[发明专利]与流化床进行热交换的装置及方法

说明书

技术领域

本发明一般性涉及与物料的流化床进行热交换的装置和方法。

背景技术

流化床反应器和它们在涉及到放热的非均相气相反应的方法中的应用例如可从EP-A-0546677，EP-A0685449和EP-A-0847982中获知。

EP-A-0546677公开了用于在流化床反应区将乙烷氧化成乙酸的方法。在EP-A-0546677中说明的实施例中，乙烷与含有水、CO、CO₂、O₂、乙烯和乙烷的再循环物流相结合，合并的物流被加入到流化床反应器中。含有分子氧的物流和蒸气单独被引入到流化床反应器中。热的氧化产物离开反应器的顶部并流经蒸汽发生热交换器、冷却器和空气冷却器。据描述该流化床反应器还在床中配有冷却盘管(没有示出)，可将水引入其中和从中排出蒸汽。

EP-A-0685449公开了在流化床反应器中制造乙酸乙烯酯的方法，它包括通过一个或多个入口将乙烯和乙酸加入到流化床反应器中，通过至少一个另外的入口将含氧气体加入到流化床反应器中，将含氧气体、乙烯和乙酸在流化床反应器中一起结合并于此时与流化床催化剂材料接触以使乙烯、乙酸和氧气反应生产出乙酸乙烯酯和从流化床反应器中回收乙酸乙烯酯。EP-A-0685449描述了装有冷却盘管(被提供来从反应器中转移热)的含有可流化的微球催化剂的流化床反应器的应用。

EP-A-0847982公开了在流化床反应器中在升高的温度下通过乙烯、乙酸和含氧气体在流化床催化剂材料存在下进行反应来生产乙酸乙烯酯的方法，其特征在于将一种液体引入到流化反应器中，为的是通过液体的蒸发从反应器中除去热量。

在流化床反应器中的热交换管可用于除去放热反应的热量。它们还可用于加热可流化的催化剂床或甚至干燥催化剂，例如在停工之后。

根据EP-A-0847982，希望使用一些冷却管/盘管，以提供除热的“微调”。根据EP-A-0847982，典型地，通过向反应器中添加液体可达到约70％的除热效果。进一步声称，通过向反应器中添加液体可使除热效果达到100％和大于0％之间的任何合适的百分数且不超过所操作设备的安全界限。

EP-A-0776692描述在流化床反应器中热交换器件的应用，其中用于支持一个或多个基本上水平的支承梁的器件是通过用非连续的支撑结构代替连续的壁架来实现的。

EP-A-1034837涉及用于乙烯的氧氯化以生产氯乙烯单体的装有冷却管的流化床反应器的应用。这些冷却管相互之间等距离地间隔，并能够以方形(90°)和/或三角(60°)构型来排列。

在流化床中使用热交换管的问题是它们会干扰流化床的流动特性。这一问题在需要大量的热交换管的放热量大的流化床反应中是特别突出的。所以需要解决的问题是提供一种与流化床一起使用的装置，其中在降低热交换管对流化床的流化特性的影响的同时保持了热交换容量。已经发现，这可通过使用一种确定排列的热交换管来实现。

发明内容

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了包括一种容器的装置，该容器具有：

(1)用于在容器中的流化区内使可流化物质的床流化的器件；和

(2)位于流化区中用于从流化区中除热和/或用于为流化区提供热量的热交换管，特征在于该热交换管相对于流化区的轴纵向排布，具有矩形间距(pitch)(它的一边的长度是另一边长度的至少1.5倍)和/或具有三角形间距(它的两个边的长度各是最短边长度的至少1.5倍)。

根据本发明的另一方面，提供了从物料的流化床中除热和/或为该物料的流化床提供热量的方法，该方法包括：

(i)在具有支持该物料流化床的器件的容器中的流化区内将可流化物料的床加以流化；和

(ii)利用在流化区中相对于流化区的轴纵向排布的具有矩形间距和/或具有三角形间距的热交换管，从物料的流化床中除热和/或为物料的流化床提供热量，该矩形间距的一边的长度是另一边长度的至少1.5倍，和该三角形间距的两边各自的长度是最短边长度的至少1.5倍。

本发明通过使用具有矩形间距排列和/或三角形间距排列的热交换管来解决以上所述的技术问题，该矩形间距的一边的长度是另一边长度的至少1.5倍，和该三角形间距的两边各自的长度是最短边长度的至少1.5倍。

已经发现，这一排列允许很多热交换管排在流化区中，但不会显著干扰物料的流化床的流化特性。