專利名稱：用于為一個(gè)接觸管束反應(yīng)器輸送熱交換劑的泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為一個(gè)接觸管束反應(yīng)器輸送熱交換劑的泵，以及該泵的一個(gè)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
接觸管束反應(yīng)器通用的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)基本上為圓柱形的容器，在該容器內(nèi)通常以垂直的布置方式安裝有一束即多個(gè)接觸管。所述容納有在一些情況下被支承的催化劑(器)的接觸管以其端部密封地固定在管底壁上，并分別通入一個(gè)在上端部或下端部與所述容器相連的罩蓋。通過該罩蓋向接觸管輸送或由接觸管導(dǎo)出貫穿流過的反應(yīng)混和物。引導(dǎo)一熱交換劑回路通過圍繞接觸管周圍的空間，以特別是在進(jìn)行具有強(qiáng)烈熱效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)實(shí)現(xiàn)熱平衡。
對(duì)于該熱交換劑回路已知，應(yīng)在反應(yīng)器的每個(gè)水平區(qū)段實(shí)現(xiàn)基本上均勻的熱交換劑的溫度分布，以盡可能使所有接觸管都均勻地參與到反應(yīng)過程中(例如，DE-B-1601162)。如在例如DE-B-3409159中所作說明，通過分別安裝在反應(yīng)器端部的外部環(huán)形管道進(jìn)行熱供應(yīng)或熱消散(散熱)而實(shí)現(xiàn)溫度分布的平整，所述環(huán)形管道具有多個(gè)殼體開口。
另一種熱傳遞的改進(jìn)方案是通過裝入一個(gè)轉(zhuǎn)向板實(shí)現(xiàn)的，該轉(zhuǎn)向板交替地在反應(yīng)器的中央和反應(yīng)器的邊緣打開一個(gè)通過截面。這種設(shè)置特別適用于具有一自由中央空間的環(huán)形布置的管束，并由例如GB-B-310175已知。轉(zhuǎn)向板導(dǎo)致相對(duì)于接觸管的橫向流動(dòng)，由此引起流動(dòng)速度和熱傳遞量的提高。
對(duì)于接觸管數(shù)量為大約10000到50000，特別是約15000到33000的，且附加地裝備有轉(zhuǎn)向板的大型反應(yīng)器，熱交換劑的壓力損失相對(duì)極高。
在這種反應(yīng)器中，在上部環(huán)形管道和下部環(huán)形管道之間設(shè)置泵系統(tǒng)是適宜的，其中將熱交換劑例如通過一環(huán)形管道輸入反應(yīng)器的下部區(qū)域。
如果直接將熔融鹽泵入反應(yīng)器上部部分或上部環(huán)形管道，則必需的4到5m的輸送高度要求一種技術(shù)上不利的且易發(fā)生故障的泵系統(tǒng)，此外這還是由于昂貴的泵軸密封裝置、較長(zhǎng)的泵軸、以及通過泵軸傳遞至下部電機(jī)軸承的較大熱量。此外，上述輸送高度還要求在高處設(shè)置一個(gè)熔融鹽平衡容器，而出于安全原因該平衡容器是不希望的。整個(gè)泵壓力都作用在軸密封裝置上。
在反應(yīng)器的上端輸入熱交換劑，即與同樣在反應(yīng)器上端輸入接觸管的反應(yīng)混合物為并流/同向流，已知地對(duì)于反應(yīng)進(jìn)行是有利的(對(duì)比DE-A-4431449)。
對(duì)比逆向的流動(dòng)方式，同向流動(dòng)具有一些優(yōu)點(diǎn)，例如較高的流量、較低的催化劑熱點(diǎn)溫度、在接觸管內(nèi)存在朝向反應(yīng)終點(diǎn)方向希望的熱交換劑的溫度升高、在反應(yīng)器截面上好的熱交換劑的溫度均勻性，即好的水平溫度分層、由于不存在由熱交換劑產(chǎn)生的反饋/回授(Rueckkoppelung)而在反應(yīng)器空間的高度上具有清晰的運(yùn)行狀態(tài)。
但是，如果熱交換劑例如直接通過一上部的環(huán)形管道輸入反應(yīng)器的上部區(qū)域，并通過例如下部的環(huán)形管道直接從反應(yīng)器的下部區(qū)域?qū)С?，如DE-A-4431449說明的反應(yīng)混合物和熱交換劑的同向流動(dòng)方式會(huì)在泵系統(tǒng)方面造成上面所述困難。
