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管束反应器

阅读：214发布：2020-05-12

IPRDB可以提供管束反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种管束反应器，其用于执行催化的气相反应，其带有反应管束(其在运行中填充有催化剂且被反应气体流过)、气体流入侧的和气体流出侧的管底、反应器壳(其包围管束且与管底密封地连接以与管底构造壳腔，在壳腔中反应管在运行中被载热体在周围冲刷)，气体流出侧的管底具有被管束占据的至少一个第一管底截段且具有无管束的至少一个第二管底截段，在气体流出腔中存在至少一个第一气体流出腔截段(其与第一管底截段对齐)且存在至少一个第二气体流出腔截段(其与第二管底截段对齐且具有死腔)，且带有布置在第二气体流出腔截段中的至少一个导流装置，其构造成使得其从第一气体流出腔截段将从反应管流出的反应气体的部分流导入死腔中。，下面是管束反应器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于执行催化的气相反应的管束反应器，其带有

- 反应管束，其在运行中填充有催化剂且被反应气体流过，

- 气体流入侧的和气体流出侧的管底，其与所述反应管的气体流入侧的或气体流出侧的端部密封地连接且所述反应管穿过其通到气体流入腔或气体流出腔中，- 反应器壳，其包围所述管束且与所述管底密封地连接以与所述管底构造壳腔，在所述壳腔中所述反应管在运行中被载热体在周围冲刷，- 其中，气体流出侧的所述管底具有被所述管束占据的至少一个第一管底截段且具有无管束的至少一个第二管底截段，并且- 其中，在所述气体流出腔中存在与所述第一管底截段对齐的至少一个第一气体流出腔截段且存在至少一个第二气体流出腔截段，其与所述第二管底截段对齐且具有死腔，并且带有- 至少一个导流装置，其布置在所述第二气体流出腔截段中，

其特征在于，至少一个所述导流装置(8)构造成使得其从所述第一气体流出腔截段(18)将从所述反应管(3)流出的所述反应气体(10)的部分流导入所述死腔(20)中。

2.根据权利要求1所述的管束反应器，其特征在于，至少一个所述导流装置(8)从所述第二气体流出腔截段(19)延伸进入所述第一气体流出腔截段(18)中且所述导流装置(8)伸延成使得其将从所述反应管(3)中流出的所述反应气体(10)的部分流从所述第一气体流出腔截段(18)导入所述第二气体流出腔截段(19)中。

3.根据权利要求2所述的管束反应器，其特征在于，至少一个所述第二管底截段(17)是在所述管束(2)与所述反应器壳(5)的内壁之间的环状的管底截段，且至少一个所述导流装置(8)布置成使得其将反应气体(10)从处在相当外面的反应管(3b)导入在与环状的所述管底截段(17)对齐的第二气体流出腔截段(19)中的死腔(20)中。

4.根据权利要求2或3所述的管束反应器，其特征在于，在气体流出侧的所述管底(4)的中心构造有无管束的管底截段(17)且导流装置(8)布置成使得其将反应气体(10)从处在相当里面的反应管(3a)导入在与中间的无管束的所述管底截段(17)对齐的第二气体流出腔截段(19)中的死腔(20)中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的管束反应器，其特征在于，至少一个所述导流装置(8)构造为导流板。

6.根据权利要求5所述的管束反应器，其特征在于，所述导流板(8)多孔地来构造，使得撞击到所述导流板(8)上的所述反应气体(10)的一部分穿过所述导流板(8)而一部分被导入所述死腔(20)中。

7.根据权利要求1所述的管束反应器，其特征在于，至少一个所述导流装置(8)仅布置在第二气体流出腔截段(19)中且是面结构，其在所述死腔(20)旁边且至少在其高度上在反应管纵向上延伸且至少在所述死腔(20)的高度上具有气体流入开口(42)，其开口横截面相应设计成使得存在最小流通速度。

8.根据权利要求7所述的管束反应器，其特征在于，所述面结构(8)构造为管且布置在与中间的无管束的管底截段(17)对齐的第二气体流出腔截段(19)中并且在轴向上从气体流出侧的所述管底(4)延伸直到进入气体流出接管(11)中，所述气体流出接管(11)布置在跨越气体流出侧的所述管底(4)的反应器罩(6)中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的管束反应器，其特征在于，气体流出侧的所述管底(4)形成所述气体流出腔(7)的壁且至少一个所述导流装置(8)固定在所述管底(4)处。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的管束反应器，其特征在于，反应器罩(6)跨越气体流出侧的所述管底(4)且形成所述气体流出腔(7)的壁并且至少一个所述导流装置(8)固定在所述反应器罩(6)处。

