專利名稱：配有熱交換裝置的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配有熱交換裝置的設(shè)備，其具有殼體，該殼體內(nèi)容納管束，在兩側(cè)具有用于主介質(zhì)流(primary medium stream)和輔助介質(zhì)流(secondary medium stream)的入口和出口的連接裝置，其中，殼體具有在管束的縱向延伸的壁。
實(shí)際上，這種設(shè)備已為人知，其用于很多完成主介質(zhì)流與輔助介質(zhì)流之間熱傳遞的場(chǎng)所。
例如，這種設(shè)備涉及進(jìn)行放熱或吸熱反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)器。
例如，吸熱反應(yīng)所需的能量可提供主介質(zhì)流，而反應(yīng)本身發(fā)生在輔助介質(zhì)流中。當(dāng)然，主介質(zhì)流和輔助介質(zhì)流的功能也可以互相交換。
放熱反應(yīng)也可有利地發(fā)生在這種設(shè)備中，因?yàn)榉磻?yīng)熱隨后可直接由除熱介質(zhì)流吸收。溫度增高時(shí)，一些催化劑效用降低，乃至變得不穩(wěn)定，因此，非常有效地能夠直接去除放熱反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱。
從NL-A-298 579中已知包含有熱交換器的這種設(shè)備。
主介質(zhì)流和輔助介質(zhì)流可為液體流、氣體流或其混合物。
已知設(shè)備的問題是，實(shí)際上，其溫度完全由輔助流確定的殼體與其溫度由兩種流確定的管束之間的溫差必須不大于約50℃。較大的溫差導(dǎo)致的膨脹差會(huì)增加管束、管板和殼體上的負(fù)荷，管束的管放置在管板上。即使管板較厚，管束和殼體仍承受這些增加的負(fù)荷，考慮到其加工制造，這種熱交換器意義不大。
實(shí)際上，通過設(shè)備配置風(fēng)箱來處理膨脹差而解決負(fù)荷問題。然而，風(fēng)箱易碎，因而經(jīng)常具有有限的機(jī)械壽命。
另一個(gè)解決方案是管束為U形的結(jié)構(gòu)。然而，這有一個(gè)缺點(diǎn)，就是這種設(shè)備的熱效率不佳，而且管束的內(nèi)部機(jī)械清潔很困難或者不可能。
再有一個(gè)已知的解決方案是，設(shè)備配置所謂的浮動(dòng)頭或可活動(dòng)端板。然而，這很復(fù)雜、昂貴且易于泄漏。
本發(fā)明的目的是提供一種相對(duì)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉而且高效的設(shè)備，同時(shí)避免已知設(shè)備的缺點(diǎn)。
為此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其特征在于，壁配置有裝于其中或安裝其上的管，一部分供給到管束的介質(zhì)流經(jīng)該管。這樣提供一種在操作過程中達(dá)到該目的的很簡(jiǎn)單且有效的結(jié)構(gòu)，壁基本上獲得管束的溫度。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于主介質(zhì)流與輔助介質(zhì)流之間的允許溫差沒有限制。
通過任選使用裝在該壁內(nèi)或安裝在該壁上共同作用的加熱裝置，壁的溫度可升高至管束的溫度。
該設(shè)備優(yōu)選應(yīng)構(gòu)造成使壁的管具有預(yù)定的直徑和預(yù)定的相互距離，這樣，在操作過程中，壁基本上獲得管束的溫度。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)適當(dāng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，在其端部，安裝在壁內(nèi)或壁上的管和管束的管放置在管板內(nèi)，這些管板分別連接在用于主介質(zhì)流的入口管連接器或出口管連接器上，并且殼體在所述端部具有分別用于輔助介質(zhì)流的入口或出口。該結(jié)構(gòu)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，由于采用比已知設(shè)備長(zhǎng)度短的管束可實(shí)現(xiàn)所需要的有效熱交換表面，故使管束的管長(zhǎng)度能更加有效地利用。
剛剛提及的優(yōu)點(diǎn)尤其是可通過這樣配置設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)，即用于輔助介質(zhì)流的入口或出口分別配置如同殼體作為圍繞管束的入口或出口導(dǎo)管，并且在該入口或出口導(dǎo)管的近似寬度上，在圍繞管束的壁的相鄰管之間，分別設(shè)置用于輔助介質(zhì)流的入口或出口的開口。
現(xiàn)在，通過配置作為熱交換器的設(shè)備的典型實(shí)施例，并參考附圖，在沒有限制權(quán)利要求的條件下進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
附圖中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的剖面示意圖，以及圖2表示根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的端部剖開立體示意圖。
圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
首先參考圖1，附圖標(biāo)記1表示根據(jù)本發(fā)明的熱交換器。
所述熱交換器1具有殼體2，在該殼體2中容納管3。圖中沒有示出管束3的單個(gè)管。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很清楚這種管束3是如何構(gòu)造的，故不必在圖中示出。
管束3具有帶有用于主介質(zhì)流6的入口的連接裝置4的第一端部和帶有用于所述主介質(zhì)流6的出口的連接裝置5的第二端部。輔助介質(zhì)流7的入口和出口同樣通過所述連接裝置4和5產(chǎn)生，通常這出現(xiàn)在相對(duì)于主介質(zhì)流6的逆流中。因此，在第二端部設(shè)置的連接裝置5用作輔助介質(zhì)流7的入口，而在第一端部設(shè)置的連接裝置4則用作輔助介質(zhì)流7的出口。
殼體2還具有在管束3的縱向延伸的壁8，根據(jù)本發(fā)明的該壁這樣配置，即在操作過程中，該壁基本上獲得管束3的溫度。
為此，壁8優(yōu)選配置有裝在其中或安裝其上的管9，供給到管束3的一部分介質(zhì)流經(jīng)該管9。這可以在圖2所示的熱交換器1的端部剖開立體圖中清楚地看到。
在圖2所示的壁8的結(jié)構(gòu)中，管9裝在所述壁8內(nèi)。
有利地，壁8的管9配置有預(yù)定的直徑和預(yù)定的相互距離，這樣，在操作過程中，壁8基本上獲得管束3的溫度。顯然，管9的直徑及其到壁8的距離部分地由管束3的管的直徑和流經(jīng)所述管的介質(zhì)的所述管造成的阻力確定。
圖1示出壁8的管9以及管束3的管的端部放置在管板10、11上，圖2中更是如此。所述管板設(shè)在熱交換器1的兩側(cè)，分別連接在用于主介質(zhì)流6的入口管連接器12或出口管連接器13上。
圖1和2進(jìn)一步示出，在所述入口管12和出口管13處，殼體2設(shè)有用于輔助介質(zhì)流7的入口14和出口15。
用于輔助介質(zhì)流7的入口14和出口15分別配置如同殼體作為圍繞管束3的入口導(dǎo)管或出口導(dǎo)管。
有利地，在所述入口和出口導(dǎo)管14、15的近似寬度上，在圍繞管束3的壁8的相鄰管之間，分別設(shè)有用于輔助介質(zhì)流7的入口或出口的開口16、17。這在圖2中清楚地示出。因此，輔助介質(zhì)流7能夠以已知的方式圍繞管束3的管流動(dòng)，這樣使能通過管束3的管壁與流經(jīng)管的主介質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱交換接觸。
正如已經(jīng)說明的，本發(fā)明不限于配置作為熱交換器的設(shè)備的上述典型實(shí)施例，例如還可用來作為用于吸熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器。
為了進(jìn)行這種吸熱化學(xué)反應(yīng)，例如有可能在輔助介質(zhì)流7可能流過的管束3的管周圍空間內(nèi)配置催化劑。因此，該輔助介質(zhì)流7必須含有形成所需化學(xué)產(chǎn)物的反應(yīng)混合物。吸熱反應(yīng)所需的反應(yīng)熱可從流經(jīng)管束3的管的主介質(zhì)流6中獲得。這樣配置的化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)使對(duì)形成所需的化學(xué)產(chǎn)物能達(dá)到快速又高的轉(zhuǎn)化比率，同時(shí)又滿足反應(yīng)混合物在反應(yīng)器1中停留較短的時(shí)間。
