專利名稱：具有混合區(qū)的熱交換器反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有混合區(qū)的熱交換器反應器，以及根據(jù)本發(fā)明 的熱交換器反應器的用途。
背景技術：
在許多工藝中，反應物或流體在進入熱交換區(qū)之前混合，然后在 熱交換區(qū)將混合物調(diào)節(jié)至期望溫度。在一些工藝中，熱量通過串聯(lián)連 接的熱交換器從流體流轉(zhuǎn)移，并在各熱交換器前分批加入一種或多種 反應物或流體。根據(jù)另一個實施方案，使反應流循環(huán)以限制任何溫升。 已在使用的又一個解決方案是，將一個或多個混合容器串聯(lián)連接成所 謂的"級聯(lián)混合容器"。
所有上述技術方案都有缺點，其原因在于它們復雜而且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種針對上述問題的解決方案。相應而言，本
發(fā)明涉及一種具有混合區(qū)的熱交換器反應器，其包括容器；選自板、 壁或螺旋片的至少一個分隔部件，該分隔部件將進入至少一個熱交換 區(qū)的熱交換流體與進入至少一個混合區(qū)的流體隔開；以及至少一個導 流裝置，其具有用于流體的一個或多個端口或開孔，該導流裝置插入 在混合區(qū)內(nèi)，以及進出混合區(qū)的熱量直接實現(xiàn)進出熱交換區(qū)。
具有混合區(qū)的熱交換器反應器可以是反應-混合冷卻器(RMC)、流 體在其中的一個或多個混合區(qū)中發(fā)生混合的熱交換器、具有在其中發(fā) 生化學反應的混合區(qū)的熱交換器、具有在其中流體發(fā)生稀釋的混合區(qū) 的熱交換器等，或者它們的組合。
該熱交換器反應器包括容器，其分隔成用于熱交換流體的至少一個區(qū)以及用于待混合的流體、用于待反應的流體、用于待稀釋的流體 等的至少一個混合區(qū)。該熱交換器反應器進一步包括選自板、壁或螺 旋片的至少一個分隔部件，該分隔部件將熱交換流體與混合區(qū)中的流 體隔開。進出混合區(qū)的熱量熱交換到 一個或多個熱交換區(qū)中的熱交換 流體。導流裝置可以是導管、管子、管道、腔室、流體片狀室或者它 們的組合，該導流裝置具有一個或多個噴嘴或噴射嘴、具有一個或多 個噴灑裝置、具有一個或多個噴射裝置、具有一個或多個用于流體的 端口或開孔等，或者它們的組合。導流裝置插入在混合區(qū)內(nèi)，以及進 出混合區(qū)的熱量直接實現(xiàn)進出熱交換區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的 一個備選方案，可將整個導流裝置加壓使得導流裝 置內(nèi)部的流體壓力高于混合區(qū)的流體壓力。根據(jù)另一個備選方案，導 流裝置的流體與混合區(qū)的流體之間可以不存在壓力差或者該二者之 間的壓力差很小。根據(jù)本發(fā)明，流體限定為液體、氣體、微粒以及它 們的組合。因此，流體可以是任意類型的流體或流體的組合，例如液 體-液體、液體-氣體或氣體-氣體等。根據(jù)本發(fā)明的一個備選方案，可 借助于靜態(tài)混合器或任意類型的混合元件在混合區(qū)中混合流體以增 加湍流。另 一種混合流體的方法可以是在混合區(qū)中將一種流體噴射到 另一種流體中。
