總是效率較低和/或成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提出一種調(diào)溫裝置和方法，用于調(diào)節(jié)管束反應(yīng)器和不同的反應(yīng)器系統(tǒng)的溫度，特別是用于調(diào)控(Konditionieren)管束反應(yīng)器和不同的反應(yīng)器系統(tǒng)， 利用該調(diào)溫裝置和方法能獲得非常均勻的溫度分布以及高熱量排出或高熱量輸入，同時能降低技術(shù)及成本費用。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過開頭所述類型的調(diào)溫裝置以下述方式實現(xiàn)所述調(diào)溫裝置安裝在可運輸?shù)目蚣苌喜⑶夷茏鳛榭梢苿拥恼{(diào)溫裝置被運輸至不同的反應(yīng)器系統(tǒng)。此外根據(jù)本發(fā)明，所述目的還通過具有權(quán)利要求9的特征的方法來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，該調(diào)溫裝置安裝在可運輸?shù)目蚣苌?。這由于縮小的構(gòu)造空間而實現(xiàn)了調(diào)溫裝置的非常緊湊的設(shè)計方案。因此，該調(diào)溫裝置能以簡單的方式運送至不同的反應(yīng)器系統(tǒng)。通過依次在多個反應(yīng)器系統(tǒng)上使用可移動的調(diào)溫裝置，降低了每個反應(yīng)器系統(tǒng)的相關(guān)投資成本。這種可運輸?shù)目蚣艿耐獠砍叽缭诖藘?yōu)選與標(biāo)準(zhǔn)貨運集裝箱的基面相當(dāng)，例如寬度為2. 438m (8英尺)，長度為6. 058m (20英尺)或12. 19^1(40英尺)。本發(fā)明利用如下事實調(diào)溫功率通過壓縮氣體供給裝置明顯提高，此時調(diào)溫裝置所需的構(gòu)造空間明顯減少。由于氣體供給裝置是壓縮氣體供給裝置，所以在質(zhì)量流量相同時體積流量、進而流動速度較小。因此，在質(zhì)量流量相同時，壓力損失近似線性地隨著壓力升高而降低。相反，在給定反應(yīng)器系統(tǒng)流動橫截面時，在壓力損失保持不變的情況下可以使較高的質(zhì)量流量進行循環(huán)。較高的質(zhì)量流量意味著調(diào)溫氣體的較高的熱量吸收能力和在反應(yīng)管壁上的較高的熱傳遞。在此，在管束反應(yīng)器中的壓縮氣體的溫度僅稍微提高，從而溫度不僅在管束反應(yīng)器的橫截面上而且沿著反應(yīng)管的縱向方向都極其均勻地分布。因此，能明顯提高調(diào)溫功率，而無需過度提高循環(huán)鼓風(fēng)機的驅(qū)動功率。由此能節(jié)約驅(qū)動電機和其供電裝置的空間位置和重量。同時，可以更小地選擇調(diào)溫裝置的內(nèi)部管路和設(shè)備的流動橫截面，由此減小其構(gòu)造空間。優(yōu)選地，所述壓縮氣體供給裝置具有壓縮機。因此，壓縮氣體能以簡單且成本經(jīng)濟的方式產(chǎn)生。在本發(fā)明的一種有利的設(shè)計方案中，所述壓縮氣體的壓力在!Bbar至IOObar的范圍內(nèi)、優(yōu)選在^ar至50bar的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在IObar至30bar的范圍內(nèi)。在該壓力范圍內(nèi)，特別是在IObar至30bar的壓力范圍內(nèi)，已經(jīng)實現(xiàn)了調(diào)溫功率的明顯升高，而僅需要較少地提高循環(huán)鼓風(fēng)機的驅(qū)動功率。優(yōu)選地，所述調(diào)溫裝置具有兩個用于連接到所述載熱介質(zhì)室的載熱介質(zhì)入口或載熱介質(zhì)出口上的連接管路，所述連接管路中的至少一個具有彈性中間件。通過這種柔性/ 靈活的連接部，不必為了補償位置公差而費事地匹配于反應(yīng)器系統(tǒng)的連接部。在調(diào)溫裝置的可移動的設(shè)計方案中，通過這種措施能容易地連接到不同的反應(yīng)器系統(tǒng)上。在此，所述彈性中間件具有用于吸收內(nèi)部壓力的、可調(diào)節(jié)的張力卸載部。由此，彈性中間件能以簡單的方式吸收內(nèi)部壓力，而不會對隨后的管路部件加載荷。優(yōu)選地，所述調(diào)溫氣體包含空氣、氮氣、二氧化碳、水蒸汽或者其混合物。能容易地進而成本較經(jīng)濟地得到該氣體。在本發(fā)明的一種有利的實施方式中，所述調(diào)溫裝置包括一用于冷卻所述調(diào)溫氣體的冷卻裝置，所述冷卻裝置被設(shè)計成將水直接噴入調(diào)溫氣體回路中。由此能簡單且快速地調(diào)節(jié)/設(shè)定調(diào)溫氣體的額定溫度。