TWI664387B - 熱交換器,包含該熱交換器之反應器配置,及控制反應器溫度的方法 - Google Patents
熱交換器,包含該熱交換器之反應器配置,及控制反應器溫度的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本發明係關於一種熱交換器(1),其包括:一束至少兩個熱交換器管(3),其中該束熱交換器管(3)已經垂直定向且底部由熱交換器管板(31)封端;環繞該束熱交換器管(3)之熱交換器殼(5),其中液體傳熱介質(7)在該熱交換器殼(5)中圍繞該束熱交換器管(3)傳遞;密封該熱交換器殼(5)之頂部之熱交換器蓋(9);密封該熱交換器殼(5)之底部之熱交換器底部(11);該傳熱介質(7)之進料點(13),其中該進料點係設置在該熱交換器殼(5)上並通向該熱交換器(1);該傳熱介質(7)之出口(15),其中該出口係設置在該熱交換器殼(5)上並從該熱交換器(1)導出;設置在該熱交換器蓋(9)附近之緊急釋放口(17)。
該熱交換器(1)包括設置在該熱交換器底部(11)附近之安全器件(19)。
本發明進一步係關於一種反應器配置(101),其包括:反應器(27);連接至該反應器(27)的本發明之熱交換器(1),及用於使至少一些該液體傳熱介質(7)循環之泵(29),其中該泵係連接至該反應器(27)及/或該熱交換器(1)。
最後,描述一種用於控制反應器(27)之溫度之方法及本發明熱交換器(1)之用途。
Description
本發明係關於一種熱交換器,一種包括反應器及該熱交換器之反應器配置及一種控制反應器溫度的方法。
原則上從先前技術中已知用於反應器及類似器件之熱交換器。因此,DE 22 07 166 A1描述一種用於反應裝置之冷卻總成,其包括再循環之傳熱介質,其中循環泵及冷卻器係設置於用於該傳熱介質的反應容器外部。其中,該循環泵及該冷卻器係容納於兩個並排配置之殼內。此外,用於傳熱介質之膨脹容器係設置於該泵殼之上方並與其連通及用於冷卻劑之蒸氣分離器係直接設置於該冷卻器殼上方並與冷卻器管連通。防爆盤可設置於該膨脹容器之蓋中。
關於一種改變殼管式反應器之溫度的方法,DE 10 2006 034 811 A1描述一種對冷卻介質無特殊限制之鹽浴冷卻器。該冷卻器具有其中設置充填液位計之均衡容器。一經達到預定充填液位,則過量傳熱介質經由溢出口及/或緊急釋放口流走。除被用於傳熱介質之過度膨脹外,例如,倘若蒸發冷卻器管破裂,則亦操作該緊急釋放口。
當作為冷卻器操作本文討論之類型的熱交換器時,滲漏時十分危險。該等冷卻器管在50bar或更高之壓力下含有水/水蒸氣。此等冷
卻器管中之一者破裂,則導致水在此壓力下被迫進入傳熱介質中。例如,由於該液體傳熱介質在約280℃之溫度下循環,水立即汽化並因此自發累積形成高壓。
如上所述,先前技術因此包含預防性措施以在過量壓力時自熱交換器(即,冷卻器)釋放壓力。然而,此等器件仍未在實踐中充分證明其自身。本文討論之類型之熱交換器(特定言之,鹽浴冷卻器)可測量在4m與8m之間之高度。儘管極度小心及設備維護良好,但在實踐中仍一再出現先前技術中描述之冷卻器管破裂之不太可能的情況。在此情況下,已觀察到此類管破裂主要發生在冷卻器管之較低區域,即,僅距冷卻器管板較小距離。
