原則上，所述類型的反應(yīng)器體系是本領(lǐng)域已知的。

因此，DE 2207166A1記載了一種反應(yīng)器體系，其包括用于包含再循環(huán)傳熱介質(zhì)的反應(yīng)裝置的冷卻組件，其中，對于所述傳熱介質(zhì)，將循環(huán)泵和冷卻器設(shè)置在反應(yīng)容器外部。其中，循環(huán)泵和冷卻器容納在兩個并排布置的殼體中。此外，傳熱介質(zhì)的膨脹(expansion)容器設(shè)置在泵殼體上方并與泵殼體連通，以及冷凍劑的蒸汽分離器直接設(shè)置在冷卻器殼體上方并與冷卻器管道連通。

與用于改變管殼式反應(yīng)器溫度的方法有關(guān)，DE 102006034811A1記載了一種反應(yīng)器體系，其包括鹽浴冷卻器但未特別限定其冷卻介質(zhì)。所述冷卻器具有在其中設(shè)有填充式液位計的均衡容器。

WO 2004/090066A1公開了在一個特別優(yōu)選的實施方案中，離子液體用于管殼式反應(yīng)器中間接地供熱或除熱的用途。其中記載了由圓柱形容器組成的管殼式反應(yīng)器，在所述圓柱形容器中容納有立式布置的反應(yīng)管。這些反應(yīng)管——其可任選地包含負載催化劑——的端部密封地固定于管板中，并且通向一個與容器頂端連接的蓋板和一個與容器底端連接的蓋板。流經(jīng)反應(yīng)管的反應(yīng)混合物經(jīng)由蓋板供給和移出。使循環(huán)傳熱介質(zhì)穿過反應(yīng)管周圍的空間以均衡熱平衡，特別是對于釋放大量熱量的反應(yīng)而言。在所述管殼式反應(yīng)器中，傳熱介質(zhì)的基本上均勻的溫度分布在反應(yīng)器的各水平截面上實現(xiàn)，從而理想地使所有反應(yīng)管都等同地參與該反應(yīng)。此外，反應(yīng)器可包括偏轉(zhuǎn)板，所述偏轉(zhuǎn)板交替地離開反應(yīng)器中間和反應(yīng)器邊緣的反應(yīng)器橫截面的開口部分(free part)。

已知的反應(yīng)器體系的缺點在于，傳熱介質(zhì)的存儲容器設(shè)置在相關(guān)設(shè)備的內(nèi)部，并且通常位于地面上相同高度處，這是因為反應(yīng)器和收集容器可重達數(shù)百噸。冷卻反應(yīng)器，例如在更換催化劑過程中或為了修理或維修，需要預(yù)先從反應(yīng)器中移出傳熱介質(zhì)，因為否則凝固的傳熱介質(zhì)，特別是在再加熱時，會在反應(yīng)器內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并損壞反應(yīng)器。相關(guān)的傳熱介質(zhì)需要被泵入架高的儲存容器中，或者反應(yīng)器的鹽空間需要用氣體加壓，這導(dǎo)致了高的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。此外，由于逸出的傳熱介質(zhì)的相對高的溫度和氧化作用，容器的泄漏將危害人類健康和環(huán)境。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的這些缺點，本發(fā)明的目的為提供一種克服上述缺點的改進的反應(yīng)器體系。特別地，本發(fā)明的目的為提供一種確保安全處理液體傳熱介質(zhì)的反應(yīng)器體系。

在本發(fā)明的第一方面中，上述目的通過反應(yīng)器體系(1)實現(xiàn)，所述反應(yīng)器體系(1)包括：

-反應(yīng)器(3)，

-至少一個冷卻器(5)，其與反應(yīng)器(3)連接，

-至少一個泵(7)，用于使至少一部分液體傳熱介質(zhì)(9)循環(huán)，其中所述泵(7)與反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)連接，以及

-容器(11)，用于收集液體傳熱介質(zhì)(9)，其中所述容器(11)與反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)連接，其中將容器(11)設(shè)置在反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)的下方。

特別地，本發(fā)明的反應(yīng)器體系的顯著特點在于其可容易地排出液體傳熱介質(zhì)(9)。

在本發(fā)明的第二方面中，所述目的通過將本發(fā)明的且如上所定義的反應(yīng)器體系(1)用于進行放熱反應(yīng)而實現(xiàn)。

在下文中將更詳細地描述本發(fā)明。

本發(fā)明首先提供了一種反應(yīng)器體系(1)，其包括：反應(yīng)器(3)；至少一個冷卻器(5)，其與反應(yīng)器(3)連接；至少一個泵(7)，用于使至少一部分液體傳熱介質(zhì)(9)循環(huán)，其中所述泵(7)與反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)連接；以及容器(11)，用于收集液體傳熱介質(zhì)(9)，其中所述容器(11)與反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)連接，其中將容器(11)設(shè)置在反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)的下方。

