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用于執(zhí)行放熱或吸熱反應(yīng)的反應(yīng)器的制作方法

文檔序號(hào):11698933閱讀:324來源:國知局
用于執(zhí)行放熱或吸熱反應(yīng)的反應(yīng)器的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及用于用至少部分地填充催化劑的至少兩個(gè)反應(yīng)空間轉(zhuǎn)化氣體或者液體反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器,該反應(yīng)器形成為在反應(yīng)器中設(shè)置彼此大致平行布置的至少三個(gè)熱傳輸空間,這些熱傳輸空間至少部分地將各個(gè)反應(yīng)空間彼此分離,其中熱傳輸空間每一個(gè)均由至少一個(gè)熱板形成,并且其中每一個(gè)熱板由兩塊板構(gòu)成,所述兩塊板在它們的邊緣處被焊接在一起,并且在所述兩塊板的表面上分配有同樣連接這些板的多個(gè)點(diǎn)焊。本發(fā)明也涉及用于這種反應(yīng)器中的反應(yīng)控制的工藝。
背景技術(shù)
:在所謂的固定床反應(yīng)器中執(zhí)行許多典型的異相催化氣相反應(yīng)。在該工藝中,催化劑粒子的床(固定床)或者被涂以催化劑的載體每一個(gè)均被反應(yīng)介質(zhì)橫穿。之后,反應(yīng)流體流經(jīng)熱交換器,以便在反應(yīng)流體進(jìn)入下一催化劑床中之前至少部分地耗散所獲得的反應(yīng)熱。可替選地,也能夠通過引入用于淬火的材料流實(shí)現(xiàn)溫度降低。通常,典型的反應(yīng)器具有彼此橫向的4至6個(gè)固定床。將使用將甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯(mtp工藝)的示例更詳細(xì)地解釋這些固定床反應(yīng)器的構(gòu)造。圖1示出通常用于將甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯的反應(yīng)器。經(jīng)由導(dǎo)管13和131將甲醇供應(yīng)至架空的反應(yīng)器10。從反應(yīng)器10起,甲醇首先在重力方向上抵達(dá)固定床111處,在該固定床111處,至少部分甲醇被轉(zhuǎn)化為丙烯。隨著反應(yīng)放熱地進(jìn)行,反應(yīng)熱被釋放,反應(yīng)熱在熱交換器121中耗散??商孢x地,也能夠通過引入用于淬火的材料流實(shí)現(xiàn)溫度降低。然而,通過添加作為淬火流的對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)材料流(例如,甲醇),也能夠在進(jìn)入隨后固定床112之前實(shí)現(xiàn)期望溫度。之后,氧化物(優(yōu)選為甲醇)、丙烯和其它反應(yīng)產(chǎn)物的混合物進(jìn)入固定床112中。經(jīng)由導(dǎo)管132,這里的新鮮氧化物通常被再一次供應(yīng)到實(shí)際固定床的上方,由此能夠附加地控制每一個(gè)固定床中的轉(zhuǎn)化并且因而也控制所獲得的熱量。之后,在熱交換器122上引導(dǎo)離析產(chǎn)物混合物。在固定床113、114、115和116以及對(duì)應(yīng)的熱交換器123、124、125和126以及饋送導(dǎo)管133、134、135和136中重復(fù)該過程。最后,經(jīng)由導(dǎo)管14抽取產(chǎn)物混合物。在典型的mtp工廠中,每一個(gè)均設(shè)置三個(gè)這些反應(yīng)器,每?jī)蓚€(gè)反應(yīng)器都并行操作,并且第三個(gè)待機(jī),或者正在對(duì)催化劑再生。在de10027159或還在us2009/0124841中發(fā)現(xiàn)這種工廠和工藝的典型設(shè)計(jì)。在完成催化劑再生后,反應(yīng)器通過再生的催化劑再次操作,而包含最長(zhǎng)服務(wù)壽命的催化劑的反應(yīng)器現(xiàn)在被供應(yīng)到再生。