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CN106999887B - 催化剂装料中的纤维光学温度测量 - Google Patents

催化剂装料中的纤维光学温度测量 Download PDF

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CN106999887B CN201580069504.1A CN201580069504A CN106999887B CN 106999887 B CN106999887 B CN 106999887B CN 201580069504 A CN201580069504 A CN 201580069504A CN 106999887 B CN106999887 B CN 106999887B
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Abstract

本发明涉及用于执行异质催化气相反应的管式反应器，其包括热管(2)，热管(2)包含催化剂材料(3)且在操作期间流体热传递介质(5)围绕其在外面(25)上流动，催化剂材料(3)包括颗粒(4)。管式反应器还包括温度敏感的光学波导(9)，光学波导(9)由毛细管(8)包围，延伸到热管(2)的催化剂材料(3)中，具有测量点(35)，测量点(35)在热管(2)的轴向方向上的相邻测量点(35)之间具有预定间隔(aM)，且光学波导(9)可连接至光学信号源且连接至用于由光学波导(9)反射的光学信号的评估单元(31)。光学波导(9)至少在包含催化剂材料(3)中的至少一部分的预定长度的轴向热管部分(34)中具有测量点(35)，测量点(35)在热管(2)的轴向方向上的相邻测量点(35)之间具有间隔(aM)，间隔(aM)是所有假想立方体的最短边长(lK)的0.8倍到5倍，具有最小体积的假想立方体在标称外部尺寸与催化剂材料(3)的颗粒(4)相关联的情况下，假设颗粒(4)具有其标称外部尺寸时总是界定一个颗粒(4)，且在所有其他情况下，总是界定属于催化剂材料(3)的最少70%的质量分率的所述颗粒(4)，具有假想立方体的所有颗粒(4)属于其，其中，各边长相比最短边长(lK)较长。

Description

催化剂装料中的纤维光学温度测量
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的管式反应器。
为了执行异质催化气相反应，诸如氧化、水合、脱水、硝化或烷化，过程自身已在化学工业中得到验证，特别是在作为特定类型的固定床反应器的管式反应器中。具有仅一个管的管式反应器优选用作先导或实验室反应器。如果多个反应管并行地布置以形成束，则称之为管束反应器。
该类型的管束反应器具有反应器主部分，该反应器主部分具有竖直地延伸的反应管的束，大部分的粒状催化剂且还有惰性材料位于该反应器主部分中。反应管以密封的方式在它们的端部处紧固在上管板中或下管板中。管束由反应器护套封闭。反应气体混合物经由横跨相关管板的反应器盖排出至反应管，且从反应管作为产物气体混合物经由横跨其他管板的反应器盖排出。
反应可以是吸热性的或是放热性的。形成了稳定的反应条件，因为热传递介质在反应管的外侧流过，且因为在该过程中确保了限定的热传递。当引起尽可能好的热传递时，可在没有相变的热传递介质的情况下实现热传递，因为横向地流过反应管。在大管束反应器的情况下，热传递介质通常以蜿蜒的方式利用环形和盘形挡板引导穿过环形管束。热传递介质穿过位于反应器外侧的循环装置经由环形通道分布到反应器周围，且经由多个护套开口流到反应器的护套区域中。离开反应器的加热的热传递介质在位于反应器外侧的冷却器中被冷却。对于相应的过程优化的沿着反应管的温度轮廓可借助于适合的流动管理来设置。而且，已知利用蒸发热传递介质(诸如水)的冷却。
在异质反应中，化学反应仅在催化剂颗粒的表面上进行。反应前沿的转移在两个催化剂颗粒的接触点处进行。该接触点构成了具有局部减少的催化剂供应的地点。因此，化学反应在此局部地稍微较弱。因此，热发展因此具有波形路线，具有在催化剂颗粒的区域中的最大量且在其接触点处的最小量。因为大部分陶瓷基底材料的低热传导率，通过从一个颗粒到另一个颗粒的热传导进行的反应的支持仅发挥次要的作用。
在一系列催化气相反应中，尤其是在催化部分氧化反应的情况下，在反应管的开始区域中，存在形成温度最大值(所谓的“热点”)的增强的热发展。取决于反应的类型，该热点在轴向范围方面且在温度最大值的水平方面表现得不同。在这方面，例如，用于生产马来酸酐、邻苯二甲酸酐的反应和CO或CO2的甲烷化示出了显著的温度最大值。因此，关于整个反应，热点是正常事件，且因此应被视为操作热点。为了稳定的操作，开始时借助于利用环流反应管的热传递介质的冷却来如所描述地那样控制热点。
取决于反应速率，原材料被转换成产物，直到原材料被消耗。如果原材料基本被转换，则在快速反应的情况下的热释放几乎突然地降至大约零，且反应管的冷却确保反应气体混合物快速地呈现热传递介质的温度。取决于反应速率，热点可具有仅一些催化剂颗粒的轴向范围。
在热点的区域中，尤其存在以下风险：未实现用于期望产物的反应，而是相反，例如在部分氧化反应的情况下，发生原材料的完全氧化。在这些情况下，具有远高于700℃的温度的不规则热点可快速地产生。该不规则热点可与流动方向相反地迁移得更远，直到反应管入口，且在该处导致位于反应器入口盖中的反应气体混合物爆炸。在该情况下，人们还谈及反应的“失控”。
沿轴向方向检测催化剂装料内的温度对于评估反应器中的反应进程和与产品品质和转化有关的反应过程的最优控制而言具有重要意义。了解热点温度在操作期间是特别重要的，以便如果超过了允许的温度，则可相应地改变过程。否则，催化剂可受损，使转化率、选择性和产量恶化。热点温度的监测在放热反应的情况下是特别重要的，因为在短时间内释放相对大量的热量，这在反应气体混合物的对应的温度增大中发现。
因此，已开发了各种系统以用于测量沿反应管的反应温度。为了限制技术支出，仅在一些代表性的反应管中测量温度。为此，使用所谓的热管。它们是具有温度测量装置的特殊反应管，然而，在它们之中，最大可能地另外设定与没有温度测量装置的反应管中相同的反应条件。