將容器(11)布置在反應(yīng)器(3)和/或冷卻器(5)下方的初始優(yōu)勢在于，液體傳熱介質(zhì)(9)可容易地從設(shè)備中排出，這是因為液體傳熱介質(zhì)(9)在其液體靜壓下流入容器(11)中。此外，從反應(yīng)器體系(1)中排出的液體傳熱介質(zhì)(9)不像現(xiàn)有技術(shù)中儲存在高位槽中，而是儲存在低洼處的容器(11)中，從而使得液體傳熱介質(zhì)(9)對人類健康和環(huán)境構(gòu)成很小的危害，如果有的話。為此，容器(11)優(yōu)選地安裝在與基礎(chǔ)底板形成一體的凹坑(pit)內(nèi)。將容器(11)布置于低洼處的額外優(yōu)勢在于，反應(yīng)器體系(1)不需要向上建造以容納容器(11)。凹坑的優(yōu)勢在于，一旦發(fā)生泄漏，其可以安全地容納逸出的液體傳熱介質(zhì)(9)。

就本發(fā)明而言，用語“下方”應(yīng)解釋為意指將容器(11)相對于反應(yīng)器(3)和/或冷卻器(5)以這種方式設(shè)置，使得液體傳熱介質(zhì)(9)可以因其液體靜壓流入容器(11)中，而不需要額外的輸送。

在本發(fā)明反應(yīng)器體系(1)的一項改進中，容器(11)包括用于加熱液體傳熱介質(zhì)(9)的加熱裝置(13)。液體傳熱介質(zhì)(9)通常選自在環(huán)境溫度下為固體或非常高粘性的介質(zhì)。液體傳熱介質(zhì)(9)僅在特定溫度下、通常在高于140℃下成為液體。于是，為了防止液體傳熱介質(zhì)(9)在容器(11)中粘度增加或固化，加熱設(shè)備(13)是有利的。

可以如此設(shè)計加熱設(shè)備(13)，使得加熱元件設(shè)置在容器(11)的外部，以便經(jīng)由容器壁來加熱液體傳熱介質(zhì)(9)。額外地或替代地，在容器(11)自身中可以存在一個或多個加熱元件。當(dāng)容器(11)達到一定尺寸且因此經(jīng)由容器(11)外壁引入的熱輸出量對于液體傳熱介質(zhì)(9)不再足夠時，這是特別有利的。加熱設(shè)備(13)可利用液體和/或氣體介質(zhì)、特別是使用蒸汽來操作，或者它可以設(shè)置有電加熱元件。

優(yōu)選地，將容器(11)至少部分地設(shè)置于地面下。如上文中已經(jīng)描述的，反應(yīng)器體系(1)的整體結(jié)構(gòu)高度可以通過容器(11)的低洼布置而降低。在本發(fā)明中，用語“至少部分在地面下”意指將容器(11)設(shè)置在地面的凹陷部分，特別是凹坑中。這樣的凹陷部分對于容器的絕熱性(11)可為有利的，這是因為設(shè)置在地面上的槽將在很大程度上受天氣的影響。也可如此設(shè)計凹陷部分，使得一旦發(fā)生容器(11)泄漏，其可容納逸出的液體傳熱介質(zhì)(9)，從而提供保護以免危害人類健康和環(huán)境。

在本發(fā)明的另一個實施方案中，容器(11)還包括泵(15)，所述泵(15)可用于使容器(11)中的液體傳熱介質(zhì)(9)再循環(huán)至設(shè)備中，即至反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)中。這意指容器(11)不僅用作液體傳熱介質(zhì)(9)的容納裝置，而且還用作液體傳熱介質(zhì)(9)的蓄積容器和臨時儲存裝置。

已證實有利的是，容器(11)的體積比反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)在理論上所能容納的液體傳熱介質(zhì)(9)的體積大10％。容器(11)應(yīng)能夠收集反應(yīng)器體系(1)中來自反應(yīng)器(3)和至少一個冷卻器(5)的至少20％液體傳熱介質(zhì)(9)。然而，由于液體傳熱介質(zhì)的密度通常隨溫度改變，因此提供至少10％的安全限度是有利的，以免容器暴露于過大的應(yīng)力下。