由DE 19836792已知，在一個(gè)接觸管束反應(yīng)器中，可以利用上部和下部環(huán)形管道之間的空間輸入熱交換劑以使其轉(zhuǎn)向，其中在向下部環(huán)形管道輸入熱交換劑的同時(shí)可以具有利用經(jīng)過驗(yàn)證的泵裝置使熱交換劑和反應(yīng)混合物同向流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。為此還建議，在上部環(huán)形管道和下部環(huán)形管道中分別設(shè)置一個(gè)柱筒狀的中間壁，該中間壁分別將所述環(huán)形管道分隔成一個(gè)內(nèi)側(cè)管道和一個(gè)外側(cè)管道。熱交換劑被導(dǎo)入外側(cè)的下部環(huán)形管道，并從這里以已知的方式通過殼體開口被導(dǎo)入包圍接觸管的空間，在此通過轉(zhuǎn)向板形成回紋形的流動(dòng)，所述外側(cè)的下部環(huán)形導(dǎo)管通過上部和下部環(huán)形導(dǎo)管之間的區(qū)域與內(nèi)側(cè)的上部環(huán)形導(dǎo)管相連通。熱交換劑通過殼體開口離開反應(yīng)器下部部分的包圍接觸管的空間并進(jìn)入內(nèi)側(cè)的下部環(huán)形管道。該內(nèi)側(cè)的下部環(huán)形管道則又通過上部和下部環(huán)形管道之間的區(qū)域與外側(cè)的上部環(huán)形管道相連通。

發(fā)明內(nèi)容
與此相反本發(fā)明的目的在于，為下述問題提供另一種特別是制造技術(shù)上較簡(jiǎn)單的解決方案，即雖然利用常用的，即是從下面輸送的泵裝置輸送熱交換劑，但其中還應(yīng)實(shí)現(xiàn)使熱交換劑在上部區(qū)域進(jìn)入一垂直豎立的接觸管束反應(yīng)器的接觸管之間的中間空間。上述問題應(yīng)以簡(jiǎn)單的方式，特別是在不對(duì)反應(yīng)器本身進(jìn)行改動(dòng)的情況下，得到解決。
該目的是通過一個(gè)帶有一個(gè)泵導(dǎo)管的用于向一個(gè)帶有一束具有垂直設(shè)置的縱向軸線的接觸管的反應(yīng)器輸送熱交換劑的泵實(shí)現(xiàn)的，該泵優(yōu)選地分別通過一個(gè)環(huán)形管道，在反應(yīng)器的上部區(qū)域輸入熱交換劑，以及從反應(yīng)器的下部區(qū)域?qū)С鰺峤粨Q劑。
由此本發(fā)明的特征在于，所述泵具有一個(gè)包圍泵導(dǎo)管的殼體，該泵在殼體的下部部分具有一個(gè)開口，通過該開口借助泵從反應(yīng)器下部區(qū)域排出的熱交換劑流入殼體，然后在殼體的內(nèi)壁和泵導(dǎo)管的外部之間的區(qū)域內(nèi)，在一些情況下經(jīng)過一個(gè)熱交換器向上流動(dòng)，然后通過泵導(dǎo)管上部區(qū)域內(nèi)的一個(gè)開口流入泵導(dǎo)管的內(nèi)部空間，從上至下貫穿流過該空間并通過泵導(dǎo)管下部區(qū)域的一個(gè)開口流入反應(yīng)器，并流入接觸管之間的中間空間的上部區(qū)域。
本發(fā)明在向反應(yīng)器輸入以及導(dǎo)出熱交換劑的設(shè)計(jì)方面不僅限于此。熱交換劑的輸入和導(dǎo)出可以優(yōu)選地分別通過一個(gè)環(huán)形管道實(shí)現(xiàn)。但也可以采用其它的流體引導(dǎo)裝置，例如通過在反應(yīng)器空間內(nèi)相互對(duì)立的無接觸管的空間，如在DE-A 19857842中結(jié)合具有矩形橫截面的反應(yīng)器模塊一起說明的那樣。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，熱交換劑通過泵導(dǎo)管下部區(qū)域內(nèi)的一個(gè)開口流入殼體內(nèi)壁和泵導(dǎo)管外壁之間的另一個(gè)中間空間，從下至上穿流過該中間空間并最終通過該空間上部區(qū)域內(nèi)的一個(gè)開口流入反應(yīng)器，并流入接觸管之間的中間空間。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，泵設(shè)置在較高的位置，以使該泵優(yōu)選地通過一個(gè)上部環(huán)形管道直接向一個(gè)帶有接觸管束的反應(yīng)器內(nèi)輸送熱交換劑，使其進(jìn)入接觸管之間的中間空間。
在該實(shí)施例中，有利地設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)從反應(yīng)器的上部區(qū)域通入泵的排氣管道。如果設(shè)有多個(gè)排氣管道，這些排氣管道則特別是對(duì)稱地分布地設(shè)置在反應(yīng)器的周向，并在通入泵之前匯聚成一個(gè)集管。所述排氣管道例如可以設(shè)計(jì)成以小的距離布置在上部管底下方的反應(yīng)器殼體上的支管，或設(shè)計(jì)成由反應(yīng)器內(nèi)部空間通向反應(yīng)器外部的管底本身上的通孔。所述排氣管道優(yōu)選地沿泵殼體的外壁特別是直接與其相鄰地向上延伸。由于該實(shí)施例不需要附加的外部加熱裝置，因此在熱技術(shù)上是有利的。