優(yōu)選地，所述調(diào)溫裝置包括用于調(diào)節(jié)所述調(diào)溫氣體的溫度和壓力的調(diào)節(jié)裝置。從而能非?？煽康乇３终{(diào)溫氣體的溫度和壓力。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種有利的實施方式中，為了對管束反應(yīng)器中的催化劑填充料進行調(diào)控，該管束反應(yīng)器的載熱介質(zhì)回路在生產(chǎn)階段中由液態(tài)或部分蒸發(fā)的載熱介質(zhì)流過，在調(diào)溫氣體循環(huán)期間，將所述調(diào)溫氣體的溫度——以及，在必要時，壓力——提高至調(diào)控過程的初始溫度；引導(dǎo)調(diào)控氣體通過催化劑填充料。催化劑填充料的調(diào)控還包括使用過的催化劑填充料再生。利用這種措施能以簡單的方式在原位調(diào)控在管束反應(yīng)器中的催化劑填充料。由于壓縮氣體，調(diào)溫氣體的溫度不僅橫向于反應(yīng)管而且沿其縱向方向都非常均勻地分布，從而調(diào)控過程在整個催化劑填充料內(nèi)部也均勻地進行，并由此確保了催化劑填充料的均勻品質(zhì)。為了有助于工作過程，在權(quán)利要求9的步驟d)中可在調(diào)控氣體之前引導(dǎo)熱氣體通過催化劑填充料。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，調(diào)溫裝置安裝到可運輸?shù)目蚣苌?，調(diào)溫裝置被運輸至管束反應(yīng)器以用于進行調(diào)溫，在調(diào)溫過程結(jié)束后又被運走。由此避免了否則必須設(shè)置在每個管束反應(yīng)器中的固定調(diào)溫裝置的費用。以這種方式顯著地降低每個管束反應(yīng)器的調(diào)溫裝置的相關(guān)投資成本。


下面借助附圖示例性地詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中示出了 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置的第一實施例的流程圖，該調(diào)溫裝置接入管束反應(yīng)器的載熱介質(zhì)回路中；圖加以示意圖示出根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置的第二實施例的側(cè)視圖，該調(diào)溫裝置接入管束反應(yīng)器的載熱介質(zhì)回路中；圖2b以示意圖示出圖加中的第二實施例的俯視圖。
具體實施例方式圖1示意性示出具有根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置102的實施例的部件和管束反應(yīng)器100的流程圖。在此示出的管束反應(yīng)器100設(shè)計成單區(qū)的。管束反應(yīng)器100具有多個填充有催化劑的反應(yīng)管103，該反應(yīng)管以管束104的形式布置。反應(yīng)管103密封地固定在上管底部105 和下管底部106中。管底部105、106在其外部區(qū)域上與柱形反應(yīng)器外殼107連接，該反應(yīng)器外殼107包圍管束104。管底部105、106和反應(yīng)器外殼107共同形成一外殼室108，在該外殼室108中處于正常工作中的載熱介質(zhì)109環(huán)繞沖淋反應(yīng)管103。管束104例如能在整個橫截面上呈管狀或者環(huán)形地設(shè)計成具有無管的內(nèi)腔。通常在環(huán)形的管束104與反應(yīng)器外殼107之間形成有一無管的外環(huán)。上管底部105可以通過上部法蘭與上部進氣罩110連接，而下管底部106通過下部法蘭與下部排氣罩111連接。當(dāng)在反應(yīng)氣體側(cè)和/或載熱介質(zhì)側(cè)上具有高工作壓力時，可以有利地用焊接連接替代法蘭連接，如在圖1中示出的。反應(yīng)管103通入進氣罩110和排氣罩111中。進氣罩110具有進氣管112，排氣罩111具有排氣管113。載熱介質(zhì)109通過適合的流動引導(dǎo)裝置被引導(dǎo)穿過管束反應(yīng)器100的外殼室108。 載熱介質(zhì)在所示的反應(yīng)器100中通過上部和下部環(huán)形管路114、115和相應(yīng)的上部和下部連接管路116、117分配或積聚到反應(yīng)器100的周部上。所屬的、在此未示出的載熱介質(zhì)系統(tǒng)連接到環(huán)形管路114、115的(在圖1中位于右側(cè)的)第一接管118上，該載熱介質(zhì)系統(tǒng)具有循環(huán)裝置、調(diào)溫裝置以及可能的其它部件。調(diào)溫裝置102具有第一循環(huán)鼓風(fēng)機119，該第一循環(huán)鼓風(fēng)機119連接在下部環(huán)形管路115上。