因而,在典型生產(chǎn)線中,始終2個(gè)反應(yīng)器在執(zhí)行反應(yīng)的操作模式中,但是這2個(gè)反應(yīng)器被填充有具有不同的老化狀態(tài)的催化劑?,F(xiàn)在的反應(yīng)構(gòu)思需要約2000m3(對(duì)于約450kta丙烯的工廠生產(chǎn)能力)的較大反應(yīng)器容積,這是由以下事實(shí)引起的:除了絕熱催化劑床之外,也必須以熱交換器或者淬火段的形式提供已提及的冷卻區(qū)。而且,必須設(shè)置對(duì)應(yīng)空間用于填充和排出催化劑。通常,六個(gè)固定床被布置在彼此之上,這些固定床每一個(gè)均具有20至60cm的高度。在每一個(gè)反應(yīng)器中,約150mt的催化劑被分配在這六個(gè)催化劑床上,催化劑的總量隨著床增大。這意味著在第一催化劑床中將發(fā)現(xiàn)較少催化劑,因而在這里反應(yīng)故意不能完全進(jìn)行,而是受催化劑量限制。這應(yīng)防止由于放熱反應(yīng)而太多局部產(chǎn)生熱導(dǎo)致的反應(yīng)的失控。通過最后的第六固定床包含最大量的催化劑的事實(shí),能夠確保甲醇被完全或者近似完全地轉(zhuǎn)化。通常,在每一個(gè)固定床中都存在被分別填充催化劑的近似100個(gè)隔間。與本發(fā)明的構(gòu)思(僅一個(gè)床)相比,這種工藝相對(duì)昂貴。當(dāng)固定床被催化劑橫穿時(shí),應(yīng)小心使得催化劑在所有隔間上都均勻接近,以便避免局部催化劑損傷。另外,也必須避免催化劑與液體接觸,因?yàn)檫@能夠?qū)е麓呋瘎┑挠谰眯該p傷。為了調(diào)節(jié)每一個(gè)固定床中的溫度,已經(jīng)被部分轉(zhuǎn)化的反應(yīng)介質(zhì)也與新鮮反應(yīng)介質(zhì)混合。此外,在反應(yīng)器中必須小心使得經(jīng)由固定床發(fā)生盡可能低的壓力損失,以便確保對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物(短鏈烯烴,特別是丙烯)的選擇性。如上所解釋,現(xiàn)在用于通常多于450,000t/年的通常丙烯產(chǎn)量的反應(yīng)器構(gòu)思需要較大的反應(yīng)器容積和對(duì)應(yīng)的反應(yīng)器直徑,以便最小化壓力損失。因此,不能容易將反應(yīng)器設(shè)計(jì)得仍然較大,并且建造和運(yùn)輸也受限??傊?,在所述工廠建造(特別是關(guān)于非常大的反應(yīng)器容積和直徑、反應(yīng)介質(zhì)的挑戰(zhàn)性分配以及相對(duì)昂貴的催化劑處理)中非常存在改進(jìn)的潛力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:因此,本發(fā)明的目的是提供一種具有較小尺寸的反應(yīng)器,在該反應(yīng)器中能夠執(zhí)行放熱反應(yīng)特別是mtp反應(yīng),其中具有低壓力損失的均勻溫度分布是本設(shè)計(jì)的目標(biāo)。除了處理之外,特別應(yīng)促進(jìn)用新催化劑填充。通過一種反應(yīng)器解決該目的。這種用于轉(zhuǎn)化氣體或液體反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器包括至少部分地填充有催化劑的至少兩個(gè)反應(yīng)空間。這些反應(yīng)空間被形成為在反應(yīng)器中布置有彼此大致平行布置的至少三個(gè)熱傳輸空間。在本發(fā)明的意義上,大致的意思是熱傳輸空間的路線彼此最大偏離+/-20°,優(yōu)選10°,特別優(yōu)選5°,非常特別地優(yōu)選2°。這些各個(gè)平行熱傳輸空間至少部分地將各個(gè)反應(yīng)空間彼此分離。熱傳輸空間每一個(gè)均由至少一個(gè)熱板形成。在本發(fā)明的意義上,熱板由兩塊板構(gòu)成,所述兩塊板在它們的邊緣處連接優(yōu)選焊接在一起,并且在所述兩塊板的表面上分配有同樣將兩塊板彼此連接的多個(gè)附加連接件(優(yōu)選為點(diǎn)焊)。這些板能夠由機(jī)器人或者機(jī)器以自動(dòng)的方式且因而以非常低的價(jià)格生產(chǎn)。在焊接后,這些板通過液壓成型(一般通過在高壓下的液體中加壓)而膨脹,由此在板之間獲得墊狀通道。