專利名稱：具有改善的傳熱性能的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交替地包括環(huán)形擋板和第 一 圓盤形擋板的管殼式 反應(yīng)器或熱交換器，其中，第二圓盤形擋板設(shè)置在所述環(huán)形擋板內(nèi)的 空白空間中，且一些管設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)和第二圓盤形擋板外的區(qū)域， 所述管的內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。
背景技術(shù)：
通常，管殼式熱交換型催化反應(yīng)器是一種用于有效除去反應(yīng)熱的 反應(yīng)器。在該反應(yīng)器中，將固體催化劑填充到多個(gè)反應(yīng)管內(nèi)，將反應(yīng) 氣體加入反應(yīng)管內(nèi)以引發(fā)用來制得所需產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)，并且傳熱介 質(zhì)通過該反應(yīng)器的殼體循環(huán)從而使上述化學(xué)反應(yīng)能夠在最佳階段發(fā) 生。
在管殼型催化反應(yīng)器中，熱點(diǎn)往往出現(xiàn)在反應(yīng)管的局部位置，而 這樣的熱點(diǎn)引起如催化劑劣化、導(dǎo)致催化劑壽命縮短和對所需產(chǎn)物的 選擇性下降的問題。因此，已經(jīng)嘗試了多種向反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)管有效 傳熱以減少熱點(diǎn)的方法。
例如，韓國專利早期公開號2001-0050267公開了通過采用管殼式 熱交換器在反應(yīng)器的任何區(qū)域內(nèi)保持傳熱介質(zhì)的恒定流速來改善傳熱 性能的嘗試，所述管殼式熱交換器包括用于傳熱介質(zhì)的循環(huán)器以及交 替設(shè)置在反應(yīng)器殼體內(nèi)的環(huán)形和圓盤形擋板。此外，將沒有反應(yīng)管的 循環(huán)通路設(shè)置在上管板和下管板之間以及殼體的橫截面處的外周部分
和中心部分之間。通過循環(huán)通路能將傳熱介質(zhì)在比通過反應(yīng)管區(qū)域更 短的時(shí)間內(nèi)從中心部分傳輸?shù)酵庵懿糠只蛘邚耐庵懿糠謧鬟f到中心部 分。因此，由于與反應(yīng)管接觸不頻繁，傳熱介質(zhì)通過循環(huán)通路僅回收 了少量的反應(yīng)熱，從而使其能夠在相對短的時(shí)間內(nèi)于相對低的溫度下 到達(dá)外周部分或中心部分，并因此能夠以相對新鮮條件的傳熱介質(zhì)來 處理這些部分的反應(yīng)管
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在交替設(shè)置了環(huán)形和圓盤形擋板從而使傳熱
介質(zhì)呈s形流動(dòng)的管殼式反應(yīng)器或熱交換器中，在位于改變了傳熱介
質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向的中心部分的反應(yīng)管中存在具有明顯降低的傳熱系數(shù)的區(qū)
域。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)就反應(yīng)器而言，在傳熱系數(shù)明顯下降的區(qū)域內(nèi) 存在造成反應(yīng)管內(nèi)傳熱系數(shù)下降的異常熱點(diǎn)。上述異常熱點(diǎn)增加了催 化劑劣化、導(dǎo)致催化劑壽命縮短、對所需產(chǎn)物的選擇性下降以及引發(fā) 失控反應(yīng)的可能性。
為解決上述問題進(jìn)行了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的為提供一種用 于增加交替地包括環(huán)形擋板和第一圓盤形擋板的管殼式反應(yīng)器或熱交 換器內(nèi)管的傳熱系數(shù)的方法，在該反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)所述管設(shè)置在 環(huán)形擋板內(nèi)的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在與管的軸線平行的傳熱介質(zhì)流(平行 流)，且在該反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體通過所述 管的內(nèi)部，該方法包括將第二圓盤形擋板設(shè)置在所述區(qū)域內(nèi)以增加平 行流的流速。