根據(jù)需要也可以這樣設(shè)計(jì)所述排氣管，即其在泵內(nèi)的液面以上或以下的通入該泵。
這樣根據(jù)本發(fā)明一個(gè)泵具有一個(gè)殼體，該殼體引起由泵輸送的熱交換劑的轉(zhuǎn)向。
根據(jù)本發(fā)明的泵優(yōu)選地是一個(gè)螺旋槳式泵，特別是具有一個(gè)帶有三個(gè)或多個(gè)葉片的螺旋槳。
為了輸送用于向接觸管束反應(yīng)器供應(yīng)反應(yīng)熱或從接觸管束反應(yīng)器消散反應(yīng)熱的液態(tài)的通常為熔融鹽的熱交換劑，使用軸向輸送泵，通常為螺旋槳式泵。螺旋槳式泵借助在泵導(dǎo)管內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳輸送希望的液體，在當(dāng)前情況下為熱交換劑，例如一種熔融鹽或一種載熱油。螺旋槳到泵導(dǎo)管之間優(yōu)選地具有一個(gè)在2到10mm之間的間隙。在此要求在泵導(dǎo)管內(nèi)從上向下輸送液體，這是因?yàn)榉駝t特別會(huì)出現(xiàn)密封問題。泵導(dǎo)管基本上是一個(gè)包圍所述螺旋槳的空腔圓柱體。
在當(dāng)前情況下在泵導(dǎo)管周圍設(shè)置有一個(gè)殼體，該殼體包圍泵導(dǎo)管，并且與以恰當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置在泵導(dǎo)管上的開口一起這樣地設(shè)計(jì)該殼體，以引起熱交換劑在泵內(nèi)的轉(zhuǎn)向。
此外該殼體在其下部區(qū)域還具有一個(gè)開口，從反應(yīng)器中排出的熱交換劑通過該開口流入，并在泵導(dǎo)管和殼體的內(nèi)壁之間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)被向上引導(dǎo)，通過泵導(dǎo)管上部區(qū)域的一個(gè)開口流入泵導(dǎo)管的內(nèi)部空間，并象通常情況一樣由上向下穿流過該空間，通過該空間下部區(qū)域的一個(gè)開口離開該空間，并最終在反應(yīng)器的上部區(qū)域內(nèi)重新輸入進(jìn)反應(yīng)器。
泵導(dǎo)管和殼體上的開口不是在泵導(dǎo)管或殼體的整個(gè)橫截面積上延伸的，而只是占據(jù)泵導(dǎo)管或殼體橫截面積的20到50％，優(yōu)選地為30％?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)闹螚U加固被去除的區(qū)域，即開口處。也可以以這樣的方式實(shí)現(xiàn)泵導(dǎo)管或殼體上的開口，即泵導(dǎo)管或殼體在相應(yīng)的區(qū)域由一個(gè)開孔的板件形成，或在該區(qū)域具有切縫。
殼體可以制造上簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)為具有矩形橫截面，但是也可以，特別是在較高壓力載荷的情況下，將殼體設(shè)計(jì)成具有圓形的橫截面。
優(yōu)選地在殼體的一個(gè)或多個(gè)熱交換劑轉(zhuǎn)向區(qū)域內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)向板。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在螺旋槳下方設(shè)置有一個(gè)帶有葉片的出口導(dǎo)向裝置，以消除流體中的旋轉(zhuǎn)/渦流。優(yōu)選地這樣設(shè)計(jì)該出口導(dǎo)向裝置，即其被貫穿流過的橫截面對(duì)應(yīng)于螺旋槳區(qū)域內(nèi)被穿流過的橫截面。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在泵軸的下端設(shè)置有一個(gè)在一個(gè)軸承/支承件內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸銷。由此，因?yàn)樯喜枯S承的載荷較小，螺旋槳可以以較大的周向速度運(yùn)轉(zhuǎn)，可以減小螺旋槳和泵導(dǎo)管內(nèi)壁之間的間隙，泵運(yùn)行得較為精確并需要較少的維護(hù)。因此泵可以完成較大的體積流量和較高的輸送高度。如果泵輸送熔融鹽作為熱交換劑，則該熱交換劑本身就對(duì)軸承起潤(rùn)滑作用。此外還可以用鎢-碳-鋼(Wolfram-Carbid-Stahl)對(duì)軸承進(jìn)行加強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明的泵特別適于用于進(jìn)行散熱的或吸熱的反應(yīng)特別是氧化反應(yīng)的接觸管束反應(yīng)器。
