化学反应特别是吸附分离过程用的反应器制造技术

用于化学反应、特别是吸附分离过程，如从含氮混合气中吸附分离出氮以及从含ＣＯ↓［２］混合气体中吸附分离出ＣＯ↓［２］的反应器，基本上是环绕一个垂直的轴按对称圆柱形建造的，具有一个外壳及其中的、填满松散的物料的床层，由内筐、外筐以及床层底部的底板所围成，在外筐和外壳之间以及内筐里面形成了气体导入和导出区，床层在其整个长度上几乎都是环形的，而在上部区域是帽形的；内筐（４）内部形成的气体导入或气体导出区域中至少设置了一个占体积物体（１８）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
化学反应特别是吸附分离过程用的反应器本专利技术涉及一种用于化学反应特别是用于吸附分离过程的反应器，它基本上是环绕一个垂直的轴按对轴圆柱形建造的，且具有一个外壳和一个在该外壳内的床层，该床层内填满松散的物料，且由一个内筐、一个外筐以及床层底部的底板所围成，在外筐和外壳之间以及内筐内部形成了气体导入区或气体导出区，其中，床层在其整个长度上几乎都是环形的，而在上部区域是帽形的。本专利技术还涉及反应器在吸附反应方面的应用。上述类型的反应器在比如DE-OS2742752中是已知的，但在该专利公报中描述的反应器只是用于化学反应。按权利要求1的上位概念的反应器还有另一个应用领域，它可以用于在气体和以松散形式存在的活性物料之间进行的各种反应。此活性物料可以是比如一种吸附剂或一种催化剂。这类反应器的床层不必考虑采取措施去补偿床层的沉降现象。它是这样实现的，即如图中所示的床层在其整个长度上几乎都是环形的(A区域)，而在床层的上面部分是帽形的(B区域)。在反应期间，反应气体由比如介于反应器外壳和外筐之间的空间导入，并再由内筐内部的空间导出，由此使该反应气体被引入通过填有松散物料的床层。自然，此流动方向也可以反过来，此时反应器首先由内筐内部的空间导入，通过床层后到达反应器外壳和外筐之间的空间，并由此空间导出。在将此类反应器用于吸附分离过程时需要考虑的是随着使用时间的增长，活性材料、吸附剂的吸附能力要降低。因而吸附剂需要定期再生。在再生间期，压力将下降，而且/或者引入一种再生气体通过活性材料床层，这种气体不是要纯化的反应气体或加料气体，而是具有-->另一种化学组成和/或处于另一种热力学状态的气体。在DE-OS2742752所述的反应器结构中有一个作为气体入口区或气体出口区的中心管空间，它处在内筐的内部，它是在反应器内部形成的一个比较大的没有充填活性材料的空间。在吸附分离过程的再生期间，这部分空间导致高的气体损耗或产品损耗，因而收率变坏，对某些过程如空气分离过程将导致比能耗的升高。因而本专利技术的目的是提供一种上述类型的反应器，但避免了所提到的缺点。按本专利技术，上述目的是如下实现的：在内筐内部形成的气体导入或气体导出区域中至少设置一个占体积的物体。按本专利技术反应器的一种有利的实施方案，该占体积的物体基本上是对称圆柱形的。本专利技术以及附属权利要求所代表的实施方案可通过图来详细说明。图中展示了按本专利技术反应器的示例性实施形式的基本构造和主要特征。用简易的单图来加以说明，特别是反应器外尺寸和材料厚度之间的比例不是按尺寸画的。按本专利技术的反应器基本上是绕垂直轴1按对称圆柱形建造的。它由外壳2围成，该外壳有一个上半球7和一个下半球9。在下半球9上开有入口孔10和出口孔11，还有一个孔12用来通加料气(混合物)，以及由所纯化气体中分离出来的组分或反应后的气体(混合物)。上半球7的上方设有入孔8，用来加入和/或取出松散的物料。在反应器里面是吸附床层或催化床层3，它是由内筐4和外筐5围成的。吸附床层或催化床层3的下面由底板6挡住，按本专利技术反应器的实施方案，该底板一般是通过星状安排的筋条17支撑在外壳2的下半球9上。筐4和5由开孔大的簿板制成，板上覆盖有金属丝的织网。需要净化或反应的气体比如空气经入口孔10流进反应器的下部区域13，并通过底板6的下面拐进由外壳2和外筐5形成的环形空间14。-->由此，气体经过径向构件通过吸附床层3到达环形间隙15，此间隙是由内筐4和占体积物体18所形成的。