冷卻器120連接在上部環(huán)形管路114上，該冷卻器120具有換熱元件121和第二鼓風(fēng)機122，該第二鼓風(fēng)機122輸送外界空氣通過換熱件121。沿流動方向在冷卻器120 之后設(shè)置一加熱器123。優(yōu)選是電加熱器，因為電流大多容易獲得并且加熱功率可在大范圍內(nèi)進行改變。該加熱功率可以通過調(diào)節(jié)裝置1 來調(diào)節(jié)。在加熱器123和第一循環(huán)鼓風(fēng)機 119之間連接有一壓縮氣體供給裝置125。壓縮氣體供給裝置125設(shè)計成壓縮機，其輸送外界空氣經(jīng)過止回閥126。壓縮機125是壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)127的一部分，該壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)127還包括壓力傳感器1 和卸壓閥/安全閥129。下面對用于第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)的運行進行描述。在此，第一工作狀態(tài)理解為管束反應(yīng)器100的正常工作狀態(tài)，在該正常工作狀態(tài)中反應(yīng)氣體130進入反應(yīng)器100 中，在該反應(yīng)器100中進行化學(xué)反應(yīng)，然后再從該反應(yīng)器100輸出，其中在管束反應(yīng)器100 的外殼室108中環(huán)流的載熱介質(zhì)109控制反應(yīng)溫度。第二工作狀態(tài)理解為調(diào)控過程，在該調(diào)控過程中氣體131在管側(cè)流過反應(yīng)器100，該氣體131與第一工作狀態(tài)中應(yīng)用的氣體的成分不同。此外，在第二工作狀態(tài)中，載熱介質(zhì)132具有與在第一工作狀態(tài)中的載熱介質(zhì)不同的特性。特別是，該載熱介質(zhì)是壓縮氣體，此外例如具有另外的成分、另外的溫度、或所述特性的組合。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置102優(yōu)選用于該第二工作狀態(tài)。在該工作狀態(tài)下，例如用于再生催化劑的氣體被引導(dǎo)通過反應(yīng)管103，并且在使用氣態(tài)載熱介質(zhì)的情況下，載熱介質(zhì)132的溫度被提高到明顯高于第一工作狀態(tài)的溫度。在第一工作狀態(tài)下，反應(yīng)氣體130經(jīng)由上部進氣管112進入上部進氣罩110中，在那里分布到上管底部105上，又經(jīng)由反應(yīng)管103和下部排氣罩111的下部排氣管113從反應(yīng)器100中流出。同樣也可能從下向上引導(dǎo)反應(yīng)氣體130通過反應(yīng)器100。在第一工作狀態(tài)中結(jié)束的反應(yīng)利用在外殼室108中環(huán)流的載熱介質(zhì)109來控制。 在此，載熱介質(zhì)109被輸入下部環(huán)形管路115或上部環(huán)形管路114中并且又從相應(yīng)的另一個環(huán)形管路114、115輸出。在利用蒸發(fā)的載熱介質(zhì)、優(yōu)選水來冷卻放熱反應(yīng)的情況下，液態(tài)載熱介質(zhì)109被輸入下部環(huán)形管路115中，并且在那里分布到周部上。載熱介質(zhì)通過多個下部連接管路117被輸送至反應(yīng)器100的外殼室108中并且在那里利用適合的流動引導(dǎo)裝置(在此未示出)均勻地分布到反應(yīng)器100的橫截面上。在反應(yīng)器100中形成的液體-蒸汽-混合物通過多個上部連接管路116被引導(dǎo)到上部環(huán)形管路114中并且從該上部環(huán)形管路通過一上部接管從反應(yīng)器100中排出。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置102優(yōu)選用于第二工作狀態(tài)。在此，反應(yīng)氣體130被調(diào)控氣體131替代，其成分、壓力和溫度與所應(yīng)用的催化劑的類型相關(guān)。在第二工作狀態(tài)中，第一工作狀態(tài)的載熱介質(zhì)系統(tǒng)由根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置102來替代或補充。為此，在再生的情況下，首先從管束反應(yīng)器100的外殼室108中去除液態(tài)載熱介質(zhì)109?？梢郧袛嘤糜诘谝还ぷ鳡顟B(tài)的載熱介質(zhì)系統(tǒng)的從環(huán)形管路114、115離開的載熱介質(zhì)管路以用于避免不希望的旁路。