EA005643B1 - A reaction apparatus for contacting reactants with a catalyst in a reaction zone while indirectly cooling the reactants by indirect heat exchange with a heat exchange fluid - Google Patents

A reaction apparatus for contacting reactants with a catalyst in a reaction zone while indirectly cooling the reactants by indirect heat exchange with a heat exchange fluid Download PDF

Info

Publication number
EA005643B1
EA005643B1 EA200300719A EA200300719A EA005643B1 EA 005643 B1 EA005643 B1 EA 005643B1 EA 200300719 A EA200300719 A EA 200300719A EA 200300719 A EA200300719 A EA 200300719A EA 005643 B1 EA005643 B1 EA 005643B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
channels
fluid
catalyst
plates
perforations
Prior art date
Application number
EA200300719A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200300719A1 (en
Inventor
Жак Ж. Л. Роматье
Original Assignee
Юоп Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юоп Ллк filed Critical Юоп Ллк
Publication of EA200300719A1 publication Critical patent/EA200300719A1/en
Publication of EA005643B1 publication Critical patent/EA005643B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249Plate-type reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/002Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor with a moving instrument
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0015Heat and mass exchangers, e.g. with permeable walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00309Controlling the temperature by indirect heat exchange with two or more reactions in heat exchange with each other, such as an endothermic reaction in heat exchange with an exothermic reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/021Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles comprising a plurality of beds with flow of reactants in parallel
    • B01J2208/022Plate-type reactors filled with granular catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2451Geometry of the reactor
    • B01J2219/2453Plates arranged in parallel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2451Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456Geometry of the plates
    • B01J2219/2459Corrugated plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2451Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456Geometry of the plates
    • B01J2219/246Perforated plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2461Heat exchange aspects
    • B01J2219/2462Heat exchange aspects the reactants being in indirect heat exchange with a non reacting heat exchange medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2461Heat exchange aspects
    • B01J2219/2465Two reactions in indirect heat exchange with each other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2469Feeding means
    • B01J2219/2471Feeding means for the catalyst
    • B01J2219/2472Feeding means for the catalyst the catalyst being exchangeable on inserts other than plates, e.g. in bags
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2476Construction materials
    • B01J2219/2477Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2479Catalysts coated on the surface of plates or inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245Plate-type reactors
    • B01J2219/2476Construction materials
    • B01J2219/2477Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2481Catalysts in granular from between plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/3221Corrugated sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32213Plurality of essentially parallel sheets
    • B01J2219/32217Plurality of essentially parallel sheets with sheets having corrugations which intersect at an angle of 90 degrees
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32224Sheets characterised by the orientation of the sheet
    • B01J2219/32227Vertical orientation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32237Sheets comprising apertures or perforations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203Sheets
    • B01J2219/32255Other details of the sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material
    • B01J2219/32475Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material involving heat exchange
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/04Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

An apparatus is proposed for indirectly exchanging heat with narrow channels in a heat exchange type channel reaction zone uses plates (17) containing partially perforated sections (16) to simplify or eliminate the use of manifolds to distribute and collect different fluids to the various channels. The invention simplifies the operation by directly communicating adjacent channels across sections of perforations located at one end or the other of the channels. The arrangement of this invention provides the advantage of more compact heat exchanging reactor arrangements. The arrangement of the invention can also simplify the use of a single manifold arrangement at one end of the channels to facilitate catalyst unloading and catalyst replacement in the reaction channels.

Description

Данное изобретение относится, в основном, к конструкциям пластинчатых теплообменников, включающих реакционную зону и осуществляющих непрямой нагрев реакционной зоны при помощи текучего теплоносителя.This invention relates mainly to the structures of plate heat exchangers, including the reaction zone and carrying out indirect heating of the reaction zone using a fluid coolant.

Во многих отраслях промышленности, таких как нефтехимическая и химическая отрасли, введение реакционных текучих сред в контакт с катализатором в реакторе в подходящих условиях по температуре и давлению приводит к возникновению реакции между компонентами одного или нескольких реагентов в текучих средах. При протекании большинства данных реакций в различной степени происходит выделение или поглощение тепла, и поэтому реакции являются экзотермическими или эндотермическими. Эффекты нагревания или охлаждения, связанные с экзотермическими или эндотермическими реакциями, могут оказать положительное или отрицательное воздействие на функционирование реакционной зоны. Негативное влияние может включать, помимо прочего: плохое образование продуктов, деактивацию катализатора, получение нежелательных побочных продуктов и, в крайних случаях, повреждение реакционного сосуда и связанных с ним линий трубопровода. Нежелательные эффекты, связанные с температурными изменениями, более часто будут уменьшать селективность или выход продуктов из реакционной зоны.In many industries, such as the petrochemical and chemical industries, contacting reaction fluids with a catalyst in a reactor under suitable conditions for temperature and pressure results in a reaction between the components of one or more of the reactants in the fluids. When most of these reactions occur, heat release or absorption occurs to varying degrees, and therefore the reactions are exothermic or endothermic. Heating or cooling effects associated with exothermic or endothermic reactions can have a positive or negative effect on the functioning of the reaction zone. The negative impact may include, among other things: poor product formation, catalyst deactivation, production of undesirable by-products and, in extreme cases, damage to the reaction vessel and associated pipeline lines. Unwanted effects due to temperature changes will more often reduce the selectivity or product yield from the reaction zone.

