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CN203916623U - 热交换反应器 - Google Patents

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CN203916623U
CN203916623U CN201290000642.6U CN201290000642U CN203916623U CN 203916623 U CN203916623 U CN 203916623U CN 201290000642 U CN201290000642 U CN 201290000642U CN 203916623 U CN203916623 U CN 203916623U
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CN
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fluid
fluid chamber
tube
transfer pipes
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CN201290000642.6U
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English (en)
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A.H.汉森
O.霍尔姆-克里斯坦森
S.盖德托姆森
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Original Assignee
Haldor Topsoe AS
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Abstract

本实用新型涉及一种热交换反应器(100)，其用于执行吸热或放热反应，包括：壳体(101)，所述壳体限定反应器壁(102)，多个热传递管(103)，第一管头部(105)，其位于壳体的上部部分处，用于支承热传递管的上部部分，第二管头部(106)，其位于壳体的下部部分处，用于支承热传递管的下部部分，位于所述壳体内侧的至少第一流体室(107)、第二流体室(108)和第三流体室(109)，所述壳体中的至少四个流体开口：第一流体室中的至少一个流体开口(110)、第二流体室中的至少两个流体开口(111,112)以及第三流体室中的至少一个流体开口(113)。

Description

热交换反应器
技术领域
本发明涉及一种用于执行吸热或放热催化反应的热交换反应器。特别地，本发明涉及一种用于高温反应的具有改进的流体密封的热交换反应器。热交换反应器可为大型设备(诸如生产设备)的一部分。
背景技术
用于执行吸热或放热反应的催化反应器是本领域中公知的，特别的实例为用于碳氢化合物的吸热蒸汽重整的反应器和用于放热甲醇合成反应(并未将本发明的范围限于这些反应)的反应器。反应典型地在载有适合的固体催化剂的管中执行，包括反应物的过程气流在升高的压力下穿过该管。多个管竖直地或水平地布置在反应器中。管沿催化反应器的主轴线平行延伸，而管外侧的热交换介质加热或冷却管。管内侧的固体催化剂提供催化剂床，所需的化学反应在该催化剂床中发生。催化剂可提供为固体颗粒或提供为涂履的结构，例如，提供为固定在蒸汽重整反应器中的管的内壁上的薄层。
在包括多个管的另一个反应器构造中，固体催化剂颗粒可设置在所述管(下文中也称为热传递管)的外侧，同时热交换介质经过内侧。热传递管外侧的固体催化剂提供催化剂床，所需的化学反应在该催化剂床中发生。
其它类型的热传递管和热交换反应器是本领域已知的。在下文中，参照热交换反应器和具有布置在管内侧的催化剂的热传递管来说明本发明，并且其中，管和反应器大致竖直地布置。然而，本发明的范围不限于这些类型的管和反应器。用语"催化反应器"、"热交换反应器"和"反应器"可互换使用。"催化剂床"意指形成所述床的固体催化剂的体积，并且其在热传递管内侧。用语"热传递管"和"管"可互换使用，并且涵盖出于执行催化反应的目的与催化剂以及热交换介质接触的管。
