本发明专利技术涉及一种进行放热或吸热气相反应的管束反应器，它具有包括由催化剂填充的反应管的管束，所述反应管由反应气体流过并穿过一反应区，在所述反应区内液态的载热介质环绕流过所述反应管，并且在所述反应区内围绕每个反应管布置多个用于改善热传递的流内置件，其中，建议了流内置件的设计和布置，利用所述设计和布置，在载热介质循环量较小或反应管纵向上的温度差较大时，使热传递保持足够大和管束横截面上的温度差保持足够小。为了进一步使载热介质中的温度均匀化，还建议在管束反应器中在反应区前面连接预热区，在管束的范围内，所述反应区和预热区液体密封地相互隔开，并且由相同的载热介质流过这两个区。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于进行放热或吸热气相反应的管束反应器，它具有包括由催化剂填充的反应管的管束，所述反应管由反应气体流过并穿过一反应区，在所述反应区内液态的载热介质环绕流过所述反应管，并且在所述反应区内围绕每个反应管布置多个用于改善热传递的流内置件(Strmungseinbaute)。本专利技术还涉及一种用于进行放热或吸热气相反应的管束反应器，它具有一由反应器外壳包围的包括由催化剂填充的反应管的管束，所述反应管的一端由气体入口罩覆盖，其另一端由气体出口罩覆盖，并且所述反应管在气体入口罩附近穿过一预热区，接着穿过一反应区，其中所述预热区和相邻接的反应区在管束的区域由一隔板相互分隔开，并分别都由载热介质流流过。在本申请的范围内，术语“反应气体”也应理解为包括多种作为组分的反应气体的反应气体混合物。
技术介绍
对于管束反应器的设计和运行存在一系列的对经济性和产品质量起决定性作用的影响因素。重要的影响因素首先包括在具有强烈热特性(Wrmetnung)的反应中反应管和反应管外侧上的载热介质之间高的热传递，同时与在垂直于反应管纵向穿过管束的每个横截面中载热介质中尽可能低的温度差相结合。由此可在每个横截面内在反应管内壁上实现均匀的温度分布，并由此可确保管束内统一的反应进行过程，即一反应管束的所有反应管—现代管束反应器可包含30000个或更多反应管—沿反应管的轴线具有基本上相同的反应气体温度分布图(Temperaturprofil)。由此可实现反应产物的高产出和良好的选择性。此外特别是对于放热氧化反应，还要求具有高的载热介质侧的传热系数，以在发生非预期的反应过程(失控(run-away)反应)时确保足够的冷却作用，并由此避免造成损害。对于所有的反应管，通过适当的流入性能来实现在每个横截面内尽可能均匀的温度分布和尽可能相同的和良好的传热值。为此已知多种措施。如由美国专利Nr.4398595已知，为了改善传热，采用带肋的管作为反应管，并通过垂直于反应管的纵向完全或部分地穿过管束的杆件增强载热介质中的湍流。所述杆件也可以相互布置成直角。这里不利的是，所述反应管的图案必须是矩形的，并由此必须忍受比三角形分布小的管密度。此外，通过放置到反应管排之间的巷道中的杆件，向下的管分配(Rohrteilung)受到限制或者管的间距较大。为了增强湍流，在DE10024348A1中建议，用填充体填充反应管之间的空间。由此，尽管管和管分配的布置不再受到限制，但在这种解决方案中平均流动横截面变得非常窄。因为一方面通常无法避免载热介质中污物，另一方面填充体散装物由于强烈变窄的流动横截面起过滤器的作用，存在阻塞的危险，阻塞会造成不均匀的通过流、局部过热或过冷、压力损失提高并由此垂直于反应管的纵向产生大的温度差。在这种已知的管束反应器中，应该—如对于大多数应用场合有利的那样—通过高的载热介质循环量，在反应管的纵向上也保持温度差尽可能小，即在整个反应器中存在接近相同的、理想情况下是等温的状态。但是对于一系列放热和吸热反应还希望，温度从反应管气体入口侧端部朝其气体出口侧端部升高或降低，因为这种温度分布图对于例如反应速度、转化(率)和产出量和选择性起有利的影响。通过已知的多区反应器或通过多个前后顺序连接的分开的反应器来满足这种在反应管的气体出口侧端部上较高或较低的温度要求，其中在每个区域或在每个反应器内分别在接近等温的状态下进行各反应。