專利名稱:用于控制放熱催化反應(yīng)的溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在其最普遍的方面涉及用于在假等溫條件下，換句話說，在將反應(yīng)溫度控制在預(yù)定最適宜值附近的有限范圍內(nèi)的條件下，進行放熱化學(xué)反應(yīng)的方法。
特別是，本發(fā)明涉及基于嵌入其中發(fā)生上述類型的反應(yīng)的催化床的管束或板狀熱交換器的使用，控制所述反應(yīng)的溫度的方法。
更具體而言，本發(fā)明涉及用于控制放熱反應(yīng)的溫度和蒸汽的同步生產(chǎn)的上述類型的方法。
現(xiàn)有技術(shù)已知為了控制希望在假等溫條件進行的催化反應(yīng)的溫度，在大多數(shù)情況下利用在適當(dāng)?shù)臒峤粨Q器內(nèi)部流動的預(yù)定工作流體和其中嵌入所述交換器且其中發(fā)生上述反應(yīng)的催化床之間的熱交換。
還已知在放熱或高放熱反應(yīng)的情況下，在上述熱交換的情況下，通常使用水作為工作流體以得到充足產(chǎn)量的蒸汽以及反應(yīng)溫度的適宜控制。特別是，在此情況下，熱交換工作流體是沸水。
穿過熱交換器的沸水吸收一定量的熱量，從而產(chǎn)生蒸汽。在熱交換器的入口，將這種蒸汽與沸水分離、回收并且用于其中正在進行所考慮的放熱反應(yīng)的設(shè)備的各種運行中。
另一方面，將沸水循環(huán)到熱交換器中以實現(xiàn)其熱交換工作流體的功能。
盡管有利并且廣泛應(yīng)用于本領(lǐng)域，但是正由于進入熱交換器的工作流體的溫度是水的沸騰溫度，這種技術(shù)具有公認(rèn)的缺點。由于這種原因，控制反應(yīng)溫度的可能性是非常有限的，反應(yīng)溫度最低可達到的值在任何情況下均高于水的沸騰溫度。
發(fā)明概述本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供用于控制放熱反應(yīng)的溫度和蒸汽的同步生產(chǎn)的方法，該方法可克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。
根據(jù)本發(fā)明，通過上述類型的方法，基于如下熱交換器的使用解決這種技術(shù)問題，所述熱交換器被沸水沿著內(nèi)部通道穿過，所述內(nèi)部通道在沸水的進口和出口之間延伸，該方法的特征在于，將另外的水流輸送到所述交換器的至少一個中，所述另外的水流在所述熱交換器入口處的溫度低于所述沸水的溫度。
有利地，在至少一個位置處將所述另外的水流輸送到所述至少一個熱交換器中，所述至少一個位置相對于所述內(nèi)部通道位于所述沸水進口的上游。
從參考附圖，根據(jù)所述發(fā)現(xiàn)而完成的方法的實施方案的描述中，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將變得更清楚，所述實施方案僅僅為了說明性而非限制性目的而給出。
附圖簡述圖1顯示了用于實施本發(fā)明的反應(yīng)器的示意性截面圖。
圖2顯示了圖1的反應(yīng)器的示意性橫截面。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案詳述參考圖1，用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的反應(yīng)器整體用1表示。
這種反應(yīng)器1包含具有垂直軸X-X的圓柱形外殼2，配備有反應(yīng)物的進口3a的上端部3和配備有產(chǎn)物出口4a的下端部4。
在這種反應(yīng)器1的內(nèi)部，在圖1中以A和B標(biāo)記的水平面之間，放置多個板狀熱交換器5，將其安置在相互平行且平行圓柱形外殼2的軸X-X的平面上(這就是它在圖2的實施例中的情形；通常備選的是其中徑向安置板狀熱交換器的情形)，嵌入到催化床6中，以本身已知的方式支撐并因此沒有說明。這種交換器具有扁平的平行六面體構(gòu)造并且包含一對寬大的壁，所述壁優(yōu)選由金屬的、基本上平坦的、并置的、周邊連接的板構(gòu)成，從而限定在它們之中的腔，所述腔用作適當(dāng)?shù)臒峤粨Q工作流體的通道并且通過適合的供應(yīng)和排出連接與外部相通。
在多個熱交換器5的每一個板狀交換器5a中，限定上短邊5b、下短邊5c和兩個長垂直邊5d和5e。
所述多個熱交換器5通過供應(yīng)管7、循環(huán)管8和排出管9而與外部處于流體相通狀態(tài)。
通過靠近下短邊5c安置在垂直長邊5e上的連接5g，供應(yīng)管7與每一個熱交換器5a處于流體相通狀態(tài)，而通過靠近上短邊5b安置在垂直長邊5e上的連接5f，排出管9與每一個熱交換器5a處于流體相通狀態(tài)。
另一方面，通過以離下短邊5c預(yù)定的距離安置在垂直長邊5d上的適合的連接5h，循環(huán)管8與每一個熱交換器5a處于相通狀態(tài)。