當使用之冷卻介質係水(其受到傳熱介質汽化)時,其通常以液體形式存在,達到冷卻器管之較低區域中之某一高度。事實上,在此特定區域中一再觀察到管破裂且此等尤其歸因於冷卻器之錯誤操作。管破裂之另一原因可係不恰當的進料水品質,從而導致原因不明的應力及/或腐蝕。當發生管破裂時,則蒸汽需通過其上方之傳熱介質柱或移動傳熱介質以經由自先前技術中已知的緊急釋放口或經由防爆盤釋放累積之壓力。此類通過或移動係可行,只是極為困難,特定言之,以習知使用的具有相對高密度之傳熱介質(例如,以密度係2之鹽浴)。
結果,冷卻器套曝露於非一般設計之壓力。本文討論之類型之熱交換器(即,特定言之係包括液體傳熱介質之冷卻器)通常具有不增壓設計。在最壞情況下,管破裂造成之壓力累積可導致冷卻器套本身撕裂及傳熱介質向外溢出。此對人類健康及環境產生嚴重危險。
鑒於先前技術之該等缺點,本發明之目的係提供一種經改良之熱交換器,特定言之,倘若發生滲漏其確保迅速並安全地釋放壓力。另一目的係提供一種相應反應器配置及詳細說明一種控制反應器溫度
之方法,其中該配置及該方法無先前技術之缺點。
在本發明之第一態樣中,由熱交換器(1)達成上文中提及之目的,該熱交換器(1)包括,-一束至少兩個熱交換器管(3),其中該束熱交換器管(3)已經垂直定向且底部由熱交換器管板(31)封端;-環繞該束熱交換器管(3)之熱交換器殼(5),其中液體傳熱介質(7)在該熱交換器殼(5)中圍繞該束熱交換器管(3)傳遞;-密封該熱交換器殼(5)之頂部之熱交換器蓋(9);-密封該熱交換器殼(5)之底部之熱交換器底部(11);-該傳熱介質(7)之進料點(13),其中該進料點係設置在該熱交換器殼(5)上並通向該熱交換器(1);-該傳熱介質(7)之出口(15),其中該出口係設置在該熱交換器殼(5)上並從該熱交換器(1)導出;-設置在該熱交換器蓋(9)附近的緊急釋放口(17)。
該熱交換器(1)包括設置在該熱交換器底部(11)附近之安全器件(19)。
在本發明之第二態樣中,將上文中描述之熱交換器(1)整合於反應器配置(101)中。此反應器配置(101)包括,-反應器(27);-連接至該反應器(27)的如上文定義之熱交換器(1);-用於使至少一些該液體傳熱介質(7)循環之泵(29),其中該泵係連接至該反應器(27)及/或該熱交換器(1)。
在本發明之第三態樣中,可使用本發明熱交換器(1)或本發明反應器配置(101)進行本發明之控制反應器(27)溫度的方法。此方法包括以下步驟:a)經由進料點將至少一些排放自該反應器(27)之在第一溫度T1下
之液體傳熱介質(7)引入上文所定義之熱交換器(1)中;b)使該液體傳熱介質(7)圍繞該熱交換器(1)之熱交換器管(3)傳遞以在該傳熱介質(7)與該熱交換器管(3)之間交換熱量;c)自該熱交換器(1)中排放在第二溫度T2下之該液體傳熱介質(7)並將該液體傳熱介質(7)供應至該反應器(27)中;其中倘若該熱交換器(1)中之壓力上升,則經由至少一個安全器件(19)減小出現之過量壓力。
若關於本發明熱交換器(1)及/或本發明反應器配置(101),則下文說明亦列出方法特徵,此等較佳係關於下文中仍未更具體定義之本發明方法。