Процессы экзотермических реакций проходят с участием широкого ассортимента видов исходного сырья и продуктов. Умеренно экзотермические процессы включают синтез метанола, синтез аммиака и превращение метанола в олефины. Получение фталевого ангидрида в результате окисления нафталина или ортоксилола, получение акрилонитрила из пропана или пропилена, синтез акриловой кислоты из акролеина, превращение н-бутана в малеиновый ангидрид, получение уксусной кислоты в результате карбонилирования метанола и превращение метанола в формальдегид представляют собой еще один класс - в общем случае высокоэкзотермических реакций. В частности, реакции окисления обычно являются высокоэкзотермическими. Экзотермическая природа данных реакций привела к тому, что многие системы, предназначенные для проведения данных реакций, в свою структуру включают оборудование для охлаждения. Специалисты в соответствующей области на практике борются с выделением экзотермического тепла, применяя конструкции с использованием закаливания или теплообмена. Детально разработанные теории подробно описывают способы непрямого теплообмена между реакционной зоной и охлаждающей средой. На современном уровне техники в большой степени полагаются на конструкции с трубчатыми структурами, которые содержат реакционную среду и обеспечивают непрямой контакт с охлаждающей средой. Геометрия трубчатых реакторов накладывает на конструкцию ограничения, в связи с которыми для достижения высокой эффективности теплопередачи требуется использование больших реакторов и очень большой поверхности труб.The processes of exothermic reactions take place with the participation of a wide range of types of raw materials and products. Moderately exothermic processes include methanol synthesis, ammonia synthesis and the conversion of methanol to olefins. Production of phthalic anhydride as a result of oxidation of naphthalene or ortho-xylene, production of acrylonitrile from propane or propylene, synthesis of acrylic acid from acrolein, conversion of n-butane to maleic anhydride, production of acetic acid as a result of carbonylation of methanol, and conversion of methanol to formaldehyde are another class in general case of highly exothermic reactions. In particular, oxidation reactions are usually highly exothermic. The exothermic nature of these reactions has led to the fact that many systems designed to conduct these reactions, in their structure include equipment for cooling. Experts in the relevant field in practice are struggling with the release of exothermic heat, using structures with the use of hardening or heat transfer. Detailed theories describe in detail the methods of indirect heat exchange between the reaction zone and the cooling medium. The state of the art relies heavily on structures with tubular structures that contain the reaction medium and provide indirect contact with the cooling medium. The geometry of tubular reactors imposes restrictions on the design, in connection with which the use of large reactors and a very large surface of pipes is required to achieve high heat transfer efficiency.

Другие способы непрямого теплообмена осуществляют при использовании тонких пластин, которые формируют каналы. Каналы поочередно содержат катализатор и реагенты в одном наборе каналов и теплопередающую текучую среду в соседних каналах для непрямого нагрева или охлаждения реагентов и катализаторов. Пластины для теплообмена в данных реакторах с непрямым теплообменом могут быть плоскими или искривленными, и они могут иметь модифицированную поверхность, такую как гофрированная поверхность, для того, чтобы увеличить теплопередачу между теплопередающими текучими средами и реагентами и катализаторами. Многие способы конверсии углеводородов будут работать, преимущественно, при выдерживании температурного профиля, который отличается от того, который будет создан под действием теплоты реакции. Во многих реакциях наиболее выгодный температурный профиль будет получаться при выдерживании, по существу, изотермических условий. В некоторых случаях температурный профиль, по направлению противоположный температурным изменениям, связанным с теплотой реакции, будет обеспечивать наиболее выгодные условия. По этим причинам обычно известно введение реагентов и среды теплоносителя в контакт друг с другом в конструкциях с перекрестным током, прямотоком или противотоком. Конкретную компоновку каналов для теплопередающей среды и реагентов, которая обеспечивает более полный контроль температуры, можно найти в И8-А-5525311, содержание которого включается в настоящий документ в качестве ссылки. Другие конструкции пластин, подходящие для непрямой теплопередачи, описываются в и8-А-5130106 и И8-А-540558б.Other methods of indirect heat transfer are carried out using thin plates that form channels. The channels alternately contain the catalyst and reagents in the same set of channels and the heat transfer fluid in the adjacent channels for indirect heating or cooling of the reagents and catalysts. The heat transfer plates in these indirect heat exchange reactors may be flat or curved, and they may have a modified surface, such as a corrugated surface, in order to increase heat transfer between heat transfer fluids and reagents and catalysts. Many methods of hydrocarbon conversion will work, mainly, while maintaining a temperature profile that is different from the one that will be created under the action of the heat of reaction. In many reactions, the most advantageous temperature profile will be obtained by maintaining essentially isothermal conditions. In some cases, the temperature profile, in the opposite direction to temperature changes associated with the heat of reaction, will provide the most favorable conditions. For these reasons, it is generally known to bring the reactants and the coolant medium into contact with each other in designs with cross-current, co-current or countercurrent. A specific channel arrangement for the heat transfer medium and reagents, which provides more complete temperature control, can be found in I8-A-5525311, the contents of which are included in this document by reference. Other plate designs suitable for indirect heat transfer are described in I8-A-5130106 and I8-A-540558b.

Отделение реагентов от охлаждающих или нагревающих текучих сред на входах и выходах конструкций пластинчатых теплообменников делает необходимой разработку таких конструкций и усложненных технологий их изготовления. Многие такие конструкции увеличивают размер реакторов, делая необходимым использование коллекторов и/или систем труб для установления сообщения между соседними каналами. Упрощение передачи текучих сред между соседними каналами также приводит к упрощению распределения и сбора текучих сред на входах и выходах из пластинчатых теплообменников. Улучшенные конструкции для подачи реагентов в промежуточных положениях вдоль пути потока через каналы могут также улучшить эксплуатационные характеристики реактора.The separation of reagents from cooling or heating fluids at the inlets and outlets of the structures of plate heat exchangers makes it necessary to develop such structures and sophisticated manufacturing techniques. Many such structures increase the size of reactors, making it necessary to use manifolds and / or pipe systems to establish communication between adjacent channels. Simplifying the transfer of fluids between adjacent channels also leads to simplified distribution and collection of fluids at the inlets and outlets of plate heat exchangers. Improved designs for feeding reactants at intermediate positions along the flow path through the channels may also improve reactor performance.

В конструкциях канальных реакторов часто содержатся частицы катализатора. Когда катализатор будет деактивирован, становится необходимой замена катализатора. Усложненные компоновки коллекторов для распределения и сбора текучих теплоносителей и реагентов могут сделать замену катализаторов обременительной и отнимающей много времени.The designs of channel reactors often contain catalyst particles. When the catalyst is deactivated, it becomes necessary to replace the catalyst. Complicated reservoir layouts for distributing and collecting flowable coolants and reagents can make the replacement of catalysts burdensome and time consuming.

- 1 005643- 1 005643

Данное изобретение предлагает секции перфораций в пластинах, формирующих каналы для непрямого теплообмена между текучими средами в конструкции пластинчатого реактора. Секции перфораций располагаются только на части пластин, формирующих каналы, таким образом, чтобы обеспечить для текучей среды сообщение между соседними каналами при сохранении значительной длины каналов, через которые могут проходить реагенты или текучие теплоносители на своем пути через реактор. Участки секций перфораций, расположенные на одном конце перфорированных пластин, для индивидуального потока текучей среды делают возможным любое количество проходов по каналам через пластинчатый канальный реактор. Требования по падению давления и по теплообмену представляют собой единственное практическое ограничение, накладываемое на количество проходов через конструкцию канального реактора данного изобретения, которое может сделать любая одна текучая среда.This invention provides sections of perforations in plates forming channels for indirect heat exchange between fluids in a plate reactor design. The perforation sections are located only on the part of the plates that form the channels, so that the fluid can communicate between adjacent channels while maintaining a significant length of channels through which reagents or heat-transfer fluids can pass through their way through the reactor. The portions of the perforations sections located at one end of the perforated plates for an individual fluid flow make possible any number of passes through the channels through the plate channel reactor. The requirements for pressure drop and heat transfer are the only practical limitation imposed on the number of passes through the channel reactor design of this invention, which can be made by any single fluid.