經(jīng)由熱傳輸空間,熱能能夠被供應(yīng)至反應(yīng)以及從反應(yīng)移除,其中在下文中主要將討論放熱反應(yīng),在放熱反應(yīng)中,相應(yīng)地需要移除熱能?,F(xiàn)在本發(fā)明的主題是:在操作中,反應(yīng)器在至少一個(gè)軸線上的水平延伸大于反應(yīng)器的豎直延伸。這意味著反應(yīng)介質(zhì)的通量垂直于反應(yīng)器的水平軸線延伸。熱板能夠被定向?yàn)樵诜磻?yīng)器內(nèi)在水平軸線上彼此平行或者垂直于水平軸線。與先前的反應(yīng)器相比,根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中的布置被改變。設(shè)置用于反應(yīng)介質(zhì)的入口和出口,以便反應(yīng)器被反應(yīng)介質(zhì)豎直地橫穿。優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)通流,以便流動(dòng)方向與重力方向成一直線。這具有在通流期間在催化劑的固定床中不能發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化的優(yōu)點(diǎn)。形成為高度比寬度小的反應(yīng)器的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一方面,原則上能夠省略具有介入的熱交換器的各種固定床,而是在個(gè)別固定床內(nèi)設(shè)置熱板。另一方面,現(xiàn)在獲得具有明顯較低壓力損失的尺寸,因?yàn)榉磻?yīng)介質(zhì)的流已經(jīng)必須在各個(gè)反應(yīng)空間的上方分開,以便穿過各個(gè)反應(yīng)空間。然后,在每種情況下,反應(yīng)介質(zhì)都僅流經(jīng)具有反應(yīng)器的豎直高度的一個(gè)固定催化劑床,而非像先前慣常實(shí)施例一樣流經(jīng)多個(gè)固定床。在本發(fā)明的意義中,術(shù)語反應(yīng)器容器的意思是反應(yīng)器的內(nèi)部的容器,該容器至少包括熱板以及它們的間隙,并且在該術(shù)語中該容器至少部分地(優(yōu)選完全地)填充有催化劑。反應(yīng)介質(zhì)的顯著減小的路徑長(zhǎng)度也導(dǎo)致明顯較低壓力損失。由于反應(yīng)介質(zhì)的減小的路徑長(zhǎng)度,通常沿著被反應(yīng)介質(zhì)覆蓋的路徑長(zhǎng)度的條件比反應(yīng)器沿著明顯較長(zhǎng)的豎直路徑被橫穿的反應(yīng)器設(shè)計(jì)均勻地多。這導(dǎo)致如下事實(shí):在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中,反應(yīng)控制能夠明顯更接近理想等溫反應(yīng)條件地進(jìn)行,因而能夠形成較少副產(chǎn)物和較多期望產(chǎn)物例如丙烯。此外,明顯地簡(jiǎn)化了催化劑的更換,因?yàn)檫@里必須更換較少床優(yōu)選一個(gè)床,而非慣常例如在mtp工藝中的6個(gè)固定床。此外,反應(yīng)器具有明顯較小的直徑,由此極大地簡(jiǎn)化了運(yùn)輸和建造。最后,這種反應(yīng)器具有下列優(yōu)點(diǎn),即它允許用于較大和較小生產(chǎn)量的非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì),如從臨界量為至少形成10個(gè)熱傳輸空間的10個(gè)熱板,必須假定在每一個(gè)反應(yīng)空間中的反應(yīng)條件都相同,因而能夠通過基于期望產(chǎn)物的量的簡(jiǎn)單乘法直接計(jì)算反應(yīng)空間的數(shù)目。同時(shí),也可行的是長(zhǎng)到最終制作轉(zhuǎn)化較小量的反應(yīng)器,使得該反應(yīng)器比已經(jīng)要求特定最小尺寸的先前反應(yīng)器相比特別是對(duì)小工廠而言還更方便。特別是對(duì)于從可再生原材料產(chǎn)生甲醇的途徑(必然將導(dǎo)致甲醇的進(jìn)一步處理的分散化),這種構(gòu)思非常有前途。原則上,能夠通過這種構(gòu)思實(shí)現(xiàn)小于100kt丙烯/年的產(chǎn)量。