技術(shù)問題
本發(fā)明提供了 一種交替地包括環(huán)形擋板和第 一 圓盤形擋板的管殼 式反應(yīng)器或熱交換器，其中，第二圓盤形擋板設(shè)置在所述環(huán)形擋板內(nèi) 的空白空間中，且一些管存在于環(huán)形擋板內(nèi)和第二圓盤形擋板外的區(qū) 域，所述管的內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。
在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器或熱交換器中，優(yōu)選將所述第二圓盤形擋
板的直徑Dl調(diào)節(jié)至反應(yīng)器或熱交換器殼體的內(nèi)徑D4的5~25%的范 圍內(nèi)，并更優(yōu)選在內(nèi)徑D4的10~20%的范圍內(nèi)。
優(yōu)選將所述環(huán)形擋板的內(nèi)徑D3調(diào)節(jié)至反應(yīng)器或熱交換器殼體的 內(nèi)徑D4的20 ~ 50%的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選調(diào)節(jié)存在所述管的區(qū)域的內(nèi)徑 D2以使距第二圓盤形擋板的距離，即(D2-D1)/2，為50-500mm或在 D4的0.5~10%的范圍內(nèi)，并4吏距環(huán)形擋板的距離，即，(D3-D2)/2, 為200 ~ 1000 mm或在D4的3 ~ 20°/。的范圍內(nèi)。
本發(fā)明還提供了 一種增加交替地包括環(huán)形擋板和第 一 圓盤形擋板 的管殼式反應(yīng)器或熱交換器中的管的傳熱系數(shù)的方法，在該反應(yīng)器或 熱交換器內(nèi)所述管設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在與管的軸 線平行的傳熱介質(zhì)流(平行流)，且在該反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)用傳熱介質(zhì) 傳熱的第 一物體通過所述管的內(nèi)部，該方法包括將第二圓盤形擋板設(shè) 置在所述區(qū)域內(nèi)以增加平行傳熱介質(zhì)流的流速。
此外，本發(fā)明提供了一種制備氧化物的方法，該方法包括采用 所述的管殼式反應(yīng)器或熱交換器，并在其內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的 第一物體的管內(nèi)引發(fā)催化氣相氧化反應(yīng)。
由所述管內(nèi)的催化氣相氧化反應(yīng)形成的氧化物的典型實(shí)例包括不 飽和醛和/或不飽和脂肪酸。有益效果
從前述內(nèi)容中可以看出，本發(fā)明提供了反應(yīng)器或熱交換器，其交 替地包括環(huán)形擋板和第 一 圓盤形擋板，且在該反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)第 二圓盤形擋板設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)傳熱介質(zhì)平行于 反應(yīng)管的軸線流動(dòng)。在本發(fā)明的反應(yīng)器或熱交換器中，能夠提高設(shè)置 于所述區(qū)域或其附近的如反應(yīng)管的管的傳熱效率而壓力損失增加不明 顯。因此，所有管能夠具有高于特定值的傳熱系數(shù)以防止在管內(nèi)出現(xiàn) 熱點(diǎn)。從而，局部位置處的傳熱效率或性能的下降不會(huì)出現(xiàn)。因此， 就熱交換器而言，可以提高整體的傳熱性能，而且就反應(yīng)器而言，可 以抑制熱點(diǎn)的出現(xiàn)并增加所需產(chǎn)物的產(chǎn)率。
因此，在具有本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器中，由包括丙烯或異丁 烯的氣體的催化氣相氧化反應(yīng)通過更穩(wěn)定的操作以更少循環(huán)量的傳熱 介質(zhì)利用更少量的能量能夠以增加的產(chǎn)率制得(曱基)丙烯酸和/或(曱基) 丙烯醛。


圖1為示意性地顯示現(xiàn)有的普通管殼式催化反應(yīng)器或熱交換器的 結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2為示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器或熱交換器的結(jié)構(gòu)的截 面圖，其中，具有特定直徑的圓盤形擋板設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)以提高傳 熱效率。
