專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及以高壓操作并包括其中所謂板型的多個(gè)熱交換器被浸入的反應(yīng)空間的偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器。
在下面的描述和后面的權(quán)利要求中，對(duì)于術(shù)語(yǔ)“偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器”，我們意思是指這種化學(xué)反應(yīng)器，其中反應(yīng)在盡可能貼近地圍繞預(yù)定最佳值的周?chē)臄?shù)值范圍的受控溫度執(zhí)行。
對(duì)于術(shù)語(yǔ)“板式交換器”，我們意思是指具有實(shí)質(zhì)扁平矩型形狀的箱式、板形熱交換器，該交換器由一對(duì)間隔開(kāi)且沿周長(zhǎng)連接的并置金屬板形成，確定了熱交換操作流體穿過(guò)的內(nèi)部腔。
背景技術(shù)：
為了在偽恒溫條件中執(zhí)行反應(yīng)，在其中發(fā)生所述反應(yīng)的反應(yīng)器的反應(yīng)空間內(nèi)，需要將溫度控制在預(yù)定數(shù)值范圍內(nèi)。
因?yàn)檫@一原因，當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)，需要除去熱量，而當(dāng)反應(yīng)吸熱時(shí)，需要提供熱量。
為此，熱交換器被使用、浸入反應(yīng)空間中，且由負(fù)責(zé)熱交換的工作流體穿過(guò)內(nèi)部，即用于從反應(yīng)區(qū)域帶走熱量，或向反應(yīng)區(qū)供應(yīng)熱量。
在不同類(lèi)型的熱交換器中，由于使偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器中的溫度得到充分的控制，前述類(lèi)型的板式熱交換器已發(fā)現(xiàn)特定和有利的用途。
對(duì)于這種交換器，然而主要由于其扁平形狀以及包括公認(rèn)的低耐壓性而顯出了技術(shù)缺陷，由于該原因，在它們可能用于的例如尿素合成的高壓反應(yīng)環(huán)境中，它們會(huì)被壓扁和彎曲。
由于這種變形，交換器內(nèi)部的工作流體的通過(guò)截面減小。
因此，工作熱交換流體不再能夠穿過(guò)交換器而與反應(yīng)區(qū)域交換熱量，為此原因，反應(yīng)區(qū)域不再以偽恒溫條件下工作，反應(yīng)量實(shí)質(zhì)減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種配置浸入反應(yīng)區(qū)域中的所謂板型熱交換器的偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器，該板型熱交換器能夠經(jīng)受得住反應(yīng)區(qū)(高壓)和交換器自身內(nèi)部(低壓)之間的高壓差，而這些交換器不會(huì)變形或彎曲，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
一種偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器解決了上述技術(shù)問(wèn)題，其包括多個(gè)具有實(shí)質(zhì)扁平矩型形狀的箱式、板形熱交換器，所述交換器由一對(duì)間隔開(kāi)且沿周長(zhǎng)連接的并置金屬板形成，確定了熱交換操作流體沿預(yù)定方向穿過(guò)的內(nèi)部腔，其特征在于所述熱交換器包括放置在所述內(nèi)部腔內(nèi)、所述金屬板之間的間隔元件。
參照下面的附圖，通過(guò)對(duì)下述用于說(shuō)明而非限制目的的根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清晰。


圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的斷面視圖。
圖2示意性地顯示了圖1的細(xì)節(jié)的透視圖；圖3示意性地顯示了圖2的細(xì)節(jié)的分離部分的透視圖。
圖4是示意性地顯示了沿圖2的直線(xiàn)IV-IV的斷面；圖5示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型的沿圖2的直線(xiàn)IV-IV的斷面。
圖6示意性地顯示了根據(jù)圖5的變型的圖2的細(xì)節(jié)的一個(gè)細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1-6，根據(jù)本發(fā)明的偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器總體由1表示。