而且,通過僅一個(gè)固定床,所謂的汽蒸(即以蒸汽預(yù)處理催化劑)被極大地簡(jiǎn)化,因?yàn)槿员仨毺幚韮H一個(gè)固定床,因而較好控制在汽蒸操作期間的溫度分布是可能的。反應(yīng)器尺寸優(yōu)選地被設(shè)計(jì)使得:人能夠沒有任何問題地在其中工作,并且所有零件容易夠到。這特別簡(jiǎn)化了維護(hù)工作。然而,特別用于小生產(chǎn)產(chǎn)量的較小反應(yīng)器尺寸也是可行的。此外,當(dāng)反應(yīng)空間沿?zé)醾鬏斂臻g的延伸豎直地延伸時(shí)是優(yōu)選的。在實(shí)踐中,這意味著:在反應(yīng)器的下部(即操作離地的表面最近的區(qū)域)中排他地發(fā)現(xiàn)固定催化劑床而無熱板,從而反應(yīng)在這里絕熱地進(jìn)行。因?yàn)檫@是反應(yīng)介質(zhì)已經(jīng)大部分被轉(zhuǎn)化的區(qū)域(因?yàn)榉磻?yīng)介質(zhì)已經(jīng)沿最長(zhǎng)路徑長(zhǎng)度豎直地流經(jīng)固定催化劑床),所以在這一點(diǎn)處由于絕熱反應(yīng)條件能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化的完成。也發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱板的附加連接件優(yōu)選點(diǎn)焊位于直線上時(shí)有利,其中直線由如下事實(shí)限定:相應(yīng)的相鄰焊點(diǎn)位于直線上。優(yōu)選地,位于直線上的各個(gè)點(diǎn)彼此的距離始終是相同距離d3,并且直線彼此始終具有相同距離d5,即平行地延伸。當(dāng)各直線上的點(diǎn)被布置成彼此偏移以便直線僅在一個(gè)維度內(nèi)被發(fā)現(xiàn)時(shí)是特別優(yōu)選的。這產(chǎn)生同樣地確保用于最優(yōu)熱交換并且因而在整個(gè)熱板上的均勻溫度的足夠通道的系統(tǒng)。在特別優(yōu)選實(shí)施例中,熱板包括在附加連接件優(yōu)選為點(diǎn)焊之間的已提及的墊狀通道,在這些通道中,所述兩塊板彼此的最大距離是距離d2。同時(shí),兩個(gè)相鄰熱板之間的距離被稱為d1。根據(jù)本發(fā)明,兩個(gè)相鄰的熱表面之間并且因此該反應(yīng)空間的距離d1始終大于d2(即熱板的在兩個(gè)附加連接件優(yōu)選為點(diǎn)焊之間的最大擴(kuò)展)。同時(shí),距離d1始終小于距離d2的一百倍。因此,本發(fā)明的一個(gè)方面是:特別是當(dāng)這兩個(gè)幾何參數(shù)被對(duì)應(yīng)地適應(yīng)性修改時(shí),能夠確保已提及的有利的等溫反應(yīng)控制。當(dāng)該距離并且因而反應(yīng)空間的寬度d1處于d2的1.5倍與d2的10倍之間時(shí)是特別優(yōu)選的。非常特別是對(duì)于從甲醇生產(chǎn)丙烯,這導(dǎo)致最優(yōu)反應(yīng)控制,其中能夠排除固定催化劑床中的熱點(diǎn)正如太冷以致根本不發(fā)生反應(yīng)或者甚至發(fā)生甲醇的冷凝的點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)方面是集成一種用于移除催化劑的設(shè)備。這種設(shè)備例如能夠被設(shè)計(jì)使得能夠由折疊機(jī)構(gòu)開啟催化劑的支撐表面,以便催化劑落下。另一特別節(jié)省空間的設(shè)計(jì)規(guī)定:將催化劑的支撐表面劃分成至少兩部分,并在軌道上支撐催化劑,以便支撐表面的每一部分都能夠被推到相應(yīng)的另一部分的下方,因而催化劑通過重力落下。此外,本發(fā)明的特別性在于熱板被設(shè)計(jì)使得它們適合引導(dǎo)熔鹽。除了關(guān)于溫度分布的優(yōu)化引導(dǎo)之外,熱板中的通道還被構(gòu)造使得:在停機(jī)或者退役的情況下,確保借助于重力幾乎完全排空熱板中的空腔。因而在設(shè)備的冷卻后熱板中不留有固化的鹽,并且減小熱板受損的風(fēng)險(xiǎn)。因此也對(duì)應(yīng)地促進(jìn)再服役。