正如已提到过并在图上展示过那样，占体积物体18基本上是对称圆柱形的。原则上该占体积的物体18可以是任意形状，只要能让气体流过即可。为得到优化的气体流动，占体积物体18可以是下端变尖的锥状体。流入环隙15的净化了的或反应后的气体，经过出口孔11流出反应器。通过在内筐4内部形成的供导入或导出气体用的区域中设置占体积物体18，在根据上述DE-OS2742752的反应器结构中反应器内部不填充活性物料的体积显著地减小。在再生期间这种“体积减小”减少了气体消耗和产品损耗。因而改善了收率和减少了比能耗。近年来吸附法不断趋向缩短循环周期(吸附/解吸)，这样相应地需要提高气流速度。由此带来的缺点同样可通过本专利技术的反应器来解决或显著地减小。随着循环周期的缩短，相应地提高了短期内的气体通量。这样尤其是在小直径的内筐中，相应地提高了气流的速度，这会导致对活性床层的高的力学负荷。此法的技术缺点可通过扩大流通面积，即通过大的内筐直径得以有效地克服。与此相关的较大体积可以通过占体积物体18使之减小到所需的值。按本专利技术反应器的一种有利的实施方式，床层3一直高到在上半球7的顶部设置的入孔8内。在吸附或反应开始时反应或吸附床层3中深入入口8中的那一部分床层并不参加发生在反应或吸附床层3和加料气体之间的反应。但是不希望有的反应或吸附床层3的沉降现象是在反应器起动后，比如在反应器完成新的反应式吸附材料充填后立刻就发生的。随着沉降现象的出现，深入入孔8的那部分床层向下沉降。这一部分下沉的反应或吸附床层就可以去填充床层3中因沉降而出现的空间。在吸附分离法的解吸期间，吸附剂上吸附的组分通过减压或藉助于真空泵从环形空间14、反应器13的下部区域以及出口孔12抽出，离开反应器。-->当然可以设置一个孔，它既可作为入口孔也可以作为出口孔，用来代替图中显示的入口孔10和出口孔12。按本专利技术的反应器，还建议内筐(4)内部形成的气体导入区或气体导出区的端部做成帽形(16)的，这样保证在此区域内气体能较好地导通。如已经提到的那样，按本专利技术的反应器适用于吸附分离过程。特别适宜的是从含氮的混合气中、特别是从空气中吸附分离氮，或者是从含二氧化碳的混合气中、特别是从还原性废气中吸附分离二氧化碳。按本专利技术的反应器原则上可有利地用于任何一种吸附分离过程，从一个多组分(气体)混合物中分离出一种或多种组分，或者是将一个多组分(气体)混合物分离开。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于化学反应、特别是用于吸附分离过程的反应器，该反应器基本上是环绕一个垂直轴按对称圆柱体建造的，它有一个外壳和一个在该外壳内的床层，所述床层内填充有至少一种松散的物料，而且是由内筐、外筐以及床层底部的底板围成的，在所述外筐和外壳之间以及内筐的内部形成了气体导入区域和气体导出区域，其中所述床层在其全部长度上几乎都是环形的，在其上部区域形成帽形，此反应器的特征在于，在内筐（４）内部形成的气体导入区域或气体导出区域中至少设置一个占体积物体（１８）。

【技术特征摘要】
DE 1997-8-14 19735389.41、用于化学反应、特别是用于吸附分离过程的反应器，该反应器基本上是环绕一个垂直轴按对称圆柱体建造的，它有一个外壳和一个在该外壳内的床层，所述床层内填充有至少一种松散的物料，而且是由内筐、外筐以及床层底部的底板围成的，在所述外筐和外壳之间以及内筐的内部形成了气体导入区域和气体导出区域，其中所述床层在其全部长度上几乎都是环形的，在其上部区域形成帽形，此反应器的特征在于，在内筐(4)内部形成的气体导入区域或气体导出区域中至少设置一个占体积物体(18)。2、按权利要求1的反应器，其特征在于，所述占体积物体(18)基本上是对称圆柱形的...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗莱特格布，弗兰克维斯纳，鲁道夫胡特尔，克里斯蒂安赫尼希，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]