这种解决方案的缺点是复杂并且昂贵。同样例如由EP0700714A1或EP0700893A1已知，这样来运行载热介质通过水平延伸的转向板曲折形地流过管束的传统的放热单区反应器，即载热介质的温度从进入反应器的入口到流出反应器的出口升高2至10℃，优选升高3至6℃。这通过相应地确定—即降低—载热介质的流动速度来实现。其中应该指出，随着泵功率的降低，在反应器横截面上的温度分布图的不均匀性增加，因此出于稳定性的原因温度差优选只为3至6℃。这意味着，在反应管的纵向上希望的较大的温度差也会在管束的横截面上出现，这是不希望的。为了降低管束横截面上的温度差，已知在反应气体进入反应区之前将其预热到载热介质进入管束时的温度，因为所输入的反应气体多数情况下明显比所输入的载热介质冷。为此，在DE10024348A1中建议，在管束反应器前面连接一热交换器。因为需要单独的带有自己的载热介质循环和相应的调节及循环装置的装置，这种解决方案较复杂。可选地还已知一种电预热装置，但电预热装置是昂贵的，并且通常由于爆炸保护的原因是不可能设置的。由EP0700714A1和EP0700893A1已知一种布置在管束反应器中的预热区。这里通过使反应气体首先流过例如惰性颗粒散装物，而使预热在反应管本身内进行。通过附加的装置，例如中央旁路，可以降低对于载热介质中的温度分布的不利影响。但是当循环量较小时，所述已知的措施却不足以避免横截面内大的温度差，即消除如上所述EP0700714A1和EP0700893A1中指出的横向于反应管纵向的温度分布图的不均匀性。
技术实现思路
与此不同，本专利技术的目的是这样改善所述类型的管束反应器，即可以用较小的载热介质循环量运行，即可实现反应管纵向上较大的温度差，并在同时使热传递保持足够大，而使管束横截面上的温度差保持足够小。根据本专利技术，所述目的在开头所述类型的管束反应器中这样来实现，即所述流内置件在反应管的纵向上和/或在其周向上分别以很小的相互间的净间距布置，所述间距的尺寸最大是使得通过径向位于外部的反应管形成的圆的直径与每个间距的比值最小为13。根据本专利技术，所述目的在开头所述类型的管束反应器中还可以这样来实现，即将反应区分成至少两个环形空间，所述环形空间通过沿管束的周向延伸的板件限定，并且在所述环形空间内布置有设计成螺旋形导板的流内置件，所述流内置件导致螺旋形的通过流。通过根据本专利技术的措施可以使管束反应器以这样的较少的载热介质循环量并由此以这样的较大的沿反应管纵向的温度差运行，这种循环量和温度差在现有技术中由于在这里出现的在管束横截面上的大温度差而被认为是无法实现的。利用根据本专利技术的流内置件的构型和布置，既可以显著地改善传热系数，也可以使横向于反应管纵向的温度分布明显均匀化。已经证明，流内置件相互之间的净间距与管束的外部尺寸适当的大比值导致提高通流速度/增强湍流/增大热传递面积中的至少两种效果的共同作用，并不仅对改善传热系数具有显著的影响，而且还会使热传递均匀化，并由此使反应管内壁上横向于反应管纵向的温度分布均匀化。已经证明，从至少13起的大比值，即使在沿反应管纵向温度差较大时，也可以实现比预先已知的管束反应器明显均匀的横向于反应管纵向的温度分布。如果管束反应器沿径向分成其中布置有螺旋形的导流板的环形空间，所述导流板在每个环形空间中引导载热介质流通过位于这里的管束的环形部分，则可以实现相同的效果。螺旋形的流动获得横向流分量，通过所述横向流分量在载热介质中产生明显提高热传递的湍流。同时通过分成环形空间还实现了，在径向内部螺旋部上的和径向外部螺旋部上流动的载热介质之间的流动路径的长度差保持足够小，从而使由于不同的流动路径的长度造成的温度差保持尽可能小。在开头所述类型的管束反应器中，所述管束反应器的管束由反应器外壳包围，在所述管束反应器中反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种进行放热或吸热气相反应的管束反应器，具有包括由催化剂填充的反应管的管束，所述反应管由反应气体流过并穿过一反应区，在所述反应区内液态的载热介质环绕流过所述反应管，并且在所述反应区内围绕反应管分别布置多个用于改善热传递的流内置件，其特征在于，所述流内置件（３４）在反应管（３）的纵向上和／或在其周向上分别以一定的相互间的净间距（３５）布置，所述净间距的尺寸最大是使得由径向位于外部的反应管（３ａ）形成的圆的直径与每个净间距（３５）的比值最小为１３。