還可以在管束3的管和/或壁8的管9內(nèi)配置催化劑，并從環(huán)繞管束3流動(dòng)的輔助介質(zhì)流7中獲得必須的反應(yīng)熱。因此，主介質(zhì)流6攜帶用于形成所需化學(xué)產(chǎn)物的化學(xué)品混合物。
在放熱化學(xué)反應(yīng)中，最好能夠立即去除產(chǎn)生的反應(yīng)熱。這可通過與吸熱反應(yīng)所使用的設(shè)備類似的方式實(shí)現(xiàn)。如果反應(yīng)發(fā)生在主流中，輔助流則用于去除熱量，如果反應(yīng)發(fā)生在輔助流中，主流則用于去除熱量。
此外應(yīng)當(dāng)注意，通常當(dāng)設(shè)備1配置作為反應(yīng)器時(shí)，其尺寸設(shè)定與用作熱交換器時(shí)該設(shè)備的尺寸設(shè)定有很大差別。而且，如果設(shè)備用作化學(xué)反應(yīng)器，則必采取另外的措施。例如，為了防止催化劑被洗掉，必須利用半透篩或金屬網(wǎng)紗關(guān)閉引入催化劑的空間。然而，這些措施完全在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，因此不需要進(jìn)一步說明。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置有熱交換裝置的設(shè)備(1)，其具有殼體(2)，在殼體(2)中容納管束(3)，該裝置在兩側(cè)具有用于主介質(zhì)流(6)和輔助介質(zhì)流(7)的入口和出口的連接裝置(4、5)，其中，殼體(2)包括在管束(3)的縱向上延伸的壁(8)，其特征在于，壁(8)配置有裝在其中或安裝其上的管(9)，一部分供給到管束(3)的介質(zhì)流經(jīng)該管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其特征在于，壁(8)的管(9)具有預(yù)定的直徑和預(yù)定的相互距離，這樣，在操作過程中，壁(8)基本上獲得管束(3)的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(1)，其特征在于，安裝在壁(8)內(nèi)或其上的管(9)和管束(3)的管在其端部放置在管板(10、11)上，所述管板分別連接在用于主介質(zhì)流(6)的入口管連接器(12)或出口管連接器(13)上，并且殼體(2)在所述端部具有分別用于輔助介質(zhì)流(7)的入口(14)或出口(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備(1)，其特征在于，用于輔助介質(zhì)流(7)的入口(14)或出口(15)分別配置如同殼體(2)那樣作為圍繞管束(3)的入口或出口導(dǎo)管，并且在該入口或出口導(dǎo)管(14、15)的近似寬度上，在圍繞管束(3)的壁(8)的相鄰管之間，分別設(shè)置用于輔助介質(zhì)流(7)的入口或出口的開口(16、17)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的設(shè)備(1)，其特征在于，該設(shè)備配置作為化學(xué)反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中之一所述的設(shè)備(1)，其特征在于，該設(shè)備配置作為熱交換器。
全文摘要
一種配有熱交換裝置的設(shè)備(1)，其具有殼體(2)，在殼體(2)中容納管束(3)，其在兩側(cè)具有用于主介質(zhì)流(6)和輔助介質(zhì)流(7)的入口和出口的連接裝置(4、5)，其中，殼體(2)具有在管束(3)的縱向延伸的壁(8)，其中，壁(8)配置有裝在其中或安裝其上的管(9)，一部分供給到管束(3)的介質(zhì)流經(jīng)該管。
文檔編號(hào)F28D7/00GK1942730SQ200580010969
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者科內(nèi)利斯·J·德克爾 申請(qǐng)人:大陸控股有限公司