基本上，三种方法用于温度测量。在所有的方法中，保护管被大体上居中地引导到热管中，且利用间隔件固定在其位置中。随后，将催化剂引入保护管的外壁与热管的内壁之间的环形空间中。然后，将温度计引入保护管中，该温度计实现为热电偶或电阻温度计，其中，由于相对小的设计而优选地使用热电偶。为了限制由保护管的外周边处的边界效应引起的热管和无故障反应管之间的不同体积密度对反应条件且因此对热管中测得的温度轮廓的影响，保护管的外直径设计得尽可能小。另一方面，对热温度计到保护管中的无故障引入的足够的稳定性和足够的空间寄予较大重视。普遍实现具有6.0mm的外径的保护管，在特别的情况下也使用具有8.0mm的外径的保护管。
在EP 0873783 A1且在EP 1484299 A1中提出了两种用于测量管式反应器或管束反应器的反应管中的温度的方法。在该情况下，使用能够轴向地移动的单独的温度计或者静止分级温度计。两种温度计优选地位于保护管中的管轴线上。
在第一方法中，单独的温度计在保护管中以能够轴向地移动的方式引导。仅一个单独的温度计的使用允许使用具有小直径的保护管，结果，使得对反应发生的影响最小化。但利用该方法，可沿反应管的整个长度无缝地检测温度轮廓。测得的值不是能够立刻获得的，而是仅具有由系统决定的暂时延迟。关键的过程区段，诸如开始过程，在浓度变化或不规则热点的产生和发展的情况下的反应特性不能可靠地监控，使得仅静止的过程可以以合理的方式利用该途径来监控。此外，装置是非常机械敏感的。
在第二方法中，多个温度计轴向地布置在保护管中的不同固定位置处。温度计的该轴向多重布置也称为“多点温度计”或“分级温度计”。在此，能够在相同时间获得所有单独测量点的温度。在具有显著温度最大值的关键区域处，可通过减小测量点的间隔来增大局部分辨率。分级温度计具有大约10到15个测量点，它们与彼此具有200mm到400mm之间的间隔。如果热点在两个测量点之间移动或是形成(特别是在具有较低测量点密度的区域中)，则不可能确定其。
在EP 2075058 A1中描述的第三方法中，分级温度计利用自动定位装置覆盖两个相邻测量点之间的距离，因此，导致用于记录在热管的整个长度内的连续温度轮廓的短的工作路径和短的时间。
在WO 2014/056588 A1中，利用纤维光学温度测量来用于优化在热交换器中流动而不发生化学反应的热传递介质。在此，光学信号耦合到温度敏感的光学波导中。反射的光学信号被评估单元转换成温度，且因此能够确定沿光学纤维的温度分布。在此，可利用各种物理效应，诸如拉曼散射(Raman scattering)、瑞利散射(Rayleigh scattering)、布里渊散射(Brillouin scattering)或布拉格光栅上的散射。
在拉曼散射的情况下，人们利用借助于热效应在光学波导中诱发点阵振动的效应。这些点阵振动是温度相关的。如果光冲击到光学波导的分子上，则导致与其的相互作用，该相互作用称为拉曼散射。反向散射光包括三个光谱组。第一组包括瑞利散射。这对应于所照射的光的波长。此外，存在偏移到更高波长的斯托克波段和偏移到更小波长的反斯托克波段，其中，第一者非温度相关，且第二者是温度相关的。利用频率技术(OFDR：光频域反射技术(Optical Time-Domain Reflectometry))或脉冲技术(OTDR：光时域反射技术(Optical Time-Domain Reflectometry))，可能以局部分辨的方式确定沿纤维的温度。在后者中，从光脉冲的发出和检测之间的经过时间差确定散射水平和散射位置。
在借助于瑞利散射的评估进行的温度确定中，利用光学波导的特性。光学波导具有遍及纤维统计学地分布且作用为分布式反射体的局部折射率波动或缺陷。如果激光耦合到该光学波导中，则借助于一种运行时间测量来以高分辨率空间地扫描反向散射光的瑞利光。沿纤维形成特征图案，该图案是稳定且可再现的。该图案借助于温度或应变变化而以独特的方式变化，使得可利用频率或脉冲技术将该图案转换成温度和应变。利用该方法，小于或等于0.1mm的分辨率是可能的。测量装置可将信号分解成具有例如至少1mm长度的节段。
布里渊散射还可用于光学波导中的温度确定。这是一种光学散射，且其基于光波与声学点阵振动的相互作用。在之前耦合到光学波导中且随后散射的波的辅助下计算温度变化，该波的频率随温度而变地降低。利用该方法，可沿光学波导类似地确定连续的温度轮廓。
用于纤维光学温度测量的另一方法是在布拉格光栅上的散射。这些布拉格光栅(也称为纤维布拉格光栅)是在光学波导中刻入的光学波段过滤器，该波段过滤器具有与光学波导不同的折射率。它们反射具有某波长的光。通常，各布拉格光栅具有其自身的波长。因此，测得温度的位置是能够唯一确定的。布拉格光栅的波长随温度和应变而变地变化。如果仅要测量温度，则光学波导必须是消除应变的，在仅测量应变时，必须补偿温度影响。
利用布拉格光栅的温度测量装置的标准测量范围大体上延续至大约300℃。然而，如果布拉格光栅被热处理，则可相当大地扩展测量范围。从“Canning, J. et al.:Regenerated gratings, Journal Of The European Optical Society - RapidPublications 4, 09052 (2009) [doi: 10.2971/jeos.2009.09052]”，布拉格光栅已知具有达到1100℃的耐温性，该布拉格光栅是通过再生方法形成的。例如在US 7835605 B1中，描述了利用热预处理和后处理将布拉格光栅描绘到光学纤维中，结果，可实现达到1200℃的耐温性。
DE 102004031324 A1提出了一种用于利用具有纤维布拉格光栅的玻璃纤维确定化学/制药工业的技术装置和生产设备中的温度轮廓的方法。将沿玻璃纤维的测量点的最小间隔规定为5mm。待检查的温度范围位于-60℃和1150℃之间。
在来自Bayer Technology Services的产品信息表中，名为“SpectroBAYMultiTemp”的温度测量装置被描述为用于确定温度轮廓。该装置具有用于连接玻璃纤维温度计线路的多个通道，其中，每个纤维股存在最多大约30个测量点。其能够为时间和并行多路的。温度测量范围位于0℃和600°之间。规定典型的应用领域，尤其诸如管式反应器处的温度路线测量(如果适合，具有催化剂填充)，和热点形成的检测。然而，利用相对低数量的测量点，在具有3到10米之间的范围中的反应管长度的常规管束反应器的情况下，连续温度轮廓的记录是不可能的。