【技术特征摘要】
DE 2005-1-14 10 2005 001 952.81.一种进行放热或吸热气相反应的管束反应器，具有包括由催化剂填充的反应管的管束，所述反应管由反应气体流过并穿过一反应区，在所述反应区内液态的载热介质环绕流过所述反应管，并且在所述反应区内围绕反应管分别布置多个用于改善热传递的流内置件，其特征在于，所述流内置件(34)在反应管(3)的纵向上和/或在其周向上分别以一定的相互间的净间距(35)布置，所述净间距的尺寸最大是使得由径向位于外部的反应管(3a)形成的圆的直径与每个净间距(35)的比值最小为13。2.根据权利要求1所述的管束反应器，其特征在于所述流内置件(34)设计成多个环形和盘形的转向板(37、38)，所述转向板具有孔，反应管(3)穿过所述孔延伸。3.根据权利要求2所述的管束反应器，其特征在于在所述盘形的转向板(38)中密封反应管(3)和孔之间的间隙的至少一部分。4.根据权利要求2或3所述的管束反应器，其特征在于在没有管的转向区域安装有内部和/或外部混合构件(42)。5.根据权利要求1所述的管束反应器，其特征在于所述反应区(12)分成至少两个环形空间(I、II)，所述环形空间由沿管束(2)的周向延伸的板(80、81；90、91、92)限定，在所述环形空间中设置有设计成螺旋形导板(84、85；94、95)的流内置件(34)，所述流内置件导致形成螺旋形通过流，其中由径向位于外部的反应管形成的圆的直径与前后顺序排列的螺旋螺纹之间的每个净间距的比值至少为13。6.根据权利要求5所述的管束反应器，其特征在于包括这样的管束(2)，所述管束的没有管的内部区域(39)和环形空间(I、II)设计成同心的或多边形的，并且所述螺旋形的导板(84、85；94、95)分别具有相同的导程。7.根据权利要求6所述的管束反应器，其特征在于所述多边形环形空间的角部区域(94’、95’)没有管。8.根据权利要求5至7中任一项所述的管束反应器，其特征在于按多头螺旋形式设置所述导板(84、85；94、95)。9.根据权利要求5至8中任一项所述的管束反应器，其特征在于在所述环形空间的入口和出口横截面上设置有带有通过开口的节流板，所述通过开口的流动横截面设计成使得在所述环形空间中存在均匀的速度分布。10.根据前述权利要求中任一项所述的管束反应器，其特征在于所述流内置件(34)的至少一部分安装在反应管的外侧并从反应管的外侧伸出。11.根据权利要求10所述的管束反应器，其特征在于所述流内置件设计成隆起、销(56)、板状凸起(60、63、68、69)等形式的单个的构件。12.根据权利要求10所述的管束反应器，其特征在于所述流内置件设计成肋部。13.根据权利要求12所述的管束反应器，其特征在于所述肋部(50、51、53)分别相对于反应管(3)同心地分布。14.根据权利要求12所述的管束反应器，其特征在于肋部(57、58)分别相对于反应管(3)螺旋形地分布。15.根据权利要求12所述的管束反应器，其特征在于肋部(59)沿反应管(3)的纵向分布。16.根据权利要求11至14中任一项所述的管束反应器，其特征在于相邻的流内置件(34)之间的每个净间距至少为3mm。17.根据权利要求15所述的管束反应器，其特征在于净间距至少为3mm。18.根据权利要求10至...
【专利技术属性】
技术研发人员：M莱尔，
申请(专利权)人：曼德韦有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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