在一項改進中，容器(11)還可經(jīng)由出口管線(17a,17b)分別與反應(yīng)器(3)和/或冷卻器(5)的最低點連接。所述出口管線優(yōu)選朝向容器(11)傾斜安裝，并且設(shè)置有補充加熱裝置。這種布置有利于使液體傳熱介質(zhì)(9)從反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)中幾乎完全排出，因為液體傳熱介質(zhì)(9)可因其最低點的液體靜壓而(幾乎)完全流出。

為了使液體傳熱介質(zhì)(9)再循環(huán)，即為了還能夠使用容器(11)作為蓄積容器，有利的是，經(jīng)由至少一個返回管線(19)將容器(11)連接到反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)上。容器(11)中的液體傳熱介質(zhì)(9)可借助泵(15)經(jīng)由該管線泵回至反應(yīng)器(3)和/或至少一個冷卻器(5)中。泵(15)優(yōu)選為浸沒式泵，其中驅(qū)動電機為干燥封固(dry-mounted)的，并且實際上，泵殼體完全浸沒于液體傳熱介質(zhì)(9)中。

還證實有利的是，出口管線(17a,17b)和/或返回管線(19)各自包括加熱裝置。這有利地防止液體傳熱介質(zhì)(9)在管線中粘度增加或固化并由此堵塞體系。

優(yōu)選反應(yīng)器體系(1)的所有管線至少部分地被跟蹤加熱。

本發(fā)明反應(yīng)器體系(1)的另一個優(yōu)點在于，液體傳熱介質(zhì)(9)不會顯著降溫，隨后也不需要再加熱。這樣節(jié)約了能源。這還避免了，當(dāng)液體傳熱介質(zhì)(9)變得高度粘稠或變成伴有密度變化的固體時，可能發(fā)生在反應(yīng)器體系(1)內(nèi)或?qū)Ψ磻?yīng)器體系(1)的損壞。這特別適用于泵(7)和管線(17a,17b,19)。

在反應(yīng)器體系(1)的一個優(yōu)選實施方案中，反應(yīng)器(3)為用于進行放熱反應(yīng)的管殼式反應(yīng)器。替代地或額外地，在該實施方案中，冷卻器(5)可為鹽浴冷卻器并且液體傳熱介質(zhì)(9)可為鹽熔體。

鹽熔體優(yōu)選為堿金屬硝酸鹽和堿金屬亞硝酸鹽的混合物。特別優(yōu)選由53重量％硝酸鉀、40重量％亞硝酸鈉和7重量％硝酸鈉組成的鹽混合物。該組合形成了熔點約為142℃的低共熔混合物。該鹽浴的工作溫度為200℃至500℃。

本發(fā)明適用于傳熱油以及鹽熔體形式的液體傳熱介質(zhì)(7)。然而，這些傳熱油通常限于250℃至280℃的最高工作溫度，該溫度不足以控制許多反應(yīng)的溫度，例如在管殼式反應(yīng)器中。

在本發(fā)明的另一個方面中，如上所述的反應(yīng)體系(1)用于進行放熱反應(yīng)的用途。

除去放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱是一項重大的挑戰(zhàn)。為此，使用所述類型的反應(yīng)器體系，其中反應(yīng)熱經(jīng)由液體傳熱介質(zhì)從反應(yīng)器中除去。由反應(yīng)熱加熱的液體傳熱介質(zhì)在所連接的冷卻器中冷卻，并且在那里釋放的能量用于例如形成蒸汽。已證實使用本發(fā)明反應(yīng)器體系(1)對于補償除去反應(yīng)熱中的可變性是有利的。

其他目的、特征、優(yōu)點和可能的應(yīng)用可在以下本發(fā)明工作實施例參考附圖的說明中顯而易見。所述的和/或圖示的所有特征，單獨地或以任意組合構(gòu)成本發(fā)明的主題，不論是在權(quán)利要求中還是其所引用的權(quán)利要求中它們的組合。

圖1示出在本發(fā)明的一個實施方案中的反應(yīng)器體系(1)的示意圖。

圖1為本發(fā)明反應(yīng)器體系1的一個優(yōu)選實施方案的示意圖。反應(yīng)器體系1包括連接冷卻器5的反應(yīng)器3。泵7使至少一部分液體傳熱介質(zhì)9循環(huán)通過反應(yīng)器3和冷卻器5。特別地，泵7為循環(huán)泵。冷卻器5包括緊急泄壓口21和安全裝置23，使得能夠在液體傳熱介質(zhì)9的壓力上升的情況下，實現(xiàn)將其經(jīng)由管線27排放至容器11，從而釋放反應(yīng)器殼體的壓力。