圖3為沿圖2中的X-X'線所獲取的截面圖，其顯示了才艮據(jù)本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施方式的反應(yīng)器或熱交換器的橫截面，在該反應(yīng)器或熱交換
器中圓盤形擋板設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)；且該截面圖還示出了反應(yīng)管區(qū)域、 環(huán)形擋板的尺寸和設(shè)置于該環(huán)形擋板內(nèi)的圓盤形擋板的尺寸。
圖4為顯示分別在比較實(shí)施例1和實(shí)施例1中制備的反應(yīng)器中傳 熱系數(shù)分布的圖。
圖5為顯示分別在比較實(shí)施例1和實(shí)施例1中制備的反應(yīng)器中反 應(yīng)管的內(nèi)部溫度分布的圖。
<附圖標(biāo)記說明>
1:反應(yīng)器或熱交換器殼體；
2a:環(huán)形擋板；
2b:圓盤形擋板；
2c:設(shè)置于環(huán)形擋板內(nèi)中心的圓盤形擋板； 3a、 3b和3c: 管板； 4:反應(yīng)管；
5a:加入傳熱介質(zhì)的循環(huán)管道；
5b:排出傳熱介質(zhì)的循環(huán)管道；
6:傳熱介質(zhì)；
7:反應(yīng)氣體入口；
8:反應(yīng)氣體出口；
9:反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)反應(yīng)管所在的區(qū)域；
10:環(huán)形擋板的內(nèi)環(huán)；
11:反應(yīng)管所在區(qū)域的內(nèi)邊界；
12:在比較實(shí)施例1中制備的反應(yīng)器中傳熱系數(shù)的分布；
13:在實(shí)施例1中制備的反應(yīng)器中傳熱系數(shù)的分布；
14:在比較實(shí)施例1中制備的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)管的內(nèi)部溫度分布；
以及
15:在比較實(shí)施例1中制備的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)管的內(nèi)部溫度分布。
具體實(shí)施例方式
以下，將詳細(xì)描述本發(fā)明。
如本文所用，術(shù)語"管"是指其內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一 物體的管。在該管中，能夠發(fā)生化學(xué)或物理反應(yīng)，并且可以是放熱或 吸熱反應(yīng)。用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體可以是化學(xué)或物理反應(yīng)前的反 應(yīng)物、反應(yīng)后的產(chǎn)物或其混合物，而且還可以是不進(jìn)行任何反應(yīng)僅進(jìn) 行傳熱的物體。
可以將本發(fā)明提出的提高傳熱效率的方法應(yīng)用于如催化反應(yīng)器或 不以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)為目的的普通熱交換器的系統(tǒng)中，該催化反應(yīng)器或 普通熱交換器提供或排出如傳熱介質(zhì)的流體，其不受反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)氣 體的種類或傳熱介質(zhì)的種類的限制。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的方法適用 于能用在催化氣相氧化反應(yīng)的管殼式反應(yīng)器或熱交換器。
能應(yīng)用具有#4居本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器或熱交換器的催化氣相氧 化反應(yīng)的典型實(shí)例包括由烯烴制備不飽和醛或不飽和酸的過程，其非
限制性實(shí)例包括由丙烯或丙烷的氧化反應(yīng)制備丙烯醛和/或丙烯酸的 過程，由異丁烯、叔丁醇或曱基-叔丁基醚的氧化反應(yīng)制備(曱基)丙烯 醛和/或(曱基)丙烯酸的過程，由萘或鄰二曱苯的氧化反應(yīng)制備鄰苯二 曱酸酐的過程，由苯、丁烯或丁二烯的部分氧化反應(yīng)制備馬來酸酐的 過程等。