В подходящих компоновках каналов теплообмен будет происходить непосредственно через общую поверхность теплообмена. В конструкциях можно использовать изолированный поток теплоносителя, обеспечивающий нагрев или охлаждение для каналов для реакционной среды, или же можно использовать текучий теплоноситель или реагент из одного канала в качестве реагента или текучего теплоносителя в соседнем канале. В частности, поток исходного сырья или поток после прохождения реакции из каналов для реакционной среды могут обеспечивать подачу топлива для сжигания и выделение тепла по месту в соседних каналах. Само собой разумеется, что каналы для теплоносителя также могут служить и в качестве каналов для сжигания, и они могут получать топливо для сжигания без сообщения с текучей средой в каналах для реакционной среды.In suitable channel arrangements, heat exchange will occur directly through the total heat exchange surface. In designs, you can use an isolated coolant flow that provides heating or cooling for the channels for the reaction medium, or you can use a heat transfer fluid or a reagent from one channel as a reactant or heat transfer fluid in the adjacent channel. In particular, the feed stream or stream after passing the reaction out of the channels for the reaction medium can supply the fuel for combustion and generate heat locally in adjacent channels. It goes without saying that the channels for the coolant can also serve as channels for combustion, and they can receive fuel for combustion without communication with the fluid in the channels for the reaction medium.

В подходящих конструкциях также можно использовать различные части общих каналов для различных функций. Такие функции включают пропускание промежуточной текучей среды через соседние каналы для отвода тепла из канала для реакционной среды в одном месте и подачи тепла обратно в нагретые каналы на участке канала, расположенном дальше по технологической схеме. В других конструкциях промежуточные каналы и канал для реакционной среды могут быть уложены параллельно между нагретыми каналами для того, чтобы при помощи нагретых каналов отрегулировать температуру в каналах для реакционной среды.In suitable designs, it is also possible to use different parts of common channels for different functions. Such functions include passing an intermediate fluid through adjacent channels to remove heat from the channel for the reaction medium in one place and supply heat back to the heated channels in the channel section located downstream. In other structures, the intermediate channels and the channel for the reaction medium can be laid in parallel between the heated channels in order to adjust the temperature in the channels for the reaction medium using the heated channels.

Соответственно этому, в широком контексте вариант реализации данного изобретения представляет собой аппарат для проведения реакций с введением реагентов в контакт с катализатором в реакционной зоне при непрямом нагреве или охлаждении реагентов в реакционной зоне в результате непрямого теплообмена с текучим теплоносителем. Аппарат включает несколько пространственно отделенных друг от друга пластин, формирующих первое множество каналов со входом текучей среды на одном конце и второе множество каналов с выходом текучей среды на одном конце. По меньшей мере, одна секция перфораций обеспечивает для текучей среды сообщение между первым и вторым множеством каналов. По меньшей мере, часть пространственно отделенных друг от друга пластин имеет перфорацию на одном из их концов, при этом каждая секция перфораций располагается только на части пластины, которая имеет перфорации.Accordingly, in the broad context, an embodiment of the present invention is an apparatus for carrying out reactions with introducing reagents into contact with a catalyst in a reaction zone with indirect heating or cooling of reagents in a reaction zone as a result of indirect heat exchange with a heat transfer fluid. The apparatus includes several plates spatially separated from each other, which form the first set of channels with a fluid inlet at one end and the second set of channels with a fluid outlet at one end. At least one perforation section provides fluid communication between the first and second multiple channels. At least part of the spatially separated plates has perforations at one of their ends, with each section of perforations located only on the part of the plate that has perforations.

В конкретных модификациях изобретения загрузка катализатора в каналы для реакционной среды и добавление катализатора для дополнительных экзотермических или эндотермических реакций могут отвечать различным технологическим целям. Например, короткий по протяженности участок расположения загрузки катализатора в каналах для реакционной среды может позволить иметь свободный промежуток выше или ниже реакционной зоны для проведения дополнительного предварительного подогревания исходного сырья или охлаждения образовавшихся продуктов. Опять-таки, удлинение нагревающих каналов может создать дополнительную площадь поверхности для теплообмена с открытыми каналами для покидающих реакционную зону продуктов или поступающих реагентов.In particular modifications of the invention, loading the catalyst into the channels for the reaction medium and adding the catalyst for additional exothermic or endothermic reactions may serve various technological purposes. For example, the short in length portion of the location of the catalyst load in the channels for the reaction medium may allow a free gap above or below the reaction zone to conduct additional preheating of the feedstock or cooling the resulting products. Again, the elongation of the heating channels may create additional surface area for heat exchange with open channels for products leaving the reaction zone or incoming reagents.

В отношении катализатора данное изобретение отличается особыми преимуществами. Упрощение или исключение коллекторов для распределения и сбора теплоносителей и реагентов позволяет выделить пространство, необходимое для выгрузки катализатора. В аппарате обычно будут использовать распределительный коллектор в верхней части аппарата для проведения реакций, который будет распределять и собирать текучую среду от входов текучей среды и выходов текучей среды в верхней части каналов. Расположение коллектора в верхней части делает возможными образование в нижних частях каналов выходов для частиц и включение устройства для выгрузки катализатора. Таким образом, в пространстве ниже каналов могут отсутствовать коллекторы для отбора катализатора. Отсутствие какой-либо потребности в наличии сеток или других проницаемых поверхностей в нижней части каналов делает возможным использование простого устройства для удержания катализатора, которое будет контролировать нахождение катализатора в каналах. Устройство будет закрывать выходы для частиц в положении удержания катализатора и открывать выходы для частиц в положении выгрузки. Поэтому каналы могут оставаться полностью открытыми для отбора катализатора, когда дверцы или другие подходящие запорные элементы будут из нижней части каналов удалены. В результате упрощения данной конструкции можно также и не прекращать течение текучей среды через каналы при удалении одного потока и замене частиц катализатора.With respect to the catalyst, this invention has particular advantages. Simplification or elimination of collectors for the distribution and collection of coolants and reagents allows you to allocate the space required for unloading the catalyst. The apparatus will typically use a distribution manifold in the upper part of the apparatus for carrying out reactions that will distribute and collect the fluid from the fluid inlets and the fluid outlets in the upper part of the channels. The location of the collector in the upper part makes possible the formation in the lower parts of the channels of the outlets for particles and the inclusion of a device for unloading the catalyst. Thus, in the space below the channels there may be no collectors for the selection of the catalyst. The absence of any need for grids or other permeable surfaces in the lower part of the channels makes it possible to use a simple device for holding the catalyst, which will control the presence of the catalyst in the channels. The device will close the outlets for the particles in the catalyst hold position and open the outlets for the particles in the discharge position. Therefore, the channels may remain completely open for the selection of the catalyst when the doors or other suitable stop elements are removed from the bottom of the channels. As a result of the simplification of this design, it is also possible not to stop the flow of fluid through the channels when removing one stream and replacing the catalyst particles.