通過循環(huán)管8和排出管9，多個熱交換器5與在該反應(yīng)器以外的蒸汽鍋筒10處于相通狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，將反應(yīng)物流通過進口3a輸送到反應(yīng)器1中，并且穿過催化床6(在此處反應(yīng)物進行放熱反應(yīng)以提供反應(yīng)產(chǎn)物)，流向平行于軸X-X的出口4a。從催化床6出來的這種反應(yīng)產(chǎn)物(可以是例如氨或甲醇)通過下端部4，從下端部4通過出口4a將其排出。
來自蒸汽鍋筒10并且通過管8輸送到反應(yīng)器1的沸水流沿著內(nèi)部通道穿過多個熱交換器5，所述內(nèi)部通道在對應(yīng)連接5h的進口和對應(yīng)連接5f的出口之間延伸。在圖1舉例說明的非限制性實施例中，沸水相對于催化床6內(nèi)部的反應(yīng)物流以逆流方式流動。
此外，通過供應(yīng)管7和通過連接5g，將溫度低于上述沸水的另外的水流注入到所述多個熱交換器5的內(nèi)部和相對于所述內(nèi)部通道的連接5h的上游。
然后，另外的水流和沸水流在熱交換器5a內(nèi)部混合。
在熱交換器5a內(nèi)部流動的水通過該交換器的壁吸收在催化床6中由放熱反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱并且部分相變，從而導(dǎo)致蒸汽的產(chǎn)生。
在熱交換器5a的出口，將沸水流和蒸汽通過排出管9送到蒸汽鍋筒10，在此分離沸水和蒸汽。將沸水通過循環(huán)管8循環(huán)到反應(yīng)器1中，而通過蒸汽排出管11取走蒸汽。
使用本發(fā)明的方法，在熱交換器5a內(nèi)部，特別是在連接5g和連接5h之間的區(qū)域，即溫度低于沸騰溫度的水的供應(yīng)和沸水的供應(yīng)之間的區(qū)域，可以達到低于水的沸騰溫度的熱交換工作流體的最低溫度。
通過這么做，反應(yīng)器的下部在低于沸騰溫度的溫度工作，所述溫度還可以根據(jù)需要改變；另一方面，反應(yīng)器的上部在高于沸騰溫度的溫度工作。
因此，使用本發(fā)明的方法可以解決上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題。
由本發(fā)明產(chǎn)生的主要優(yōu)點如下可以將在下端部4的催化床6，即在反應(yīng)物穿過的催化床的最后部分冷卻更多；這種冷卻使受到平衡限制的反應(yīng)例如氨或甲醇合成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率得到提高。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另外的優(yōu)點是，在通過自然循環(huán)進行來自蒸汽鍋筒的水的循環(huán)的情況下，以某一速度，即在來自蒸汽鍋筒的水流的入口處高于水流本身的速度，將另外的水流注入到板狀交換器的下部中，容易在恰當(dāng)?shù)姆较蛏辖⒆匀粚α鳌?br> 當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對上述用于控制放熱催化反應(yīng)的溫度的方法進行諸多修改和改變以滿足具體和暫時的需要，所有這些修改和改變在任何情況下均在如后附權(quán)利要求
所限定的本發(fā)明的保護范圍的覆蓋之下。
權(quán)利要求
1.用于控制放熱反應(yīng)的溫度和蒸汽的同步生產(chǎn)的方法，所述方法基于熱交換器(5a)的使用，所述熱交換器(5a)被沸水沿著在沸水進口(5h)和出口(5f)之間延伸的內(nèi)部通道穿過，所述方法的特征在于，將另外的水流輸送到所述交換器(5a)的至少一個中，所述另外的水流在所述交換器(5a)的入口(5g)處的溫度比所述沸水的溫度更低。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，在至少一個位置(5g)將所述另外的水流輸送到所述至少一個交換器(5a)中，所述至少一個位置(5g)相對于所述內(nèi)部通道位于所述沸水進口(5h)的上游。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，所述至少一個熱交換器(5a)是所謂的板狀熱交換器。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種用于控制放熱反應(yīng)的溫度和蒸汽的同步生產(chǎn)的方法，該方法基于熱交換器(5a)的使用，所述熱交換器(5a)被沸水沿著在沸水進口(5h)和出口(5f)之間延伸的內(nèi)部通道穿過。
文檔編號B01J8/02GK1997445SQ200580019658
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月10日
發(fā)明者E·菲利皮, E·里齊, M·塔魯佐 申請人:卡薩爾甲醇公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan