[发明专利]固定床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种径向流过的固定床反应器。

背景技术

固定床反应器是用于执行化学反应的反应器，其中流体轴向或径向地流过处在固定床中的催化剂。

现有技术公知有极为不同的固定床反应器。在此具有特别兴趣的是径向流过的固定床反应器。利用该结构类型可能的是，以小的压力损失创造大的流过面。在此在反应器中经常设置有热交换装置，以便输入或输出热量，以便在放热的或吸热的反应中创造相同的反应条件。

因此在EP2165755A1中描述有一种等温化学反应器，其具有带有多个绕反应器轴线布置的热交换元件的热交换元件，所述热交换元件由各一个径向取向的列（其由多个平行地轴向延伸的热交换通道组成）构成。热交换元件的通道分别连接到具有连续变化的横截面的分配器管或收集器管上。在此，热交换通道在热交换元件内部具有纵向横截面（其具有大约椭圆形或矩形的形状）和不同的横向方位。具有非圆形的横截面的每个单独的通道和垂直于所述通道的分配器管或收集器管的联接在技术上要求很高，并且因此也是昂贵的。此外取决于设计地，仅可以达到一个有限的热交换面密度。

在文献DE10031347A1中介绍了一种具有径向布置的热交换板的柱体形的反应器，其中热交换板也可楔形地设计。取决于设计地，这种设备的维护和维修是耗费巨大的。将热交换介质均匀分布到热交换板中需要特别小心。尤其在要求的压力稳定性的情况下或在可变的板厚度的情况下，热交换板的制造是复杂的并且因此是昂贵的。

在EP2363203A1中也公开了一种具有热交换板的反应器，所述热交换板具有多个相邻的通道，用于传输载热介质。由于其复杂的结构，所述热交换板在制造中是昂贵的，并且由于其易损的结构，所述热交换板相对于机械负载，尤其是压力负载来说是脆弱的。

DE102009031765A1公开了一种柱体形的变换器，用于执行放热的催化反应，其中楔形的热嵌板用于输出反应热量。热嵌板特别地匹配于具有蒸发介质的冷却系统。在该系统中，蒸发的载热介质将其在自身处于变换器中的热交换器中的热量传送给次级载热介质循环回路的载热介质。所述热嵌板由于其复杂的、用于确保压力稳定性的结构而在制造中是昂贵的。

发明内容

本发明的任务是提出一种径向流过的、用于在提高的压力下进行具有热效应的化学催化反应的固定床反应器，该固定床反应器在制造中是廉价的，并且可以非常简单地与不同的反应过程和以不同的量释放或吸收的反应热量协调，用于创造尽可能等温的反应条件。

根据本发明，该任务通过具有独立权利要求的特征的反应器来解决。本发明优选的设计方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的反应器以尽可能等温的反应条件适用于执行具有热效应的化学催化反应，尽管反应器的绝热区对于一些反应来说是有利的并因此本发明还涉及具有大体上等温的反应区域的反应器，其具有绝热区。在绝热区中不进行反应气体的冷却或加热。

原则上反应器的形状是柱体形的，具有尽可能圆形的横截面，从而该形状限定了轴向（沿柱体的纵向方向）和径向（在圆形的横截面中从中心向外）的方向。在圆形横截面中沿轴向方向居中地布置有反应器的中心轴线。在使用时反应器直立，也就是说轴向方向竖直地取向。

反应器具有绕中心轴线布置的柱体形的反应器罩，其优选压力稳定地实施并且在其上端部处通过上帽部来封闭且在其下端部处通过下帽部来封闭。反应器罩和上帽部与下帽部的总体在本文的范围内被称为压力罩。

基本上环形的反应室位于反应器罩内部，该反应室包围穿孔的中心管。利用表达“基本上”表明圆形的形状是优选的，然而例如通过制造公差可允许小的误差。

环形的反应室被外空腔包围，其中外空腔和反应室通过至少局部穿孔的外壁分离开。为了使用反应器，催化剂填料填充到反应室中。在中心管的内部限定出内空腔。

外空腔和中心管设置用于输入使用气体和用于输出产品气体，其中是否经由中心管进行输入且经由外空腔进行输出或与之相反依赖于具体的待执行的反应。使用气体的输入或产品气体的输出通过限界反应室的内壁和外壁的穿孔的区域来进行。通过输入和输出能够实现径向的气体流动。