Что касается потока текучей среды, то в общем случае перфорированная секция пластины будет определять направление потока текучей среды. Для соседних каналов, соединенных перфорированнымиWith regard to the flow of fluid, in the general case, the perforated section of the plate will determine the direction of flow of the fluid. For adjacent channels connected by perforated

- 2 005643 секциями пластин, всегда будет иметь место относительное противоточное течение между каналами. Тем не менее, в результате разделения текучих теплоносителей и реагентов возможны также и конструкции с прямоточным течением.- 2 005643 plate sections, there will always be a relative countercurrent flow between the channels. However, as a result of the separation of flowable coolants and reagents, direct-flow designs are also possible.

Пластины, формирующие каналы, содержащие реакционные среды и газообразные теплоносители, могут иметь любую конфигурацию, которая образует узкие каналы. Предпочтительная форма элементов для теплообмена представляет собой относительно плоские пластины, на которых создан рельеф гофрирования. Гофрирование используется для сохранения дистанции между пластинами, а, кроме этого, оно также образует опору для пластин, обеспечивая несущую систему узких каналов с хорошей организацией опор. Дополнительные подробности в отношении конструкций таких пластинчатых систем приведены в υδ-Ά-5525311.The plates forming the channels containing the reaction medium and the gaseous coolants can have any configuration that forms narrow channels. The preferred form of elements for heat transfer is a relatively flat plate, on which the corrugation relief is created. Shirring is used to maintain the distance between the plates, and, in addition, it also forms a support for the plates, providing a carrier system of narrow channels with good support organization. Additional details regarding the construction of such plate systems are given in υδ-Ά-5525311.

Изобретение подходит для реакций с выделением тепла или для реакций с поглощением тепла. Одним технологическим процессом, в котором с выгодой можно использовать конструкцию данного изобретения, является получение оксида этилена. В особенности выгодным использованием данного изобретения для технологического процесса является получение фталевого ангидрида (РА) в результате окисления ортоксилола. В аппарате для проведения реакции исходный поток ортоксилола подают в распределительный коллектор, который производит подачу контролируемого количества кислорода в смеси с ортоксилолом. Подача смеси, в которой пойдет реакция окисления, в коллектор предотвращает возникновение взрывоопасных соотношений между ортоксилолом и кислородом. Пластинчатая структура реактора с теплообменом быстро диссипирует большую теплоту реакции, связанную с синтезом РА. Улучшенный контроль температуры позволяет улучшить селективность образования продуктов при одновременной возможности увеличения производительности.The invention is suitable for reactions with heat or for reactions with heat absorption. One process in which the construction of this invention can be used to advantage is the production of ethylene oxide. Particularly advantageous use of the present invention for the process is to obtain phthalic anhydride (PA) by oxidation of ortho-xylene. In the apparatus for carrying out the reaction, the initial flow of ortho-xylene is fed to a distribution manifold, which delivers a controlled amount of oxygen in a mixture with ortho-xylene. Bringing the mixture, in which the oxidation reaction will proceed, to the reservoir prevents the occurrence of explosive ratios between orthoxylene and oxygen. The lamellar structure of the heat exchange reactor quickly dissipates the large heat of reaction associated with the synthesis of PA. Improved temperature control allows you to improve the selectivity of the formation of products while the possibility of increasing productivity.

Еще одной целью данного изобретения является упрощение подачи и извлечения реагентов и текучего теплоносителя из реактора с теплообменом, в котором используют канальную конструкцию, для того, чтобы сделать конструкции канальных реакторов более компактными и упростить встраивание каналов для потоков в систему коллектора.Another objective of this invention is to simplify the supply and extraction of reagents and fluid coolant from a heat exchange reactor in which a channel design is used, in order to make the design of channel reactors more compact and to simplify the integration of flow channels into a collector system.

Другой целью данного изобретения является пропускание реагентов или текучего теплоносителя через конструкцию канального реактора с организацией нескольких проходов при уменьшении количества коллекторов.Another objective of the present invention is to pass the reactants or the heat-transfer fluid through the design of the channel reactor with the organization of several passes while reducing the number of collectors.

Настоящее изобретение подробно описывается ниже со ссылками на чертежи, где фиг. 1 - схематическая иллюстрация конструкции реактора данного изобретения; фиг. 2 - сечение фиг. 1, выполненное по линии 2-2;The present invention is described in detail below with reference to the drawings, where FIG. 1 is a schematic illustration of the construction of a reactor of the present invention; FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1, performed on line 2-2;

фиг. 3 - поперечное сечение перфорированной пластины данного изобретения;FIG. 3 is a cross-section of a perforated plate of the present invention;

фиг. 4 - трехмерное изображение секции гофрированной пластины, использованной в данном изобретении;FIG. 4 is a three-dimensional image of a section of a corrugated plate used in this invention;

фиг. 5 - изображение одиночного гофрированного листа, имеющего секцию перфораций;FIG. 5 is a depiction of a single corrugated sheet having a perforation section;

фиг. 6 - вид в поперечном сечении, схематически изображающий реактор с конструкцией, соответствующей данному изобретению;FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a reactor with a structure according to the invention;

фиг. 7 - сечение фиг. 6, выполненное по линии 7-7;FIG. 7 is a sectional view of FIG. 6, performed on line 7-7;

фиг. 8 - поперечное сечение, изображающее схематическую конструкцию для альтернативного варианта реализации реактора данного изобретения;FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic design for an alternative embodiment of the reactor of the present invention;

фиг. 9 - сечение фиг. 8, выполненное по линии 9-9;FIG. 9 is a sectional view of FIG. 8, performed on line 9-9;

фиг. 10 и 11 - диаграммы, демонстрирующие температурный профиль и параметры конверсии вдоль длины пути по трубкам в трубчатой конструкции при получении РА в результате окисления ортоксилола;FIG. 10 and 11 are diagrams showing the temperature profile and conversion parameters along the path length through tubes in a tubular structure when RA is obtained as a result of orthoxylene oxidation;

фиг. с 12 по 17 - диаграммы, демонстрирующие температурный профиль и параметры конверсии вдоль длины пути по каналам в конструкциях пластинчатых реакторов с теплообменом для получения РА в результате окисления ортоксилола.FIG. 12 to 17 are diagrams showing the temperature profile and conversion parameters along the path length through channels in the construction of plate-type reactors with heat exchange to obtain RA as a result of orthoxylene oxidation.