利用熔鹽具有如下優(yōu)點(diǎn):與慣常使用高壓蒸汽作為熱傳輸介質(zhì)相比,熱板的壁厚能夠明顯較小,因?yàn)閴毫ω?fù)荷對(duì)應(yīng)地較低。熱傳遞由此再次被強(qiáng)有力地改善。在熱板內(nèi)諸如在熔鹽的使用中處于低壓力,將優(yōu)選選擇在0.5與1.5mm/板之間的壁厚(熱板由2塊板構(gòu)成)——出于建造的原因,一些制造商優(yōu)選不低于1mm。在具有高壓力的系統(tǒng)中,將寧可使用在1.5與3mm之間的壁厚——幾乎不大于3mm是可行的,因?yàn)榘宀辉倌軌驅(qū)?yīng)地變形,但是這里通過3mm設(shè)計(jì),已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)明顯高于100bar的壓力。此外,也能利用高壓蒸汽作為熱傳輸介質(zhì),當(dāng)使用熱板時(shí)常常如此。這種高壓蒸汽具有上至100bar的壓力,因此具有對(duì)應(yīng)的熱容量。較大的工廠綜合體通常構(gòu)造有具有不同壓力(高、中和低壓蒸汽)的蒸汽系統(tǒng),這些蒸汽系統(tǒng)適合在各個(gè)工廠構(gòu)件之間傳導(dǎo)能量,并且其中部分地從所產(chǎn)生的蒸汽得到電力。因此,特別是在工廠綜合體中,將根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器類型引入這種高壓蒸汽系統(tǒng)中是可推薦的。本發(fā)明的另一方面規(guī)定:填充有催化劑床的反應(yīng)空間和相關(guān)聯(lián)的熱傳輸空間被定尺寸,以便對(duì)于每立方米的催化劑,反應(yīng)器包括至少一個(gè)熱板,且/或每立方米的催化劑床具有至少10m2的冷卻表面,其中冷卻表面直接構(gòu)成熱板的兩塊板中的一塊板的表面。這導(dǎo)致關(guān)于所使用的熱板的總量的驚人簡(jiǎn)化相關(guān)性。本發(fā)明的另一方面規(guī)定:在各個(gè)熱板中,例如通過熱板內(nèi)的孔,從一個(gè)反應(yīng)空間至另一反應(yīng)空間設(shè)置通路開口,其中所述兩塊板通過在這些孔處的圓形焊接彼此緊密連接。通過這些附加開口,反應(yīng)介質(zhì)能夠經(jīng)由反應(yīng)空間混合,由此能夠因此進(jìn)一步增加產(chǎn)物的均一性。此外,本發(fā)明包括一種設(shè)備,其中反應(yīng)器提供氣體分配裝置,該氣體分配裝置將反應(yīng)介質(zhì)均勻地分配在所有反應(yīng)空間上。這種分配器的氣體分配裝置也能夠是分配室,多個(gè)開口(所述多個(gè)開口例如也能夠被設(shè)計(jì)為狹槽,這些狹槽例如沿著或者橫向于水平反應(yīng)器軸線延伸)或者噴嘴使反應(yīng)介質(zhì)從該分配室流入反應(yīng)器的反應(yīng)空間中,由此能夠?qū)崿F(xiàn)在所有反應(yīng)空間上的非常均勻的分配。同樣也可行的是:不通過分配室,經(jīng)由在反應(yīng)空間的上方的噴嘴直接引入反應(yīng)介質(zhì),從這些噴嘴將反應(yīng)介質(zhì)分配在各個(gè)反應(yīng)空間中。原則上,可行的是:用較大或較小的噴嘴量以及對(duì)應(yīng)的連接閥和管操作,或者然而將各個(gè)噴嘴和相關(guān)聯(lián)的裝備設(shè)計(jì)地較大。大噴嘴數(shù)目具有如下優(yōu)點(diǎn):在分配的意義上,能夠以最優(yōu)方式盡可能均勻地實(shí)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)的分配,并且關(guān)于不同反應(yīng)空間中的不同接近流率,較高的靈活性也是可能的。也能夠通過對(duì)應(yīng)的格柵或者另一裝置將催化劑部分地放置在反應(yīng)空間內(nèi)。這具有能夠?qū)⑤d體結(jié)構(gòu)并入的優(yōu)點(diǎn),載體結(jié)構(gòu)也能夠與催化劑一起再次被從反應(yīng)空間移除。也有利的是:在催化劑的上方施加網(wǎng)和/或惰性材料,以便將催化劑放置在與反應(yīng)介質(zhì)的入流面對(duì)的那個(gè)區(qū)域中,特別是在還未提供熱傳輸介質(zhì)或者這種入流剛開始但是熱耗散降低的點(diǎn)處。