只要應(yīng)用具有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，本發(fā)明對在反應(yīng)器中 制備的如(曱基)丙烯酸或(曱基)丙烯醛的所需產(chǎn)物的種類并沒有限制。
以下，將參照管殼式催化反應(yīng)器的用途描述本發(fā)明，但本發(fā)明并 不限于管殼式催化反應(yīng)器。在該管殼式催化反應(yīng)器中，反應(yīng)管相當(dāng)于 其內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第 一物體的所述管，并且反應(yīng)氣體相當(dāng) 于用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。
所述傳熱介質(zhì)為一種流體，其非限制性實(shí)例包括高粘性介質(zhì)，例 如主要由硝酸鉀和硝酸鈉的混合物組成的熔融鹽。該傳熱介質(zhì)的其它 實(shí)例包括苯基醚介質(zhì)(例如，"道氏熱載體")、聚苯介質(zhì)(例如，"Therm S")、熱油、萘衍生物(S.K.油)、汞等。
圖1為示意性地顯示現(xiàn)有的具有圓柱形結(jié)構(gòu)的管殼式催化反應(yīng)器 的構(gòu)造的截面圖。
參照圖1，該反應(yīng)器包括，在圓柱形殼體1內(nèi)固定于多個(gè)管板3a、 3b和3c的多個(gè)反應(yīng)管4。位于反應(yīng)器中部的管板3a將殼體分成幾部 分并使反應(yīng)溫度受獨(dú)立的傳熱介質(zhì)的控制。殼體的各個(gè)部分包括與 熱介質(zhì)輸送管連接的循環(huán)管道5a以及與熱介質(zhì)排出管連接的循環(huán)管道 5b。通過與輸送管連接的循環(huán)管道5a輸送的傳熱介質(zhì)6沿由環(huán)形擋板 2a和圓盤形擋板2b形成的S形流體通路流動(dòng)，同時(shí)該傳熱介質(zhì)與反應(yīng)
管4進(jìn)行熱交換。通過反應(yīng)氣體輸送管7加入的反應(yīng)氣體通過多個(gè)反 應(yīng)管4,其后該氣體被收集在一起并通過出口管8排出。
圖2中顯示了包括加入到圖1的現(xiàn)有管殼式催化反應(yīng)器中的第二 圓盤形擋板2c的結(jié)構(gòu)。如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式為 了提高傳熱效率，將第二圓盤形擋板2c設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)，在所述環(huán) 形擋板內(nèi)存在有與管軸平行的傳熱介質(zhì)流(平行流)。在圖2中，為了詳 細(xì)顯示擋板結(jié)構(gòu)而沒有示出多個(gè)反應(yīng)管。
并且，圖3中顯示了沿圖2中的X-X'線所獲取的截面圖。在圖3 中，D4表示反應(yīng)器殼體的內(nèi)徑，D3為環(huán)形擋板的內(nèi)徑，D2為存在反 應(yīng)管的區(qū)域的內(nèi)徑，以及D1為設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)的第二圓盤形擋板的 直徑。而且，在圖3中示出了這些部分間的位置關(guān)系及尺寸。
圖4為顯示在環(huán)形擋板內(nèi)沒有設(shè)置第二圓盤形擋板的現(xiàn)有反應(yīng)器 (比較實(shí)施例l)中的傳熱系數(shù)分布12和在環(huán)形擋板內(nèi)設(shè)置有第二圓盤 形擋板的本發(fā)明的反應(yīng)器(實(shí)施例l)中的傳熱系數(shù)分布13之間的對比 的圖。本發(fā)明的反應(yīng)器中的傳熱系數(shù)分布為沿圖2中的X-X'線得到的。
如本文所用，術(shù)語"傳熱系數(shù)"是指由通過反應(yīng)器殼體的傳熱介 質(zhì)引起的管外表面上的傳熱系數(shù)。
如圖4中所示，在環(huán)形擋板內(nèi)沒有設(shè)置第二圓盤形擋板的現(xiàn)有反 應(yīng)器中，傳熱系數(shù)在環(huán)形擋板的內(nèi)徑(D3)內(nèi)逐漸增大。當(dāng)其移向中心部 分時(shí)，傳熱系數(shù)在特定位置達(dá)到最高值，然后向中心部分迅速減小。
傳熱系數(shù)在環(huán)形擋板內(nèi)徑內(nèi)逐漸增大的原因在于，反應(yīng)器或熱交 換器是圓柱形的，因此用于流體流動(dòng)的橫截面積向中心部分降低從而 增力口了流速。
同時(shí)，傳熱系數(shù)在環(huán)形擋板內(nèi)徑中的特定位置到達(dá)最高值后其向 中心部分迅速下降的原因在于，由于密集形成的管束傳熱介質(zhì)不再形