本發明熱交換器(1)具有以下優點:由於安全器件(19)設置在熱交換器底部(11)附近,因此可迅速並安全地減小液體傳熱介質(7)側之過量壓力而無需使熱交換器(1)中之傳熱介質(7)移動或通過熱交換器(1)之高度的主要部分之上。因此,提供基本上防範所有壓力增大之熱交換器(1)。此外,安全器件(19)之提供意謂熱交換器殼(5)可具有不增壓設計及此反映於熱交換器(1)及設備整體之成本中。
在此情況下,不增壓意指無需對大於5bar之壓力採取預防性措施。當然,熱交換器殼(5)連同熱交換器蓋(9)及熱交換器底部(11)係針對高達3bar之壓力設計,該壓力係由傳熱介質(7)的液體靜壓力所產生及由用於傳熱介質(7)之循環泵所產生。
關於熱交換器蓋(9)及熱交換器底部(11)之措詞「附近」意指緊急釋放口(17)係設置於熱交換器殼(5)之上方三分之一(特定言之,上方四分之一)處及安全器件(19)係設置於熱交換器殼(5)之下方三分之一處,特定言之下方四分之一處及特佳下方五分之一處。
下文中將更詳細地描述本發明。
本發明首先提供一種熱交換器(1),其包括一束至少兩個熱交換
器管(3)、熱交換器殼(5)、熱交換器蓋(9)、熱交換器底部(11)、進料點(13)及出口(15)以及緊急釋放口(17)。本發明熱交換器(1)之值得注意之處係其包括設置於熱交換器底部(11)附近之安全器件(19)。
在一特定實施例中,本發明之熱交換器(1)係冷卻器。
在本發明熱交換器(1)之一開發中,安全器件(19)係緊急洩壓構件。出於本發明之目的,「緊急洩壓構件」當理解為意指基本上為一管道,其從熱交換器底部(11)附近的熱交換器殼(5)導出,並基本上垂直向上導向,使得該緊急洩壓構件達到至少高於熱交換器殼(5)中之液體傳熱介質(7)之液位。此可用以補償由灌注通過該束熱交換器管所引起之壓力降。在正確操作中,以液體傳熱介質(7)將安全器件(19)填充至某種程度。該安全器件(19)較佳具有伴隨加熱(trace heating),以保持液體傳熱介質(7)之黏性基本上與熱交換器(1)內部之傳熱介質(7)之黏性相同。
目前,當壓力在熱交換器(1)中累積並大體上超過其正常操作壓(即,大於3bar之壓力)時,可藉由向上推動安全器件(19)內之傳熱介質柱釋放此壓力。以管破裂及水及/或蒸汽的逃逸為例,此意為形成於傳熱介質(7)中之蒸汽可輕易及有利地膨脹進入安全器件(19)中。如此一來,相較於熱交換器(1)內部之傳熱介質(7)之質量,蒸汽需移動或通過之傳熱介質(7)柱大體上更小。安全器件(19)之直徑較佳係在100mm與800mm之間。
在此情況下,已證明安全器件(19)之自由橫截面積對熱交換器管(3)之自由橫截面積的比值在15與1600之間係有利的。該比值確保倘若熱交換器管(3)發生滲漏,則可排放逃逸之蒸汽/液體混合物而不在熱交換器殼(5)中累積較大壓力。倘若發生滲漏,不足的直徑比值將導致在相關溫度時經增強之壓力不斷增大至傳熱介質(7)之蒸氣壓。
出於本發明之目的,「自由橫截面積」當瞭解為意指傳熱介質(7)之流動可有效獲得之面積。
在另一實施例中,熱交換器(1)包括用於傳熱介質(7)之容納構件(21),其中該容納構件係連接在安全器件(19)及/或緊急釋放口(17)之下游。當藉由不斷上升之壓力經由安全器件(19)及/或緊急釋放口(17)移動相對大量之傳熱介質(7)時,可藉由容納構件(21)容納傳熱介質(7)而非逃逸出設備。首先,此提高安全性,因為高溫下無傳熱介質(7)逃逸,及其次,一旦故障修復,則容納構件(21)使傳熱介質(7)再循環至熱交換器(1)而無污染。因此為防止傳熱介質(7)之黏性增大至其凝固點,容納構件(21)包括伴隨加熱係特別有利的。容納構件(21)可進一步有助於在整個設備關閉期間(例如,在檢查工作期間)緩衝傳熱介質(7)之充填液位差及/或收集傳熱介質(7)中之一些或全部。
