[發明專利]用于等溫化學反應器的熱交換單元

有效

• 申請號: 200880025329.6
• 申請日: 2008-06-30
• 公開（公告）號: CN101754802A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 阿戈斯蒂諾·巴比耶里;尼可拉·索里尼
• 申請（專利權）人: 卡薩爾甲醛公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;F28D9/00;F28F3/08;B01J19/24
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

在本發明最一般的方面而言，本發明涉及用于催化化學反應的等溫反應器 或擬等溫反應器(pseudo-isothermal?reactor)技術領域，所述催化化學反應是在 存在合適催化劑的情況下進行并產生熱量(放熱反應)或吸收熱量(吸熱反應) 的化學反應。

背景技術

已知上述類型的許多催化化學反應要求溫度保持在相當窄的最優產出范圍 內，補償由反應本身所引起的熱量產生或吸收。

為此，已知用于催化化學反應的反應器包括大體圓柱形的外殼，該外殼配 備有針對反應物和反應產物的合適的入口/出口，并且包括嵌入有熱交換單元的 催化層，該熱交換單元能夠在放熱化學反應的情況下從反應物氣體中取走熱量， 或者反過來在吸熱化學反應的情況下提供熱量。因為這樣的熱交換單元將反應 器中的溫度保持在預定范圍內，補償了化學反應的熱量增加或吸收，所以所述 反應器被稱為“擬等溫反應器”，或者更簡單的說為“等溫反應器”。

熱交換單元由多個適當構造、支撐并相互連接的交換器構成，液體形態、 氣體形態或相變期間的形態的合適的熱交換流體(如導熱油、熔鹽、液態或沸 騰態的水，乃至反應物氣體本身)被供給所述交換器。例如，存在一種用于放 熱反應的已知類型的反應器，在該反應器中，一部分氣態反應物作為冷卻流體 在熱交換器內循環，獲得對反應物自身進行預熱這一額外優點。

板式熱交換器被廣泛用于本文所慮及類型的等溫反應器中。

例如，EP-A-1306126公開了用于徑向的或軸向-徑向的等溫化學反應器的板 式熱交換單元，該板式熱交換單元包括多個熱交換板，所述熱交換板被大體徑 向布置，以長邊平行于該單元的軸而短邊沿徑向延伸，其中，每個板包括兩個 相互并置且平行的壁，所述兩個壁通過至少一個周邊接縫接合，以限定用于熱 交換流體循環的腔室。

已經認識到，板式單元盡管具有諸如交換表面大、成本相對低廉以及便于 組裝的優點，但是可能對外部氣體流產生一些干擾。特別地，板式單元可能在 反應區域內、在鄰接的板之間產生關于氣體流的優選通道，所述優選通道彼此 相對隔離。該效應可能降低所述流的混合以及反應物之間的接觸。

發明內容

本發明的主要問題在于設計和提供一種用于等溫化學反應器的板式熱交換 單元，該板式熱交換單元能夠克服前述缺點，減少所述流在板之間的徑向通道 中的分割。

該問題是采用一種用于等溫化學反應器的板式熱交換單元來解決的，該板 式熱交換單元可用于在所述單元中循環的工作流體與饋送到反應器中的反應物 氣體流之間的熱交換，所述單元包括多個熱交換板，其中，每個板包括兩個相 互并置且平行的壁，所述壁通過至少一個周邊接縫接合，在所述壁之間獲得至 少一個用于所述工作流體的循環的內部腔室，其特征在于，每個板具有配備有 多個開口的一個壁，并且相對的壁配備有同樣多的、與面向前述開口的開口， 并且該板沿著所述開口的邊緣還包括所述壁之間的的接合線(joining?line)，獲 得穿過板的貫通開口。

根據一個優選實施例，開口被成形為在板的縱向延伸方向上延伸的如縫隙 狀或切口狀。更優選地，所述貫通開口被布置在多個平行的排上。

應當注意，具有相關的邊緣接合線的每個開口往往使板內循環的流體偏離， 具有對于熱交換的大體有益的效果。根據本發明的另一方面，沿著每個板，貫 通開口布置在許多平行的排上，并且所述平行的排優選是錯開的，獲得在板自 身內部的流體的大體為蛇形的路徑，這將在下文中通過非限定的示例性實施例 而變得清楚。

在一個優選實施例中，熱交換單元的板具有大體模塊化的結構，包括多個 部分，每個部分具有至用于熱交換流體的入口歧管和出口歧管的相應的連接。 用于饋送和排出流體的歧管有利地被布置在板的兩側，使得板的每個部分(或 模塊)在其內部被流體按照大體橫向的方向穿過。

優選地，板的每個模塊包括被制成為縱向切口或縫隙的多個貫通開口，所 述貫通開口平行并且在縱向上錯開，在兩個壁之間獲得用于熱交換流體的蛇形 通道。

優選地，板的貫通開口的總面積為同一板的正表面的2％至20％之間(不考 慮可能的波動)，更優選為在5％至10％之間。根據一個示例性的實施例，垂直 于板的縱向延伸方向測量到的開口的寬度為大約15mm。