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1、(10)申请公布号 CN 104136109 A (43)申请公布日 2014.11.05 C N 1 0 4 1 3 6 1 0 9 A (21)申请号 201380011162.9 (22)申请日 2013.02.27 102012203080.8 2012.02.29 DE B01J 8/08(2006.01) B01J 8/18(2006.01) (71)申请人西门子公司 地址德国慕尼黑 (72)发明人 M.巴尔多弗 M.哈恩布思 A.特里梅尔 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人侯宇 (54) 发明名称 流化层反应器 (57) 摘要 本发明涉及一种流化层反应器。
2、，包括反应器 壳体，在所述反应器壳体中设有用于自所述反应 器壳体向外散热的装置，其中，一个或多个热管 (5)作为用于散热的装置被引入所述反应器壳体 (2)中，通过所述热管可以调节所述反应器壳体 (2)中的温度。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.08.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2013/053895 2013.02.27 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/127832 DE 2013.09.06 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利。
3、要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104136109 A CN 104136109 A 1/1页 2 1.一种流化层反应器，包括反应器壳体，在所述反应器壳体中设有用于自所述反应器 壳体向外散热的装置，其特征在于，一个或多个热管(5)作为用于散热的装置被引入所述 反应器壳体(2)中，通过所述热管能够调节所述反应器壳体(2)中的温度。 2.根据权利要求1所述的流化层反应器，其特征在于，为了进行温度调节，所述一个或 多个热管(5)在所述反应器壳体(2)中的插入深度是能被调节的。 3.根据权利要求2所述的流化层反应器，其特征在于，在应用多个热管(5)的情况下， 每个热管(5)。
4、的插入深度是能单独调节的。 4.根据权利要求2或3所述的流化层反应器，其特征在于，所述一个或多个热管(5)将 其另一端容纳进沸腾炉(9)中，并且在改变插入深度时，所述一个或多个热管(5)能移动地 进出沸腾炉。 5.根据权利要求2至4中任一项所述的流化层反应器，其特征在于，为了移动所述一个 或多个热管(5)而设有一个或多个电动的、液压的或气动的调整装置(11)。 6.根据上述权利要求中任一项所述的流化层反应器，其特征在于，为了进行温度调节， 改变容纳所述一个或多个热管(5)的另一端的沸腾炉(9)中的换热介质(10)的温度和/ 或在所述沸腾炉(9)中的压力。 7.根据权利要求6中的流化层反应器，其。
5、特征在于，所述沸腾炉(9)具有用于调温的换 热介质的入口和出口和/或用于换热介质调温的加热装置或冷却装置。 8.根据权利要求6或7所述的流化层反应器，其特征在于，所述沸腾炉(9)具有带有用 于改变压力的压力调节阀(17)的接头。 9.一种用于利用一个或多个热管来调节流化层反应器中的温度的方法，所述一个或多 个热管将其一端插入反应器壳体中，并将其另一端插入含有换热介质的沸腾炉中，其中，为 了进行温度调节而改变所述一个或多个热管的插入深度，和/或改变所述沸腾炉中的换热 介质的温度和/或所述沸腾炉中的压力。 权 利 要 求 书CN 104136109 A 1/4页 3 流化层反应器 0001 本发明。