其中催化剂与热交换介质间接接触的过程和反应器从EP0271299中获知。该引用公开了组合蒸汽重整和自热重整的反应器和过程。布置在反应器的下部区域中的蒸汽重整地带包括具有设置在内侧的催化剂的一定数量的管，而在反应器的上部区域上，自热重整催化剂设置在蒸汽重整管外侧。EP-A-1106570公开了一种用于在并联连接的管状重整器(反应器)中蒸汽重整的工艺，该重整器包括一定数量的蒸汽重整管并且通过间接热交换来加热。催化剂在一个反应器中设置在蒸汽重整管的外侧，并且在另一个反应器中设置在蒸汽重整管的内侧。
WO0156690描述了一种热交换反应器，其包括设有过程气体入口和出口端口的外壳、支承在它们的上端处的多个反应器管、用于将过程气体从所述集管入口端口供应至反应器管的上端的集管器件，所述器件包括设置成横跨所述壳的上部部分的两个或更多个主入口集管，每个主入口集管具有大于其宽度的深度，由此，所述管关于壳直接地或间接地由所述主入口集管支承。
EP1048343A公开了一种热交换器类型的反应器，其具有保持催化剂的多个管、热传递介质穿过其以执行与所述管中的反应流体的热传递的壳区段，以及上管板和下管板，所述管的上端经由固定到所述上管板的上侧的第一膨胀接头连结到所述上管板，所述管的下端直接固定到可浮动的下管板，可浮动的空间形成，该空间由所述下管板和连结到其下侧的内端板(内头部)分隔，并且具有下部部分中的开口，并且所述开口经由第二膨胀接头连结到反应器外侧的管侧出口。
由于催化反应过程的状态，故热交换反应器必须具有如下结构，该结构可吸收管与壳体之间由于它们之间的温差造成的差异热膨胀。此外，该结构必须能够吸收管之间的差异热膨胀，该差异热膨胀由以下引起：管之间的反应和热传递状态中的差异产生的管之间的温差，由于反应器中的管内径的公差而产生的差异、每个管中的催化剂封装密度的差异、由于反应器中的管内径的公差而产生的差异、每个管的催化剂封装密度的差异、催化剂活性的差异、流过管的反应气体的不均匀分布、流过壳区段的热传递介质的不均匀分布等。
具有固定在管头部中的管并且管头部固定到反应器壳体的常规热交换反应器不可满足这些要求，这是因为它们不可处理壳体与管之间或管之间的差异热膨胀。在EP 1048343中，热膨胀可由每个管的第一膨胀接头和连接到浮动的下管头部的第二膨胀接头吸收。因此，由EP 1048343公开的膨胀问题的解决方案需要第一膨胀接头和第二膨胀接头两者，并且进一步，第一膨胀接头必须具有足够的强度，该强度可承受由于管、催化剂和下管头部的重量而产生的负载以及管侧部与壳侧部之间的压力差。进一步，如果反应流体或热交换流体具有例如500℃或更高的温度，则EP 1048343的第二膨胀接头与反应流体或热交换流体合乎需要地隔离，这是因为在这种高温下提供气密性接头是成问题的。另一个解决方案在于通过提供例如迷宫式密封件来接受膨胀接头处的略微的气体泄漏。然而，这并未对于所有应用都是可接受的。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种热交换反应器，其解决了提到的问题，尤其是膨胀问题。又一个目的在于提供一种改进的热交换反应器，其可在高温下操作，但仍具有管与管头部之间的气密性密封。
本发明的特征
1. 一种用于执行吸热或放热反应的热交换反应器(100)，其包括：
壳体(101)，
所述壳体限定反应器壁(102)，
多个热传递管(103)，其布置在所述壳体内用于供应或除去设置在所述热传递管内侧或外侧的催化剂床(104)中的热，
第一管头部(105)，其位于壳体的上部部分处，用于支承热传递管的上部部分，
第二管头部(106)，其位于壳体的下部部分处，用于支承热传递管的下部部分，
位于所述壳体内侧的至少第一流体室(107)、第二流体室(108)和第三流体室(109)，所述第一流体室位于第一管头部上方的壳体的上部部分中，所述第二流体室位于第一管头部与第二管头部之间的壳体的中间区段中，并且所述第三流体室位于第二管头部下方的壳体的下部部分中，