具有光学波导的其他市售的温度测量装置例如由Polytec公司销售。在“ODiSI”系列中的装置中评估瑞利散射。整个纤维遍及其整个长度构成事实上连续的传感器，具有1mm的最大分辨率。该最大使用温度对于标准光学波导而言是300℃且对于特定光学波导而言是800℃。不同的系列具有类似的特性以及测量路径长度和分辨率方面的不同。“DSS”系列中的装置利用布拉格光栅来操作。分辨率是1cm，测量速率是3Hz。布拉格光栅可连续地刻入光学波导中，传感器位置和传感器长度可自由地构造。
在拉曼、瑞利或布里渊散射的评估的情况下，遍及光学波导的整个长度连续地存在测量值。利用评估单元的最高可能分辨率评估所有的信号以便获取沿反应管的连续温度轮廓需要非常大的计算能力。否则，评估速度将降低，以致于温度显示将延迟数秒。在布拉格光栅的辅助下进行的纤维光学温度测量相反仅允许有限的分辨率，这不保证在所有情况下的热点的可靠检测。
相反，本发明的目标是改进起初提到的类型的管式反应器，使得可在经济上可行的支出下可靠地且实质上实时地检测热点的每次发生。
根据本发明，借助于权利要求1的特征部分对通用管式反应器实现了该目标。
本发明基于如下发现：最初范围(特别是不规则热点的)对应于催化剂颗粒的大小，或者催化剂颗粒内的热点的传播速度如此大以致于比催化剂颗粒小的热点的搜索在技术上毫无意义。本发明利用了该发现，且将测量点布置为在相邻测量点之间具有间隔，该间隔取决于颗粒大小。已确定，对于其颗粒被分派为具有标称外部尺寸的催化剂装料，如果热管的轴向方向上的相邻测量点之间的间隔是所有假想立方体的最短边长的0.8倍至5倍，具有最小体积的假想立方体在假设颗粒具有其标称外部尺寸时总是界定一个颗粒，则可靠地检测热点。如果未对颗粒分派标称外部尺寸，如果热管的轴向方向上的相邻测量点的间隔是所有假想立方体的最短边长的0.8到5倍，则确定可靠地检测热点，具有最小体积的假想立方体总是界定那些颗粒,其属于催化剂装料的至少70%的质量分率，具有假想立方体的所有颗粒属于其，对于其而言，各边长相比最短边长较长。在相邻测量点之间的此种间隔的情况下，确保这些间隔一方面足够小以确保热点的及早检测。另一方面，根据本发明的测量防止了测得值的评估因为间隔过小而是非常计算密集的，以致于实时的或者具有不大于5秒的延迟的至少实质上实时的温度显示仅在非常高的成本支出下是可能的。在相邻测量点之间的根据本发明的间隔下，(实质上)实时的温度显示因而在相对廉价的评估单元的情况下(即，在经济上可行的支出的情况下)是可能的。
利用根据本发明的测量，可利用紧凑的测量设备在高分辨率下确定催化剂装料中的温度轮廓。因为光学波导仅对于小外径允许纵向方向上的高测量点密度，一方面，保护管的外径可能类似地小。因此，反应仅被最低限度地影响，且光学波导因而输送关于没有配件的反应管的代表性温度轮廓。由于高测量点密度，该构造另一方面可以是静止的，即，不具有可移动零件，使得该构造是机械上耐用的。
因数0.8倍到5倍的选择是通过热点的预期轴向范围来指导的，这继而取决于反应的类型。热点的小的轴向范围需要具有较小间隔的较高分辨率，且反之亦然。
可通过整个温度轮廓的同时监测来良好地检测动态过程。如果多个热管径向地分布在管束中，则复杂的温度分布同时存在于管束反应器的轴向方向和径向方向上，且可能迅速求助于任何需要的测量值，诸如，例如体积流量或浓度变化。
根据本发明的管式反应器在其最简单的实现方式中仅具有单个热管。该类型的管式反应器可用作用于过程优化的测试装置。
在图2到图4中，对于催化剂颗粒和界定其的具有最小体积的立方体，作为示例，例示或者阐明了形式为球、中空柱和贝尔鞍的催化剂颗粒以及分别限定假想立方体的其外部尺寸。
在球形催化剂颗粒的情况下，其为外径DK(图2)，在该情况下的假想立方体是正六面体，且最短边长是该正六面体的边长DK。
在柱形或中空柱形催化剂颗粒的情况下，假想立方体的边长由柱的外径DZ和长度LZ决定(图3)。如果DZ＜LZ，则假想立方体的最短边长是直径DZ。如果DZ＞LZ，则假想立方体的最短边长是柱长度LZ。如果DZ＝LZ，则假想立方体是正六面体，且最短边长是LZ或DZ。
对于形式为贝尔鞍的催化剂颗粒，假想立方体的边长对应于外部尺寸LB、BB和HB(图4)。假想立方体的最短边长是尺寸LB、BB或HB中的最短者。
如果对催化剂颗粒分派了标称外部尺寸，即，在以上给定的示例的情况中，对提及的外部尺寸分派了标称值，那么根据本发明，假想立方体的边长与催化剂颗粒的那些标称外部尺寸对应。
如果未对催化剂装料分派标称外部尺寸，那么根据本发明，假想立方体的边长对应于催化剂颗粒的对应的实际外部尺寸。
这些实际的外部尺寸例如可通过利用游标卡尺的测量来确定。这对应于各自与彼此垂直的三个等效直径(Feret diameter)的确定，且它们的乘积构成了界定颗粒的立方体的体积。取决于与彼此垂直的三个测定值的三元组相对于颗粒的定向,导致了不同的测得值或边长，且因此导致不同的体积。出于本发明的目的，对各颗粒而言决定性的是界定颗粒的具有最小体积的立方体和该立方体的最短边长。借助于称重过程和之后的求和来确定期望的质量分率，其中，确定且累加单独颗粒的重量。
用作相邻测量点的间隔的基础的最短边长是立方体或相关颗粒的最短边长，利用该最短边长，以具有最短边长中的最大者的颗粒开始，按照相应最短边长的大小的顺序在单独颗粒的重量的求和期间实现催化剂装料的至少70%的重量分率。
最短边长可以以显著更简单且更快且适合用于工业应用的方式，基于颗粒的实际尺寸，借助于筛分过程和随后的称重过程来确定。
因此，可利用实验室筛分机在筛板塔中干式地分类催化剂装料。筛板塔具有多个有槽筛板，筛板具有预定的槽宽和槽宽的预定分级。被筛分的材料(催化剂装料)被装载到具有最大槽宽的顶部有槽筛板上。界定催化剂颗粒的具有最小体积的假想立方体的最短边长决定颗粒是穿过间隙或槽落下还是保持在有槽筛板上。在筛分过程结束之后，对催化剂颗粒的保持位于单独筛板上的部分口进行称重，且因此，对位于有槽筛板上的颗粒，确定催化剂装料的总质量的各质量分率。