熱交換器(1)更佳係包括自氣相移除液體傳熱介質(7)之器件,其中倘若發生滲漏,當逃逸之物質混合物係雙相(蒸氣/液體)時,該器件有效分離氣體及液體。上述器件係特定言之設置於容納構件(21)上。
更佳係經由足夠大之橫截面將容納構件(21)連通至大氣中,以將經移除之氣體(例如,蒸汽)釋放至大氣中而不在容納構件(21)中累積較大壓力。此處,可實現該連通之橫截面積佔熱交換器管(3)之橫截面積的比值應在自500至1 000 000之範圍內。
此外已證明在本發明熱交換器(1)中之安全器件(19)與容納構件(21)之間提供用於部分液體傳熱介質(7)之分離器(23)係有利的。倘若發生滲漏,分離器(23)旨在按順序之正常操作下收集大量在緊急釋放口(17)及/或安全器件(19)之下游之管道系統中之傳熱介質(7)的液體體積,當未採取該措施時,在推動傳熱介質通過該管道系統至容納構件(21)時,由於液體堵塞而產生壓力降。因此,分離器(23)之滯留體積應至少對應安全器件(19)與分離器(23)之間之管道的管道體積。
已證明熱交換器(1)包括用於偏轉液體傳熱介質(7)之內部零件(25)且將該等內部零件(25)定位於個別熱交換器管(3)處或之間及/或個
別熱交換器管(3)及殼(5)處或之間有利於均勻且高效的溫度分佈。該等內部零件(25)較佳係偏轉板,其等可係環狀或盤狀。此亦稱為「圓環折流板配置(disc and donut arrangement)」。特定言之,該等內部零件(25)係經水平對齊及因此,傳熱介質(7)基本上在熱交換器管(3)處橫向流動。
特別佳地,熱交換器(1)係鹽浴冷卻器及/或液體傳熱介質係鹽熔融物。該鹽熔融物較佳係鹼金屬硝酸鹽及鹼金屬亞硝酸鹽之混合物。特別佳的鹽熔融物係由53重量%之硝酸鉀、40重量%之亞硝酸鈉及7重量%之硝酸鈉或60重量%之硝酸鉀及40重量%之亞硝酸鈉組成。此等混合物形成共熔混合物且具有約142℃之熔點。此等鹽熔融物之操作溫度係在200℃與500℃之間。
本發明可應用於傳熱油及呈鹽熔融物形式之液體傳熱介質(7)。然而,此等傳熱油通常受限於250℃至280℃之最大操作溫度,該溫度不足以冷卻許多放熱反應(例如,在殼管式反應器中)。
本發明進一步提供反應器配置(101),其包括反應器(27)、連接至反應器(27)之如上文定義之熱交換器(1)及使至少一些液體傳熱介質(7)循環之泵(29),其中該泵係連接至反應器(27)及/或熱交換器(1)。
本發明反應器配置(101)包括本發明熱交換器(1)的事實意謂基本上達成如上文中描述之相同優點。特定言之,在本發明反應器配置(101)中,可迅速並安全地減小在熱交換器(1)中發生於液體傳熱介質(7)側之過量壓力。由於可經由熱交換器(1)之安全器件(19)減小壓力,因此基本上無需使熱交換器(1)中之傳熱介質(7)移動或通過。提供本發明之熱交換器(1)意謂反應器配置(101)之熱交換器系統因此可具有基本上不增壓設計,其減少反應器配置(101)之成本。
