[发明专利]用于等温化学反应器的热交换单元

说明书

技术领域

在本发明最一般的方面而言，本发明涉及用于催化化学反应的等温反应器 或拟等温反应器(pseudo-isothermal reactor)技术领域，所述催化化学反应是在 存在合适催化剂的情况下进行并产生热量(放热反应)或吸收热量(吸热反应) 的化学反应。

背景技术

已知上述类型的许多催化化学反应要求温度保持在相当窄的最优产出范围 内，补偿由反应本身所引起的热量产生或吸收。

为此，已知用于催化化学反应的反应器包括大体圆柱形的外壳，该外壳配 备有针对反应物和反应产物的合适的入口/出口，并且包括嵌入有热交换单元的 催化层，该热交换单元能够在放热化学反应的情况下从反应物气体中取走热量， 或者反过来在吸热化学反应的情况下提供热量。因为这样的热交换单元将反应 器中的温度保持在预定范围内，补偿了化学反应的热量增加或吸收，所以所述 反应器被称为“拟等温反应器”，或者更简单的说为“等温反应器”。

热交换单元由多个适当构造、支撑并相互连接的交换器构成，液体形态、 气体形态或相变期间的形态的合适的热交换流体(如导热油、熔盐、液态或沸 腾态的水，乃至反应物气体本身)被供给所述交换器。例如，存在一种用于放 热反应的已知类型的反应器，在该反应器中，一部分气态反应物作为冷却流体 在热交换器内循环，获得对反应物自身进行预热这一额外优点。

板式热交换器被广泛用于本文所虑及类型的等温反应器中。

例如，EP-A-1306126公开了用于径向的或轴向-径向的等温化学反应器的板 式热交换单元，该板式热交换单元包括多个热交换板，所述热交换板被大体径 向布置，以长边平行于该单元的轴而短边沿径向延伸，其中，每个板包括两个 相互并置且平行的壁，所述两个壁通过至少一个周边接缝接合，以限定用于热 交换流体循环的腔室。

已经认识到，板式单元尽管具有诸如交换表面大、成本相对低廉以及便于 组装的优点，但是可能对外部气体流产生一些干扰。特别地，板式单元可能在 反应区域内、在邻接的板之间产生关于气体流的优选通道，所述优选通道彼此 相对隔离。该效应可能降低所述流的混合以及反应物之间的接触。

发明内容

本发明的主要问题在于设计和提供一种用于等温化学反应器的板式热交换 单元，该板式热交换单元能够克服前述缺点，减少所述流在板之间的径向通道 中的分割。

该问题是采用一种用于等温化学反应器的板式热交换单元来解决的，该板 式热交换单元可用于在所述单元中循环的工作流体与馈送到反应器中的反应物 气体流之间的热交换，所述单元包括多个热交换板，其中，每个板包括两个相 互并置且平行的壁，所述壁通过至少一个周边接缝接合，在所述壁之间获得至 少一个用于所述工作流体的循环的内部腔室，其特征在于，每个板具有配备有 多个开口的一个壁，并且相对的壁配备有同样多的、与面向前述开口的开口， 并且该板沿着所述开口的边缘还包括所述壁之间的的接合线(joining line)，获 得穿过板的贯通开口。

根据一个优选实施例，开口被成形为在板的纵向延伸方向上延伸的如缝隙 状或切口状。更优选地，所述贯通开口被布置在多个平行的排上。

应当注意，具有相关的边缘接合线的每个开口往往使板内循环的流体偏离， 具有对于热交换的大体有益的效果。根据本发明的另一方面，沿着每个板，贯 通开口布置在许多平行的排上，并且所述平行的排优选是错开的，获得在板自 身内部的流体的大体为蛇形的路径，这将在下文中通过非限定的示例性实施例 而变得清楚。

在一个优选实施例中，热交换单元的板具有大体模块化的结构，包括多个 部分，每个部分具有至用于热交换流体的入口歧管和出口歧管的相应的连接。 用于馈送和排出流体的歧管有利地被布置在板的两侧，使得板的每个部分(或 模块)在其内部被流体按照大体横向的方向穿过。

优选地，板的每个模块包括被制成为纵向切口或缝隙的多个贯通开口，所 述贯通开口平行并且在纵向上错开，在两个壁之间获得用于热交换流体的蛇形 通道。

优选地，板的贯通开口的总面积为同一板的正表面的2％至20％之间(不考 虑可能的波动)，更优选为在5％至10％之间。根据一个示例性的实施例，垂直 于板的纵向延伸方向测量到的开口的宽度为大约15mm。