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置102通過兩個具有法蘭連接部135、136的連接管路133、 134優(yōu)選連接到單獨的、管束反應(yīng)器100的下部環(huán)形管路115和上部環(huán)形管路114上的接管 137,138上。另選地，所述連接也可以在載熱介質(zhì)管路的其它位置上實現(xiàn)，優(yōu)選在管束反應(yīng)器100附近。壓縮氣體作為第二工作狀態(tài)的載熱介質(zhì)132在封閉的回路中被引導(dǎo)。在此，壓縮氣體132包含空氣、氮氣、二氧化碳、水蒸汽或它們的混合物。利用第一循環(huán)鼓風(fēng)機119將壓縮氣體輸送到管束反應(yīng)器100中。為了確保良好的熱傳遞，優(yōu)選利用流動引導(dǎo)裝置橫向引導(dǎo)壓縮氣體132經(jīng)過管束104，在必要時還應(yīng)用專用裝置。壓縮氣體132通過上部連接管路116從反應(yīng)器100中流出，積聚在上部環(huán)形管路114中并且由該上部環(huán)形管路從上部接管137輸出。視調(diào)控過程的方式而定，熱量被輸送給反應(yīng)管103或者從反應(yīng)管排出。相應(yīng)地，壓縮氣體132必須被冷卻或加熱。在進行冷卻的情況下，來自上部環(huán)形管路114的壓縮氣體132流過冷卻器120，該冷卻器優(yōu)選設(shè)計成空氣冷卻器。替代地或附加地，壓縮氣體 132可以通過在圖1中未示出的混合裝置進行冷卻，在該混合裝置中壓縮氣體132通過水的直接噴射進行冷卻。如果調(diào)控過程是吸熱的、即吸收熱量，則在加熱器123中為壓縮氣體132加熱。然后，又將壓縮氣體132通過第一循環(huán)鼓風(fēng)機119輸送到管束反應(yīng)器100中。在此，還可以改變調(diào)溫裝置102的各個串聯(lián)的部件的串接順序。從而這可能是有利地，即加熱器沿流動方向設(shè)置在第一循環(huán)鼓風(fēng)機的下游或者設(shè)置成與該第一循環(huán)鼓風(fēng)機并行布置。為了保持在載熱介質(zhì)系統(tǒng)中的工作壓力，設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)127。在此，壓力傳感器1 測量壓力。如果壓力過低，則通過壓縮機125提高壓力，該壓縮機連接在載熱介質(zhì)系統(tǒng)中的適合的位置處。當(dāng)壓力過高時則打開卸壓閥129。作為根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置102和根據(jù)本發(fā)明的方法的效率的實例，在管束反應(yīng)器100中通過徑向引導(dǎo)載熱介質(zhì)來活化新的催化劑填充料，以用于下一次的正常工作。將在情況1中通過處于環(huán)境壓力下的空氣的活化和在情況2中通過壓縮空氣的活化進行比較。技術(shù)數(shù)據(jù)13300根外徑為30mm、長度為8m的反應(yīng)管。外殼直徑4900mm。
載熱介質(zhì)的進氣管和排氣管的標(biāo)稱管徑DN800。在約300°C時進行活化并且從反應(yīng)器排出200KW的熱量。情況1 通過輸送量為50000m3/h的調(diào)溫裝置使處于環(huán)境壓力下的、入口溫度為 300°C的空氣進行循環(huán)。情況2:通過根據(jù)本發(fā)明的、輸送量為19000m3/h的調(diào)溫裝置使處于絕對壓力 20bar下的、入口溫度為300°C的空氣進行循環(huán)。表1 比較計算
權(quán)利要求
1.一種用于借助調(diào)溫氣體調(diào)節(jié)用于催化反應(yīng)的管束反應(yīng)器的溫度的調(diào)溫裝置，其中所述管束反應(yīng)器包括一催化劑室和一鄰接所述催化劑室、但與所述催化劑室分開的載熱介質(zhì)室，其中所述調(diào)溫裝置能與所述載熱介質(zhì)室的載熱介質(zhì)入口和載熱介質(zhì)出口流動連接，所述調(diào)溫氣體流過在回路中的調(diào)溫裝置和載熱介質(zhì)室，所述調(diào)溫裝置包括壓縮氣體供給裝置(125)，用于所述調(diào)溫氣體的加熱裝置，用于所述調(diào)溫氣體的輸送裝置，其特征在于，所述調(diào)溫裝置安裝在可運輸?shù)目蚣?139)上并且能作為可移動的調(diào)溫裝置被運輸至不同的反應(yīng)器系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述壓縮氣體供給裝置具有壓縮機 (125)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述壓縮氣體(13 具有在!Bbar 至IOObar的范圍內(nèi)、優(yōu)選在^ar至50bar的范圍內(nèi)、特別優(yōu)選在IObar至30bar的范圍內(nèi)的壓力。