Данное изобретение может быть пригодным в любом эндотермическом или экзотермическом процессе, в котором реагент или часть реагента представляет собой источник тепла для нагревания смеси для эндотермической реакции или сток тепла для охлаждения смеси для экзотермической реакции в конструкции, образованной элементами пластинчатого теплообменника. Дополнительными требованиями, определяющими совместимость любого процесса с конструкцией пластинчатого теплообменника, обычно являются относительно невысокая разность температур (ДТ) и разность давлений (ДР) между любой зоной теплообмена и зоной реакции. Для данного изобретения предпочтительны разности температур, соответствующие 200°С или менее. Разности давлений будут оставаться невысокими, и они обычно будут соответствовать требованиям к падению давления при прохождении через слой катализатора. Разность давлений при прохождении через пластинчатые элементы в поперечном направлении обычно не будет превышать 0,5 МПа.This invention may be suitable in any endothermic or exothermic process in which the reactant or part of the reactant is a heat source for heating the mixture for an endothermic reaction or heat sink for cooling the mixture for an exothermic reaction in the structure formed by the elements of the plate heat exchanger. Additional requirements that determine the compatibility of any process with the design of a plate heat exchanger are usually relatively low temperature differences (DT) and pressure differences (DS) between any heat exchange zone and the reaction zone. Temperature differences of 200 ° C or less are preferred for this invention. The pressure differences will remain low, and they will usually meet the requirements for pressure drop as it passes through the catalyst bed. The pressure difference when passing through the plate elements in the transverse direction will usually not exceed 0.5 MPa.

По меньшей мере, каналы для реакционной среды обычно будут содержать катализатор, стимулирующий протекание реакции. Подходящие катализаторы для ранее упомянутых процессов, а также и для других технологических процессов хорошо известны специалистам в соответствующей области. Катализатор в виде частиц может заполнять каналы для реакционной среды в соответствии с тем, что будет неAt least the channels for the reaction medium will usually contain a catalyst that stimulates the reaction. Suitable catalysts for the previously mentioned processes, as well as for other technological processes, are well known to those skilled in the art. The particulate catalyst can fill the channels for the reaction medium in accordance with the

- 3 005643 обходимо для времени реакции и для любого предваряющего реакцию подогревания или последующего за реакцией охлаждения в каналах для реакционной среды. В качестве альтернативы катализатору в виде частиц катализатор также можно нанести в виде покрытия на поверхность пластин в различных зонах реформинга. В особенности выгодным может быть нанесение покрытия в виде катализатора реакции на пластины с получением верхней секции, содержащей катализатор, и нижней секции, не содержащей катализатор, которая находится в состоянии теплообмена со вторичной каталитической зоной через пластины, формирующие каналы.- 3 005643 is necessary for the reaction time and for any preheating, which precedes the reaction, or subsequent cooling in the channels for the reaction medium. As an alternative to the particulate catalyst, the catalyst can also be applied as a coating on the surface of the plates in various reforming zones. In particular, it may be advantageous to apply a coating in the form of a reaction catalyst onto the plates to obtain an upper section containing the catalyst and a lower section containing no catalyst, which is in heat exchange with the secondary catalytic zone through the plates forming the channels.

Текучий теплоноситель, используемый в способе или аппарате данного изобретения, может относиться к любому типу текучих сред, которые могут обеспечить необходимую производительность по охлаждению или нагреванию. Требованиям по нагреванию или охлаждению может удовлетворить широкий ассортимент текучих теплоносителей. Такие теплоносители будут включать неотъемлемые для данного процесса технологические потоки, а также и вспомогательные текучие среды. Текучая среда может поглощать или выделять тепло за счет изменения ее теплосодержания, за счет скрытой теплоты фазового перехода или теплоты реакции. Для высокоэкзотермических процессов в качестве среды для теплообмена в особенности полезными могут быть расплавленные соли или металлы.The heat transfer fluid used in the method or apparatus of this invention may be of any type of fluid that can provide the necessary cooling or heating capacity. The requirements for heating or cooling can satisfy a wide range of fluid coolants. Such fluids will include process flows that are integral to the process, as well as auxiliary fluids. Fluid can absorb or release heat due to changes in its heat content due to latent heat of phase transition or heat of reaction. For highly exothermic processes, molten salts or metals can be particularly useful as a heat exchange medium.

Для тех случаев, когда это будет уместно для обеспечения соответствия требованиям по тепловому балансу для конкретной реакции, у специалистов в соответствующей области имеются сведения о конкретных катализаторах, стимулирующих дополнительные экзотермические и эндотермические реакции. Такие катализаторы можно с выгодой размещать в каналах для теплоносителя для обеспечения охлаждения за счет теплоты реакции, а также охлаждения за счет использования теплосодержания или скрытой теплоты фазового перехода реагентов. Примером такой комбинации эндотермических и экзотермических катализаторов является автотермический реформинг легких углеводородов, обычно метана, с получением того, что в общем случае называют «синтез-газом». Синтез-газ, по существу, состоит из водорода и монооксида углерода, меньших количеств диоксида углерода, не претерпевших превращения углеводородов и других компонентов, которые могут включать азот и другие инертные компоненты. Стабильно эндотермическая реакция реформинга эффективно уравновешивается стабильно экзотермической реакцией окисления, которую может вызвать частичное каталитическое или термическое окисление углеводородов. Варьирование молей углеводорода либо в реакции реформинга, либо в реакции окисления используется для уравновешивания тепла выделяемого и тепла поглощаемого.For those cases where it is appropriate to ensure compliance with the heat balance requirements for a particular reaction, specialists in the relevant field have information about specific catalysts that stimulate additional exothermic and endothermic reactions. Such catalysts can advantageously be placed in the channels for the coolant to provide cooling due to the heat of reaction, as well as cooling through the use of heat content or latent heat of phase transition of the reactants. An example of such a combination of endothermic and exothermic catalysts is the autothermal reforming of light hydrocarbons, usually methane, to produce what is generally called "synthesis gas". Synthesis gas essentially consists of hydrogen and carbon monoxide, lesser amounts of carbon dioxide that have not undergone the conversion of hydrocarbons and other components, which may include nitrogen and other inert components. A stable endothermic reforming reaction is effectively balanced by a stably exothermic oxidation reaction, which can be caused by partial catalytic or thermal oxidation of hydrocarbons. Varying hydrocarbon moles, either in a reforming reaction or in an oxidation reaction, is used to balance the heat of heat released and the heat absorbed.