按照有槽筛板的顺序，在顶部有槽筛板处开始，借助于质量分率的累加，直到实现至少70%的期望总分率，确定其最短边长或其槽宽对于本发明的目的而言是决定性的的立方体(颗粒)或有槽筛板。
如果达到有槽筛板n的重量/质量分率的累加给出期望的总分率(例如，正好70%)，则该有槽筛板n的槽宽被确定为决定性的最短边长。
如果期望总分率在达到有槽筛板n和n+1的总分率之间，那么关于其质量分率通过这两个有槽筛板的槽宽之间的线性内插来确定决定性最短边长。
如果反应管和热管应被填充均质的催化剂装料，那么可例如利用槽分配器(riffle divider)从其移除代表性的随机样本。该样本然后代替全部催化剂装料供应至筛板塔，且如上所述地干式地分类和评估。
用于确定颗粒大小分布而提供的有槽筛板在DIN 4185-3(例如，1965年版)中更详细地描述。在优选实施例中提供的设计中，筛板具有带型条的筛板栅，该型条在其顶部区域中具有平行表面，即，根据标准中的示例5.1.1.2或5.1.1.4的具有平行头部或平行顶部头部的型条。槽道间隔优选地利用根据标准中的示例no.5.1.2的间隔盘来设定，优选设定为0.05mm。使用的筛分方法在标准DIN 66165-1(基础)和DIN 66165-2(程序)中标准化。
在本发明的有利构造中，保护管布置在热管的催化剂装料中，且光学波导与毛细管一起在保护管中延伸。尽管光学波导已在毛细管中引导，但具有毛细管的光学波导优选地也布置在热管的催化剂装料中的保护管中。除了防护由催化剂颗粒造成的对毛细管和光学波导的机械损伤之外，保护管阻止毛细管和光学波导当被引入催化剂装料中时卡在催化剂颗粒上，并且/或者被这些催化剂颗粒局部地弯曲(作为其结果，相邻测量点之间的间隔可变化)。因此，保护管确保光学波导在毛细管中保持其直的路线，且因此保持相邻测量点之间的间隔。
优选地，质量分率为至少80%，更优选为至少90%，且特别优选为至少95%。在变得更大的质量分率的情况下，例如，在更短的“最短边长”的情况下，甚至在具有非常广的散射和催化剂颗粒的相对大的分率的催化剂装料的情况下，确保足以考虑这些更小的催化剂颗粒的尺寸(即，界定催化剂颗粒的具有最小体积的立方体的最短边长)。
在根据本发明的管式反应器中使用的光学波导优选地具有掺杂质的玻璃纤维，特别优选为在其核心中由石英玻璃制造，具有在从0.05到0.25mm的范围中的外径。为了机械保护，玻璃纤维优选地由纤维鞘包围，纤维鞘在其外侧上具有薄涂层。包括该涂层的光学波导的外径处于从0.1到0.4mm的范围中，优选地在0.15和0.25mm之间。
为了进一步的机械保护，光学波导被引导到毛细管中。其材料不需要满足任何特殊要求，只是其必须持续地耐受过程的操作温度。优选地，毛细管包括钢。为了简单起见，在下面，包括光学波导的毛细管也称为测量毛细管。毛细管的内径在尺寸方面设定为使得相对于光学波导的外，保持0.35mm和0.5mm之间的直径差，以便光学波导可被容易地引入毛细管中。毛细管也可以是能够弯曲的金属管，例如，在该实现方式中为金属螺旋软管。
然而，毛细管优选为硬且直的，以便其可容易地插入保护管中。因为测量毛细管对机械损伤仍是非常敏感的，所以使用保护管以用于其进一步的保护。
在运输期间，例如通过包装在稳定的管中来防止毛细管变形。在紧密的运输空间条件的情况下，用软金属制造毛细管是有意义的。这可通过使硬的标准毛细管退火且因此降低其硬度来实现。该类型的软退火钢管可被缠绕到辊上且良好地运输。在将该软钢管引入保护管中之前，其首先必须被再次弯曲直。这可例如借助于简单的装置来进行，其中钢管以其再次恢复其原始直的形式的方式在辊中引导和弯曲。
保护管优选类似地为由硬材料制成的直管，且以单件的形式引入热管中。如果需要，则其例如可被容易地延长，因为两个直且短粗的端部利用尽可能小但稳定的插座连接于彼此。
保护管优选类似地由钢构成，且具有0.4mm和1.2毫米的壁厚，优选为0.8mm和1.1mm之间的壁厚。为了限制影响反应的壁效应，保护管的外径尽可能小，但内截面或空截面如此大以致于测量毛细管可在无阻碍的情况下引入保护管中。保护管优选地具有在2.0mm和4.0mm之间且特别优选地在2.6mm和3.2mm之间的外径。
热管的示例性实施例可具有带有4.0mm的外径和2.0mm的内径的保护管。毛细管位于其中，带有1.6mm的外径和0.6mm的内径，在其中定位有带有0.25mm的外径的光学波导。如果对测量精度有更高的需求，则需要检查是否可减小尺寸，例如，是否可使用带有3.2mm外径和2.0mm内径的保护管，或者是否保护管的厚度可急剧地减小得更小，且作为代替可修改置于保护管中的零件的尺寸。
不但在具有仅一个管(热管)的测试反应器的情况下，而且在额外具有多个反应管的大的反应器的情况下，反应器都通常最初由制造者组装为包括保护管且竖立在预期位置处。
在安装期间，具有间隔件的仍然空的保护管优选地在管轴线上引导到热管中，该热管仍没有催化剂。管中的中央位置是重要的，因为在径向方向上在该处预期最高反应温度。两个相邻间隔件的轴向间隔优选为管内径的10至30倍。随后，将测量毛细管引导到保护管中。保护管可为单件或者包括多个零件。可选地，保护管还可利用补偿器来消除应变。
在本发明的有利发展中，在具有预定长度的轴向热管区段中，热管轴向方向上的相邻测量点的间隔是所述最短边长的1至3倍且更优选为1至2倍。相邻测量点的间隔与决定性颗粒大小偏离地越少，则热点以不被检测到的方式在测量点之间发展的风险越低。
相邻测量点的间隔优选为相同的。然而，在某些情况下，间隔也可不同地决定。例如，关键区域(例如，可发生热点处)中的间隔可被选择为更小，例如是所述最短边长的一倍。在其余区域中，可提供所述最短边长的例如2倍的间隔。该分级在非关键区域中仍然足够精确，以便记录实质上连续的温度轮廓。通过减小测量点的数量，另一方面可相对大地提高测量速度。测量点密度或者可被设计成用于具有更低的测量或评估速度的更大的空间分辨率(即，用于更小的间隔)，或者被设计成用于具有更低的空间分辨率的高评估速度。
有利地，在预定长度的轴向热管区段中，热管轴向方向上的相邻测量点的间隔为至少0.5mm。对于0.5mm的相邻测量点的间隔，相互连接的温度值合并，以给出热管纵向方向上的实质上连续的温度轮廓。如果相邻测量点的间隔甚至小于0.5mm，那么这将不再导致评估的温度轮廓的变化，因为在该区间内不出现独立的热点。这些热点因而还将不再是可检测的，因为对于每个细长温度计，还存在轴向方向上的温度传导，结果，温度轮廓始终是稍微“平滑的”。然而，在存在于此的短的径向热传导路径和高轴向测量点密度的情况下，该效应是可以忽略的。