所述壳体中的至少四个流体开口：第一流体室中的至少一个流体开口(110)、第二流体室中的至少两个流体开口(111,112)以及第三流体室中的至少一个流体开口(113)，
第一管头部和第二管头部具有用于热传递管中的每一个的开孔，其中，每个热传递管的下部部分由第二管头部沿侧向和向上固定支承，并且每个热传递管的上部部分滑动支承到第一管头部，由此，所述第二管头部支承多个热传递管的负载，并且防止它们关于第二管头部移动，并且第一管头部沿侧向方向支承多个热传递管，允许热传递管关于第一管头部向上和向下移动，并且热传递管的上部部分的滑动支承件包括不透流体的密封件(118)。
2. 根据特征1所述的热交换反应器，其特征在于，热传递管的所述下部部分包括瓶颈(114)，由此，热传递管的下端的截面面积和第二管头部中的每个开孔的截面面积小于瓶颈上方的热传递管的截面面积。
3. 根据特征2所述的热交换反应器，其特征在于，催化剂床位于热传递管内侧，并且所述热传递管均包括位于瓶颈上方的热传递管中的每一个的下部部分中的支承件(115)，以支承催化剂床。
4. 根据特征3所述的热交换反应器，其特征在于，还包括位于瓶颈与支承件之间的隔离件(116)，以适应支承件的高度。
5. 根据特征4所述的热交换反应器，其特征在于，所述支承件和所述隔离件为一个集成单元。
6. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，第一管头部和第二管头部中的至少一个具有凹形形状。
7. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，第二管头部具有椭圆形形状，由此，热传递管的负载分配给所述第二管头部的边缘。
8. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，第一管头部和第二管头部中的至少一个在管头部的至少一侧上被隔离物(117)隔离。
9. 根据特征8所述的热交换反应器，其特征在于，所述隔离物(117)位于面对第二流体室的第一管头部和第二管头部中的至少一个的侧部上，并且隔离物的厚度适于以便隔离物在面朝第二流体室的隔离物的面上具有大致平面的表面。
10. 根据特征8至9中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，位于第一管头部与第二管头部之间的第二流体室中的热传递管中的每一个的一部分和隔离物具有大致相等的长度。
11. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，对于每个热传递管，所述密封件包括具有填料绳(120)的填料函(119)，该填料绳(120)围绕热传递管由压缩器件(121)压缩。
12. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，热传递管中的至少一个设有在上部部分处的附接器件(122,130)，从而实现至少升降所有热交换管和第二管头部。
13. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，所述反应器壁至少形成由第二流体室上部部分布置的第一管状区段(124)、由第二流体室中间部分布置的第二管状区段(125)，以及由第二流体室下部部分布置的第三管状区段(126)，所述第一管状区段和所述第三管状区段具有大于第二管状区段的直径，以允许至少两个环形室均匀地分配流体往返于第二流体室中的至少两个流体开口并往返于热传递管的下表面部分和上表面部分。
14. 根据前述特征中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，还包括围绕热传递管布置在第二流体室内的内衬(127)，所述内衬具有穿孔(129)用于均匀地分配流体往返于第二流体室中的至少两个流体开口并往返于热传递管的下表面部分和上表面部分。