成橫過管的橫向流動(dòng)而變?yōu)檠毓艿妮S線的窗流(window flow)或縱向流 動(dòng)，在管中，當(dāng)使反應(yīng)管與平行流(與管的軸線的方向相同)中的傳熱介 質(zhì)接觸時(shí)的傳熱系數(shù)低于當(dāng)使反應(yīng)管與管軸線垂直流動(dòng)中的傳熱介質(zhì) 接觸時(shí)的傳熱系數(shù)。
當(dāng)將具有特定尺寸(D1)的第二圓盤形擋板設(shè)置于環(huán)形擋板內(nèi)時(shí)， 可以減小用于傳熱介質(zhì)流動(dòng)的單位面積以提高平行流中的傳熱介質(zhì)的 流速，因此有效地增加了反應(yīng)管的傳熱系數(shù)，該反應(yīng)管位于環(huán)形擋板 內(nèi)并接近反應(yīng)器的中心部分。要設(shè)置第二圓盤形擋板的區(qū)域是傳熱介 質(zhì)的流動(dòng)非常不明顯的區(qū)域。因此，該區(qū)域的優(yōu)勢在于，即使將非反 應(yīng)管安裝在其中，其顯示出的壓力損失的增加也非常少，并且第二圓 盤形擋板能夠降低傳熱介質(zhì)的循環(huán)量。
圖5為顯示在環(huán)形擋板內(nèi)沒有設(shè)置第二圓盤形擋板的現(xiàn)有反應(yīng)器 (比較實(shí)施例l)中的內(nèi)部溫度分布16和在環(huán)形擋板內(nèi)設(shè)置有第二圓盤 形擋板的新反應(yīng)器(實(shí)施例l)中的內(nèi)部溫度分布17之間的對比的圖。 該新反應(yīng)器(實(shí)施例l)中反應(yīng)管的內(nèi)部溫度分布是沿圖2中的X-X'線獲 取的。如圖4中所示，在環(huán)形擋板內(nèi)沒有設(shè)置第二圓盤形擋板的現(xiàn)有 反應(yīng)器顯示了在位于接近反應(yīng)器中心的反應(yīng)管中具有低傳熱系數(shù)的區(qū) 域，并且該具有低傳熱系數(shù)的區(qū)域?qū)е铝藷狳c(diǎn)。但是，就環(huán)形擋板內(nèi) 設(shè)置有第二圓盤形擋板的反應(yīng)器而言，在反應(yīng)器的全部內(nèi)部區(qū)域內(nèi)存 在的反應(yīng)管的傳熱系數(shù)值均高于能夠有效除去反應(yīng)管內(nèi)部熱量的最小 值，因此，顯示出幾乎相同的溫度分布而不引起熱點(diǎn)。由于這個(gè)原因， 不會(huì)發(fā)生由其中存在有平行流的局部位置導(dǎo)致的傳熱效率或性能的差
異，并且就熱交換器而言，將會(huì)改善整體的傳熱性能。而且就反應(yīng)器 而言，可以抑制熱點(diǎn)的產(chǎn)生并增加所需產(chǎn)物的產(chǎn)率。
優(yōu)選將設(shè)置于環(huán)形擋板內(nèi)的第二圓盤形擋板的直徑D1調(diào)節(jié)為在 殼體內(nèi)徑D4的5 ~ 25%的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在D4的10 ~ 20°/。的范 圍內(nèi)。
如果第二圓盤形擋板的直徑D1小于殼體內(nèi)徑D4的5%，則采用 設(shè)置于環(huán)形擋板內(nèi)的第二圓盤形擋板提高傳熱效率的效果會(huì)非常不明 顯，而如果其直徑大于殼體內(nèi)徑的25%，將會(huì)減少設(shè)置反應(yīng)管的空間， 導(dǎo)致低效率的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。
優(yōu)選將環(huán)形擋板的內(nèi)徑D3調(diào)節(jié)為在殼體內(nèi)徑D4的20 ~ 50%的范 圍內(nèi)。而且，優(yōu)選調(diào)節(jié)其內(nèi)存在反應(yīng)管的區(qū)域的內(nèi)徑D2從而使距第二 圓盤形擋板的距離，即(D2-D1)/2,為50 ~ 500 mm或在D4的0.5 ~ 10% 的范圍內(nèi)，并且距環(huán)形擋板的距離，即(D3-D2)/2，為200 ~ 1000 mm 或在D4的3 ~ 20%的范圍內(nèi)。
如果(D2-D1)/2的長度小于50 mm或小于D4的0.5%,則將會(huì)需要 過多的壓力損失以使傳熱介質(zhì)通過殼體循環(huán)，導(dǎo)致傳熱介質(zhì)循環(huán)泵的 容量增加以及生產(chǎn)費(fèi)用的增加。另一方面，如果(D2-Dl)/2的長度大于 500mm或大于D4的10%，則會(huì)減少設(shè)置反應(yīng)管的空間，導(dǎo)致低效率 的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