光学波导上的相邻测量点的间隔优选为至多9mm，且更优选地被设定为1到4mm的大小范围。
尽管存在分立的温度测量点，但此种相邻的温度测量点的间隔如此小，以致于当将温度测量点连接时，温度测量点合并以形成实质上连续的温度轮廓。
在本发明的优选实施例中，管式反应器额外地包含至少一个填充催化剂的反应管。为了将热管的反应条件且因此温度分布与具有相同尺寸的反应管的偏离保持得尽可能低，催化剂装料应关于其反应效果对应于反应管的反应效果。
在例如作为测试装置与热管和反应管一起使用的该类型的管式反应器中，可借助于已知的方法比较具有和没有温度测量装置的反应管的温度轮廓。借助于获得的比较结果，可能从热管中的温度推论出关于反应管中的条件。
如果提供多个反应管和较小数量的热管，那么获得具有1000和55000之间、优选地15000和40000个管之间的管数量的经典管束反应器。在该类型的反应器中，热管和反应管布置为优选地圆形的或环形的管束；其端部以密封的方式紧固在管板中，且流体热传递介质在操作期间围绕它们流动。反应器还包括：反应器护套，其包围管束；气体入口盖，其横跨管板中的一个；和气体出口盖，其横跨另一管板，其中，反应管和热管与气体入口盖和气体出口盖流动连通。该类型的管束反应器的尺寸在其他方面对应于已知设计的那些。在此优选地不提供在热管或反应管的开始和终止处的反应气体的采样点。根据本发明的特征不限于在之前描述的管束反应器中使用。它们可类似地例如用于具有多个热传递介质区的管束反应器中，或用于具有不是圆形或不是环形的截面的管束中。所使用的热传递介质类似地不进一步受限。因此，也可使用热传递油、离子液体或是蒸发热传递介质(诸如水)。然而，优选的热传递介质是液体盐。热传递介质的选择是随过程的最优温度和操作考虑而变地确定的。
在本发明的有利发展中，光学波导、毛细管和保护管对1000℃有耐温性，更优选地对800℃且特别优选地对700℃有耐温性。具有标准纤维的常规光学波导在-50℃和300℃之间的温度下操作。然而，催化气相反应的温度大部分位于300℃和500℃之间的范围中。热点温度可局部地仍稍微更高。根据本发明，因此使用具有1000℃，优选达到800℃，且特别优选达到700℃的高耐温性的光学波导。在用于拉曼、瑞利或布里渊散射的光学波导中，必须确保所使用的光学波导的基础材料适合用于所提供的操作温度。当利用布拉格光栅上的散射时，按照根据现有技术的方法，对应的光学波导变得强韧，例如借助于适当的热处理。
在本发明的有利实施例中，评估单元被设置成评估通过拉曼散射和/或通过瑞利散射和/或通过布里渊散射形成的光学信号。通过评估散射，可能沿光学波导任意地确定待评估的测量点，且以任意小的间隔布置测量点。
在本发明的另一类似的优选实施例中，评估单元被设置成评估通过布拉格光栅上的散射形成的光学信号。布拉格光栅是离散、静止的测量点。在该处形成的光学信号的评估相对简单，且因此也仅需要相对小的计算能力。
在该情况下，各自具有一个轴向地延伸的布拉格光栅系列的至少两个光学波导有利地位于保护管中，其中，该系列的布拉格光栅相对于彼此轴向地偏移，且至少在预定长度的该一个轴向热管区段中，由布拉格光栅限定且相对于彼此偏移的测量点具有所述相邻测量点的间隔，且评估单元具有装置，该装置组合由该至少两个光学波导反射的光学信号以形成测得温度值的单个连续的系列。利用该措施，可使用各自具有一个布拉格光栅系列的光学波导，它们具有比所要求的或所需的大的与相同系列的相邻布拉格光栅的间隔，具体而言，利用该措施，还可在相邻的布拉格光栅之间实现比相同系列的相邻布拉格光栅之间的最小间隔小的间隔。
布拉格光栅散射的评估的优点在于，在温度变化事件中，仅对应的布拉格光栅的波长偏移。该信号的评估相对简单，且因此非常快，这导致了实质上实时的评估速度。由于该轴向偏移，如此多的布拉格光栅置于第一光学波导的两个布拉格光栅之间的间隔或“间隙”中，以致于在该处缺少的测得值被至少一个并行的另外的光学波导覆盖。取决于光学波导的相邻布拉格光栅之间的间隔、布拉格光栅的长度和期望的所得分辨率，一些并行的光学波导是足够的以获得与例如拉曼散射的评估同等的分辨率。
在优选实施例中，具有偏移的布拉格光栅的各种光学波导与多路复用器一起组装在评估单元中，以形成组合的连续温度轮廓。
有利地，各光学波导是消除应变的。结果，显著地促进反射的光学信号的评估，因为所有的变化仅与温度变化有关。
因为光学波导一般对温度变化和应变变化敏感，但在此仅应测量温度，所以光学波导是消除应变的。在最简单的情况下，这由于足够的游隙存在于光学波导和毛细管之间而进行。如果热管被竖直地竖立(优选为该情况)，那么光学波导可在毛细管中自由地移动，且被保持为没有由机械力导致的应变。
在具有布拉格光栅的光学波导中，布拉格光栅还可例如借助于拼接连接以轴向地间隔的方式作为分开的传感器紧固在光学波导上。该类型的连接是用于光学波导的常规连接技术。特别地，具有布拉格光栅的销的光学波导区段借助于局部熔合而紧固至主纤维。布拉格光栅以此方式与彼此断开。局部应变仅作用在光学波导主纤维上，其对确定温度不作出任何贡献。应变分离总是可通过由一件玻璃毛细管包围布拉格光栅来进一步改善。用于应变消除的另一选择是通过将光学波导与织物层一起嵌入毛细管中来减少摩擦。
在本发明的有益发展中，评估单元具有从所评估的温度轮廓移除外部信号的装置。
光学波导的光学信号在操作期间可由以计划或非计划的方式发生的振动中断。例如，可存在正好在反应器附近的用于热传递介质的循环泵或者其他机器的振动。评估单元优选地设置为过滤出此种干扰信号。
在本发明的有利实施例中，管式反应器还包含热传递介质热管，该热管没有催化剂材料且相对于反应气体或产物气体的摄入而在其端部处封闭，且由毛细管包围的至少一个温度敏感的光学波导或具有不同测量原理的温度计在其中延伸，该光学波导或温度计可连接至用于光学信号的源且连接至评估单元，其中，毛细管以热传导的方式连接至热传递介质热管壁。
热传递介质热管允许测量热传递介质的轴向温度。通过在管束中的各种径向位置处使用多个此种热传递介质热管，获得与反应器截面上的热传递介质的径向温度梯度有关的记录。