在此情況下,不增壓意為無需對大於5bar之壓力採取預防性措施。當然,反應器配置(101)係針對高達3bar之壓力而設計,該壓力
係由傳熱介質(7)的液體靜壓力所產生及由用於傳熱介質(7)之循環泵所產生。此外,對反應介質而言,反應器(27)之反應體積係針對高達80bar之一般反應壓力而設計。
出於本發明之目的,措詞「連接至反應器(27)之熱交換器(1)」當瞭解為意指設置於熱交換器殼(5)上之進料點(13)及設置於熱交換器殼上之用於傳熱介質(7)之出口(15)係以適宜方式(特定言之,焊接)連接至反應器(27)之相應進料點及出口。為使一定量的傳熱介質(7)循環通過熱交換器(1),可方便地於進料點(13)或出口(15)中安裝控制閥,且從而可調節或控制反應器(27)中之溫度。
在一較佳實施例中,反應器(27)係用於進行放熱或吸熱反應之殼管式反應器。
在放熱反應之情況下,放熱反應中所產生之熱量係由液體傳熱介質(7)吸收並藉由使傳熱介質(7)循環而供應至本發明熱交換器(1)(在此情況下係冷卻器)。如上文所描述,本發明熱交換器(1)可係鹽浴熱交換器。特定言之,鹽浴冷卻器之熱交換器管(3)可係蒸發器管,水在該等管中汽化。依此方式,反應期間釋放之能量可以蒸汽形式回收並有利於用以驅動蒸汽渦輪機或例如用於加熱目的。
亦可將本發明熱交換器(1)用於超加熱蒸汽。當欲使所獲得之經超加熱之蒸汽經由例如蒸汽渦輪機轉化為電能時,此係特別有利。汽化能之利用(即,效率)增大除汽化能外之更多能量可被提供。為此,使已經產生自(例如)第一本發明熱交換器(1)之蒸汽通過另一本發明熱交換器(1)以提升蒸汽溫度。因此,本發明可用於明顯增強效率。
反應器配置(101)可進一步包括未在圖式中顯示之膨脹容器。傳熱介質(7)之密度(即,其所佔體積)作為溫度之函數而變化。為此,欲提供足夠大之膨脹空間(本案中係膨脹容器)。否則,傳熱介質(7)之膨脹將對熱交換器(1)及/或反應器(27)產生進一步壓力。
本發明之第三態樣係一種控制反應器(27)之溫度的方法,其包括以下步驟:a)經由進料點將至少一些排放自該反應器(27)之在第一溫度T1下之液體傳熱介質(7)引入如技術方案1至7中任一項所主張之熱交換器(1)中;b)使該液體傳熱介質(7)圍繞該熱交換器(1)之熱交換器管(3)傳遞以在該傳熱介質(7)與該熱交換器管(3)之間交換熱量;c)自該熱交換器(1)中排放在第二溫度T2下之該液體傳熱介質(7)並將該液體傳熱介質(7)供應至該反應器(27)中;其中倘若該熱交換器(1)中之壓力上升,則經由至少一個安全器件(19)減小出現之過量壓力。
如上文所述,當作為冷卻器操作本發明熱交換器(1)時,熱交換器管(3)中可出現故障。此等滲漏可呈一個或多個小洞至相對較大之洞之形式或呈熱交換器管(3)甚至完全破裂的形式。通常在高於反應器(27)之傳熱介質側之壓力下操作熱交換器(1)之冷卻介質側。在此情況下,冷卻介質(例如,水)進入液體傳熱介質(7)。當在傳熱介質側之當時溫度條件超過冷卻介質之沸點時,該冷卻介質十分迅速地汽化及然後迅速導致壓力增大。可出乎意料地及不可預見地發生該壓力增大及因此無法在極短時間內採取對策。倘若發生此類壓力增大,則經由安全器件(19)藉由所形成的蒸汽移動或通過安全器件(19)內之傳熱介質(7)柱來減小出現之過量壓力,因此避免損害熱交換器殼(5)。根據本發明,藉由安全器件(19)減小出現且2bar或更大之過量壓力。