反應(yīng)器1包括由各個(gè)基板(上部基板3和下部基板4)在相對(duì)端處封閉的實(shí)質(zhì)圓柱形外殼2；位于所述外殼2內(nèi)部且由圖1中直線(xiàn)A-A和B-B代表性地確定的反應(yīng)空間或區(qū)域6。
該偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器包括與上部基板3流體連通的上部開(kāi)口14；和與下部基板4流體連通的下部開(kāi)口15，它們分別用作反應(yīng)物的入口和反應(yīng)產(chǎn)物的出口。
在反應(yīng)空間6中，多個(gè)具有實(shí)質(zhì)扁平矩形形狀的箱式、板形熱交換器7被浸入，其中每個(gè)熱交換器由一對(duì)并置的金屬板8，8a形成，金屬板8，8a經(jīng)側(cè)面元件13被間隔開(kāi)并沿周長(zhǎng)連接，借助焊接22，它們與側(cè)面元件13聯(lián)接，以確定一個(gè)由熱交換工作流體沿預(yù)定方向穿過(guò)的內(nèi)腔9。
兩個(gè)開(kāi)口16和17也被設(shè)置，分別用于向熱交換器饋送熱交換工作流體和從熱交換器排放熱交換工作流體。為此，在交換器7上方，反應(yīng)器1內(nèi)部配置有分配導(dǎo)管18，分配導(dǎo)管18經(jīng)開(kāi)口16與反應(yīng)器1的外部流體連通，并經(jīng)適合的接頭19與熱交換器7的內(nèi)部流體連通。采用類(lèi)似的方式，反應(yīng)器1包括收集導(dǎo)管20，其在熱交換器7下方的位置中，與交換器7，接頭21的內(nèi)部流體連通，并經(jīng)開(kāi)口17與反應(yīng)器1的外部流體連通。
接頭19和21又分別經(jīng)適合的開(kāi)口10，11與熱交換器7流體連通，用于所述熱交換工作流體分別進(jìn)入所述熱交換器7，和從所述熱交換器7排出。
根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)熱交換器7優(yōu)選包括布置在每個(gè)交換器內(nèi)部、放置在腔9內(nèi)部、金屬板8，8a之間的間隔件12。
上述間隔件12優(yōu)選地但不局限于由金屬網(wǎng)、拉伸金屬板(stretchedmetallic plate)、格柵或具有回紋(fret)的板或具有帶有平行皺折(fold)的折疊輪廓(concertina profile)的板。
特別是根據(jù)圖4所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例，間隔件12優(yōu)選結(jié)構(gòu)獨(dú)立于交換器7。
被插入熱交換器7內(nèi)部的所述間隔件12實(shí)現(xiàn)了在交換器的金屬板8，8a上分布的約束支撐。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)物流經(jīng)開(kāi)口14進(jìn)入反應(yīng)反應(yīng)器1中，并在反應(yīng)區(qū)域6內(nèi)部起反應(yīng)以給出反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物的混合物，借助于開(kāi)口15，反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物的混合物接著被排放到反應(yīng)器1的外部。在反應(yīng)區(qū)域6內(nèi)部，反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物利用熱交換器7與熱交換工作流體交換熱量，從而使偽恒溫的狀態(tài)在反應(yīng)區(qū)域6內(nèi)部得到保持。
借助于上述配置，獲得了一種偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器，其中熱交換器能夠在其中壓力比交換器本身內(nèi)部的壓力更大的反應(yīng)環(huán)境中工作。這種交換器不會(huì)壓扁也不會(huì)彎曲，而甚至在高的外部壓力下保持其熱交換能力不發(fā)生變化，從而解決上述現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問(wèn)題，并克服其缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器而尤其交換器7特別適用于例如尿素生產(chǎn)的過(guò)程，其中反應(yīng)器內(nèi)部的壓力能夠達(dá)到250巴，而交換器內(nèi)部的工作壓力通常僅為6巴。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，間隔元件12，例如金屬網(wǎng)，優(yōu)選在預(yù)定焊接點(diǎn)100處被焊接到熱交換器7的板8，8a。在圖5-6的實(shí)例中，焊接點(diǎn)100被以五點(diǎn)排列(quincunx)圖案排列?？蛇x地，焊接點(diǎn)100能夠沿間隔元件12以方形或三角形間距均勻分布。