与热传递介质热管的热接触将以各种方式发生。一种可能性是将毛细管布置在管检查口上和利用热传导惰性材料填充毛细管的外壁和热传递介质热管的内壁之间的环形空间。不同的方式是将毛细管直接紧固至热传递介质热管的内壁。在两种情况下，定位都是借助于合适的间隔件来确保的。如果适合，则它们还可以包含弹簧元件，弹簧元件的材料优选为温度稳定的。
借助于光学波导进行的温度测量可作为额外的或部分冗余的测量系统与根据现有技术的温度测量组合。
为了检查绝对温度，例如，除了光学波导之外，分级热电偶可邻近于光学波导并行地布置在热传递介质热管中。
在本发明的发展中，热管在其两端中的至少一个上具有突起，利用该突起，可与周围的反应管快速地区分热管。这些突起优选地包括热管的伸长，该伸长然后以套环形状的方式从管板伸出。这些突起优选地具有与热管相同的内径和外径，且优选地齐平地焊接至热管。突起的高度处于4到25mm之间且优选地8到15mm之间的范围内。
用于测量热传递介质温度的热管例如在其下端处封闭。由金属制成且设有盲孔的止动件优选地作为封闭元件焊接到热管中。该止动件优选地钻孔，使得在盲孔的区域中留下与热管的标称壁厚对应且具有-20%到+60%的公差的止动件壁厚。通过薄的止动件壁促进可焊接性，且避免了应力。突起的高度处于4到10mm之间且优选地5-8mm之间的范围内。该类型的封闭止动件可用于封闭有缺陷的反应管。
设有止动件的此种热管端部可与周围的反应管容易地区分。因此，在此可能免除使用突起以用于更好的区分。
然而，突起还可与管区段不同地实现，例如作为热管截面外侧的腹板实现，腹板清楚地显示热管的定位。为此，腹板可例如具有箭头形状或三角形形状，其优选地仅邻接对应热管的截面。
突起可类似地实现为负突起，因为例如标记(诸如箭头)被压印到管板中。然而，此负突起与之前提到的正突起相比更难以认出。
在本发明的另外的实施例中，用于测量催化剂温度的热管的突起还可与用于测量热传递介质温度的热管的突起不同，例如借助于切口、孔、突出或借助于应用的元件。
下面基于附图更详细地通过示例解释了本发明。在附图中：
图1利用热管的放大图在示意图中示出了穿过根据本发明的管式反应器的实施例的竖直截面；
图2-图4示出了催化剂颗粒的各种实施例，具有对于界定相应的催化剂颗粒的立方体的边长的总是决定性的外部尺寸；
图5示出筛板塔中的筛分过程的结果的表格；
图6示出了图表，在该图表中，来自图5的结果例示为柱状图且例示为累积分布曲线；
图7a示出了穿过用于根据本发明的管式反应器的另一实施例的毛细管的部分纵向截面，其中，具有布拉格光栅的三个光学波导布置在毛细管中；
图7b示出沿图7a中的VIIb-VIIb的截面；
图8示出具有图7a和图7b的测量点的温度轮廓的图表；
图9示出了穿过用于根据本发明的管式反应器的热传递介质热管的第一实施例的截面；
图10示出了穿过用于根据本发明的管式反应器的热传递介质热管的第二实施例的截面。
具体实施方式
图1中例示的根据本发明的管式反应器1的示例性实施例具有至少一个热管2。热管2填充有催化剂装料3，催化剂装料3由颗粒4构成。在操作期间，流体热传递介质5围绕热管2流动。保护管6延伸到催化剂装料3中，由毛细管8围绕的光学波导9在该保护管的内部7中延伸。
图1中例示的管式反应器1是管束反应器。竖直地延伸的填有催化剂的反应管(未例示)的束围绕管束反应器1的纵向轴线10以圆形或环形的方式布置。为了清楚起见，在图1中未例示反应管，而是仅例示了一个热管2。为了能够清楚且明确地例示热管2的内部中的细节，热管2被例示为具有过大的直径且不是按比例的。
所有的反应管和热管2的端部以密封的方式紧固在上管板11或下管板12中。反应器护套13包围管束，且类似地以密封的方式连接至两个管板11、12。上管板11由上反应器盖14横跨，且下管板12由下反应器盖15横跨。各反应管和各热管2的端部通向上反应器盖14且通向下反应器盖15。
在例示的示例性实施例中，热管2在其上端处具有突起16，以便能够更好地将热管与反应管区分。此外，热管2的突起(利用其测量催化剂温度)可与热传递介质热管17的突起(图9和图10)不同地构造，以便能够将它们与彼此区分。
反应气体混合物18借助于反应器盖(在例示的示例性实施例中借助于上反应器盖14)供应至各反应管和各热管2且又借助于另一反应器盖(在例示的情况下为下反应器盖15)从这些管作为产物气体混合物19排放。除了催化剂材料3，如果合适，反应管和热管2还可包含惰性材料20，以便控制反应。所谓的催化剂支架21紧固在热管2和各反应管的下端区域中，该催化剂支架承载催化剂/惰性装料3、20。
两个管板11、12和反应器护套13界定热传递介质空间22，流体热传递介质5借助于供应管线23供应到该热传递介质空间22中，且流体热传递介质5又借助于排放管线24排出该热传递介质空间22，且在其中，流体热传递介质围绕反应管和热管2在其外侧25上流动。
例示的管式反应器1仅具有一个热传递介质回路。然而，独立的热传递介质回路或热传递介质区的数量在根据本发明的管式反应器中不受限制。
保护管6在例示的示例性实施例中布置在热管2的管轴线26上，且穿过整个催化剂装料3延伸到催化剂装料3的下游端。保护管借助于间隔件27在热管2的中央居中。间隔件27在热管2的内壁和保护管6的外壁之间延伸，且以适当的轴向间隔H1沿热管的纵向方向布置，优选地以为热管2的内径的10至30倍的轴向间隔布置。
保护管6延伸穿过上反应器盖14。这里具有温度测量连接器28，通过该温度测量连接器28，保护管6被引导出反应器盖14且保护管6的上端紧固至反应器盖14。
保护管6分成两个部分。两个保护管部分6a、6b的连接使用凸缘29来进行，该连接可以是任何期望的可拆卸连接，例如，夹紧环或切割环连接。为了不减少因温度变化导致的保护管6的长度变化，两个保护管部分6a、6b的连接可轴向地移动。
保护管6还具有补偿器30，该补偿器30可适应保护管6的长度变化。
两个保护管部分6a、6b的连接和补偿器30在例示的示例性实施例中都布置在上反应器盖14中。
信号线缆和周围的毛细管9或保护管6的穿过反应器盖14或到反应器盖14外的引导可以以与EP2075058B1中描述的类似的方式利用压缩汽封、补偿器等进行。
毛细管8在保护管6中自由地悬置，光学波导9位于该毛细管中且可以类似地自由移动。毛细管8和光学波导9因此都消除了应变。