因此能夠附加地保護(hù)催化劑。此外,也可行的是:也與催化劑床一起引入惰性材料,以便減小床中的催化劑密度,因而也降低局部反應(yīng)率。也可設(shè)想非均一催化劑床,通過該非均一催化劑床,能夠附加地影響局部反應(yīng)率。本發(fā)明的主題還在于一種在反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化氣體或液體反應(yīng)介質(zhì)的工藝。這種反應(yīng)器包括至少部分地填充有催化劑的被反應(yīng)介質(zhì)橫穿的至少兩個(gè)反應(yīng)空間。反應(yīng)空間由彼此大致平行布置的至少三個(gè)熱傳輸空間形成,其中熱傳輸介質(zhì)流經(jīng)熱傳輸空間。每一個(gè)熱傳輸空間由至少一個(gè)熱板構(gòu)成,其中每一個(gè)熱板繼而由兩塊板構(gòu)成,所述兩塊板在它們的邊緣處被焊接在一起,并且在所述兩塊板的表面上分配同樣連接這些板的多個(gè)點(diǎn)焊。本發(fā)明的主題是:反應(yīng)介質(zhì)豎直地(優(yōu)選地在重力方向上)流經(jīng)反應(yīng)器,并且反應(yīng)器的在至少一個(gè)軸線上的水平延伸大于反應(yīng)器的豎直延伸。這提供了顯然簡(jiǎn)化了催化劑的加載和卸載的優(yōu)點(diǎn)。此外,由于整體的較窄直徑,反應(yīng)器本身也容易處理得多。也可設(shè)想以相對(duì)于當(dāng)前工廠產(chǎn)量大小減小的100-250kt/年或也更小的產(chǎn)量的反應(yīng)器將甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯的示例。因而決定性的是:非常均一的流接近催化劑床,實(shí)現(xiàn)等溫反應(yīng)控制,并且同時(shí)壓力損失比在傳統(tǒng)的反應(yīng)控制的情況中低。本發(fā)明的一個(gè)方面是:熱傳輸介質(zhì)被以并流引導(dǎo)至反應(yīng)介質(zhì)。這具有如下優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)介質(zhì)和熱傳輸介質(zhì)之間的最大溫差發(fā)生在反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)空間的區(qū)域中,在該區(qū)域,在放熱反應(yīng)的情況下,局部地存在最高轉(zhuǎn)化度并且因而也存在熱的最大發(fā)展。然而,也可行的是以逆流或者甚至以交叉流(取決于能夠相對(duì)于反應(yīng)介質(zhì)的流動(dòng)方向豎直地和水平地定向的熱板的布置)供應(yīng)熱傳輸介質(zhì),因?yàn)橐赃@種方式通常能夠產(chǎn)生較均一的溫度分布。此外,能夠使用呈液體或氣體形式的任何形式的熱傳輸介質(zhì)。由于液體熱傳輸介質(zhì)的通常較高的熱容量,所以通常優(yōu)選液體熱傳輸介質(zhì),非常優(yōu)選在熱板內(nèi)蒸發(fā)的介質(zhì),在熱板處,由于附加需要的蒸發(fā)焓,甚至更等溫的反應(yīng)控制是可能的。優(yōu)選地,反應(yīng)空間的各個(gè)區(qū)域絕熱地操作,其中能夠進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)化。最后,本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是:在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中執(zhí)行的工藝是至少部分將甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯,該工藝代表固定床中的典型反應(yīng),用先前的反應(yīng)器布置,這種反應(yīng)需要具有相關(guān)缺點(diǎn)的非常大的反應(yīng)器。能夠從對(duì)附圖和示例的下列說明獲得本發(fā)明的進(jìn)一步特征、優(yōu)點(diǎn)和可能的應(yīng)用。所述和/或所示的所有特征都與它們?cè)跈?quán)利要求中的包含物或者它們的逆參考獨(dú)立地本身或者以任何組合形成本發(fā)明的主題。