借助于焊接點(diǎn)100，間隔元件12還執(zhí)行了金屬板8，8a的“系桿”的功能，而熱交換器7因此能夠在其中因?yàn)橐馔夂团R時(shí)原因，內(nèi)部壓力大于反應(yīng)空間6的外部壓力的情況中耐久，而不會(huì)變形。這種情況可以例如在反應(yīng)器操作的短期期間(打開(kāi)或關(guān)閉)發(fā)生，和由于其故障而發(fā)生。
通過(guò)增加焊接點(diǎn)100的數(shù)目并減小一個(gè)點(diǎn)與另一個(gè)點(diǎn)之間的間距，對(duì)熱交換器7的內(nèi)部壓力的抑制得以增加。
如此構(gòu)思的本發(fā)明容許所有落入本發(fā)明的概念內(nèi)，從而落入由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明本身的保護(hù)范圍內(nèi)的其它變形和修改。
權(quán)利要求
1.偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器(1)，包括多個(gè)具有實(shí)質(zhì)扁平矩形形狀的箱式、板形熱交換器(7)，所述交換器由一對(duì)間隔開(kāi)且沿周長(zhǎng)連接的并置金屬板(8，8a)形成，由此確定熱交換操作流體沿預(yù)定方向穿過(guò)的內(nèi)部腔(9)，其特征在于所述熱交換器(7)包括放置在所述內(nèi)部腔(9)內(nèi)、所述金屬板(8，8a)之間的間隔元件(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述間隔件(12)包括金屬網(wǎng)、拉伸金屬板、格柵或具有回紋的板或具有帶有平行皺折的折疊輪廓的板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述間隔元件(12)在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于所述交換器(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述間隔元件(12)在預(yù)定焊接點(diǎn)(100)處被焊接到所述熱交換器(7)的板(8，8a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述焊接點(diǎn)(100)以五點(diǎn)排列圖案布置。
6.具有實(shí)質(zhì)扁平矩形形狀的箱式、板形熱交換器(7)，所述交換器由一對(duì)間隔開(kāi)且沿周長(zhǎng)連接的并置金屬板(8，8a)形成，由此確定熱交換操作流體沿預(yù)定方向穿過(guò)的內(nèi)部腔(9)，其特征在于所述熱交換器(7)包括放置在所述內(nèi)部腔(9)內(nèi)、所述金屬板(8，8a)之間的間隔元件(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器(7)，其特征在于所述間隔件(12)包括金屬網(wǎng)、拉伸金屬板、格柵或具有回紋的板或具有帶有平行皺折的折疊輪廓的板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器(7)，其特征在于所述間隔元件(12)在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立于所述熱交換器(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器(7)，其特征在于所述間隔元件(12)在預(yù)定焊接點(diǎn)(100)處被焊接到所述熱交換器(7)的板(8，8a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器(7)，其特征在于所述焊接點(diǎn)(100)以五點(diǎn)排列圖案布置。
全文摘要
一種偽恒溫化學(xué)反應(yīng)器包括多個(gè)具有實(shí)質(zhì)扁平矩型形狀的箱式、板形熱交換器，所述交換器由一對(duì)間隔開(kāi)且沿周長(zhǎng)連接的并置金屬板形成，確定了熱交換操作流體橫穿過(guò)的內(nèi)部腔。間隔元件位于所述金屬板之間。反應(yīng)器可被用于高壓尿素生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F28D9/00GK1816388SQ200480018912
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者埃爾曼諾·菲利皮, 恩里科·里西, 米爾科·塔羅左 申請(qǐng)人:卡薩爾甲醇公司