光学波导9越过毛细管8的整个长度延伸，且在反应器1外侧通向光学波导联接件31，光学波导联接件31在例示的示例性实施例中凸缘连接在温度测量连接器28上。
然而，光学波导联接件31还可邻近反应器1与反应器1分开地安装，以便避免反应器振动传递至光学波导联接件31。
根据本发明的装置的信号传递不受特定构思限定。因此，光学信号可利用集成到光学波导联接件31中的评估单元在现场评估，且如果合适，经由线路32发送到过程控制系统33。这可以以有线的方式或经由无线传输进行。光学信号也可利用纯传送光学波导传送到空间上远离的评估装置，且在该处被评估。温度测量和评估优选地通过程序自动地执行。
在图1中，在具有不同形状的催化剂颗粒4的两个变形中以放大的比例例示了来自热管2的细节。细节属于轴向热管区段34，在该轴向热管区段34中，预期热管2中的最大反应温度的出现，即，热点的出现。
在图1中的顶部变形中，催化剂颗粒4是球形的，如图2中例示的那样。在底部变形中，催化剂颗粒4是中空柱形的，如图3中例示的那样。光学波导9具有一系列测量点35。该热管区段34中在热管2的轴向方向上的相邻的测量点35的间隔aM是随该热管区段34中的催化剂颗粒4的大小而变确定的。
催化剂颗粒4可以具有不同形状。在图2至图4中，通过示例再现了各种形状的催化剂颗粒4。催化剂装料3优选地包括相同形状的催化剂颗粒4。
独立于催化剂颗粒4的形状，光学波导9上的相邻的测量点35的间隔aM的大小位于从所有假想立方体的最短边长lK的0.8倍到5倍的范围中，这界定具有最小体积的颗粒4且这满足预定的条件：
如果催化剂颗粒4的标称外部尺寸是已知的，例如
-在球形颗粒4的情况下(图2)，外径DK，
-在柱形或中空柱形颗粒4的情况下(图3)，(中空)柱外径DK和(中空)柱长度LZ，和
-在长度LB、宽度BB、高度HB(图4)的贝尔鞍的情况下(图4)，所有假想立方体的最短边长lK是决定性的，具有最小体积的假想立方体在假设颗粒4具有其标称外部尺寸时总是界定一个颗粒。在之前提到的示例中，这意味着，
-在球形颗粒的情况下，所述最短边长lk是颗粒4的标称外径DK，其中，在催化剂装料3中具有不同标称外径DK的颗粒4的情况下，最小标称外径DK是所述最短边长lK，
-在(中空)柱形颗粒4的情况下，所述最短边长lk是标称外部尺寸直径DZ或柱长度LZ中的最小者，其中，在催化剂装料3中具有不同标称外部尺寸的(中空)柱的情况下，标称外部尺寸DZ、LZ中的绝对最小者是所述最短边长lK，
-在贝尔鞍的情况下，所述最短边长lk是标称外部尺寸长度LB、宽度BB、高度HB中的最小者，其中，在此，同样在催化剂装料3中具有不同标称外部尺寸的贝尔鞍的情况下，标称外部尺寸LB、BB、HB中的绝对最小者是所述最短边长lK。
如果在催化剂装料3中，在已知的标称外部尺寸的情况下，混合了不同形状的催化剂颗粒4，则所述最短边长lK是所有的假想立方体的绝对最短边长，这总是界定不同形状的颗粒4中的一个，假设颗粒具有其标称外部尺寸。
在上述示例中，在由图2至图4中例示的至少两种形状的催化剂颗粒4混合的催化剂装料3中，所述最短边长lK是以上陈述的标称外部尺寸DK、DZ、LZ、LB、BB或HB中的绝对最小者。
在图1中例示的示例性实施例中，相邻测量点35处的间隔是所述最短边长lK的一倍。
如果催化剂颗粒4的标称外部尺寸是已知的，则相邻测量点的间隔aM是所有假想立方体的最短边长lK的0.8倍到5倍，具有最小体积的假想立方体总是界定颗粒4，其属于催化剂装料3的至少70%的质量分率，具有假想立方体的所有颗粒4属于其，对于其而言，各边长比最短边长lK长。
可将理想地混合的催化剂装料3作为示例，并从其取出代表性的样本。该样本在筛板塔中利用实验室筛分机干式地分类。筛板塔包括多个有槽筛板，筛板具有3.4mm和4.6mm之间的槽宽且具有0.05mm的槽宽间隔。被筛分的材料(样本)被装载到具有最大槽宽的顶部有槽筛板上。界定催化剂颗粒4的具有最小体积的立方体的最短边长决定颗粒4是穿过槽或间隙落下还是保持在其上。筛分的结果在图5中的表格中示出，且在图6中图示为柱状图q3(x)和累积分布曲线R(x)。
例如，在具有3.95mm的槽宽的筛板上保持了0.124的质量分率q3(x)。该质量分率q3(x)也称为质量密度。该剩余物包含决定性的外部尺寸(最小边长)大于3.95mm且最大4.00mm(下个最大筛板槽宽)的所有的催化剂颗粒4。与所有的较大筛板分类的所有质量分率一起，获得了与70.3%对应的0.703的总计质量分率R(x)或是质量总和。所有的其他催化剂颗粒具有为3.95mm或更小的决定性外部尺寸，使得在该颗粒大小分布中，3.95mm的尺寸对于70.3%的质量分率形成所述最短边长lK。因此，从本发明的意义上来说，3.95mm的尺寸满足至少70%的质量分率的标准。因此，具有80.2%的质量分率的3.90mm的尺寸满足至少80%的质量分率的标准，具有90.3%的质量分率的3.80mm的尺寸满足至少90%的质量分率的标准，且具有95.1%的质量分率的3.70mm的尺寸满足至少95%的质量分率的标准。
如果质量总和的总是决定性的外部尺寸(最短边长)是合乎需要的(这不可从图5中的表格直接读出)，那么在位于其上和其下的质量总和的槽宽之间执行线性内插。
图7a和图7b示出了三个光学波导9或光学纤维F1、F2、F3，它们设有布拉格光栅36且一起布置在毛细管8中。布拉格光栅36形成测量点35，测量点35在图7a中单独标为T11、T12、T21、T22、T31、T32。对各光学波导9例示的两个布拉格光栅36之间的间隔对于所有的三个光学波导9而言是相同的。然而，光学波导9在轴向方向上关于彼此偏移，以便在光学波导9的两个布拉格光栅36之间的中间空间37的高度处定位有两个另外的光学波导9的各一个布拉格光栅36。换句话说，在光学波导9的两个测量点35之间，总是存在两个另外的测量点35，即，在示例性实施例中，来自两个另外的光学波导9的各一个测量点35。毛细管8内的所得的测量点间隔因而仅是各光学波导9上的测量点间距的三分之一。
光学波导9可嵌入织物层(未例示)中以用于应变消除。
图8示出了来自图7a的测量点T11、T12、T21、T22、T31、T32的温度轮廓。温度轮廓示出了在测量点T12附近的热点39。图8示出了由多路复用器从来自图7a的三个光学波导9的测量点编辑的温度轮廓。