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述調(diào)溫裝置具有兩個用于連接到所述載熱介質(zhì)室(108)的載熱介質(zhì)入口(138)或載熱介質(zhì)出口(137)上的連接管路(134，133)，所述連接管路中的至少一個具有彈性中間件(141，142)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述彈性中間件(141,14 具有用于吸收內(nèi)部壓力的、可調(diào)節(jié)的張力卸載部(143，144)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述調(diào)溫氣體(132)包含空氣、氮氣、二氧化碳、水蒸汽或者它們的混合物。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述調(diào)溫裝置包括一用于冷卻所述調(diào)溫氣體(132)的冷卻裝置，所述冷卻裝置被設(shè)計成將水直接噴入調(diào)溫氣體回路中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的調(diào)溫裝置，其特征在于，所述調(diào)溫裝置包括用于調(diào)節(jié)所述調(diào)溫氣體(132)的溫度和壓力的調(diào)節(jié)裝置(1 ，127)。
9.一種用于借助調(diào)溫氣體(132)調(diào)節(jié)用于催化反應(yīng)的管束反應(yīng)器(100)的溫度的方法，其中所述管束反應(yīng)器(100)包括一催化劑室(10 和一鄰接所述催化劑室、但與所述催化劑室分開的載熱介質(zhì)室(108)，所述載熱介質(zhì)室(108)是載熱介質(zhì)回路的一部分，在所述載熱介質(zhì)回路中引導(dǎo)所述調(diào)溫氣體(132)，所述方法包括下述步驟a)準(zhǔn)備根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的調(diào)溫裝置(10 并且將所述調(diào)溫裝置 (102)運送至管束反應(yīng)器(100)；b)將調(diào)溫裝置(102)接到所述載熱介質(zhì)回路中；c)以給定的壓力用所述調(diào)溫氣體(13 填充所述載熱介質(zhì)回路；d)使所述調(diào)溫氣體(13 循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，為了調(diào)控所述管束反應(yīng)器(100)中的催化劑填充料，所述管束反應(yīng)器的載熱介質(zhì)回路在生產(chǎn)階段中由液態(tài)或部分蒸發(fā)的載熱介質(zhì) (109)流過，在步驟d)期間執(zhí)行下述步驟e)將所述調(diào)溫氣體(13 的溫度提高至調(diào)控過程的初始溫度，必要時還提高所述調(diào)溫氣體(132)的壓力；f)引導(dǎo)該調(diào)控氣體(131)通過催化劑填充料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，在調(diào)溫過程結(jié)束后運走所述調(diào)溫裝置(102)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助調(diào)溫氣體調(diào)節(jié)用于催化反應(yīng)的管束反應(yīng)器的溫度的調(diào)溫裝置，其中所述管束反應(yīng)器包括一催化劑室和一鄰接所述催化劑室、但與其分開的載熱介質(zhì)室，其中所述調(diào)溫裝置能與所述載熱介質(zhì)室的載熱介質(zhì)入口和載熱介質(zhì)出口流動連接，所述調(diào)溫氣體流過在回路中的調(diào)溫裝置和載熱介質(zhì)室，所述調(diào)溫裝置包括壓縮氣體供給裝置，用于所述調(diào)溫氣體的加熱裝置和用于所述調(diào)溫氣體的輸送裝置，所述調(diào)溫裝置安裝在可運輸?shù)目蚣苌喜⑶夷茏鳛榭梢苿拥恼{(diào)溫裝置運輸至不同的反應(yīng)器系統(tǒng)。此外提出一種利用這種調(diào)溫裝置調(diào)節(jié)管束反應(yīng)器的溫度的方法。
文檔編號B01J8/06GK102211003SQ20111009034
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者M·萊爾 申請人:曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司