Такая конструкция в особенности подходит для включения в конструкцию каналов с несколькими проходами, в которой соединяют только две пары соседних каналов и в которой канал для экзотермической реакции располагают между чередующимися каналами для нагревания и каналами для эндотермической реакции. В конфигурации, представляющей собой конструкцию с тремя проходами, относительно холодные реагенты перетекают в каналы для нагревания, где в результате непрямого теплообмена с каналами для реакционной среды происходят соответствующие нагревание и охлаждение. Перетекание потока после прохождения реакции из каналов для экзотермической реакции в каналы для эндотермической реакции обеспечивает дополнительное охлаждение каналам для реакционной среды через общие пластины, которые формируют каналы для эндотермической реакции, а также соседние каналы для экзотермической реакции.This design is particularly suitable for the inclusion in the design of channels with multiple passages, in which only two pairs of adjacent channels are connected and in which a channel for an exothermic reaction is located between alternating channels for heating and channels for an endothermic reaction. In the configuration, which is a three-pass construction, the relatively cold reactants flow into the heating ducts, where, as a result of indirect heat exchange with the channels for the reaction medium, the corresponding heating and cooling occur. Flow after the reaction from the channels for the exothermic reaction to the channels for the endothermic reaction provides additional cooling channels for the reaction medium through the common plates, which form channels for the endothermic reaction, as well as adjacent channels for the exothermic reaction.

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют базовую конструкцию реактора для данного изобретения. В данной конструкции реактор 11 содержит одну группу пар каналов 12. Неперфорированные пластины 19 разделяют пары каналов для теплоносителя на каналы с нисходящим потоком 15 и на каналы с восходящим потоком 18. Коллектор 13 подает поступающую текучую среду на входы 14 каналов с нисходящим потоком 15. Перфорированные секции 16, выполненные в нижней части перфорированных пластин 17, производят подачу текучей среды в каналы с восходящим потоком 18.FIG. 1 and 2 illustrate the basic design of the reactor for the present invention. In this construction, the reactor 11 contains one group of pairs of channels 12. Non-perforated plates 19 divide the pairs of channels for heat carrier into channels with a downward flow 15 and into channels with an upward flow 18. The collector 13 supplies the incoming fluid to the inputs of the 14 channels with a downward flow 15. Perforated sections 16, made in the lower part of the perforated plates 17, produce a flow of fluid into the channels with the upward flow 18.

Коллектор 13 содержит впускные камеры 20 и выпускные камеры 21, как это показано на фиг. 2. Разделительные пластины 22 разделяют объемы впускной камеры 20 и выпускной камеры 21. Как показывает символ ®, поступающие текучие среды перетекают из линии 23 вдоль впускной камеры 20 до входов 14 в каналы 15. Перекрытые секции 24 каналов с восходящим потоком 18 предотвращают перетекание текучей среды, переносимой впускной камерой 20, в каналы с восходящим потоком 18. Подобным же образом, выпускные камеры 21 собирают текучую среду из каналов с восходящим потоком 18, как это показывают символы □, для уноса потоками на выходе 25 в то время, как перекрытые секции 26 предотвращают вытекание текучей среды из каналов 15 в выпускную камеру 21.The collector 13 comprises inlet chambers 20 and outlet chambers 21, as shown in FIG. 2. The separator plates 22 separate the volumes of the inlet chamber 20 and the outlet chamber 21. As shown by the symbol ®, the incoming fluids flow from line 23 along the inlet chamber 20 to the inlets 14 to the channels 15. The overlapped sections 24 of the upflow channel 18 prevent the fluid from flowing transported by the inlet chamber 20 into the channels with the ascending flow 18. Similarly, the discharge chambers 21 collect the fluid from the channels with the ascending flow 18, as shown by the □ symbols, for entrainment by the flows at the outlet 25 while blocked section 26 to prevent leakage of fluid from the channel 15 into the outlet chamber 21.

Каналы 15 и 18 могут выполнять несколько различных функций. Каналы 15 могут обеспечивать охлаждение в результате предварительного нагревания реагентов для эндотермической реакции, которая происходит в каналах 18. Наоборот, каналы 15 могут принимать нагретый поток реагентов, что обеспечит дополнительный подвод тепла для эндотермической реакции, которая происходит в каналах 18. В альтернативном варианте каналы 15 могут содержать катализатор окисления для нагревания реагентов, которые поступают в каналы 18, под действием сжигания.Channels 15 and 18 can perform several different functions. Channels 15 can provide cooling as a result of preheating the reagents for the endothermic reaction that occurs in the channels 18. Conversely, the channels 15 can receive a heated stream of reagents, which will provide additional heat for the endothermic reaction that occurs in the channels 18. Alternatively, the channels 15 may contain an oxidation catalyst for heating the reactants that enter the channels 18, under the action of combustion.

Каналы данного изобретения, в частности, пригодны для использования вместе с катализатором в виде частиц. Фиг. 1 демонстрирует конструкцию с загрузкой одного катализатора для экзотермическойThe channels of this invention are in particular suitable for use with a particulate catalyst. FIG. 1 shows a single catalyst loading design for exothermic

- 4 005643 реакции. Холодные подаваемые реагенты поступают через линию 23 и проходят вниз в каналы 15. Когда поступающие реагенты проходят через верхнюю часть каналов 15, верхняя часть каналов 18 служит в качестве зоны теплообмена для предварительного нагревания поступающего исходного сырья выходящими реагентами. Выходящие реагенты были нагреты под действием экзотермической реакции, которая происходит в нижней части каналов 18. Когда реагенты проходят в нижнюю часть каналов 15, они подвергаются дополнительному нагреву в положении непосредственно напротив зоны экзотермической реакции, происходящей в нижних частях канала 18. Когда нагретые реагенты проходят через перфорированную секцию 16 в нижней части перфорированной пластины 17, они проходят к частицам катализатора 27, которые частично заполняют нижние части каналов 18. Перфорации в части 16 имеют такие размеры, которые препятствуют прохождению частиц катализатора из каналов 18 в каналы 15 при одновременном пропускании потока текучих сред реагентов из каналов 15 в каналы 18.- 4 005643 reactions. The cold feed reagents flow through line 23 and pass down to channels 15. When the incoming reagents pass through the top of channels 15, the top of channels 18 serves as a heat exchange zone for preheating the incoming feedstock with outgoing reagents. The exiting reactants were heated by the exothermic reaction that occurs in the lower part of the channels 18. When the reactants pass into the lower part of the channels 15, they are subjected to additional heating in a position directly opposite the exothermic reaction zone that occurs in the lower parts of the channel 18. When the heated reactants pass through perforated section 16 in the lower part of the perforated plate 17, they pass to the catalyst particles 27, which partially fill the lower parts of the channels 18. The perforations in part 16 have that Kie sizes that prevent the passage of catalyst particles from the channels 18 into the channels 15 while simultaneously passing a stream of reagent fluids from the channels 15 to the channels 18.