11.一种根据权利要求1至10中任一项所述的管束反应器的应用，其用于制造(甲基)丙烯醛或(甲基)丙烯酸。

说明书全文

管束反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的管束反应器。

背景技术

[0002] 这样的管束反应器例如由文件US 7,554,836 B2和WO 2008/009466 A1已知。在这些文件中提出将挤压体(Verdraengungskorper)布置在气体流出腔(Gasaustrittsraum)的与在壳腔(Mantelraum)中的无管或无管束的区域对齐的截段中。挤压体防止从反应管流出的反应气体在那里流入气体流出腔的处于反应气体主流旁边的死腔(Totraum)中。

[0003] 在本申请的范围中，概念“死腔”被理解成气体流出腔的处于从反应管中流出的反应气体在无导流装置的情况下将占据的流动路径旁边的截段，并且在该死腔中那么存在未限定的流动情况且反应气体因此在那里较长地停留，使得结果可导致不期望的副反应。

发明内容

[0004] 本发明也基于防止从反应管流出的反应气体在气体流出腔的这样的死腔中的不期望的副反应的目的。

[0005] 根据本发明，该目的在开头所提及的类型的管束反应器中由此来实现，即该至少一个导流装置构造成使得其从第一气体流出腔截段将从反应管流出的反应气体的部分流(Teilstrom)导入死腔中。

[0006] 通过根据本发明的措施将从反应管流出的反应气体的部分流导引到气体流出腔的不被反应气体主流流过的死腔中。根据本发明导引到那里的部分流冲洗(durchspuelen)这些放置在旁边的死腔且由此防止反应气体在那里较长地逗留而进行不期望的反应。

[0007] 在本发明的有利的改进方案中，该至少一个导流装置从第二气体流出腔截段延伸进入第一气体流出腔截段中且该导流装置伸延成使得其将从反应管流出的反应气体的部分流从第一气体流出腔截段导入第二气体流出腔截段中。以该方式，可针对性地从反应气体主流中截取所期望的部分流且使其偏转到死腔中。

[0008] 优选地，该至少一个第二管底截段是在管束与反应器壳(Reaktormantel)的内壁之间的环状的管底截段且该至少一个导流装置布置成使得其将反应气体从处在相当外面的反应管导入在与环状的管底截段对齐的第二气体流出腔截段中的死腔中。利用这些措施来有效地冲洗气体流出腔的边缘截段并且在此同时将导流装置的尺寸保持得相对小且保持气体流出腔的绝大多数区域无装入件(Einbauten)。

[0009] 在本发明的有利的改进方案中，在管束反应器(其在气体流出侧的管底的中心具有无管束的管底截段)中导流装置布置成使得其将反应气体从处在相当里面的反应管导入与中间的无管束的管底截段对齐的第二气体流出腔截段中的死腔中。以该方式有效地来冲洗气体流出腔的中间的处于反应气体主流旁边的死腔，而不影响反应气体主要流动的绝大部分。

[0010] 优选地，该至少一个导流装置构造成导流板。该实施形式极其成本有利，因为制造和装配成本极其小。

[0011] 在本发明的一有利的设计方案中，在此导流板多孔地来构造，使得撞击到导流板上的反应气体的一部分穿过导流板而一部分被导入死腔中。由此还更少地影响反应气体主流，因为其可穿过导流板。

[0012] 优选地，该至少一个导流装置也可仅布置在第二气体流出腔截段中且是面结构(Flaechengebilde)，其在死腔旁边且至少在其高度上在反应管纵向上延伸并且至少在死腔的高度上具有气体流入开口，其开口横截面相应设计成使得存在最小流通速度(Durchstroemungsgeschwindigkeit)。利用这些措施，与管束对齐的第一气体流出腔截段保持完全无装入件。