在本發明熱交換器(1)作為冷卻器操作之情況下,至少一些液體傳熱介質(7)自反應器(27)排放之第一溫度T1係200℃至450℃,而液體傳熱介質(7)自熱交換器(1)排放之第二溫度T2係120℃至300℃。
已證明當在步驟b)中,傳熱介質(7)於熱交換器管(3)之間蜿蜒行
進時本發明方法係有利的。此意為由於視需要存在用於偏轉液體傳熱介質(7)之內部零件(25),因此該液體傳熱介質基本上橫向傳導至熱交換器管(3)。特定言之,傳熱介質(7)係在熱交換器(1)之底端供應並在熱交換器(1)之頂端經由出口(15)排放。以此方式傳導傳熱介質(7)確保自傳熱介質(7)至熱交換器管(3)中之冷卻介質之最佳熱量轉移。
本發明方法宜在作為用於進行放熱或吸熱反應之殼管式反應器之反應器(27)中進行。
在反應器(27)中進行之反應可係(特定言之)部分氣相氧化。此氣相氧化較佳包括丙烯氧化為丙烯醛、異丁烯氧化為甲基丙烯醛、丙烯醛氧化為丙烯酸、甲基丙烯醛氧化為甲基丙烯酸及鄰二甲苯氧化為酞酐。
在本發明之另一態樣中,上文所描述之熱交換器(1)係用以控制用於進行放熱反應之反應器(27)的溫度,其中該反應器(27)係殼管式反應器且該液體傳熱介質(7)係鹽熔融物。
自本發明之工作實例之下列描述並參照圖式當明瞭其他目的、特徵、優點及可能的應用。圖式中所描述及/或繪示之所有特徵單獨或呈任意組合之所有特徵形成本發明之標的,與其等在申請專利範圍或其等回顧之申請專利範圍中之組合無關。
在圖1中顯示本發明熱交換器1。藉由熱交換器殼5、密封頂部之熱交換器蓋9及密封底部之熱交換器底部11形成熱交換器1之外殼。熱交換器管3係垂直定向於熱交換器1內部且底部由熱交換器管板31封端。在本發明之一個實施例中,其中作為冷卻器操作該熱交換器(1),熱交換器管3已經至少部分自供應源(其未顯示於圖1中)引入之水填充。在一個實施例中,偏轉板25係安裝於熱交換器管3之間及/或熱交換器管3與熱交換器殼5之間使得傳熱介質7圍繞熱交換器管3以蜿蜒流動的方式傳遞。
液體傳熱介質7係經由設置在熱交換器殼5上之位於熱交換器殼5之下半區底部中之進料口13供應。較佳約在熱交換器管板31之高度處實現供應。傳熱介質7係以主要橫向於熱交換器管3之定向(即,基本上水平)在熱交換器管3處及該等管之間傳遞並通過相應偏轉板25。再自熱交換器1經由設置於熱交換器殼5上之出口15排出溫度已冷卻之傳熱介質7。特定言之,該出口15恰好位於熱交換器蓋9之下方。可從圖1中看出,緊急釋放口17亦位於熱交換器殼5之上部區域,恰好在熱交換器蓋9之下方。緊急釋放口17通常具有在100mm與800mm之間之直徑。安全器件19係設置於緊急釋放口的對面,在熱交換器殼5之較低區域中,特定言之在下方三分之一處,較佳在下方四分之一處,特定言之在下方五分之一處。安全器件19係(特定言之)自一種高揚管線形成之緊急洩壓構件。
圖2顯示包括反應器27之反應器配置101,該反應器27較佳係用於進行放熱或吸熱反應之殼管式反應器。在此類殼管式反應器中,一束垂直定向之反應管係設置於兩個管板之間。該等反應管可包括一床觸媒材料(固定床觸媒)填料。吸收並驅散放熱反應所產生之熱量或向吸熱反應供應所需熱量的液體傳熱介質7係圍繞反應管傳遞。在預定溫度下,出於控溫之目的藉由使用泵循環傳熱介質7以提供恆定的反應條件。