6、涉及一种流化层反应器，所述流化层反应器包括反应器壳体，在所述反应 器壳体中设有用于自反应器壳体向外散热的装置。 0002 流化层反应器尤其用于大规模转化或化学反应过程。对于在流化层反应器中发生 的带有剧烈热效应的(催化的或者非催化的)化学反应来说，会产生不期望的温度提高，或 者类似地，对于吸热反应来说会相应地出现温度降低。有鉴于此，当在流化层反应器中进行 这种化学反应的技术转化中，需要良好的温度控制和相应的温度调节，从而能调整得到的 反应温度。一方面，热量必须从流化层反应器排出(或者在吸热反应中热量必须输入流化 层反应器)，另一方面，鉴于反应原因所传递的热量必须是可调节的。 0003 通常进行。
7、放热反应，亦即需要从流化层反应器或从反应器壳体向外进行热传递。 一种用于温度调节的可能性在于，将较冷的离析物气体(Eduktgas)输入反应器中，从而能 够抵消热量释放。离析物气体的温度可以对反应器中的反应温度产生影响。然而通常利用 将散热装置安装在反应器中，为此使用呈管件或板件形式的换热器。换热介质吸收反应热。 在这种换热器中还可以进行相变反应，例如被用作换热介质的水在换热器中被直接蒸发。 反应区的温度随后通过换热介质的流动和温度提高而被调节。然而这种温度调节的方式不 够准确。 0004 因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在温度调节方面进行改进的流化 层反应器。 0005 为了解决所。
8、述技术问题，设有根据本发明的前述类型的流化层反应器，一个或多 个热管作为用于散热的装置被引入反应器壳体中，通过所述热管可以调节反应器壳体中的 温度。 0006 在根据本发明的流化层反应器中，热传递是通过热管、通常也被称为“Heatpipes” 进行的，所述热管被安装在反应器壳体或流化层中。这种热管是利用物料的蒸发或汽化热 得到较高热流密度的换热器，所述较高热流密度也就是指可以在较小的横截面上传递较高 的热量。热管限定了理论上管状的封闭体积，工质、例如水容纳在所述封闭体积中，所述工 质一方面以液态占据封闭体积的确定的规定部分，另一方面通常以气态占据封闭体积的绝 大部分。在热量输入时，工质开始汽化。
9、，从而局部提高了汽化空间中的压力。所产生的蒸汽 流向冷凝器，并且因为在冷凝器处具有散热片而使蒸汽被冷凝。由此将之前所吸收的为汽 化所输入的热量被重新释放。在此，热传递即从热端到冷端的工质的传递是在没有循环装 置的情况下有利地进行的，也就是说不需要泵或类似装置。在这种热管中进行的过程是及 其广为人知的，所述过程由此可以被设计得非常精确，从而导致极精准的温度调节。通过在 热管内部连续的汽化和冷凝得到了近乎等温的热量吸收，从而可以实现在流化层中均匀的 温度分布。 0007 这种热管可以按不论是在材料选择还是热管内部结构或是在有关被使用的工质 方面的不同设计被制成。由此根据在流化层反应器中所进行的过程。
10、的不同，还可以选择相 应的尽可能最合适的热管。 0008 为了进行温度调节可以考虑两种基本的可能方式。本发明根据第一方案规定，为 说 明 书CN 104136109 A 2/4页 4 了进行温度调节，一个或多个热管在反应器壳中的插入深度是可以改变的。根据所述发明 方案，一个或多个热管根据需要以或深或浅的程度插入反应器壳体中。由此改变在反应区 中的热管或热管的有效吸热面积。因为向热管的热传递与传递系数和传热面积有关，可以 在热传递系数恒定的情况下通过改变传热面积来调节散热并由此调节流化层中的温度。热 管通过相应的气密连接引入反应器壳体中，热管通过所述连接可以沿纵向移动，从而可以 非常精确地调整热。