如上所述，流體或反應物的混合在熱交換器中實現(xiàn)。來自放熱反 應的熱量由于導熱性而立即從反應轉(zhuǎn)移。工藝控制將取決于導熱裝置 的端口、點、開孔、噴射口等的數(shù)量、混合區(qū)的數(shù)目等，并且該工藝 將通過基于動力學及所述反應計算出的預設溫度范圍、壓力范圍等而 獲得平衡。根據(jù)一個備選方案，熱交換區(qū)可以是螺旋式熱交換器。該 螺旋式熱交換器可設計成在流體流中產(chǎn)生期望的湍流而不會干擾壓 降。采用螺旋式熱交換器的一個優(yōu)點在于，可^f吏用標準單元以及入口 點或混合點的布置，該入口點或混合點可以是連接到入口管上的噴 嘴。與噴嘴連接的入口管的布置是本發(fā)明的一個實施例。根據(jù)另一個 備選方案，熱交換區(qū)可以是板式熱交換器。導流裝置可以是 一個或多個導管或管子，其具有用于流體的端 口、噴嘴、噴射口、噴射裝置、噴灑裝置等； 一個或多個流體片狀室， 其具有用于流體的開孔；或者它們的組合。根據(jù)一個備選方案，導流 裝置的導管可安裝在螺旋入口管上。端口、噴嘴、噴射口、噴射裝置、 噴灑裝置等的直徑和尺寸可根據(jù)應用進行調(diào)節(jié)。
為了穩(wěn)定入口管或入口管子在螺旋式熱交換器中的布置，將間距 部件附接到噴嘴之間的管子上。這些間距元件將在流體經(jīng)過噴嘴時減 少管子的振動，并且還將在材料隨溫度而膨脹時將管子保持就位。
噴嘴可以是任意適當?shù)念愋停鼈兛梢允菄娚渥?，可以是具有?定孔洞、限定開槽或它們的組合的精細分配系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個 備選方案，沿入口管子分布的噴嘴可以全部是相同的類型，因此所有 噴嘴都相同。根據(jù)另一個備選方案，可按照在單元即混合區(qū)中的位置 分布不同的噴嘴、端口、噴射口、噴射裝置、噴灑裝置等。根據(jù)又一 個備選方案，噴嘴可在管子的流速和設計方面是相同的或不同的，噴 嘴可在入口管子上以相同的間距、不同的間距等間隔開。取決于工藝 特性如產(chǎn)品濃度、焓、熵，單元的設計可能由于在單元中的位置和分 配裝置的類型變化而不同。
用于稀釋流體、用于混合流體等。本發(fā)明進一步的實施例由權利要求 限定。
下面將利用圖l至圖4解釋本發(fā)明。附圖的目的是圖解本發(fā)明而 非意圖限制本發(fā)明的范圍。


圖1是示出待插入到根據(jù)本發(fā)明的一個示例的螺旋式熱交換器內(nèi) 的入口管子的視圖。
圖2是示出具有根據(jù)本發(fā)明的一個示例的噴嘴的入口管子的視圖3是示出具有噴嘴的入口管子的視圖，該噴嘴正在沿不同方向 擴散流體。管子上附接有間距部件以將管子固定到根據(jù)本發(fā)明的一個 示例的熱交換器中。
圖4是示出連接到垂直于入口管子的螺旋管子上的入口管子的布 置的視圖。螺旋管子連接所有的入口管子并且還連接到流體源上。入 口管子裝置被插入到根據(jù)本發(fā)明的一個示例的螺旋式熱交換器內(nèi)。
具體實施例方式
在圖1中管子或?qū)Ч躭插入在螺旋式熱交換器2內(nèi)。導管1上安 放有一個或多個噴嘴3以將流體引入到螺旋式熱交換器2的混合區(qū) 內(nèi)。間距元件4沿導管1安放以將導管固定在混合區(qū)中。圖2是具有 噴嘴3的導管1的放大視圖。在圖3中，流體也就是水一一從噴嘴3 噴出。水沿不同方向噴出而散開并覆蓋熱交換器中的混合區(qū)。圖3還 詳細地示出了間距元件4。間距元件4由具有4丁或銷的平面結構構成 以將元件固定而防止其側(cè)移。
在圖4中若干導管1安裝在螺旋入口管5或螺旋入口管子5上。 該螺旋導管5反映螺旋式熱交換器2的螺旋狀以有利于將導管1插入 到熱交換器2內(nèi)。也可將在圖4中不可見的混合元件插入到螺旋式熱 交換器內(nèi)?；旌显梢允庆o態(tài)混合器。
本發(fā)明的具有混合區(qū)的熱交換器反應器例如可用于具有工藝流 體和反應流體的工藝，工藝流體可在30 p屯至60噸的范圍內(nèi)，反應流 體可在O.l噸至4噸的范圍內(nèi)，并且溫度可在30。C至20(TC的范圍變 化。本示例的目的是說明本發(fā)明的熱交換器反應器的性能，而非意圖 限制本發(fā)明的范圍。
權利要求
1. 一種熱交換器反應器，包括容器；至少一個選自板、壁或螺旋片的分隔部件，所述分隔部件將一個或多個熱交換區(qū)與一個或多個混合區(qū)隔開，所述熱交換器反應器還包括一個或多個導流裝置，所述導流裝置具有一個或多個流體端口或者一個或多個用于流體的噴射口，所述導流裝置插在所述一個或多個混合區(qū)內(nèi)，以及進出所述一個或多個混合區(qū)的熱量進出所述一個或多個熱交換區(qū)地進行熱交換。