附圖的簡(jiǎn)要說明下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
其中

圖1示出一個(gè)用于使熱交換劑在泵中轉(zhuǎn)向的泵的優(yōu)選實(shí)施例，圖1a中為剖視圖；圖2示出另一個(gè)用于使熱交換劑在泵中轉(zhuǎn)向的優(yōu)選實(shí)施例，圖2a中為剖視圖；圖3示出在泵軸下端具有一個(gè)軸銷的另一個(gè)實(shí)施例；和圖4示出另一個(gè)可選方案，其中泵設(shè)置在反應(yīng)器的上方并可以直接向反應(yīng)器的上部環(huán)形管道內(nèi)輸送熱交換劑。
具體實(shí)施形式圖1示出一個(gè)使的熱交換劑6在其中轉(zhuǎn)向的泵1，該泵具有導(dǎo)管13，包圍導(dǎo)管13的殼體14以及設(shè)置在殼體14內(nèi)的熱交換器18，該導(dǎo)管在其上部區(qū)域內(nèi)具有一個(gè)入口16并在下部區(qū)域內(nèi)具有一個(gè)出口17。所述熱交換器只是示例性地示出，同樣也可以將泵設(shè)計(jì)成不具有熱交換器。圖1a中的D-D剖面示出了殼體14在橫截面內(nèi)的矩形結(jié)構(gòu)。在螺旋槳20的下方設(shè)置有一個(gè)帶有葉片22的出口導(dǎo)向裝置21。優(yōu)選地在殼體14內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)熱交換劑6的轉(zhuǎn)向區(qū)域內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向板19。
圖2示出另一個(gè)用于使熱交換劑6轉(zhuǎn)向的泵1的實(shí)施例，圖2a中為E-E剖視圖，其中與圖1中所示不同，如圖2a中的剖視圖所示，殼體14在橫截面內(nèi)為圓形且圍繞所述泵導(dǎo)管13設(shè)置。
圖3示出一個(gè)泵的優(yōu)選實(shí)施例，該泵在泵軸的下部帶有一個(gè)在軸承24內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向軸銷23。
圖4示出一個(gè)帶有螺旋槳20以及具有葉片22的出口導(dǎo)向裝置21的泵1的一種特別有利的結(jié)構(gòu)形式，該泵直接向一個(gè)具有一束接觸管2的反應(yīng)器的上部環(huán)形管道25內(nèi)輸送熱交換劑。下部環(huán)形管道的參考標(biāo)號(hào)為26，通過該環(huán)形管道由泵1將熱交換劑抽出。對(duì)應(yīng)于所示的優(yōu)選實(shí)施例，在從下部環(huán)形管道26通往泵1的輸入管道內(nèi)可以安裝一個(gè)熱膨脹補(bǔ)償器28，且從反應(yīng)器的上部區(qū)域?qū)С鲆粋€(gè)在泵內(nèi)液面的上方通入所述泵的排氣管道27。在這種結(jié)構(gòu)形式中還可以有利地在殼體14內(nèi)的熱交換劑的轉(zhuǎn)向區(qū)域內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向板。
權(quán)利要求
1.一個(gè)帶有一個(gè)泵導(dǎo)管(13)的用于向一個(gè)帶有一束具有垂直設(shè)置的縱向軸線的接觸管(2)的反應(yīng)器輸送熱交換劑(6)的泵(1)，優(yōu)選地分別通過一個(gè)環(huán)形管道(25、26)在反應(yīng)器的上部區(qū)域向所述接觸管(2)之間的中間空間輸入熱交換劑(6)，以及從反應(yīng)器的下部區(qū)域?qū)С鰺峤粨Q劑(6)，其特征在于，所述泵(1)具有一個(gè)包圍所述泵導(dǎo)管(13)的殼體(14)，該泵在該殼體(14)的下部部分具有一個(gè)開口(15)，通過該開口借助所述泵(1)從反應(yīng)器下部區(qū)域排出的熱交換劑(6)流入所述殼體(14)，然后在所述殼體(14)的內(nèi)壁和所述泵導(dǎo)管(13)的外壁之間的區(qū)域內(nèi)，在一些情況下經(jīng)過一個(gè)熱交換器(18)向上流動(dòng)，然后通過所述泵導(dǎo)管(13)上部區(qū)域內(nèi)的一個(gè)開口(16)流入所述泵導(dǎo)管(13)的內(nèi)部空間，從上至下貫穿流過泵導(dǎo