[0013] 在此，面结构优选地构造为管且布置在与中间的无管束的管底截段对齐的第二气体流出腔截段中并且在气体流出侧的管底的轴向上延伸直到进入布置在跨越气体流出侧的管底的反应器罩(Reaktorhaube)中的气体流出接管(Gasaustrittsstutzen)中。以此，以简单的且因此成本有利的方式来制造这样的面结构。

[0014] 优选地，气体流出侧的管底形成气体流出腔的壁且该至少一个导流装置固定在该管底处。在本发明的一同样优选的实施形式中，反应器罩跨越气体流出侧的管底且该反应器罩构造气体流出腔的壁并且该至少一个导流装置固定在反应器罩处。根据相应的情况，例如对于在气体流出腔中的另外的装入件，两个解决方案为导流装置提供了简单的固定可能性。

[0015] 优选地，根据本发明的管束反应器被用于制造(甲基)丙烯醛和用于制造(甲基)丙烯酸。

附图说明

[0016] 接下来根据附图为了示例性还详细地来阐述本发明。其中：图1以示意性的图示显示了根据本发明的管束反应器的第一实施形式的包含气体流出腔的部分横截面；
图2显示了根据本发明的管束反应器的第二实施形式的类似于图1的图示；以及图3显示了根据本发明的管束反应器的第三实施形式的类似于图1的图示；
图4a显示了对根据本发明的导流装置的一实施例的俯视图；
图4b显示了图4a中的导流装置的垂直视图；
图5a显示了根据本发明的导流装置的另一实施例的类似于图4a的图示(沿着图5b中的线Va-Va)；
图5b显示了在安装状态中图5a中的导流装置；以及
图6显示了根据本发明的管束反应器的第四实施形式的类似于图1的图示。

具体实施方式

[0017] 根据本发明的管束反应器1的在附图中示出的实施例具有反应管3束2、(未示出的)气体流入侧的和气体流出侧的管底4、反应器壳5、(未示出的)气体流入侧的和气体流出侧的反应器罩6和带有导流装置8的气体流出腔7。

[0018] 反应管3竖直延伸且以其管轴线9示出。出于清晰性的原因仅示出十二个反应管3。反应管3的实际数量大得多且可超过30000。

[0019] 反应管3在反应器运行中填充有催化剂材料且被反应气体10流过。在示出的实施例中，反应气体10从上向下流动。

[0020] 反应管3以其端部密封地焊接在管底4的通孔中且通到(未示出的)气体流入腔中或到气体流出腔7中。在示出的实施例中，反应管3的下端是其气体流出侧的端部，反应完成的反应气体10从该端部流动到气体流出腔7中。

[0021] 气体流出侧的管底4被气体流出侧的反应器罩6(其与反应器壳5和/或管底4密封地连接)跨越。在其顶部区域中，反应器罩具有气体流出接管11。

[0022] 气体流出侧的反应器罩6和气体流出侧的管底4形成气体流出腔7的壁。

[0023] 反应器壳5包围管束2且与管底4密封地焊接。反应器壳5与管底4共同限定壳腔12，在其中反应管3在反应器运行期间被载热体在周围冲刷(umspuellen)。

[0024] 在示出的实施例中，管束2相应环形地围绕反应器纵轴线13来构造，其带有在最里面的反应管3a之间的中间的无管的或无管束的壳腔截段14和必要时在径向上处在相当外面的反应管3b与反应器壳5的内壁之间的外面的无管的或无管束的环形腔15。

[0025] 相应地，气体流出侧的管底4(以及气体流入侧的管底)具有被管束2占据的管底截段16(其另外也被称为第一管底截段16)和无管束的管底截段17(其另外也被称为第二管底截段17)。

[0026] 气体流出腔7具有第一气体流出腔截段18(其与第一管底截段16对齐)和第二气体流出腔截段19(其与第二管底截段17对齐)。

[0027] 第二气体流出腔截段19在其方面具有所谓的死腔20，其处在从反应管3流出的反应气体10在没有导流装置8的情况下将占据的流动路径旁边。在死腔20中将存在未限定的流动情况，使得反应气体10将在那里较长地停留且结果可产生不期望的副反应。

[0028] 在图1中示出的实施例中，构造为导流板的导流装置8从第二气体流出腔截段19(其处在中间的无管或管束的壳腔截段14之下且相应地在中间的无管束的管底截段17之下、也就是说与其对齐)延伸直到这两个在径向上在最里面的反应管3、3a的气体流出侧的端部之下、也就是说进入第一气体流出腔截段18(其处在管束2之下、也就是说与第一管底截段16对齐)中。