傳熱介質7較佳係在底部管板附近進入反應器27中及在上部管板附近離開該反應器。
傳熱介質7流動通過反應器27及藉由至少一個泵29使至少一些該傳熱介質循環。泵29及泵29之相應輸入管線及輸出管線宜經痕量加熱以避免發生非期望之冷卻及伴隨之傳熱介質7之黏性減小。理想上,泵29係直接附接至反應器殼。在所示之實施例中,本發明熱交換器1係基本上設置於泵29的對面。該熱交換器宜設置於距離反應器27之相
對較短距離(即,自10cm至250cm之距離)。如圖1中所示,緊急釋放口17從熱交換器1之上部區域導出。本發明必需之安全器件19係設置於緊急釋放口的對面,在熱交換器1之較低區域中。
倘若發生管破裂(其中冷卻介質(主要係水及水蒸氣)自熱交換器管3流入傳熱介質7內),則流入之水極迅速地汽化並因此在熱交換器1中累積非預期之高壓。安全器件19之存在容許熱交換器1之較低區域中產生之壓力經由安全器件19相對直接地加以釋放。此藉由向上推動安全器件19中之液體傳熱介質7柱而實現。在此體積傳熱介質柱之上端,通常存在其中傳熱介質之黏性相對高(直到近似固體)之區域(高黏性部分)。此等部分(即,一種堵塞)最初被包含於分離器23(特定言之,中間分離器)中並因此自另一系統中移除。傳熱介質7及水亦及水蒸氣之後續混合物通過管道33進入下游容納構件21內。安全器件19及管道33及容納構件21皆經伴隨加熱(trace heating)以防止傳熱介質7的黏性增大或凝固。
可在容納構件21中自水/水蒸氣混合物中移除液體傳熱介質7。此可(特定言之)使用自氣相中移除液體傳熱介質7之器件實現。該移除可經由旋風分離器或簡單經由重力分離而實現。傳熱介質7然後可經由圖2中未顯示之管線供應回到熱交換器1或反應器27中。
1‧‧‧熱交換器
3‧‧‧熱交換器管
5‧‧‧熱交換器殼
7‧‧‧液體傳熱介質
9‧‧‧熱交換器蓋
11‧‧‧熱交換器底部
13‧‧‧進料點
15‧‧‧出口
17‧‧‧緊急釋放口
19‧‧‧安全器件
21‧‧‧容納構件
23‧‧‧分離器
25‧‧‧內部零件
27‧‧‧反應器
29‧‧‧泵
31‧‧‧熱交換器管板
33‧‧‧管道
101‧‧‧反應器配置
圖1顯示在本發明之一實施例中之熱交換器(1)之示意圖,及圖2顯示在本發明之一實施例中之反應器配置(101)之示意圖。
Claims (16)
- 一種熱交換器(1),其包括:一束至少兩個熱交換器管(3),其中該束熱交換器管(3)已經垂直定向且底部由熱交換器管板(31)封端;環繞該束熱交換器管(3)之熱交換器殼(5),其中液體傳熱介質(7)在該熱交換器殼(5)中圍繞該束熱交換器管(3)傳遞;密封該熱交換器殼(5)之頂部之熱交換器蓋(9);密封該熱交換器殼(5)之底部之熱交換器底部(11);該傳熱介質(7)之進料點(13),其中該進料點係設置在該熱交換器殼(5)上並通向該熱交換器(1);該傳熱介質(7)之出口(15),其中該出口係設置在該熱交換器殼(5)上並從該熱交換器(1)導出;設置在該熱交換器蓋(9)附近之緊急釋放口(17);其中,該熱交換器(1)包括設置在該熱交換器底部(11)附近之安全器件(19),且其中該安全器件(19)基本上為一管道,其從熱交換器底部(11)附近的熱交換器殼(5)導出,並基本上垂直向上導向,使得該緊急洩壓構件達到至少高於熱交換器殼(5)中之液體傳熱介質(7)之液位。