Конструкция фиг. 1, в частности, пригодна для замены катализатора в каналах 15, 18 или и в тех, и в других. В конкретной конструкции, продемонстрированной на фиг. 1, катализатор 27 находится только в каналах 18, которые используются для экзотермической реакции. Как только катализатор 27 будет деактивирован или же потребуется его замена, устройство для выгрузки катализатора, показанное в общих чертах как 28, сделает возможной выгрузку катализатора из каналов 18. Минимально устройство для выгрузки может состоять из одного комплекта дверец 29, которые, по меньшей мере, перекрывают нижние части 30 каналов 18, предотвращая выпадение катализатора из каналов тогда, когда дверцы 29 будут находиться в положении закрытия - показанном сплошными линиями. Перемещение дверец 29 в положение открытия - показанное пунктирными линиями - приводит к открыванию нижних частей 30 каналов 18 для выгрузки частиц катализатора.The design of FIG. 1, in particular, is suitable for replacing the catalyst in the channels 15, 18, or both. In the specific construction shown in FIG. 1, catalyst 27 is only in channels 18, which are used for the exothermic reaction. As soon as catalyst 27 is deactivated or its replacement is required, a catalyst unloading device, shown in general terms as 28, will allow catalyst unloading from channels 18. The minimum unloading device can consist of one set of doors 29, which, at least, overlapping the lower parts 30 of the channels 18, preventing the catalyst from falling out of the channels when the doors 29 are in the closed position — shown by solid lines. Moving the doors 29 to the opening position — shown by dashed lines — results in the opening of the lower portions 30 of the channels 18 for discharging the catalyst particles.

Устройство для выгрузки 28 может дополнительно включать вторичный комплект дверец для селективных удерживания и выгрузки катализатора из каналов 15. Второй комплект дверец 31 продемонстрирован в положении открытия для выгрузки катализатора. Вторичные дверцы 31 имеют прорези 32, разделяющие запирающие полосы 33. Когда дверца 31 откинута кверху на нижние части 34 каналов 15, запирающие полосы 33 перекрывают нижние части 34 каналов 15, предотвращая какую-либо выгрузку катализатора. Прорези 32 дают возможность катализатору в каналах 18 перетекать мимо вторичных дверец 31 для достижения полной выгрузки перед выгрузкой катализатора из каналов 15 в результате перемещения дверец 31 в положение открытия, продемонстрированное на фиг. 1. Как только катализатор полностью покинет каналы 18, открытие дверец 31 сделает возможным вытекание катализатора из каналов 18 без какого-либо перемешивания частиц различных катализаторов.The unloading device 28 may further include a secondary set of doors for selectively holding and unloading the catalyst from the channels 15. The second set of doors 31 is shown in the opening position for unloading the catalyst. The secondary doors 31 have slots 32 dividing the locking strips 33. When the door 31 is folded up to the lower portions 34 of the channels 15, the locking strips 33 overlap the lower portions 34 of the channels 15, preventing any catalyst unloading. The slits 32 allow the catalyst in the channels 18 to flow past the secondary doors 31 to achieve full unloading before unloading the catalyst from the channels 15 by moving the doors 31 to the opening position shown in FIG. 1. Once the catalyst has completely left the channels 18, the opening of the doors 31 will make it possible for the catalyst to flow out of the channels 18 without any mixing of the particles of the various catalysts.

Катализатор легко загружают в каналы 18 и необязательно в каналы 15 из верхней части реактора 11. Для загрузки катализатора с верхней части каналов можно удалить коллектор 13 для того, чтобы получить доступ к открытым участкам каналов и впускных и выпускных камер 20 и 21 соответственно. При использовании катализатора только в каналах 18 входные отверстия 14 каналов 15 можно перекрыть неподвижными сетками для того, чтобы не допустить перетекания сюда частиц. Если загрузку катализатора проводят в оба канала, можно включить соответствующую пластину с прорезями и разместить ее над верхними частями каналов 15 и 18 для того, чтобы селективно перекрывать каналы, не принимающие катализатор во время конкретного цикла в ходе операции загрузки.The catalyst is easily loaded into the channels 18 and optionally into the channels 15 from the upper part of the reactor 11. To load the catalyst from the upper part of the channels, you can remove the collector 13 in order to gain access to the open sections of the channels and the inlet and exhaust chambers 20 and 21, respectively. When using the catalyst only in the channels 18, the inlet openings 14 of the channels 15 can be blocked off with fixed grids in order to prevent particles from flowing over here. If the catalyst loading is carried out in both channels, you can turn on the corresponding plate with slots and place it over the upper parts of channels 15 and 18 in order to selectively close the channels that do not accept the catalyst during a particular cycle during the loading operation.

Также можно перемещать катализатор, проводя циркуляцию реагентов или теплоносителя через реактор 11. Впускные и выпускные камеры 20 и 21 могут образовывать для дисперсии катализатора пространство распределения по верхним частям каналов, которые остаются открытыми в каждой конкретной камере. В такой конструкции камера или серия камер может заменить дверцы 29 и 31 с получением устройства для выгрузки, образованного камерами сбора для приема материала в виде частиц. Подходящие камеры сбора могут иметь структуру, подобную той, что продемонстрирована на фиг. 2 для сбора катализатора из избранных каналов. Регулируемые отбор и добавление катализатора из верхней и нижней частей реактора 11 могут обеспечить любой желательный уровень катализатора в реакторе.It is also possible to move the catalyst by circulating the reactants or coolant through the reactor 11. The inlet and outlet chambers 20 and 21 can form for the dispersion of the catalyst distribution space along the upper parts of the channels that remain open in each specific chamber. In this design, the chamber or series of chambers can replace the doors 29 and 31 to form an unloading device formed by collecting chambers for receiving material in the form of particles. Suitable collection chambers may have a structure similar to that shown in FIG. 2 to collect the catalyst from selected channels. Adjustable selection and addition of catalyst from the upper and lower parts of the reactor 11 can provide any desired level of catalyst in the reactor.

