[发明专利]具有集成的热交换器的化学反应器

权利要求书

1.一种化学反应器，包括：

压力容器；

布置在所述压力容器内的螺旋式热交换器，所述螺旋式热交换器包括：

中心区域；

反应物输入螺旋通道，其配置为将反应物从所述螺旋式热交换器的入口端口传递至所述中心区域；和

反应物输出螺旋通道，其配置为将反应物从所述中心区域传递至所述螺旋式热交换器的出口端口；

加热器，其布置在所述压力容器内并且在所述螺旋式热交换器的所述中心区域中定位；和

催化剂支持器，其布置在所述压力容器内并且在所述螺旋式热交换器的所述中心区域中定位；

其中所述加热器在所述中心区域的一个轴向端处定位，并且所述催化剂支持器在所述中心区域的相对的轴向端处定位；并且

所述反应物输入螺旋通道的出口端靠近所述加热器的上游侧定位，并且所述反应物输出螺旋通道的入口端靠近所述催化剂支持器的下游侧定位。

2.根据权利要求1所述的化学反应器，其中所述催化剂支持器包括涂覆有催化剂的具有蜂窝状结构的片材金属或箔单体。

3.根据权利要求1所述的化学反应器，其中所述催化剂支持器包含粒状的催化剂。

4.根据权利要求1所述的化学反应器，其中所述催化剂支持器包括促进氨合成的催化剂。

5.根据权利要求1所述的化学反应器，其中所述催化剂支持器包含催化剂，并且所述催化剂选自由如下组成的组：粒状的促进铁氨合成催化剂、粒状或丸状的金属修饰的钡钙铝氧化物催化剂、粒状或丸状的金属修饰的钡钙硼氧化物催化剂、粒状或丸状的金属修饰的钡钙铝硼氧化物催化剂、分散在氧化铝颗粒上的金属修饰的钡钙铝氧化物催化剂的粉末、分散在氧化铝颗粒上的金属修饰的钡钙硼氧化物催化剂的粉末和分散在氧化铝颗粒上的金属修饰的钡钙铝硼氧化物催化剂的粉末。

6.根据权利要求2所述的化学反应器，其中所述催化剂是金属修饰的钡钙铝氧化物催化剂、金属修饰的钡钙硼氧化物催化剂、金属修饰的钡钙铝硼氧化物催化剂或其组合。

7.根据权利要求1所述的化学反应器，其中所述反应物输入螺旋通道的入口端还包括至少一个压力平衡端口。

8.根据权利要求7所述的化学反应器，其中顶部压力平衡端口和底部压力平衡端口在所述螺旋式热交换器的反应物入口螺旋的开始处定位。

9.根据权利要求7所述的化学反应器，其中所述至少一个压力平衡端口被配置为允许在所述螺旋式热交换器外并且在凸面法兰下轴向定位的隔离空间被所述反应物气体加压。

10.根据权利要求9所述的化学反应器，其中所述隔离空间填充有可压缩隔离材料。

11.根据权利要求10所述的化学反应器，其中所述可压缩隔离材料选自矿棉、陶瓷纤维或二者的组合。

12.根据权利要求8所述的化学反应器，其中所述顶部压力平衡端口被配置为允许在所述螺旋式热交换器上方并且在凸面法兰下轴向定位的第一隔离空间被所述反应物气体加压，并且其中所述底部压力平衡端口被配置为允许在所述螺旋式热交换器下方并且在凸面法兰下轴向定位的第二隔离空间被所述反应物气体加压。

13.根据权利要求12所述的化学反应器，其中所述第一隔离空间和所述第二隔离空间填充有可压缩隔离材料。

14.根据权利要求13所述的化学反应器，其中所述可压缩隔离材料选自矿棉、陶瓷纤维或二者的组合。

15.根据权利要求12所述的化学反应器，其中所述第一隔离空间和所述第二隔离空间中的每个具有圆顶形状。