15. 根据特征14所述的热交换反应器，其特征在于，面对第二流体室中的至少两个流体开口中的至少一个的所述内衬的区域的至少一部分没有所述穿孔，由此所述区域可用作流体冲击板。
在本发明的实施例中，用于执行吸热或放热反应的热交换反应器包括具有反应器壁的壳体、热传递管、管头部、流体室和流体开口。壳体和热传递管布置在大致竖直的位置，这有利于尤其在升高的温度和压力下的操作下的构件的结构强度。反应器由管头部分成至少三个流体室。在位于第一管头部上方的壳体的上部部分中的第一流体室中，第一流体放入穿过流体开口，并且分配至热传递管。第一流体在管内侧向下游流动至位于第二管头部下方的壳体的下部部分中的第三流体室，其中，来自每个管的流集中，并且从流体开口放出。在位于反应器壳体的中间区段中的第二流体室中，第二流体经由位于中间区段的下部部分中的一个流体开口放入。第二流体在中间区段中向上流动，同时其通过热传递管壁执行与第一流体的热交换。在中间区段的上部部分中，第二流体通过另一个流体开口放出。催化剂床可布置在第二流体室中的管的内侧或管的外侧。热传递管由两个管头部支承。管滑动支承在第一上管头部中的开孔中，因此当每个管的上部部分抵抗沿水平方向的移动被支承和固定时，它们独立于彼此沿竖直方向自由移动。特别对于本发明，管固定在第二下管头部中，它们不能关于第二管头部沿任何方向移动。每个管的下部部分在所述管头部中的对应开孔的位置处固定到第二管头部；其可与在对应的开孔正上方的每个管的下端固定在一起、与开孔内侧的管的端部固定在一起，或者与开孔内的管的端部部分和管头部下方的管端部固定在一起。将管固定到第二管头部可以以任何已知方式完成，如例如，焊接，其是优选的，这是因为其是气密性的。重要的是，固定方法可耐受操作温度。理解的是，由于管仅沿竖直方向滑动固定到第一管头部，故第二管头部支承多个热传递管的负载。
第一流体可沿向下方向流动：经由第一流体室中的流体开口，其从第一流体室流动穿过热传递管至第三流体室并且从流体开口流出；或者在其它实施例中，其可沿相反方向流动。在实施例中，第二流体可沿向上方向从第二流体室的下部部分中的流体开口流动，围绕管向上穿过第二流体室，并且经由第二流体室的上部部分中的流体开口从第二流体室流出。在其中第一流体向下流动，第二流体向上流动，催化剂床置于热传递管内侧，并且反应吸热的实施例中，第二流体必须将热传递至第一流体。因此，有利的是，在温度最高的情况下，管例如通过焊接到第二管头部来固定。
在本发明的实施例中，热传递管具有在它们的下部部分处的瓶颈，由此管的外径和内径减小。因此，固定到第二管头部的管的下端部分需要第二管头部中的对应开孔，其仅大到足以对应于减小的管直径，这相比于由更大直径的开孔穿孔的管头部进而增大了第二管头部的强度。
在其中催化剂床位于热传递管内侧的本发明的又一个实施例中，用于催化剂床的支承件位于瓶颈上方的管的下部部分中的管内侧。支承件可具有任何适合的构造，例如，由支承环包绕的支承网格的顶部上的丝网。瓶颈充当催化剂支承件的下支承止挡件，并且隔离件可置于瓶颈与催化剂支承件之间，以调整每个管中的催化剂床的高度。支承件和隔离件还可集成为单一的单元，该单元的高度接着可变化以调整如提到的每个管中的催化剂床的高度。
在本发明的又一个实施例中，第一管头部和第二管头部中的至少一个具有凹形形状。尤其对于支承热传递管和催化剂床的负载的第二管头部，凹形形状(例如，椭圆形形状)是有利的，这是因为其将管头部的中心部分上的负载传递至管头部的外周，其中，管头部可由反应器壁支承。调整每个管中的催化剂支承件的高度的隔离件可适于补偿第二管头部的凹形形状，使得每个管中的催化剂床的底部具有反应器中的相同高度。这在期望所有管中的均匀催化剂活性时是有利的。
在实施例中，第一管头部和第二管头部中的至少一个在面对第二流体室的管头部的侧部上被隔离。在其中第二流体室中的温度高于第一流体室和第三流体室中和管内的温度的情况下，隔离物保护隔离的管头部免受高温，并且管头部的厚度因此可为了给定的强度要求而减小。这对于第二负载承载管头部尤其是有利的。此外，隔离厚度可类似于适于补偿第一管头部和/或第二管头部的给定凹形形状的催化剂支承件的高度，由此隔离表面大致为平面，并且相对的隔离表面之间或隔离表面与相对的管头部之间的管的长度可对于所有管都大致相等。在又一个实施例中，每个热传递管中的催化剂床的顶部和底部位于与隔离表面相同或几乎相同的高度处。