)管并通過泵導(dǎo)管(13)下部區(qū)域的一個(gè)開口(17)流入反應(yīng)器，并流入接觸管(2)之間的中間空間的上部區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的泵(1)，其特征在于，所述熱交換劑(6)通過所述泵導(dǎo)管(13)下部區(qū)域內(nèi)的所述開口(17)流入所述殼體(14)內(nèi)壁和所述泵導(dǎo)管(13)外壁之間的另一個(gè)中間空間，從下至上穿流過該中間空間并通過該空間上部區(qū)域內(nèi)的一個(gè)開口流入反應(yīng)器，進(jìn)入所述接觸管(2)之間的中間空間的上部區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的泵(1)，其特征在于，該泵(1)直接將所述熱交換劑(6)輸送進(jìn)上部區(qū)域內(nèi)，特別是一個(gè)帶有一束接觸管(2)的反應(yīng)器的上部環(huán)形管道(25)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的泵(1)，其特征在于，所述泵是一個(gè)軸向泵，優(yōu)選地是一個(gè)具有一個(gè)帶有三個(gè)或多個(gè)葉片的螺旋槳(20)的螺旋槳式泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)的泵(1)，其特征在于，所述殼體(14)設(shè)計(jì)成具有矩形橫截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)的泵(1)，其特征在于，所述殼體(14)設(shè)計(jì)成具有圓形的橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)的泵(1)，其特征在于，所述殼體(14)的一個(gè)或多個(gè)熱交換劑(6)轉(zhuǎn)向區(qū)域內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)向板(19)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的泵(1)，其特征在于，在所述泵導(dǎo)管(13)內(nèi)在螺旋槳(20)下方設(shè)置有一個(gè)帶有葉片(22)的出口導(dǎo)向裝置(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)的泵(1)，其特征在于，泵軸的下端設(shè)置有一個(gè)在一個(gè)軸承(24)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向軸銷(23)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)的泵(1)的應(yīng)用，用于向一個(gè)帶有一束接觸管(2)的反應(yīng)器輸送所述熱交換劑(6)，以進(jìn)行散熱的或吸熱的反應(yīng)特別是氧化反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)帶有一個(gè)泵導(dǎo)管(13)的用于向一個(gè)帶有一束具有垂直設(shè)置的縱向軸線的接觸管(2)的反應(yīng)器輸送熱交換劑(6)的泵(1)，其中所述泵(1)具有一個(gè)包圍泵導(dǎo)管(13)的殼體(14)，該泵在殼體(14)的下部部分具有一個(gè)開口(15)，通過該開口借助所述泵(1)從反應(yīng)器下部區(qū)域排出的熱交換劑(6)流入殼體(14)，然后在殼體(14)的內(nèi)壁和泵導(dǎo)管(13)的外壁之間的區(qū)域內(nèi)，在一些情況下經(jīng)過一個(gè)熱交換器(18)向上流動(dòng)，然后通過泵導(dǎo)管(13)上部區(qū)域內(nèi)的一個(gè)開口(16)流入泵導(dǎo)管(13)的內(nèi)部空間，從上至下貫穿流過該空間并通過泵導(dǎo)管(13)下部區(qū)域的一個(gè)開口(17)流入反應(yīng)器，并流入接觸管(2)之間的中間空間的上部區(qū)域。
文檔編號(hào)F04D29/52GK1513089SQ02811358
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月6日
發(fā)明者G·奧爾貝特, T·馬特克, M·庫(kù)默爾, T·呂爾, F·羅索夫斯基, , G 奧爾貝特, 乜, 鞣蛩夠 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司