[0029] 导流板8具有两个截段21、22。第一截段21在反应管3或反应器1的纵向上延伸。导流板8的第二截段22从第一截段21出来倾斜地朝向管底4延伸、也就是说在示出的实施例中从导流板8的第一截段21出来朝向上延伸至管底4。相应地，从这两个在径向上在最里面的反应管3、3a流出的反应气体10沿着导流板8的第二截段22流动到上述第二气体流出腔截段19中且在那里进入死腔20(其处在中间的无管束的壳腔截段14或第二管底截段17之下且邻接后者)中。

[0030] 导流板8可经由固定装置25、例如棒、管、支柱固定在气体流出侧的管底4处。

[0031] 在图2中示出的实施例中，附加地还存在第二导流板8a，其从另一第二气体流出腔截段19(其处在无管或管束的环形腔15之下、也就是说在相应的无管束的环状的管底截段17之下或与其对齐)延伸进入与管束2对齐的第一气体流出腔截段18中。

[0032] 该第二导流板8a延伸直到在径向上处在外面的反应管3b的气体流出侧的端部之下。

[0033] 该第二导流板8a也具有两个截段23、24，其第一截段23在第二气体流出腔截段19中在反应管3或者说反应器1的纵向上延伸而其第二截段24联接到第一截段23处且朝向管底24倾斜地延伸进入第一气体流出腔截段18中直到在径向上处在外面的反应管3b之下。

[0034] 因此沿着该导流板8a的第二截段24将从这些反应管3b流出的反应气体10从第一气体流出腔截段18导入第二气体流出腔截段19中。

[0035] 利用与布置在中间的第一导流板类似的固定器件，第二导流板8a也固定在管底4处。

[0036] 在图2中示出的实施例中，中间的导流板8多孔地来构造。其具有孔26或透气的区域，反应气体10的一部分穿过其可流动穿过导流板8，使得从这两个最里面的反应管3、3a流出的反应气体10的仅仅部分流从第一气体流出腔截段18流动到第二气体流出腔截段
19中。

[0037] 此外在它的面对管底4的侧面上布置有导引板27。

[0038] 此外，第二导流板8a同样多孔地来构造，使得从在径向上处在外面的反应管3b流出的反应气体10的部分流分别流动穿过第二导流板8a。

[0039] 此外，在该实施例中气体流出侧的反应器罩6具有人孔(Mannloch)28，装配工穿过其可到达气体流出腔7中，以便在那里执行装配或维修工作。

[0040] 图3显示了类似于图1的实施例，其中，布置在中间的导流板8这里借助于固定装置29固定在反应器罩6处。在图3中示出的固定装置29例如可实施为四腿(Vierbein)，使得反应气体10可无阻地穿过固定装置29流动至气体流出接管11。

[0041] 此外，在图3中示出的实施例中，在导流板8的第一与第二截段21、22之间的过渡30实施为弧形。在此，弧形半径选择成使得对于流动气体10产生流动有利的偏转。

[0042] 在图4a和4b中示出对导流装置8的另一实施形式，其布置在与中间的无管束的管底截段17对齐的第二气体流出腔截段19中。在该实施形式中，导流装置8构造为管，其在其面对气体流出侧的管底4的端部处在横截面上波浪状地扩展或卷边为漏斗31。扩展的管端31处在第二气体流出腔截段19中的死腔20的高度上。背对管底4的端部32朝向背对管底4的侧面延伸预设的长度。

[0043] 背对管底4的管端32的横截面尺寸设计成使得该管端仅处在第二气体流出腔截段19之内、也就是说在反应管3a的最里面的环33之内。而扩展的管端31延伸进入处在管束2之下的第一气体流出腔截段18中，使得从反应管3流出的反应气体10沿着管扩展部31的内侧34被导引到第二气体流出腔截段19中，其中，通过波浪状的扩展部将撞击在那里的反应气体10铲入(hineinschaufeln)死腔20中。

[0044] 导流装置8也可多件式地来实施。例如，未扩展的管截段32可以是市售的管而扩展的截段31可由弧形地切割的板条制成，其两个径向延伸的边缘为了构造漏斗被聚集在一起且相互连接。