在本发明的实施例中，每个热传递管的上部部分朝上管头部密封。密封件提供了管头部的开孔中的管的侧向支承和大致不透流体的连接，但是允许了管在开孔中关于第一管头部的所述滑移。在实施例中，密封件包括用于每个管的填料函。填料函可围绕每个开孔固定(例如，通过焊接或其它已知的手段)到第一管头部。密封件可为陶瓷填料绳，其在填料函与每个管的外壁之间围绕管借助于压缩物(诸如，螺母或任何其它已知的压缩器件)来压缩。填料函还可包括锁定器件(诸如，锁定螺栓)，以防止压缩器件拆卸。
本发明的特别优点在于，在其中相对热的流体经由第二流体室的下部部分中的流体开口进入第二流体室并且相对冷的流体(通过相对热的流体加热)流过热传递管的实施例中，位于第一流体室中的填料函的密封件暴露于显著低于相对热流体的最高温度的温度。这意味着甚至对于其中最热的入口气体显著高于给定密封材料的最大可允许量的过程，也可实现大致不透流体的密封件。
在本发明的又一个实施例中，热传递管中的至少一个设有在管的上部部分处的附接器件。这允许机械止挡件(例如，在固定到第一管头部的吊耳中)的安装，该机械止挡件防止热传递管在其升降时从第一管头部滑出。附接器件可为任何已知的技术，诸如，螺纹、穿过管的开孔、弹簧锁、倒刺、联接件、联合件、连接器等；并且它们可安装在管的外侧、内侧或外侧和内侧两者。附接器件提供反应器中的热传递管和管头部的简单安装：足以承载管和管头部的总重量的一定数量的机械止挡件安装在对应数量的管的顶部上的附接器件处，之后所有管和第一管头部和第二管头部可升降。在将管头部和管安装在反应器中之后，除去机械止挡件。
在本发明的实施例中，两个流体分配环形室提供成与第二流体室中的两个流体开口连接。环形室提供从流体入口开口到离一端最近的围绕所有热传递管的区域的均匀流体分布，以及从离另一端最近的围绕所有热传递管的区域到流体出口开口的均匀流体分布。所述环形室构造为围绕具有扩大的直径的第二流体室的反应器壁的区段，这允许流体围绕管束流动。反应器壁的这些扩大直径的区段位于第二流体室的上部部分和下部部分中。流体室的中间部分具有仅略微大于管束外径的反应器壁直径，以最小化材料消耗。在本发明的一个实施例中，第二流体室的流体入口在第二流体室的下部部分处，并且第二流体室内的流体出口在第二流体室的上部部分处。围绕所有热传递管的第二流体室中的流体的均匀分布以及如之前提到的热传递管的均匀长度中的催化剂床的均匀分布全部确保了均匀的反应水平和热传递管内侧和外侧的流体之间的均匀热传递。
在本发明的实施例中，通过位于第二流体室中的反应器壁内侧并包绕所有热传递管(管束)的内衬进一步确保了围绕所有热传递管的均匀流体分布。至少在环形室的区域的一部分中，所述内衬设有围绕内衬分布的开口，其否则形成为包围管束的片。通过用于流体入口的环形室的区域中的内衬中的开口，第二流体室中的流体从流体入口流至对应的环形室，并且进入离管的一端最近的围绕热传递管的空间。同样地，通过用于流体出口的环形室的区域中的内衬中的开口，第二流体室中的流体从离管的另一端最近的围绕热传递管的空间流动，穿过用于流体出口的环形室的区域中的内衬中的开口，至对应的环形室，并且通过第二流体室的流体出口离开。内衬可为紧密固定到反应器壁的密封件，以确保管束与反应器壁之间没有流体旁通，这是因为穿过反应器壁与管束之间从第二流体室入口到第二流体室出口的流体将降低热传递效率。
在本发明的又一个实施例中，所述内衬中的开口围绕内衬的每个端部的圆周均匀地分布，除了直接面对第二流体室的流体开口的内衬的区域。在这些区域中，内衬的至少一部分没有开口，由此，内衬的该部分用作流体冲击板，该流体冲击板进一步提供围绕热传递管的均匀流体分布。
如本领域中公知的，管束可设有挡板，例如，盘和甜甜圈类型的挡板，以进一步增强管外侧的流体与管内侧的流体之间的热传递。
附图说明
将参照附图中所示的本发明的一些实施例来更详细地讨论本发明，在该附图中：