附圖說明在附圖中:圖1示出傳統(tǒng)的多級(jí)固定床反應(yīng)器的構(gòu)造,圖2示出根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的構(gòu)造,并且圖3a和圖3b示出所使用的熱板的構(gòu)造。附圖標(biāo)記列表:10根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器111-116固定床121-126熱交換器13、131-136甲醇饋送導(dǎo)管14產(chǎn)物排出導(dǎo)管20根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器21絕熱區(qū)22饋送導(dǎo)管23分配室241-247熱傳輸空間24d通路開口251-256反應(yīng)空間26排出導(dǎo)管27保持裝置28移除裝置30熱板30a、30b板311-319焊點(diǎn)321、322熱傳輸通道具體實(shí)施方式已經(jīng)關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)討論了圖1。圖2現(xiàn)在示出根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器20。經(jīng)由饋送導(dǎo)管22,離析物諸如甲醇被引入分配室23中。多個(gè)開口(例如通往反應(yīng)器20中的狹槽)從這個(gè)分配室23分支。分配室23能夠被直接放置在反應(yīng)器20上,或者甚至是反應(yīng)器20的一部分,并且例如由隆起形成。然而,也將選擇在開口和實(shí)際反應(yīng)區(qū)之間的距離,以便均勻流接近反應(yīng)區(qū)。同時(shí),也可行的是經(jīng)由噴嘴以未示出的方式將反應(yīng)介質(zhì)引入反應(yīng)器20中。噴嘴于是被布置使得確保均勻通流。反應(yīng)空間251至256由熱傳輸空間241至247限定,熱傳輸空間241至247由至少一個(gè)熱板形成。如所示,反應(yīng)空間251至256被至少部分地填充有催化劑,反應(yīng)介質(zhì)諸如例如甲醇能夠在催化劑上被轉(zhuǎn)化。經(jīng)由導(dǎo)管26抽取所獲得的產(chǎn)物流。兩個(gè)相鄰熱傳輸空間24n至24n+1之間的距離每一個(gè)均限定具有寬度d1的反應(yīng)空間25m。作布置使得:反應(yīng)介質(zhì)首先豎直地從頂至底流經(jīng)反應(yīng)空間251至256,并且在下絕熱區(qū)21中,反應(yīng)空間不被各個(gè)熱傳輸空間241至247彼此分離。在這個(gè)區(qū)域21中,反應(yīng)絕熱地進(jìn)行,因?yàn)闆]有熱耗散或熱供應(yīng)。在熱傳輸空間241至247的區(qū)域中,能夠采取近似等溫的反應(yīng)控制。熱交換器板241至247每一個(gè)也都具有至少一個(gè)未示出的入口和出口。也可行的是:以未示出的方式已經(jīng)在熱傳輸空間的上方提供催化劑,并且因而擴(kuò)展反應(yīng)空間。催化劑擱置在至少一個(gè)保持裝置27諸如例如適當(dāng)?shù)母駯派稀_@種保持裝置27能夠經(jīng)由移除裝置28被移位或釋放,以便催化劑落下并且能夠容易在反應(yīng)器20的底部處被移除。圖3a示出熱板30上的在形成熱板的一側(cè)的板的表面上的x-y視圖。點(diǎn)311至319代表通過附加點(diǎn)焊的所謂焊點(diǎn),通過這些焊點(diǎn)使該板與相反側(cè)上的未示出的板連接。點(diǎn)311至313、314至316和317至319每一個(gè)均位于直線上,其中每一個(gè)第二直線的點(diǎn)都再次交替地以相應(yīng)的其它尺寸位于直線上。這些直線彼此平行地延伸并且具有距離d5。因?yàn)闊岚宀粌H在兩個(gè)重疊板的邊緣處被焊接在一起,而且附加焊點(diǎn)311至319也位于熱板上,所以在穿過熱板的x-z視圖中獲得如圖3b中所示的截面表示圖。在各個(gè)點(diǎn)焊311至319之間形成通道321和322,通常通過壓力成型(特別優(yōu)選地通過內(nèi)部高壓成型)產(chǎn)生通道321和322。