本發(fā)明的反應(yīng)體系1基本上為非承壓設(shè)計。在這種情況下，非承壓意指當(dāng)壓力比所需采取的壓力大5巴時，沒有預(yù)防措施。反應(yīng)器3和冷卻器5當(dāng)然是根據(jù)例如泵7和傳熱介質(zhì)9的液體靜壓所施加的壓力而設(shè)計的。然而，較高的壓力在本發(fā)明中不會產(chǎn)生，并且特別是通過安全裝置23來防止。

將冷卻器5有利地法蘭連接或焊接到反應(yīng)器3?？刂崎y29通過控制經(jīng)過冷卻器的傳熱介質(zhì)的流量來調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度。特別地，該實施方案涉及管殼式反應(yīng)器，其中一束立式布置的反應(yīng)管設(shè)置在兩個管板之間。所述反應(yīng)管根據(jù)應(yīng)用可填充有催化劑材料床(固定床催化劑)。吸收并消耗放熱反應(yīng)過程中所產(chǎn)生熱量的流體傳熱介質(zhì)9圍繞反應(yīng)管流動。在預(yù)設(shè)溫度下，通過為冷卻而使用的泵7使傳熱介質(zhì)9循環(huán)來提供恒定的反應(yīng)條件。

例如，必要地，在一定工作時間后，需要更換反應(yīng)器中的催化劑。需要冷卻反應(yīng)器以能夠進行更換。為了在再加熱中不損壞反應(yīng)器3，需要移出至少20％的傳熱介質(zhì)內(nèi)容物。然而，優(yōu)選移出所有傳熱介質(zhì)9，以使得殘留在反應(yīng)器3中的傳熱介質(zhì)9冷卻和再加熱時所需要的時間最小化。

為了排出，根據(jù)本發(fā)明，在反應(yīng)器3的最低點以及，同樣地，冷卻器5的最低點裝配有通向容器11的出口管線17a、17b。在反應(yīng)器3和冷卻器5的最低點處的出口管線17a、17b也分別有利地裝配有截止閥(shutoff valve)29c、29d。截止閥29c和29d分別安裝于非?？拷磻?yīng)器殼體和冷卻器殼體處。排出液體傳熱介質(zhì)，使其流入容器11中，在圖1所示的實施方案中，所述容器11被部分地設(shè)置在地面下的凹坑內(nèi)。該實施方案示出了內(nèi)部設(shè)置有例如使用蒸汽操作的加熱裝置13的容器11。在該實施方案中，將可經(jīng)由返回管線19來再循環(huán)液體傳熱介質(zhì)9的泵15設(shè)置在容器11中。特別地，泵15為輸送泵。此處，裝配截止閥29e也是有利的。在輸送傳熱介質(zhì)9至反應(yīng)器體系1時，截止閥29f處于關(guān)閉位置。在為了熱平衡而使傳熱介質(zhì)9循環(huán)至容器11時，閥29f處于開啟位置。

盡管在圖1中未示出，但可能有利的是，為容器11額外地裝配攪拌器以攪拌液體傳熱介質(zhì)9，從而確保均勻的溫度分布。

圖1示出反應(yīng)器體系1的結(jié)構(gòu)，其中返回管線19通向出口管線17a、17b，因此出口管線17a、17b也部分地用于再循環(huán)液體傳熱介質(zhì)9。然而，本發(fā)明并不限于此。同樣可以使返回管線19作為單獨管道直接通向反應(yīng)器3和/或冷卻器5。

圖1所示的實施方案還包括布置在安全裝置23下游的分離器25，和管道27。在冷卻器泄漏的情況下，當(dāng)蒸汽進入傳熱介質(zhì)9并且將所述傳熱介質(zhì)9經(jīng)由安全裝置23解壓進入容器時，所述分離器旨在收集安全裝置23中所容納的液體。這意味著降低了管道體系(安全裝置23+管道27)中建立的壓力，并且實現(xiàn)了反應(yīng)器殼體上的應(yīng)力的快速緩解。此外，將逸出的傳熱介質(zhì)經(jīng)由管道27收集在容器11中，并通過重力分離法與經(jīng)由泄漏點已滲入傳熱介質(zhì)9的蒸汽分離。在這種情況下，在泄漏情形下逸出的傳熱介質(zhì)9可被安全地容納，與蒸汽分離，并且一旦冷卻器被修復(fù)即可再循環(huán)回反應(yīng)器3中。