图1为热交换反应器的一个实施例的截面侧视图，
图2为第二流体室的流体入口和出口的截面俯视图，
图3为组装之前的热交换反应器的截面侧视图，
图4为隔离的第一管头部的详细视图，
图5为隔离的第二管头部的详细视图，
图6a和图6b为内衬和具有挡板和连杆的第一管头部的详细视图，
图7为热传递管的下部部分的详细视图，
图8为热传递管的上部部分处的填料函的实施例的详细视图，
图9为包括附接器件的管的上部部分的详细视图，
图10为隔离的第二管头部和第三流体室的详细视图，
图11为热传递管的区段的详细视图，
图12为填料函的实施例的详细视图。
部件列表
100. 热交换反应器
101. 壳体
102. 反应器壁
103. 热传递管
104. 催化剂床
105. 第一管头部
106. 第二管头部
107. 第一流体室
108. 第二流体室
109. 第三流体室
110. 流体开口，第一流体室
111. 流体开口，第二流体室上部部分
112. 流体开口，第二流体室下部部分
113. 流体开口，第三流体室
114. 瓶颈
115. 支承网格
116. 隔离件
117. 隔离物
118. 密封件
119. 填料函
120. 填料绳
121. 压缩器件
121a. 锁定器件
122. 附接器件(螺纹)
123. 吊耳
124. 反应器壁的第一上管状区段
125. 反应器壁的第二中间管状区段
126. 反应器壁的第三下管状区段
127. 内衬
128. 挡板
129. 内衬穿孔
130. 锁定螺母。
具体实施方式
将理解的是，下文仅为本发明的一些特定实施例。本发明的一个优点在于其为可伸缩的，因此其它大小和管数量是本发明的范围。
如图1中所示的HTER为管状热交换重整器。其为热交换反应器100，其包括壳体101，壳体101具有反应器壁102和热传递管103内侧的催化剂104。其具有两股分开的流；在管侧(管内侧)上流动的过程气体(PG)和在壳侧(管外侧)上流动的排出气体(EG)。存在1300个管。在该实施例中，催化反应为吸热反应。因此，管内侧的过程气体需要热从排出气体在管的壳侧上传递。
过程气体流
相对较冷的过程气体(相对排出气体较冷)在反应器的刚好顶部处通过第一流体室中的流体开口110进入第一流体室107，并且经由第一管头部105分配至热传递管。PG流过填充有催化剂的管，并且重整反应在从壳侧接收热的同时发生。PG经由第二管头部106离开管，流至第三流体室109，并且通过流体开口113流出。
排出气体流
相对较热的EG(相对过程气体较热)通过第二流体室下部部分中的流体开口112进入管的壳侧上的第二流体室108。流经过呈挡板构造的管，将热输送至管内侧的反应。EG通过第二流体室上部部分中的流体开口111流出。挡板128具有盘和甜甜圈构造，并且引起穿过管的较大程度的交叉流。将EG流分配至管束/从管束分配EG流经由反应器壁124的第一上管状区段中和反应器壁126的第三下管状区段中的环形室和内衬127来完成，给出了如图2中可见的管束的期望的径向入口和径向出口。当EG进入反应器时，其在围绕内衬的环形室中分配在圆周上。接着，EG流过内衬中制成的穿孔129。在喷嘴位置处存在较少穿孔。以该方式，内衬用作冲击板。当EG流出挡板构造时，从反应器的底部伸展到顶部的内衬也在顶部中穿孔来获得径向流。内衬焊接到反应器壁102，以避免EG的旁通。在反应器壁125的第二中间管状区段中，当没有流体旨在在该区段中旁通时，内衬在管束附近。
图3中单独地示出了如所见的在束安装在反应器内侧之前的包括内衬和管束的反应器的壳。来自1300个管的负载由反应器的底部中的椭圆形管头部接纳。管头部在管头部的上方隔离，导致流出管的过程气体的管头部的温度。上椭圆形管头部、挡板和连杆的负载在顶壳凸缘处被接纳。上管头部在头部下方隔离，给予了其PG入口温度。来自内衬的负载在圆锥连接部处由壳接纳。
热膨胀
管固定在底部管头部处。管的热伸长由上管头部处的每个管的一个机构(管的填料函119)接纳。这允许了如图4中所见的管伸长的个体差异。挡板构造利用连杆从顶部管头部悬挂，并且在被加热时向下移动。内衬焊接到壳。内衬的两端将从该点分别向上和向下膨胀。