2. 根據(jù)權利要求1所述的熱交換器反應器，其特征在于，所述 一個或多個混合區(qū)包括一個或多個靜態(tài)混合器。
3. 根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的熱交換器反應器，其特 征在于，所述導流裝置是一個或多個導管、 一個或多個管子、 一個或 多個管道、 一個或多個腔室、 一個或多個流體片狀室，或者它們的組 合。
4. 根據(jù)權利要求3所述的熱交換器反應器，其特征在于，所述 導流裝置是具有用于流體的端口的一個或多個導管，所述導管安裝在 螺旋入口管上。
5. 根據(jù)權利要求3所述的熱交換器反應器，其特征在于，所述 導流裝置是具有用于流體的端口的一個或多個導管，所述導管安裝在 螺旋入口管上，與具有用于流體的開孔的一個或多個流體片狀室相結 合。
6. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征 在于， 一個或多個端口選自由以下構件所構成的組 一個或多個噴嘴、 一個或多個噴射嘴、 一個或多個噴灑裝置、 一個或多個噴射裝置、具 有用于流體的開孔的一個或多個端口 、具有精細分配系統(tǒng)的一個或多 個端口，或者它們的組合，所述精細分配系統(tǒng)具有限定的孔洞或具有 限定的開槽。
7. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征在于，所述熱交換區(qū)是螺旋式熱交換器。
8. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征 在于，所述熱交換區(qū)是^1式熱交換器。
9. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征 在于，所述管子或?qū)Ч芫哂虚g距元件。
10. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征在于，所述端口是噴嘴或噴射嘴。
11. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征 在于，所有所述端口或所述噴射口都相同，或者所有所述端口或噴射 口都是從噴嘴、噴射嘴、噴射口、噴射裝置、噴灑裝置所構成的組中 選定的不同的端口。
12. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的熱交換器反應器，其特征 在于，所述端口或所述噴射口在所述入口管上以相同的間隔或不同的 間隔而隔開。
13. —種用于化學反應的根據(jù)權利要求1至權利要求12中任一 項所述的熱交換器反應器的用途，用于稀釋流體、用于混合流體、用 于使一種流體與另 一種流體發(fā)生反應。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器反應器，其包括容器；至少一個選自板、壁或螺旋片的分隔部件，該分隔部件將進入至少一個熱交換區(qū)的熱交換流體與進入至少一個混合區(qū)的流體隔開；以及至少一個導流裝置(1)，其具有一個或多個端口(3)或一個或多個噴射口，該導流裝置(1)插在混合區(qū)內(nèi)。進出一個或多個混合區(qū)的熱量進出一個或多個熱交換區(qū)地進行熱交換。本發(fā)明還涉及熱交換器反應器的用途。
文檔編號F28D9/04GK101523147SQ200780037281
公開日2009年9月2日 申請日期2007年10月3日 優(yōu)先權日2006年10月3日
發(fā)明者S·古倫納 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司