[发明专利]进行高压反应的反应器,启动的方法和进行反应的方法

说明书

本发明涉及一种进行高压反应的反应器，包括至少一个其末端各自导通管板且其结合于管板的管，其中管板和所述至少一个管由外壳包围，以使得在管和外壳之间形成外部空间。本发明进一步涉及一种启动该反应器的方法，其中所述至少一个管充满通过用氢气还原而活化的催化剂。最后，本发明还涉及一种在该反应器中进行放热反应的方法。

目前，高压反应通常在绝热高压炉中进行。这些反应与环境隔绝，并且产生的温度分布源于反应物的转化。然而，例如由于供电中断，若反应物的提供不能再确保，则在一些反应中可能有不可控制的失控。这尤其可以导致温度大增。这可能伴随高压的形成，其可能导致反应器的爆炸。

由现有技术已知的高压反应器的另一个缺点是因为由调节引起的变化，在高压反应器的入口中出现变化的温度分布并且因此产物的组成同样有变化。

用于在高达1000巴压力下绝热反应的厚壁容器例如描述于S.Maier，F.J.Miiller，“Reaktionstechnik bei industriellen Hochdruckverfahren”，CIT 58，1986，第287-296页。通常的应用为在200巴下氢化和胺化以及在700巴下煤氢化。对于甚至更高的压力，使用具有壁冷却的细长高压管，然而其不适于非均相催化合成。

与绝热高压炉相比，管束反应器的优点是可以沿管轴产生基本等温的温度分布，并且因此可以更好地开发催化剂床和变化很小的合成条件。然而，因为管在弯曲处受压，因此在管内侧的高压是不利的。需要很大的护罩和管板导致的结果是反应器非常昂贵或不再以迄今常规构造的方式实施。实际上，管束反应器的使用因此目前限制为至多100巴的中压范围。

还有为了利用管束反应器在高压下的优点，例如US 4,221,763描述了具有高压容器的反应器，其中安装管束。此时，冷却剂在每种情况下应具有的压力与管内部压力相同，以使得内件还可以为金银丝结构。然而，没有说明压力在管内部和冷却剂一侧之间是如何平衡的。

此原则还由氨合成已知。在所谓的“Leuna furnace”中，例如如H.Buchter，“Apparate und Armaturen der Chemischen Hochdrucktechnik”[化学高压技术的装置和配件]，Springer-Verlag 1967，第VI章，第III部分，第240-254页中所述，在高压容器中设置管束。管中装有催化剂。预热的合成气体作为冷却剂绕管流动。因此在管内部和管外部之间仅有小压差，其通过在催化剂床处的压降测定。因此在操作压力(通常为221巴)变化的情况下也确保了功能。

本发明的目的是提供一种进行高压反应的反应器，其具有均匀的温度分布并且因此没有由现有技术已知的高压反应器的缺点。另一个目的是提供一种进行高压反应甚至在供电中断的情况下可以安全操作的反应器。

该目的由一种进行高压反应的反应器实现，其包括至少一个其末端各自导通管板且其结合于管板的管，其中管板和所述至少一个管由外壳包围，以使得在管和外壳之间形成外部空间。管板各自具有至少一个由镍基合金构成的表面。所述至少一个管在每种情况下焊接在由镍基合金构成的表面上，由镍基合金构成的表面在每种情况下朝向反应器相应末端的方向。外壳的厚度足够吸收在管和外壳之间由于温差在不同膨胀情况下出现的张力。

在本发明上下文中，高压反应是指装置和机械针对100-325巴的压力范围设计。反应可以在此压力范围内或在小于100巴的压力下进行。

外壳的厚度足够吸收在管和外壳之间由于温差在不同膨胀情况下出现的张力的优点是在外壳中不必提供补偿器。该补偿器通常具有可以在轴向上伸缩且安装在外壳中的波纹管的形式。然而，该类补偿器具有这样的后果：因为补偿器变形，作用在外壳上的压缩力不能被它吸收。由于省去补偿器，可以吸收作用在外壳上的压缩力。这些例如通过管板和反应器盖的质量产生。

外壳的厚度取决于在管内部和外壳之间出现的最大温差是多大。温差越大，则因温度的纵向膨胀越不同。在放热反应的情况下，管通常比外壳热。这意味着管比外壳膨胀至更高的程度。因此，管板出现弯曲。这导致了作用在外壳上的张力。此张力必须被外壳吸收。

外壳的必要厚度还取决于反应器的直径和管的长度。反应器的直径越大且管越长，则外壳必须越厚。