上管头部组件
上管头部具有用于在束的安装活动中升降的一定数量的耳部123。头部利用纤维陶瓷材料与下部隔离，该纤维陶瓷材料由内衬板保持就位。1300个管的管头部穿孔。在每个穿孔处，存在头部上方的填料函组件。
下管头部组件
头部利用纤维陶瓷材料与上部隔离，纤维陶瓷材料由金属内衬板保持就位，见图5。
内衬和挡板组件
内衬焊接到壳上的圆锥。其在顶部和底部处穿孔。
挡板由连杆保持就位。如图6b中可见，连杆连接到上管头部。
管组件
管由于椭圆形的管头部而具有变化的长度。
存在附接器件122，诸如，在管的一部分中的管的顶部中的螺纹区段。该附接器件在由吊耳来升降束时用于安装锁定螺母130。
丝网
参照图7，催化剂依靠在支承网格115上。隔离件116诸如薄壁圆柱形管将催化剂支承网格保持在正确高度。管直径在管的底部部分处在瓶颈114中变小。这被完成，以获得更大的韧性，并且因此更薄的管头部。图11中示出了不同的实施例，其通过改为改变热传递管的下方的直径减小的部分和替代瓶颈而省略了隔离件的需要，管的下部部分的直径借助于边沿减小。
填料函组件
1300个填料函119包括其中包括填料绳120的密封件118所处的填料函。如图8上可见，存在压缩器件121(诸如压盖环)，其作为中空螺栓工作，当绳被压缩时，该中空螺栓围绕管旋转。在绳与压盖环之间，存在从动环，其在函张紧时保护填料绳免受摩擦力。填料函组件从内侧焊接到管头部。图12上看到了填料函的又一个实施例。这里，压缩压盖环由又一个环121a锁定。
现场组装
为了将管束组装到壳中，你以上管头部处的吊耳升降。下管头部由通过锁定螺母保持就位的管升高到顶头部。图9：填料函组件示出有锁定螺母130(左侧顶部)。锁定螺母用作其中连接起重机的上管头部和管和下管头部之间的连接件。当束就位时，在下管头部与壳连接件之间完成密封焊接。
图10：反应器的底部部分的最终组装步骤。束下降，并且椭圆形管头部和壳连接件被密封焊接。
实例
~410℃的冷过程气体在反应器的刚好顶部处进入，并且分配至管。PG流过填充有催化剂的管，并且重整反应在从壳侧接收热的同时发生。PG在~750℃下离开管，并且通过底部出口流出。
~1005℃的热EG在壳侧上通过下喷嘴进入。流经过呈挡板构造的管，将热输送至管内侧的反应。EG在~600℃的温度下通过上壳侧喷嘴流出。
顶头部具有4250mm的内径，85mm厚，并且由SA-387 gr22 cl2制成。头部利用纤维陶瓷材料与下部隔离，该纤维陶瓷材料由3mm厚的镍铬铁合金693内衬板保持就位。
下头部为50mm厚，并且具有3600mm的内径。头部由铬镍铁合金625或海钠钴铬钨镍合金(Haynes)230制成。头部利用纤维陶瓷材料与上部隔离，该纤维陶瓷材料由3mm的薄铬镍铁合金693内衬板保持就位。内衬、挡板和连杆由铬镍铁合金693制成。
管为大约11米长，其中，内径为50mm并且外径为60mm。管组件的所有部分由铬镍铁合金693制成。

Claims (15)

1.一种用于执行吸热或放热反应的热交换反应器(100)，其包括：
壳体(101)，
所述壳体限定反应器壁(102)，
多个热传递管(103)，其布置在所述壳体内用于供应或除去设置在所述热传递管内侧或外侧的催化剂床(104)中的热，
第一管头部(105)，其位于所述壳体的上部部分处，用于支承所述热传递管的上部部分，
第二管头部(106)，其位于所述壳体的下部部分处，用于支承所述热传递管的下部部分，
位于所述壳体内侧的至少第一流体室(107)、第二流体室(108)和第三流体室(109)，所述第一流体室位于所述第一管头部上方的所述壳体的上部部分中，所述第二流体室位于所述第一管头部与所述第二管头部之间的所述壳体的中间区段中，并且所述第三流体室位于所述第二管头部下方的所述壳体的下部部分中，
所述壳体中的至少四个流体开口：所述第一流体室中的至少一个流体开口(110)、所述第二流体室中的至少两个流体开口(111,112)以及所述第三流体室中的至少一个流体开口(113)，