[0045] 在图5a和5b中示出的实施例中，各个导流管35从第二气体流出腔截段19延伸到第一气体流出腔截段18中。在示出的示例中，导流管35星形地在径向上相对于反应器纵轴线13延伸。导流管35在与中间的无管束的管底截段17对齐的第二气体流出腔截段19中以一端固定在同心于反应器纵轴线13延伸的保持管(Halterohr)36处。在示出的示例中，其延伸直到反应管3a、3的两个最内部的排列之下且在该处在其自由的端部处倾斜于管纵轴线被切割，以便于构造成带有用于反应气体10的尽可能大的横截面的流入开口37。

[0046] 靠近其自由端，每个导流管35弯曲成使得其流入开口37几乎平行于管底4延伸，以便使反应气体10易于流入导流管35中。

[0047] 为了增大流入导流管35中的反应气体10的量，可将朝向管底4敞开的漏斗插入流入开口中，或者导流管35也可分叉38，这如在图5a中示例性地在右边的导流管处所示。

[0048] 由此，在可比的收集和分配功能中可实现直接固定在保持管36处的导流管35的数量的减少。

[0049] 在死腔20的区域中，导流管35在其面对管底4的侧面上具有气体流出开口39，反应气体10穿过其从导流管35流出到死腔20中。必要时还可构造有侧面的或下面的气体流出开口。

[0050] 在导流管35在中间的保持管36处的固定部位处，保持管36在导流管35的内横截面之内同样可具有气体流过开口40，反应气体10从其流动到保持管36的内部中。在这些情况中，保持管36在其方面具有大量气体流出开口41，反应气体10通过其从保持管36流动到气体流出腔7中。

[0051] 保持管36例如通过焊接、钎焊、铆接或通过螺栓连接固定在管底4处。

[0052] 在图6中示出一实施例，在其中导流装置8仅布置在第二气体流出腔截段19中，其中，气体流出腔截段19在示出的实施例中与中间的无管束的管底截段17对齐。

[0053] 在示出的实施例中，导流装置8构造为导流管，其从气体流出侧的管底4延伸直至气体流出接管11，它固定在反应器罩6处且同轴于反应器纵轴线13伸延。优选地，导流管8也延伸进入该气体流出接管11中。

[0054] 反应器罩6跨越气体流出侧的管底4且在示出的实施例中借助于法兰连接与其密封地连接。

[0055] 导流管8沿着其整个长度且围绕其整个周缘具有气体流入开口42，反应气体10穿过其从第一气体流出腔截段18进入导流管8中。在导流管8中，反应气体10流动至气体流出接管11。

[0056] 气体流入开口42的尺寸相应设计成使得反应气体10以最小流通速度流动穿过其且因此进入死腔20中。优选地，气体流入开口42的尺寸从管底4朝向气体流出接管11减小。

[0057] 在图6中示出的实施例中，反应气体10因此喷淋式地(brausenartig)进入导流管8中且以该方式冲洗死腔20。

[0058] 导流管8可在轴向上和/或在周向上多件式地来实施。优选地，其固定在管底4处。

[0059] 此外，在反应器罩6处可构造有人孔28或进入接管(Zugangsstutzen)，装配工穿过其可到达反应器罩6中，以便在导流管8处执行装配和/或维修工作。

[0060] 在根据本发明的管束反应器1中，有效地来冲洗死腔20(在其中反应气体10会停留较长时间且由此通过另外的反应会产生不期望的副产品)，从而避免这样的停留时间和副反应。

标题	发布/更新时间	阅读量
管束反应器-专利编号CN103071432B	2020-05-13	144
凝汽器管束-专利编号CN105737629B	2020-05-13	136
管束反应器-专利编号CN103846062A	2020-05-12	212
智能管束-专利编号CN105299467B	2020-05-11	368
一种管束-专利编号CN103398614A	2020-05-12	783
智能管束-专利编号CN105299467A	2020-05-11	204
管束支承件-专利编号CN100541105C	2020-05-13	198
塑胶管束-专利编号CN1508467A	2020-05-12	169
管束-专利编号CN1628234A	2020-05-11	697
管束-专利编号CN100359280C	2020-05-11	110

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