[发明专利]等温化学反应器中热交换器板片的支承系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种等温或伪等温化学反应器技术。更具体地，本发明涉及一种等温化学反应器内部的热交换器板片结构连接系统。

背景技术

众所周知，等温或伪等温化学反应器设有内部热交换器，适于提供或移除化学反应器自身内部产生的化学反应热。通常，热交换器插在反应区内部的催化层内，并用于在抵消反应本身所产生(或吸收)的热的状态下，把反应物的温度保持在一个理想的范围内。在其它应用中，生产甲醇的工厂常用等温反应器，其合成反应为放热反应。

上述反应器可为不同的类型，例如根据反应物相对于反应器的主轴所经过的路径，可以是轴向、径向或混合流。

特别地，径向或轴向/径向流等温反应器通常设置为压力容器，其中，容纳有由两个穿孔的同轴壁界定的催化盒，该催化盒包含适当的催化剂(催化床)。

在上述化学反应器中，已知提供了一种板式热交换器，其中，典型的热交换元件为盒形的、平坦的平行六面体元件，通常称为“板片”。该板片主要由两个至少沿周长彼此连接的矩形壁组成，以限定用于加热或冷却流体的通道的内腔。带有板式热交换器的化学反应器，或更简单地，板式反应器例如可见EP-A-1284813。

板式反应器得到了广泛的好评，这是因为：其结构简单、即使在已有的反应器中也能方便安装、与尺寸相比具有较大的热交换表面，因而在许多应用中，其比带有管式交换器的反应器更优。还已经知道，通过在已有的反应器内部设置新的板式交换器以替代管式交换器可以实现反应器的改造。

板式反应器技术面临的是充分支承位于反应器内的热交换板片，也就是上述盒形体的问题。

板片支承系统必须满足各种需求，包括：以适当的方式支承板片的重量；保证长期可靠，例如由反应物/产品流动所产生的震动，该震动可以损害交换器的物理稳固性；在维修或更换时，可以移走一个板片或一组板片。

此外，由于化学反应器内部的容纳空间，板片支承系统受到结构和运行方面的限制，因为可用空间是有限的，并且可取性可能很复杂。例如，不能采取庞大的支承，因为这降低了反应的可用容积和/或降低了催化剂的装载/卸载能力。更重要的是，当介入已经使用了很长一段时间的已有反应器，不推荐采用焊接操作来提供新的支承，应当使用已有的支承。

通常，尤其在老的反应器中，提供一种圆周支承，该支承由焊接到反应器的柱形壳的内部边缘上的支架组成，位于催化床的入口壁，同时内部不再提供支承。在其它情况下，板式交换器位于横向支承梁(例如C形或双C形梁)上，并焊接在反应器内部。应当注意到，在纵轴反应器中，这些支承位于下端板片附近，因此不能轻易接触到。

通常，热交换器包括给定数量的模块元件，即，板片组，每个板片组构成交换器的环形体的一段。尤其当安装到带有部分开口的反应器中，不允许插入整个交换器时，模块结构具有优越性。在这类情况下，通过逐个插入板片组把交换器安装在反应器内部(或替换已有的交换器)，这会给交换器恢复机械一体化，以保证安全支承并阻止板片从安装位置移开所带来问题，尤其当只能获得上述外部圆周支承(支架)时。

需要对现有的支承系统进行改进以满足上述不同需求。尤其在交换器内部完成安装操作时，现有的系统无法满足模块交换器的整体结构的总体恢复需求。

发明内容

本发明基于如下问题：设计并提供了一种板片的机械支承系统，用于上文限定类型的等温反应器中，能够满足上述需求。

通过等温化学反应器内部的板式热交换器的机械支承系统来解决上述问题，所述交换器具有通常的圆柱环形结构以及径向热交换板片，所述板片具有大致为平行六面体的盒形体，该平行六面体具有平行于反应器的轴的面以及位于板片本身相对端、相对于反应器的同一轴为径向的面，所述系统的特征在于，其包括固定于所述板片至少一端的径向面的圆周环箍结构。

根据本发明的一个方面，所述圆周环箍结构为单环或双环的形式；所述双环环箍结构主要包括两个同心环并，还包括位于所述两个环之间的径向连接元件。

所述环箍结构设置在板片的一端或两端。在纵轴反应器中，所述环箍结构至少固定在板片的顶部径向面上，并且还可选择地固定在板片本身相对的底面上。优选地，环箍结构固定在与所述热交换板片的径向面成为一体的流体收集器或分配器上。

根据另一个等同实施方式，热交换板片设置为一个单排，或者也可以，设置为几排或同心“圈”，每排板片都有各自的环箍结构，每个环箍结构可能具有单环结构或双环结构。优选地，内部板片进一步与下一个板片连接，外层排通过钩固定在相应环箍结构上。