這樣的通道321或322的直徑d2描述了最大通道形式的兩塊板30a和30b之間的距離,而直徑d4指示焊點(diǎn)311至319的厚度。兩個(gè)焊點(diǎn)311至319之間的距離(也確切地對(duì)應(yīng)于在一直線上的兩個(gè)焊點(diǎn)311至319的距離)對(duì)應(yīng)于d3。優(yōu)選地,應(yīng)用下列關(guān)系:d3>d2>d4。例證性實(shí)施例示例1示例1示出反應(yīng)器設(shè)計(jì)中與如圖1中所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器相比根據(jù)本發(fā)明的被設(shè)計(jì)成在水平面上為環(huán)形的反應(yīng)器的差異。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器的數(shù)據(jù)每一個(gè)均以100%表示,而根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器被與其相關(guān)地表示。表1:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器和根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的幾何尺寸的比較。水平面中的橫截面區(qū)域能夠被填充為圓形,但是當(dāng)然也能夠?yàn)槿魏纹渌螤?。決定性的是:反應(yīng)器的形狀提供反應(yīng)介質(zhì)的良好分配以及催化劑的容易處理。應(yīng)明白,根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的尺寸被顯著減小,因?yàn)橛捎诰植繜岷纳ⅲ罱K能夠省略非常大的熱交換器。催化劑與反應(yīng)器容積的比例增大幾乎三倍。因此,根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中的空間-時(shí)間產(chǎn)率顯著提高。示例2參考通過執(zhí)行的模擬,示例2示出通過更接近等溫操作的改進(jìn)反應(yīng)控制能夠使根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中的丙烯選擇性增加至少2%。這與在反應(yīng)介質(zhì)的整個(gè)流動(dòng)路徑上存在小很多的溫差的事實(shí)相關(guān)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器的數(shù)據(jù)每一個(gè)均以100%表示,而根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器被與其相關(guān)地表示。表2:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器和根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的幾何尺寸的比較。參數(shù)現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器催化劑重量(t)150150總催化劑床高度(m)100%100%總溫度升高(k)100%約15%熱耗散(mw)100%100%反應(yīng)器上的壓力損失100%約70%出口處的反應(yīng)混合物的壓力(bar)100%100%出口處的反應(yīng)混合物的溫度(℃)480℃480℃丙烯選擇性(molc-%)65>67表3示出取決于與理想反應(yīng)溫度的溫度偏差的丙烯產(chǎn)率。與最佳反應(yīng)溫度的平均溫度偏差(k)151052.50丙烯選擇性(molc-%)65676868.569普通反應(yīng)器系統(tǒng)顯示約15k的偏差,因而丙烯產(chǎn)率為65molc-%。對(duì)于與最佳反應(yīng)溫度的平均溫度偏差,本新穎反應(yīng)器系統(tǒng)將在10至0k范圍內(nèi),優(yōu)選在2.5至0k范圍內(nèi)。因此顯著提高了丙烯的產(chǎn)率。當(dāng)前第1頁12
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