[发明专利]具有床间冷却的多床层催化转化器

说明书

多床层催化转化器至少包括第一催化床、第二催化床和布置在所述第一催化床和所述第二催化床之间的换热器；其中，所述换热器用于将热量从第一催化床的热流出物传递至冷却介质；所述换热器包括多个堆叠的圆板，相邻板之间限定间隙，并且，所述第一催化床的流出物和所述冷却介质分别被送入交替的间隙。

技术领域

本发明涉及具有床间冷却的多床层催化转化器(catalytic converter)领域。

背景技术

中冷式多床层催化转化器用于多个领域中，例如，合成甲醇和合成氨。

中冷式多床层转化器包括串联布置的多个催化床以及一个或多个床间换热器，该些换热器用于冷却从一个床层流向另一个床层的部分反应的产物气流。

根据已知的多床层中冷式布局，催化床具有具有径向流的环形形状，中冷换热器(ICH)在环形床内同轴布置。例如，EP 376 000和EP 2 610 001中描述了这种布局。

床层间冷却器通常是管壳式换热器，冷却介质在管程流动，气流在壳程流动。冷却介质可以是新鲜的气态反应物，利用从产物冷却回收的热量进行预热。

已知的具有管壳式换热器的转化器的缺点在于具有多个催化床的设计和构造很复杂且昂贵。例如，每个管壳式换热器都需要各自的带有两个管板的管束；管板是非常昂贵的物品，并且管与管板之间的焊接是一项精细且昂贵的作业。

US 2010/0310436公开了另一种多床层中冷式布局，其中的ICH是板式换热器。然而，由于反应混合物和冷却介质在板间分布不均导致该布局不能提供有效的热交换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服上述现有技术中的缺点的多床层催化转化器。具体而言，本发明的目的是提供一种具有床间冷却的多床层催化转化器，其易于实现并且能够对反应温度进行准确控制。

该些目的通过权利要求1所述的多床层圆柱形催化转化器实现。所述转化器的优选特征陈述于从属权利要求中。

所述转化器至少包括：

第一催化床、第二催化床和布置在所述第一催化床和所述第二催化床之间的换热器；

所述换热器用于将热量从第一介质传递至第二介质，其中，所述第一介质是进入所述第二催化床前的所述第一催化床的热流出物，所述第二介质是冷却介质；

所述转化器的特征在于：

所述换热器包括多个堆叠的圆板，所述板是全圆式板或环形板，并且，相邻板之间限定间隙；并且

所述第一催化床的流出物和所述冷却介质分别通过所述换热器板之间的交替间隙。

所述第一催化床的流出物进入第一间隙，所述冷却介质进入第二间隙，所述第一间隙与所述第二间隙交替。

优选地，所述间隙的宽度为1mm～10mm，更优选为2mm～6mm。

优选地，所述板式换热器被分布器或收集器包围，例如，金属丝网或多孔壁形式的分布器或收集器。因此，所述板式换热器不与催化床上负载的催化剂接触。这样就导致所述间隙的宽度不受催化剂尺寸的限制，因此可自由进行板设计。

优选地，所述板是通过钣金冲压(metal sheet pressing)以机械方式获得的冲压板(stamped plates)。所述钣金冲压优选包括在具有所需表面波纹的压制工具模具上的冷成型。优选地，所述板由不锈钢、钛、或钯稳定的钛制成。

所述板的设计可不同，以承受两侧之间的高压降(数十巴)或低压降(几巴)。