[發明專利]用于控制反應器的溫度的設備

在審

• 申請號: 201910343030.5
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110411269A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: J·維拉爾特;M·路德維希;F·蓋倫;J·克諾扎拉;T·奎爾;R·弗蘭克
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限公司
• 主分類號: F28F27/02
• 分類號: F28F27/02;F28F19/02;F28F19/04;B01J19/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

本發明涉及用于控制反應器的溫度的設備，提供了一種熱交換器系統，該熱交換器系統可用于將熱量從其中進行化學反應的化學反應器中去除或引入到該化學反應器中。本發明進一步提供用于控制反應器的溫度的設備和用于執行化學反應的方法，在每種情況下使用包括絕熱內管的熱交換器系統。

技術領域

本發明涉及用于控制反應器的溫度的設備和用于執行化學反應的方法，在每種情況下使用包括絕熱內管的熱交換器系統。

背景技術

熱交換器系統在化學工程中是足夠熟知的，并且當必須將熱量從反應器中去除或引入到反應器中時而使用。原則上，可尤其在放熱化學反應中使用熱交換器系統，以便去除所形成的反應熱并因此具有冷卻效果。另一方面，可替換地，可以使用熱交換器系統(尤其是在吸熱反應的情況下)以將熱引入到反應器中，以便可以進行吸熱反應。在這種情況下，熱交換器系統具有加熱效果。

在現有技術中，已經發現，使用例如在EP0 79 26 83 B1中公開的管或殼管式系統的形式的熱交換器系統是有用的。熱交換器系統通常包括至少一個溫度控制指(temperature control finger)，該至少一個溫度控制指由例如由內管和外管組成的雙管構成，并且可被接納到反應器中。溫度控制指的外管在此與環境，尤其是反應介質接觸。因此，期望的熱傳遞經外管發生。內管用于供應溫度控制介質，該溫度控制介質的回流然后在內管的外壁和外管的內壁之間的環形間隙中。然后熱量通過外管從溫度控制介質傳遞到反應介質或從反應介質傳遞到溫度控制介質，并因此實現期望的效果(即，加熱或冷卻效果)。

在工業中，除了實際的冷卻和/或加熱效果之外，在反應器中使用熱交換器系統還具有盡可能好地防止反應器內的溫度差的發生的目的，以便化學反應可以在反應器的每個部分中進行，并且可以實現物質的最大轉化率。

使用已知的熱交換器系統的技術問題是，溫度控制介質的供應部位和相對于熱交換區域具有最大熱量釋放或者具有最大的熱量需求的部位相隔很遠。從上方流入溫度控制指的內管的溫度控制介質通過在外部環形間隙中沿相反方向流動的加熱或冷卻的溫度控制介質進行預熱或預冷。這是因為這些區域通過經內管傳導熱來結合。

當使用現有技術中已知的熱交換器系統時，因此會是在待冷卻或待加熱的反應器內形成較大溫度差的情況，其效果是化學反應的產率和/或選擇性下降。此外，對負載的變化有較高的靈敏度。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種新型的熱交換器系統，在該情況下，當用于控制反應器中的化學反應的溫度時，上述缺點不會發生。

本發明的根本問題根據權利要求1通過用于反應器的溫度控制(將至反應介質的熱量去除或向反應介質供應熱量)的設備來解決，在該反應器中，可以在反應介質中進行放熱反應或吸熱反應，其中該設備尤其包括熱交換器系統。根據本發明的設備的熱交換器系統包括至少一個溫度控制指，該溫度控制指構造為雙管并且由絕熱內管和外管組成，溫度控制流體通過該絕熱內管引入到雙管中，該外管與其溫度將被控制的介質(尤其是反應介質)直接接觸，并且其中溫度控制流體的回流在內管和外管之間的環形間隙中。

溫度控制指雙管的內管的絕熱效果是引入內管的溫度控制流體與穿過環形間隙的冷卻或加熱的溫度控制流體的回流之間的熱傳遞被最小化或完全防止。由此實現的是，熱傳遞幾乎排他性地在溫度控制流體和反應介質之間，并且在流入和流出的溫度控制流體之間不存在部分熱量的交換。由于溫度控制指的下端通常設置在進行大部分化學反應的反應器的區域中，故也可以通過使用熱交換器系統實現的是，溫度控制流體在反應器中的最熱點或最冷點(即，進行大部分化學反應的地方)處具有最大的可能吸熱能力(用于冷卻)或最大的可能放熱能力(用于加熱)，并且尚未通過內管和外管之間的熱傳遞進行預熱或預冷。

溫度控制指的數量原則上可以自由地選擇，并且可以與最終用途(尤其是待冷卻或加熱的化學反應)和/或使用部位的構造(尤其是反應器設計)相匹配。