如果(D3-D2)/2的長度小于200 mm或小于D4的3%，盡管即使反 應(yīng)管被設(shè)置在較接近中心的部分也能夠獲得足夠的傳熱系數(shù)，但不能 充分利用反應(yīng)器的內(nèi)部空間，這導(dǎo)致低效率的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。另一方面， 如果(D3-D2)/2的長度大于1000 mm或大于D4的20%，將會(huì)增加位于
接近中心部分的反應(yīng)管內(nèi)出現(xiàn)具有低傳熱系數(shù)區(qū)域的可能性，因此不 能充分獲得設(shè)置第二圓盤形擋板所能得到的優(yōu)勢。
同時(shí)，例如，通過將特定尺寸的圓盤形鐵板焊接到連桿或隔板以 將其固定到反應(yīng)器的中心，能夠制備上述設(shè)置于環(huán)形擋板內(nèi)的第二圓 盤形擋板以具有本發(fā)明中所述的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例1
以下面的條件制備如圖2中所示的在環(huán)形擋板內(nèi)設(shè)置有第二圓盤 形擋板的反應(yīng)器。
反應(yīng)管的長度3250 mm;
反應(yīng)器殼體的內(nèi)徑4150mm;
環(huán)形擋板的內(nèi)徑1600 mm;
存在反應(yīng)管的區(qū)域的內(nèi)徑500 mm;
i殳置在環(huán)形擋板內(nèi)的第二圓盤形擋板的直徑300 mm;
傳熱介質(zhì)的種類熔融鹽(硝酸鉀和硝酸鈉的混合物)；
傳熱介質(zhì)的溫度310°C;
反應(yīng)氣體的種類混合氣體(丙烯、水蒸氣和空氣的混合物)； 反應(yīng)氣體的注入溫度150°C。 比4交實(shí)施例1
以下面的條件制備在環(huán)形擋板內(nèi)沒有設(shè)置第二圓盤形擋板的反應(yīng)器。 反應(yīng)管的長度3250 mm;
反應(yīng)器殼體的內(nèi)徑4150 mm;
環(huán)形擋板的內(nèi)徑1600 mm;
存在反應(yīng)管的區(qū)域的內(nèi)徑500 mm;
傳熱介質(zhì)的種類熔融鹽(硝酸鉀和硝酸鈉的混合物)；
傳熱介質(zhì)的溫度310°C;
反應(yīng)氣體的種類混合氣體(丙烯、水蒸氣和空氣的混合物)；
反應(yīng)氣體的注入溫度150°C。
<結(jié)論>
如圖4所示，在比較實(shí)施例1的反應(yīng)器(其中交替地設(shè)置有環(huán)形擋 板和第 一 圓盤形擋板，而在環(huán)形擋板內(nèi)沒有設(shè)置第二圓盤形擋板)中， 在位于改變了傳熱介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向的中心部分的反應(yīng)管內(nèi)存在具有明 顯降低的傳熱系數(shù)的區(qū)域。因此，如圖5中所示，在存在于具有明顯 降低的傳熱系數(shù)的區(qū)域中的反應(yīng)管內(nèi)，出現(xiàn)了由傳熱效率降低導(dǎo)致的 異常熱點(diǎn)。這樣的異常熱點(diǎn)增加了催化劑劣化、導(dǎo)致催化劑壽命的縮 短、對所需產(chǎn)物的選擇性的降低并S1發(fā)失控反應(yīng)的可能性。
在環(huán)形擋板內(nèi)設(shè)置有第二圓盤形擋板的實(shí)施例1的反應(yīng)器具有比 沒有設(shè)置第二圓盤形擋板的比較實(shí)施例1的反應(yīng)器更大的傳熱系數(shù)分 布13。因此，實(shí)施例1的反應(yīng)器顯示出提高的傳熱效率。由于該原因， 出現(xiàn)在位于現(xiàn)有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)中心部分的反應(yīng)管內(nèi)的熱點(diǎn)不再出現(xiàn)在環(huán) 形擋板內(nèi)設(shè)置有第二圓盤形擋板的反應(yīng)器中。
簡言之，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將第二圓盤形擋板設(shè)置在環(huán)形擋板內(nèi)時(shí)， 能夠消除由于在現(xiàn)有反應(yīng)器的反應(yīng)管內(nèi)局部位置傳熱效率下降引起的
熱點(diǎn)出現(xiàn)導(dǎo)致性能損失的問題。具體而言，如圖4和5所示，就本發(fā) 明的反應(yīng)器而言，所有反應(yīng)管均具有高于特定值的傳熱系數(shù)以防止其 中出現(xiàn)熱點(diǎn)，因此不會(huì)在局部位置出現(xiàn)傳熱效率或性能的下降。