11、管插进反应器中的有效长度。 0009 在此，优选在使用多个热管的情况下每个热管都可以单独调节自身的插入深度。 这可以实现高度精确的温度调节，而且通过以不同深浅程度推拉单个热管，还可以形成在 反应器壳体中的温度梯度。这种温度梯度有时可能有益于所发生的反应。 0010 为了使在热管中汽化的工质重新冷凝，一个或多个热管的较冷的第二端部被容纳 在沸腾炉中，在所述沸腾炉中盛放有例如作为冷却液的水。水吸收由热管释放的热量，从而 使在热管中汽化的工质、例如同样是水发生冷凝。一个或多个热管也可以将其冷端在沸水 炉中移动，也就是说当热管相对于反应器壳体活动时，所述热管也可以相对于固定的沸腾 炉活动。在反应器壳体。
12、中的插入深度的改变伴随着在沸腾炉中的插入深度的改变。然而就 此而言这对冷凝过程并无不利，因为在沸腾炉中的热交换极其高效，而且即使仅在相对较 小的插入深度、亦即在相对较小的传热面积的情况下也能实现充分的冷凝。因此能够轻易 实现的是，一个或多个热管即使较深地插入反应器壳体中并从而相对较多地从沸腾炉中抽 出，也不会对冷凝效果方面有任何损失。 0011 为了移动一个或多个热管，可以使用这样的调整装置，所述调整装置能够沿纵向 移动热管。仅作示例，可以有电动的、液压的或气动的调整装置。 0012 根据本发明的第二调节方案(然而所述第二调节方案还可以叠加地设有通过热 管的线性移动发挥作用的调节装置)规定，为。
13、了温度调节可以改变沸腾炉中的换热介质的 温度和/或沸腾炉中的压力，在所述沸腾炉中容纳有一个或多个热管的冷端。由此影响在 沸腾炉中的热管较冷的重冷却侧上的温度水平。通过在热管外侧上较低的温度还降低了热 管内部的压力和温度水平。这样导致了在汽化器侧较为剧烈的温差，这从而可以吸收更多 的热能。通过重冷却的温度可以如此调节散热，并由此调节流化层中的温度。 0013 对沸腾炉中的温度水平的影响或者也可以这样进行，通过例如利用入口和出口输 送调温的换热介质来直接影响换热介质的温度。然而温度调节还可以通过改变沸腾炉中的 压力、亦即改变液态换热介质的压强来实现。在重冷却过程中、亦即在冷凝过程中，在沸腾 炉中出。
14、现换热介质的汽化、亦即例如水的汽化。在此，可以通过压力水平影响沸腾炉中的汽 化温度。在内压较高的情况下，汽化在较高温度下进行。由此降低了沿热管的剧烈温差，并 可以由此使较少热量从流化层反应器中被输送出。由此，提高沸腾炉中的压力导致流化层 中的温度升高。借此也可以进行温度调节。显然也可以设有用于反应器内部调温的加热装 置或冷却装置、例如加热管或冷却管。 0014 如上所述显然可以考虑的是，将包含散热器线性移动的第一调节方案和包含调节 沸腾炉中温度水平的第二调节方案相互结合。 0015 除了流化层反应器之外，本发明还涉及一种用于利用一个或多个热管调节流化层 反应器中的温度的方法，输送一个或多个热管。
15、将其一端插入反应器壳体中，并将其另一端 插入包含换热介质的沸腾炉中，其中，为了进行温度调节而改变一个或多个散热器的插入 说 明 书CN 104136109 A 3/4页 5 深度，和/或改变沸腾炉中的换热介质的温度和/或压力。 0016 与现有技术相比，根据本发明的流化层反应器以及根据本发明的方法在诸多方面 是有利的。一方面实现了流化层中的恒温的热量吸收，因为通过在热管内部连续的汽化和 冷凝实现了近乎恒温的吸热。由此可以实现在流化层中的均匀的温度分布。流化层反应器 的温度调节的可能性是通过对沸腾炉简单的压力调节实现的。当热管以不同深浅程度插入 时，也可以在流化层中调节温度梯度。此外，基本上还具。
16、有这样的可能性，通过热管进行向 反应器的热量输入。这应该应用在流化层反应器起动时或用于对流化层反应器进行保温。 此外，为了实施特殊的化学反应还可以逆向运行，也就是说热管发挥其特殊功能、亦即温度 降低。 0017 根据以下所述实施例以及结合附图得出了本发明的其他优点、技术特征和细节。 在附图中： 0018 图1示出了根据本发明的第一实施方式的流化层反应器的原理图；和 0019 图2示出了根据本发明的第二实施方式的流化层反应器的原理图。 0020 图1以原理图方式示出了根据本发明的流化层反应器1，其包括反应器壳体2，在 所述反应器壳体中利用未详细示出的流化层或流化床进行化学反应。为此输入离析物气体。