- 如請求項1之熱交換器(1),其中該第二安全器件(19)係緊急洩壓構件。
- 如請求項1或2之熱交換器(1),其中該安全器件(19)之自由橫截面積對熱交換器管(3)之自由橫截面積的比值係在15與1600之間。
- 如請求項1或2之熱交換器(1),其中該熱交換器(1)包括用於該傳熱介質(7)之容納構件(21),其中該容納構件係連接在該安全器件(19)及/或該緊急釋放口(17)的下游。
- 如請求項1或2之熱交換器(1),其中該熱交換器(1)包括用於自氣相中移除該液體傳熱介質(7)之器件。
- 如請求項1或2之熱交換器(1),其中在該安全器件(19)與該容納構件(21)之間,該熱交換器(1)包括用於分離一部分該液體傳熱介質(7)之分離器(23)。
- 如請求項1或2之熱交換器(1),其中該熱交換器(1)包括用於偏轉該液體傳熱介質(7)之內部零件(25),且該等內部零件(25)係定位於該等個別熱交換器管(3)處或之間及/或定位於該等個別熱交換器管(3)及該熱交換器殼(5)處或之間。
- 如請求項1或2之熱交換器(1),其中該熱交換器(1)係鹽浴熱交換器及/或該液體傳熱介質(7)係鹽熔融物。
- 一種反應器配置(101),其包括:反應器(27);連接至該反應器(27)的如請求項1至8中任一項之熱交換器(1);用於使至少一些該液體傳熱介質(7)循環之泵(29),其中該泵係連接至該反應器(27)及/或該熱交換器(1)。
- 如請求項9之反應器配置(101),其中該反應器(27)係用於進行放熱或吸熱反應之殼管式反應器。
- 一種用於控制反應器(27)之溫度的方法,其包括以下步驟:a)經由進料點將至少一些排放自該反應器(27)之在第一溫度T1下之液體傳熱介質(7)引入至如請求項1至8中任一項之熱交換器(1)中;b)使該液體傳熱介質(7)圍繞該熱交換器(1)之熱交換器管(3)傳遞,以在該傳熱介質(7)與該熱交換器管(3)之間交換熱量;c)自該熱交換器(1)中排放在第二溫度T2下之該液體傳熱介質(7),並將該液體傳熱介質(7)供應至該反應器(27)中;其中倘若該熱交換器(1)中之壓力上升,則經由至少一個安全器件(19)減小出現之該過量壓力,且其中該安全器件(19)基本上為一管道,其從熱交換器底部(11)附近的熱交換器殼(5)導出,並基本上垂直向上導向,使得該緊急洩壓構件達到至少高於熱交換器殼(5)中之液體傳熱介質(7)之液位。
- 如請求項11之方法,其中在步驟b)中,該傳熱介質(7)在該等熱交換器管(3)之間蜿蜒行進。
- 如請求項11或12之方法,其中該反應器(27)係用於進行放熱或吸熱反應之殼管式反應器。
- 如請求項11或12之方法,其中在該反應器(27)中進行之該反應係部分氣相氧化。
- 如請求項14之方法,其中該部分氣相氧化包括丙烯氧化為丙烯醛、異丁烯氧化為甲基丙烯醛、丙烯醛氧化為丙烯酸、甲基丙烯醛氧化為甲基丙烯酸及鄰二甲苯氧化為酞酐。
- 一種如請求項1至8中任一項之熱交換器(1)之用途,其係用於冷卻用於進行放熱反應之反應器(27),其中該反應器(27)係殼管式反應器且該液體傳熱介質(7)係鹽熔融物。
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