所述第一管头部和所述第二管头部具有用于所述热传递管中的每一个的开孔，其中，每个热传递管的所述下部部分由所述第二管头部沿侧向和向上固定支承，并且每个热传递管的上部部分滑动支承到所述第一管头部，由此，所述第二管头部支承所述多个热传递管的负载，并且防止它们关于所述第二管头部移动，并且所述第一管头部沿侧向方向支承所述多个热传递管，允许所述热传递管关于所述第一管头部向上和向下移动，并且所述热传递管的上部部分的滑动支承件包括不透流体的密封件(118)。
2.根据权利要求1所述的热交换反应器，其特征在于，所述热传递管的所述下部部分包括瓶颈(114)，由此，所述热传递管的下端的截面面积和所述第二管头部中的每个开孔的截面面积小于所述瓶颈上方的热传递管的截面面积。
3.根据权利要求2所述的热交换反应器，其特征在于，所述催化剂床位于所述热传递管内侧，并且所述热传递管均包括位于所述瓶颈上方的所述热传递管中的每一个的下部部分中的支承件(115)，以支承所述催化剂床。
4.根据权利要求3所述的热交换反应器，其特征在于，还包括位于所述瓶颈与所述支承件之间的隔离件(116)，以适应所述支承件的高度。
5.根据权利要求4所述的热交换反应器，其特征在于，所述支承件和所述隔离件为一个集成单元。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，所述第一管头部和所述第二管头部中的至少一个具有凹形形状。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，所述第二管头部具有椭圆形形状，由此，所述热传递管的负载分配给所述第二管头部的边缘。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，所述第一管头部和所述第二管头部中的至少一个在所述管头部的至少一侧上被隔离物(117)隔离。
9.根据权利要求8所述的热交换反应器，其特征在于，所述隔离物(117)位于面对所述第二流体室的所述第一管头部和所述第二管头部中的至少一个的侧部上，并且所述隔离物的厚度适于以便所述隔离物在面朝所述第二流体室的所述隔离物的面上具有大致平面的表面。
10.根据权利要求8所述的热交换反应器，其特征在于，位于所述第一管头部与所述第二管头部之间的所述第二流体室中的所述热传递管中的每一个的一部分和所述隔离物具有大致相等的长度。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，对于每个热传递管，所述密封件包括具有填料绳(120)的填料函(119)，所述填料绳(120)围绕所述热传递管由压缩器件(121)压缩。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，所述热传递管中的至少一个设有在所述上部部分处的附接器件(122,130)，从而实现至少升降所有所述热交换管和所述第二管头部。
13.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，所述反应器壁至少形成由所述第二流体室上部部分布置的第一管状区段(124)、由所述第二流体室中间部分布置的第二管状区段(125)，以及由所述第二流体室下部部分布置的第三管状区段(126)，所述第一管状区段和所述第三管状区段具有大于所述第二管状区段的直径，以允许至少两个环形室均匀地分配流体往返于所述第二流体室中的至少两个流体开口并往返于所述热传递管的下表面部分和上表面部分。
14.根据权利要求1-5中任一项所述的热交换反应器，其特征在于，还包括围绕所述热传递管布置在所述第二流体室内的内衬(127)，所述内衬具有穿孔(129)用于均匀地分配流体往返于所述第二流体室中的至少两个流体开口并往返于所述热传递管的下表面部分和上表面部分。
15.根据权利要求14所述的热交换反应器，其特征在于，面对所述第二流体室中的至少两个流体开口中的至少一个的所述内衬的区域的至少一部分没有所述穿孔，由此所述区域可用作流体冲击板。
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