17、 3，并在化学反应完成后提取产物气体4。流化层反应器的基本构造、乃至多种反应器类型或 流化层类型是众所周知的，这对本发明不是关键所在。 0021 为了调节反应器壳体2内部的温度，设有多个热管5，所述热管呈长管状。所述热 管5将其一端部6容纳在反应器壳体2内部、所述热管也位于流化层中。热管通过未详细 示出的气密套管7被引入反应器壳体2中，并可沿纵向活动地容纳在所述气密套管7中。热 管5的另一端部8容纳在沸腾炉9中，在所述沸腾炉中盛放有换热介质10、例如诸如水的液 体。通过在此仅示例性示出的调整装置11、例如电动调节装置或液压调节装置，热管5在双 向箭头12所示的方向上可沿纵向移动。也就是说，热管。
18、一方面能够通过气密套管7进出反 应器壳体2地活动，另一方面还能够通过相应的气密套管13进出沸腾炉9地活动。 0022 在运行过程中，亦即在流化层中进行化学放热反应时，热管5在其位于反应器壳 体2中的端部的区域中吸收热量，这导致了位于热管5内部的传热介质的汽化。被汽化的 介质向较冷的端部8迁移，热管5在该处向换热介质10释放热量，换热介质通常在此被汽 化。这一方面导致了热管5内部的传热介质的重冷凝，同时也导致了沸腾炉9中的换热介 质10的汽化，所述换热介质以液态方式按箭头14所示导入，并以气态方式按箭头15所示 导出。 0023 当前通过调整装置11可以实现的是，热管5要么同步地并且共同或分别独。
19、立地更 深地向反应器壳体2移动，要么再次从反应器壳体2中抽出。由此改变了换热器5在反应 器壳体2中的传热面积大小。热管推入得越多，传热面积越大，并且可以吸收更多热量；热 管抽出得越多，传热面积越小，并且可以吸收更少热量。 0024 在此可行的是，所有热管5(当然可以设置其中任意数量的热管)始终共同移动。 显然也可以设想，仅几个热管共同移动或成组地移动等。这尤其可以如上所述地令每个热 管5单独移动。由此形成了在反应器壳体2内部的温度梯度。 0025 图2示出了流化层反应器1的备选实施方式，其中，对于相同的构件使用相同的附 图标记。所述流化层反应器1也包括反应器壳体2，离析物气体3输入所述反应器壳。
20、体，并 说 明 书CN 104136109 A 4/4页 6 且从所述反应器壳体中提取产物气体4。同样也设有多个热管5，所述热管将其一端部6通 过气密套管7插进反应器壳体2中，并且将其另一端部8通过气密套管13容纳进含有换热 介质10、例如水的沸腾炉9中。然而在此，温度调节不是通过热管5的线性移动实现的，而 是通过以下方式实现的，即改变热管重冷却区域中、亦即沸腾管9中的温度水平。压力调节 是通过调节阀17进行的。换热介质的输入是通过泵16进行的，所述泵也可以在沸腾炉中 压力变化的情况下运行(例如利用挤压原理)。液态的换热介质10在此也按箭头14所示 被输入。 0026 由此还可行的是，改变沸腾炉9中的温度水平，而不需进行压力调节。那么可以相 应地将调温的换热介质、亦即或多或少的冷水输入沸腾炉9中，用以借此调整温度水平。 0027 原则上可以考虑的是，将两种实施方式相结合。也就是说，基于根据图1的设计方 式，在此还可以将例如泵16连同阀17一起布置在沸腾炉9上并且借此改变沸腾炉内压。 0028 尽管本发明通过优选实施例被详细阐释和描述，然而并不应通过所公开的实施例 限制本发明，而且在不脱离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以从中推导出 其他变型方案。 说 明 书CN 104136109 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104136109 A 。