[发明专利]用于调节管束反应器的温度的调温装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助调温气体调节用于催化反应的管束反应器的温度的调温装置，其中所述管束反应器包括一催化剂室和一邻接所述催化剂室、但与所述催化剂室分开的载热介质室，其中所述调温装置能与所述载热介质室的载热介质入口和载热介质出口流动连接，所述调温气体流过在循环回路中的调温装置和载热介质室，所述调温装置包括：压缩气体供给装置、用于所述调温气体的加热装置和用于所述调温气体的输送装置。此外本发明涉及一种利用这种调温装置调节管束反应器的温度的方法。

背景技术

为了实施多相催化气相反应例如氧化工艺、氢化工艺、脱氢工艺、氮化工艺、烷基化工艺，在化学工业中，特别是具有等温固定床的管束反应器作为特殊的固定床反应器构造类型已经被证实是有利的。

在第一实施例中，管束反应器包括反应器主部件，该主部件具有竖直设置的反应管束，其中大多含有颗粒状的催化剂以及必要时还含有惰性材料。反应管在其端部密封地固定在上管底部和下管底部中。管束由反应器外壳包围，所述反应器外壳与各管底部密封连接并且与其形成外壳室，在该外壳室中载热介质绕反应管流动。在这种情况下，外壳室还被称为载热介质室，而该管称为催化剂室。所述反应可以是吸热的或放热的。反应气体混合物经由覆盖一个管底部的反应器罩输送给反应管并且作为产品气体混合物经由覆盖另一个管底部的反应器罩从反应管排出。

为了得到稳定的反应条件，要争取达到围绕反应管的载热介质的几乎恒定的温度和良好的热传递。对于管束反应器工作所必需的辅助设备，例如循环装置、大多设置在分路中的热交换器和加热器，通常位于反应器外壳的外部并且利用尽可能短的连接管路直接连接到反应器外壳上。相应地，载热介质在一管底部附近进入反应器外壳并且在另一管底部附近从反应器外壳流出。

对用于这种管束反应器的载热介质的选择由在工作中出现的最大温度来确定。在约300℃之下的较低的温度时，冷却可以利用沸水来实现。在此，载热介质室中的压力可以升高至约100bar。由于这种边界条件，反应器必须设计成具有较大壁厚度的压力容器。这种反应器类型的优点是在载热介质室中非常均匀的温度分布和在外壳侧的非常好的热传递，由此能简单地设计流动引导装置。

在另一种实施例中，催化剂室和载热介质室能互换。这就是说，可将管设计成冷却管并由载热介质流过。催化剂设置在围绕冷却管的外壳室中。在这种情况下，将管称为载热介质室，而外壳室称为催化剂室。

在约250℃至650℃的温度范围内，经常用盐熔体来排热。该载热介质具有非常低的蒸汽压力并且在工作中以无压力的方式运行。对于约400℃以下的温度，可使用有机载热介质、例如载热介质油。用于这种载热介质类型的管束反应器例如从DE 2 207 166 A1或者EP 1 569 745 A1中已知。

如果在启动或者停止使用管束反应器时以及在工作期间也必须调控(konditionieren)催化剂，则可能会出现特别的问题。“调控”理解为，使催化剂具有一定的特性。

因此，可能必要的是：在启动管束反应器之前或启动管束反应器时使催化剂从非活性状态转变成用于生产的活性状态，该非活性状态例如已经通过在运输和填充到催化剂室中时与空气中氧气的接触而产生。反之，可能必要的是：在停止使用管束反应器时或者停止使用管束反应器之后使活性的催化剂去活化以便可靠地更换和排出。

此外，在不同的化学反应中，催化剂的活性在工作中逐渐减弱，催化剂在此同样、然而不希望地被去活化。这可能是由于不同的原因。催化剂例如可能会随着时间的推移被氧化或者催化剂表面覆盖有碳黑或其它污染物。为了确保经济的生产，必须恢复催化剂的活性。完全更换掉催化剂是复杂且昂贵的，因此尽可能优选在原位调控催化剂，所述调控在这种情况下还称为再生。再生间隔与各个工艺过程相关。

所述调控以下述方式实现，即：在几小时至几天数量级的较短的时间内引导调控气体通过催化剂填充料(Katalysatorschüttung)。该调控气体具有适合于相应工艺的成分、温度和压力。出现氧化反应或还原反应。每个影响因素导致相应的结构措施。成分和压力通常可以通过在反应器上游的转换装置良好地改变。