壳管式换热器制造技术

通过改善流体在壳程中的循环效率，使具有膨胀连接件的壳管式换热器中的温度分布均匀。这种均匀化的实现是因为使用具有防壳程流体侵入板的换热器，和使用该换热器的催化气相氧化反应方法，上述板附接在围绕壳体外围安装的膨胀连接件上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及壳管式换热器，使用该换热器进行催化气相氧化的方法，和使用该换热器的反应器。在壳管式反应器中进行反应的方法是将一种热介质例如熔盐等加进有一束反应管的壳室，将该介质进行循环，同时将反应所用的气体原料加进反应管；利用上述热介质吸收反应中产生的热量从而保持预定的催化气相氧化反应条件。催化气相氧化反应的例子包括由丙烯生产丙烯醛，由异丁烯生产异丁烯醛，由苯生产马来酐，由二甲苯和/或萘生产邻苯二甲酸酐，由丙烯醛生产丙烯酸，由异丁烯醛生产异丁烯酸等反应。这些催化气相氧化反应伴随着极大量的热量，并且经常局部形成异常高温区(热点)。反应器可能被这些热量引起的热应变所破坏。特别是，在装有隔板，由多个温度不同的室组成的反应器中，如果被隔板隔离的两个室之间的温差很大，在该处就会形成很大的热应力。当温差超过一定的水平，反应器就会因为热应力超过壳体的最大容许受力而发生破裂。所以，为了减小热量对反应器的影响，采用了一种膨胀连接件，它可以吸收由于壳程流体温度的升降而发生的变形。连接件装在反应器壳体上，一根具有类似半圆形截面的长带的内表面朝向反应器内，该长带环绕壳体形成一个几乎水平的圆圈，使用一种已知的方法例如焊接将长带似半圆形的上下两端连接到反应器壳体上，该壳体也几乎是被水平切割的。但是，该方法仍然有一个缺点，就是壳程中的流体会侵入膨胀连接件从而干扰流体运动方向，结果，反应中产生的热量不能有效地除去。而且，含钼催化剂例如含钼-铋-铁的复合氧化物催化剂的一个缺点是，当反应体系中有水蒸气时，钼组分容易升华，特别是在高温下，钼组分的升华会加速(JP-A-55-113730)。此外，在放热反应例如丙烯氧化反应中，在催化床层中局部会形成异常高温区(热点)，产生使钼更容易升华的条件。更有甚者，这些升华的钼组分沉积在温度较低处，从而增加了催化床层的压力降。结果，热点再增多。也就是说，仍然存在难以控制反应温度的问题。因此，本专利技术的完成是基于以下考虑。本专利技术的目的是提供壳管式换热器，其中流体在壳程中的运动不受膨胀连接件干扰；使用该换热器进行催化气相氧化反应的方法，其中使换热器壳程流体的温度分布总体上是均匀的；和使用该换热器的反应器。本专利技术的目的可用一种壳管式换热器来达到，该换热器的特点是将防壳程流体侵入板连接在安装于壳体周边的膨胀连接件上。本专利技术的另一目的可用一种催化气相氧化反应方法来达到，该方法的特点是使用上述壳管式换热器。本专利技术的再一目的可用一种反应器来达到，该反应器的特点是，通过使用垂直于反应管长度方向的一块或多块隔离板将壳管式换热器分割成两个或多个室。根据本方法可以提供一种其中温度分布均匀的壳管式换热器，温度分布之所以均匀是因为通过安装防壳程流体侵入板，使壳程流体可在不受膨胀连接件干扰的情况下运动。本专利技术也可以使反应器壳程中的流体温度均匀分布，并且由于反应管中的压力降在反应进行了很长时间后仍然不变，因而可以延长整个催化剂的寿命，与此同时，催化剂成分例如钼的升华量也是均匀的。本专利技术可以提供在反应器中温度分布均匀的反应器，温度分布之所以均匀是因为使用一块或多块垂直于反应管长度方向的隔离板将壳管式换热器的壳体分割成两个或多个室，而且，通过安装防壳程流体侵入板，当对应每个室进行不同的反应时，壳程流体的运动不受膨胀连接件的干扰。通过以下对优选实施方案的描述，本专利技术上述的和其它的目的、特点和优点将会很清楚。引入并构成本说明书一部分的附图将阐明本专利技术的几个方面，并与文字叙述一起来解释本专利技术的原理。在附图中附图说明图1是本专利技术立式壳管式反应器一个实施例的垂直剖面图；图2是图1部分A的放大图；和图3是用以解释反应管和反应管编号之间关系的反应器部分切割横截面的说明图。