盡管用于示例性目的描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù) 人員會(huì)理解在不偏離如所附權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)的 條件下，可以進(jìn)行各種改變、增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種管殼式反應(yīng)器或熱交換器，所述管殼式反應(yīng)器或熱交換器交替地包括環(huán)形擋板和第一圓盤形擋板，其中，第二圓盤形擋板設(shè)置在所述環(huán)形擋板內(nèi)的空白空間中，并且一些管存在于環(huán)形擋板內(nèi)和第二圓盤形擋板外的區(qū)域，所述管的內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。
2、 權(quán)利要求1所述的管殼式反應(yīng)器或熱交換器，其中，所述第二 圓盤形擋板的直徑Dl在所述反應(yīng)器或熱交換器的殼體內(nèi)徑D4的5 ~ 25%的范圍內(nèi)。
3、 權(quán)利要求1所述的管殼式反應(yīng)器或熱交換器，其中，所述環(huán)形 擋板的內(nèi)徑D3在所述反應(yīng)器或熱交換器的殼體內(nèi)徑D4的20 ~ 50%的 范圍內(nèi)。
4、 權(quán)利要求1所述的管殼式反應(yīng)器或熱交換器，其中，調(diào)節(jié)存在 所述管的區(qū)域的內(nèi)徑D2以使距所述第二圓盤形擋板的距離，即 (D2-D1)/2,在所述反應(yīng)器或熱交換器的殼體內(nèi)徑D4的0.5 ~ 10%的范 圍內(nèi)，并且距所述環(huán)形擋板的距離，即(D3-D2)/2，在D4的3-20。/o的 范圍內(nèi)，其中Dl為所述第二圓盤形擋板的直徑，D3為所述環(huán)形擋板 的內(nèi)徑。
5、 權(quán)利要求1所述的管殼式反應(yīng)器或熱交換器，其中，所述用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體為化學(xué)或物理反應(yīng)前的反應(yīng)物、反應(yīng)后的產(chǎn)物 或其混合物。
6、 一種制備氧化物的方法，所述方法包括采用權(quán)利要求1~5 中任一項(xiàng)所述的管殼式反應(yīng)器或熱交換器，并在所述管內(nèi)引發(fā)催化氣 相氧化反應(yīng)，所述管的內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。
7、 權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述氧化物為不飽和醛或不飽 和脂肪酸。
8、 一種提高交替地包括環(huán)形擋板和第 一 圓盤形擋板的管殼式反應(yīng) 器或熱交換器中管的傳熱系數(shù)的方法，在該反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)所述 管設(shè)置在所述環(huán)形擋板內(nèi)的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在與管的軸線平行的傳 熱介質(zhì)流，即平行流，且在該反應(yīng)器或熱交換器內(nèi)用傳熱介質(zhì)傳熱的 第 一物體通過所述管的內(nèi)部，該方法包括將第二圓盤形擋板設(shè)置在所 述區(qū)域內(nèi)以增加平行流的流速。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管殼式反應(yīng)器或熱交換器，其交替地包括環(huán)形擋板和第一圓盤形擋板以提高傳熱效率。在所述反應(yīng)器或熱交換器中，第二圓盤形擋板設(shè)置在所述環(huán)形擋板內(nèi)的空白空間中，且一些管存在于環(huán)形擋板內(nèi)和第二圓盤形擋板外的區(qū)域，所述管的內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。本發(fā)明還公開了一種制備氧化物的方法，該方法包括采用所述的反應(yīng)器或熱交換器，并在所述管內(nèi)引發(fā)催化氣相氧化反應(yīng)，所述管的內(nèi)部通過用傳熱介質(zhì)傳熱的第一物體。
文檔編號F28D7/00GK101375125SQ200780003761
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者張禎訓(xùn), 李元巖, 林藝勛, 申相柏, 羅相業(yè), 金榮培, 韓相弼 申請人:Lg化學(xué)株式會(huì)社