[發明專利]用于調節管束反應器的溫度的調溫裝置和方法

有效

• 申請號: 201110090346.1
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102211003A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: M·萊爾
• 申請（專利權）人: 曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明涉及一種用于借助調溫氣體調節用于催化反應的管束反應器的溫度的調溫裝置，其中所述管束反應器包括一催化劑室和一鄰接所述催化劑室、但與所述催化劑室分開的載熱介質室，其中所述調溫裝置能與所述載熱介質室的載熱介質入口和載熱介質出口流動連接，所述調溫氣體流過在循環回路中的調溫裝置和載熱介質室，所述調溫裝置包括：壓縮氣體供給裝置、用于所述調溫氣體的加熱裝置和用于所述調溫氣體的輸送裝置。此外本發明涉及一種利用這種調溫裝置調節管束反應器的溫度的方法。

背景技術

為了實施多相催化氣相反應例如氧化工藝、氫化工藝、脫氫工藝、氮化工藝、烷基化工藝，在化學工業中，特別是具有等溫固定床的管束反應器作為特殊的固定床反應器構造類型已經被證實是有利的。

在第一實施例中，管束反應器包括反應器主部件，該主部件具有豎直設置的反應管束，其中大多含有顆粒狀的催化劑以及必要時還含有惰性材料。反應管在其端部密封地固定在上管底部和下管底部中。管束由反應器外殼包圍，所述反應器外殼與各管底部密封連接并且與其形成外殼室，在該外殼室中載熱介質繞反應管流動。在這種情況下，外殼室還被稱為載熱介質室，而該管稱為催化劑室。所述反應可以是吸熱的或放熱的。反應氣體混合物經由覆蓋一個管底部的反應器罩輸送給反應管并且作為產品氣體混合物經由覆蓋另一個管底部的反應器罩從反應管排出。

為了得到穩定的反應條件，要爭取達到圍繞反應管的載熱介質的幾乎恒定的溫度和良好的熱傳遞。對于管束反應器工作所必需的輔助設備，例如循環裝置、大多設置在分路中的熱交換器和加熱器，通常位于反應器外殼的外部并且利用盡可能短的連接管路直接連接到反應器外殼上。相應地，載熱介質在一管底部附近進入反應器外殼并且在另一管底部附近從反應器外殼流出。

對用于這種管束反應器的載熱介質的選擇由在工作中出現的最大溫度來確定。在約300℃之下的較低的溫度時，冷卻可以利用沸水來實現。在此，載熱介質室中的壓力可以升高至約100bar。由于這種邊界條件，反應器必須設計成具有較大壁厚度的壓力容器。這種反應器類型的優點是在載熱介質室中非常均勻的溫度分布和在外殼側的非常好的熱傳遞，由此能簡單地設計流動引導裝置。

在另一種實施例中，催化劑室和載熱介質室能互換。這就是說，可將管設計成冷卻管并由載熱介質流過。催化劑設置在圍繞冷卻管的外殼室中。在這種情況下，將管稱為載熱介質室，而外殼室稱為催化劑室。

在約250℃至650℃的溫度范圍內，經常用鹽熔體來排熱。該載熱介質具有非常低的蒸汽壓力并且在工作中以無壓力的方式運行。對于約400℃以下的溫度，可使用有機載熱介質、例如載熱介質油。用于這種載熱介質類型的管束反應器例如從DE?2?207?166?A1或者EP?1?569?745?A1中已知。

如果在啟動或者停止使用管束反應器時以及在工作期間也必須調控(konditionieren)催化劑，則可能會出現特別的問題。“調控”理解為，使催化劑具有一定的特性。

因此，可能必要的是：在啟動管束反應器之前或啟動管束反應器時使催化劑從非活性狀態轉變成用于生產的活性狀態，該非活性狀態例如已經通過在運輸和填充到催化劑室中時與空氣中氧氣的接觸而產生。反之，可能必要的是：在停止使用管束反應器時或者停止使用管束反應器之后使活性的催化劑去活化以便可靠地更換和排出。

此外，在不同的化學反應中，催化劑的活性在工作中逐漸減弱，催化劑在此同樣、然而不希望地被去活化。這可能是由于不同的原因。催化劑例如可能會隨著時間的推移被氧化或者催化劑表面覆蓋有碳黑或其它污染物。為了確保經濟的生產，必須恢復催化劑的活性。完全更換掉催化劑是復雜且昂貴的，因此盡可能優選在原位調控催化劑，所述調控在這種情況下還稱為再生。再生間隔與各個工藝過程相關。

所述調控以下述方式實現，即：在幾小時至幾天數量級的較短的時間內引導調控氣體通過催化劑填充料(Katalysatorschüttung)。該調控氣體具有適合于相應工藝的成分、溫度和壓力。出現氧化反應或還原反應。每個影響因素導致相應的結構措施。成分和壓力通常可以通過在反應器上游的轉換裝置良好地改變。