任何换热器，只要它是立式或卧式的，具有在圆筒形壳体中排布了很多换热管的结构，并使用在换热管内外进行热交换的系统，即可作为壳管式换热器用于本专利技术而不受特殊限制。该换热器优选立式的，并且优选用该换热器作催化气相氧化等反应的反应器。此外，该换热器更优选装有具有多个开口的环形导管以便加入和导出壳程流体如来自反应器外围的加热介质，该换热器还有在水平面附近使温度分布均匀的设备，在该水平面上有反应器壳程流体的通路。为了使壳程流体的温度分布均匀，最好将环形导管装在每个上下管板的附近。换热器内装有膨胀连接件，它可以吸收因为热介质温度上升或降低等形成的变形。该连接件的构成是，具有类似半圆形截面的长带的内表面朝向换热器内部，围绕壳体形成一个圆环，使用已知的方法例如焊接将类似半圆形长带的上下两端连接到换热器壳体上，该壳体几乎是被水平分割。为了增加换热器壳体的柔性，该膨胀连接件可用与壳体同样材料的板制作。如果必要，可安装多个膨胀连接件。特别是当壳程流体和管程流体之间的温差很大，以及管子材料和壳体材料的热膨胀系数差别极大时，该膨胀连接件很有效。对于防壳程流体侵入板没有特殊的限制，只要它具有防止流体例如热介质侵入环绕壳体外围安装的膨胀连接件的作用。优选该防侵入板典型地是板状材料，可掩盖整个或几乎整个膨胀连接件，使用已知方法例如焊接将其固定在膨胀连接件与反应器壳体之间两个连接处中的任何一个附近。典型地，该板最好固定在两个连接处中相对于壳程流体流动方向的上游一侧，从而不致干扰壳程中循环流体的运动。这种固定可延伸至膨胀连接件的整个周边，但也可使用部分固定的方法，只要能够固定防侵入板即可。由于防壳程流体侵入板的这种安装方式妨碍流体侵入膨胀连接件，壳程流体可在换热器中平稳地流动。最好在换热器中安装使流体在壳程中主要沿水平方向运动的挡板。这里，挡板是已知挡板例如盘形圆板，有一个孔的环形圆板，扇形，半月形，和多孔挡板的一种，或两种或多种的结合。此外，最好将一块密封板安装在换热器壳壁与例如环形圆板边缘之间的空间。如果该密封板能掩盖间隙，对其没有特别限制，但可以包括一种环形板。可将该密封板用已知方法例如焊接固定在壳体上，然后用螺钉将其与挡板连接。该密封板可安装在挡板的顶部或底部(在后文即将描述的图1中，该密封板安装在挡板的上部)。安装密封板可以让壳程流体按照设想沿挡板流动，减小壳程流体的温度分布范围并有可能将反应温度控制在比以往更窄的范围内。这些壳管式换热器可用于催化气相氧化反应，因为即使反应产生热量，它们，特别是立式壳管式换热器，可有效地吸收这些热量。具有分隔室的换热器，分隔室是用垂直于反应管长度方向的一块或两块隔离板将上述换热器壳体分割成两个或多个室而产生的，特别适用于催化气相氧化。当壳体被隔离板分割成两个或多个室时，为了降低每个室的温度分布范围，使用中间管板进行分割这样可使壳程流体尽可能少的泄漏。该中间管板有许多例如两个凹槽，将反应管穿过凹槽用胀管法牢固地固定。为避免产生热应力，壳程流体(热介质)温度在被分割的各室之间的差别最好是100℃或更小(不包括零)。在这种分割式反应器中，防壳程流体侵入板相对于至少一个小室，最好所有小室，最好附接到围绕壳体外围安装的膨胀连接件。以这种方式分割的每个室对应一个换热器，所以最好每个室都安装一套环形导管、挡板和密封板等，方法和换热器一样。下面，将参照附图对本专利技术进行详细描述。作为代表，就立式壳管式反应器进行说明。但是，本专利技术并不仅限于这一实施方案。图1是本专利技术立式壳管式反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳管式换热器，它包括：环绕壳体周边安装的膨胀连接件；和连接在该连接件上的防壳程流体侵入板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西村武，松本行弘，中村大介，森正胜，百百治，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：JP[日本]