图9和图10各自示出了穿过热传递介质热管17的截面。
在图9中例示的实施例中，保护管6的居中借助于三臂间隔件27进行。热传递介质热管17填充有良好地传导热量的材料40，例如利用铝砂。
在图10中例示的实施例中，保护管6通过弹簧构造41压到热传递介质热管17的内壁42上。结果，从热传递介质热管2的内壁42到光学波导9的热传导距离最小化，且因此对光学波导9的热传导最大限度地加速。在例示的示例性实施例中，弹簧41包括具有径向大弹簧部分45的围绕引导线43卷绕的螺旋弹簧44。

Claims (20)

1.一种用于执行异质催化气相反应的管式反应器，具有：
热管(2)，其包含催化剂装料(3)，且在操作期间，流体热传递介质围绕所述热管(2)的外侧流动，其中，所述催化剂装料(3)包括颗粒(4)，且具有：
温度敏感的光学波导(9)，其由毛细管包围，延伸到所述热管(2)的催化剂装料(3)中，且所述光学波导(9)可连接至用于光学信号的源且连接至用于由所述光学波导(9)反射的光学信号的评估单元，
其特征在于，
所述光学波导(9)至少在包含所述催化剂装料(3)的至少一部分的预定长度的轴向热管区段(34)中具有测量点(35)，所述测量点(35)在所述热管(2)的轴向方向上的相邻测量点(35)之间具有间隔(aM)，所述间隔(aM)是所有假想立方体的最短边长(lK)的0.8倍到5倍，在对所述催化剂装料(3)的颗粒(4)分派标称外部尺寸的那些情况下，假设所述颗粒(4)具有其标称外部尺寸，具有最小体积的所述假想立方体总是界定一个颗粒(4)，假想立方体的边长与所述颗粒(4)的标称外部尺寸对应，且在所有其他情况下，所述假想立方体总是界定属于所述催化剂装料(3)的至少70%的质量分率的颗粒(4)，具有假想立方体的所有颗粒(4)属于所述催化剂装料(3)，对所述颗粒(4)而言各边长相比最短边长(lK)较长。
2.根据权利要求1所述的管式反应器，其特征在于，保护管(6)布置在所述热管(2)的催化剂装料(3)中，且所述光学波导(9)与毛细管(8)一起在所述保护管(6)中延伸。
3.根据权利要求1或2所述的管式反应器，其特征在于，所述质量分率为至少80%。
4.根据权利要求3所述的管式反应器，其特征在于，所述质量分率为至少90%。
5.根据权利要求4所述的管式反应器，其特征在于，所述质量分率为至少95%。
6.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，在具有预定长度的轴向热管区段(34)中，所述热管(2)的轴向方向上的相邻测量点(35)的间隔(aM)是所述最短边长(lk)的1至3倍。
7.根据权利要求6所述的管式反应器，其特征在于，所述热管(2)的轴向方向上的相邻测量点(35)的间隔(aM)是所述最短边长(lk)的1至2倍。
8.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，在具有预定长度的轴向热管区段(34)中，所述热管(2)的轴向方向上的相邻测量点(35)的间隔(aM)为至少0.5mm。
9.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述管式反应器额外地包含至少一个填充催化剂的反应管。
10.根据权利要求2所述的管式反应器，其特征在于，所述光学波导(9)、所述毛细管(8)和所述保护管(6)对1000℃有耐温性。
11.根据权利要求2所述的管式反应器，其特征在于，所述光学波导(9)、所述毛细管(8)和所述保护管(6)对800℃有耐温性。
12.根据权利要求2所述的管式反应器，其特征在于，所述光学波导(9)、所述毛细管(8)和所述保护管(6)对700℃有耐温性。
13.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述评估单元(31)设置成评估通过拉曼散射和/或通过瑞利散射和/或通过布里渊散射形成的光学信号。
14.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述评估单元(31)设置成评估通过布拉格光栅上的散射形成的光学信号。
15.根据权利要求14所述的管式反应器，其特征在于，总是具有一个轴向地延伸系列的布拉格光栅(36)的至少两个光学波导(9)位于保护管(6)中，其中，所述系列的布拉格光栅(36)相对于彼此轴向地偏移，且至少在具有预定长度的一个轴向热管区段(34)中由布拉格光栅(36)形成且相对于彼此偏移的测量点(35)具有相邻测量点(35)的所述间隔(aM)，且所述评估单元(31)具有装置，所述装置组合由所述至少两个光学波导(9)反射的光学信号以形成测得的温度值的单个连续的系列。
16.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，各光学波导(9)是消除应变的。
17.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述评估单元(31)具有从所评估的温度轮廓移除外部信号的装置。
18.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述管式反应器还包含热传递介质热管(17)，所述热传递介质热管(17)没有催化剂材料且相对于反应气体混合物(18)或产物气体混合物(19)的摄入在其端部处封闭，且由毛细管(8)包围的至少一个温度敏感的光学波导(9)或具有不同测量原理的温度计延伸到其中，所述光学波导(9)或温度计可连接至用于光学信号的源且连接至所述评估单元(31)，其中，所述毛细管(8)以热传导的方式连接至热传递介质热管内壁(42)。
19.根据权利要求1-2中的任一项所述的管式反应器，其特征在于，所述热管(2)至少在其两端中的一个处具有突起(16)。
20.根据权利要求19所述的管式反应器，其特征在于，用于测量催化剂温度的所述热管(2)的突起(16)不同于用于测量热传递介质温度的所述热传递介质热管(17)的那些突起。
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