Изобретение основывается на относительно узких каналах, позволяющих добиваться эффективного теплообмена через тонкие пластины. В общем случае ширина канала должна быть меньше в среднем одного дюйма, при этом предпочтительна средняя ширина менее 1/2 дюйма. Пластины, подходящие для данного изобретения, будут включать любые пластины, которые сделают возможным высокий коэффициент теплопередачи. Предпочтительны тонкие пластины, которые обычно имеют толщину в диапазоне от 1 до 2 мм. Пластины обычно состоят из сплавов черных или цветных металлов, таких как нержавеющая сталь. Сплавы, предпочтительные для пластин, будут выдерживать экстремальные температуры, и они будут отличаться высокими уровнями содержания никеля и хрома. Пластины можно выполнять в виде кривых или в виде других конфигураций, но в общем случае для целей укладки в стопку предпочтительны плоские пластины. Плоские пластины могут иметь каналы, образованные при помощи машинной обработки, химического травления или других способов. Опять-таки, каждая пластина может быть гладкой, а дополнительные элементы, такие как дистанционные распорки или перемычки с пробитыми отверстиями, могут формировать турбулентность для текучей среды в каналах.The invention is based on relatively narrow channels, allowing to achieve effective heat exchange through thin plates. In general, the channel width should be less than one inch on average, with an average width of less than 1/2 inch preferred. Plates suitable for this invention will include any plates that will make a high heat transfer coefficient possible. Thin plates are preferred, which typically have a thickness in the range of 1 to 2 mm. Plates usually consist of ferrous or non-ferrous alloys, such as stainless steel. Alloys preferred for the plates will withstand extreme temperatures, and they will feature high levels of nickel and chromium. Plates can be made in the form of curves or in the form of other configurations, but in the general case, flat plates are preferred for stacking purposes. Flat plates may have channels formed by machine processing, chemical pickling, or other methods. Again, each plate can be smooth, and additional elements, such as spacers or jumpers with punched holes, can form turbulence for the fluid in the channels.

На каждой пластине предпочтительно имеется гофрирование, в котором гофры имеют наклон по отношению к потоку реагентов и текучего теплоносителя. Наличие гофрирования является причинойEach plate preferably has a corrugation in which the corrugations are inclined with respect to the flow of reagents and the heat-transfer fluid. The presence of corrugation is the cause

- 5 005643 переменной ширины канала, определяемой высотой гофров. В случае наличия гофрирования наиболее практичным способом определения средней ширины канала является деление объема каналов на площадь поперечного сечения, параллельного основной плоскости пластин. При данном определении гофрированные пластины, по существу, при прямых покатых боковых стенках будут давать среднюю ширину, которая равна половине максимальной ширины поперек каналов.- 5 005643 variable channel width, determined by the height of the corrugations. In the case of corrugation, the most practical way to determine the average channel width is to divide the volume of the channels by the cross-sectional area parallel to the main plane of the plates. With this definition, corrugated plates, with substantially straight, sloping side walls, will give an average width that is equal to half the maximum width across the channels.

Фиг. 3 демонстрирует предпочтительную структуру гофров для пластин 17, которые разделяют каналы 15 и каналы 18. Рисунок гофрирования может выполнять, по меньшей мере, две функции. Одна функция заключается в создании конструкционной опоры для соседних пластин. Другой функцией является стимулирование возникновения турбулентности для улучшения эффективности теплообмена в узком канале для реакционной среды. Фиг. 3 демонстрирует гофры, формируемые гребнями 37 и впадинами 38. Частота или шаг гофров по желанию может варьироваться для того, чтобы стимулировать возникновение турбулентности в любой переменной степени. Поэтому гофры, более мелкие по отношению к направлению течения потока текучей среды, показанные с гребнями 37 и впадинами 38, будут создавать меньшую турбулентность, в то время как более значительный шаг гофров по отношению к направлению течения потока текучей среды, показанный с гребнями 39 и впадинами 40, будет создавать увеличенную турбулентность там, где это потребуется. Шаг гофров и частота могут также варьироваться в пределах индивидуального канала для теплоносителя для того, чтобы менять коэффициент теплопередачи в различных частях канала. Каналы предпочтительно могут иметь плоский участок 41 вокруг своего контура для облегчения замыкания каналов по их боковым и верхним частям там, где это потребуется. За исключением перфорации пластины 19 представляют собой, по существу, то же самое, что и пластины 17, они, предпочтительно, содержат гофры, и на них может варьироваться шаг гофров для изменения турбулентности и коэффициентов течения потока для теплообмена и других целей по желанию.FIG. 3 shows the preferred corrugation structure for the plates 17, which separate the channels 15 and the channels 18. The corrugation pattern can perform at least two functions. One function is to create a structural support for adjacent plates. Another function is to stimulate the occurrence of turbulence to improve the efficiency of heat transfer in a narrow channel for the reaction medium. FIG. 3 shows corrugations formed by ridges 37 and valleys 38. The frequency or pitch of the corrugations may vary as desired in order to stimulate the occurrence of turbulence in any variable degree. Therefore, corrugations smaller with respect to the direction of flow of the fluid flow, shown with ridges 37 and valleys 38, will create less turbulence, while a more significant step of the flutes with respect to the direction of flow of the fluid fluxes with ridges 39 and valleys 40 will create increased turbulence where it is needed. The corrugation pitch and frequency can also vary within an individual coolant channel in order to vary the heat transfer coefficient in different parts of the channel. The channels may preferably have a flat section 41 around their contour to facilitate the closure of the channels along their side and top parts where necessary. Except for the perforation, the plates 19 are essentially the same as the plates 17, they preferably contain corrugations, and they may vary the step of the corrugations to change the turbulence and flow coefficients for heat exchange and other purposes as desired.

Секция перфорации 16 располагается поперек пластины 17. Перфорации 42 обычно имеют относительно небольшой диаметр, который позволяет текучей среде протекать сквозь перфорированную секцию, но не допускает миграции через перфорированную секцию катализатора. Перфорации обычно будут варьироваться по размеру от, приблизительно, 1,5 мм до, приблизительно, 10 мм. Секция перфорации 16 может располагаться в промежуточной области пластины для создания байпаса для текучей среды в приложениях для конкретных технологических процессов, но обычно ее положением является один конец пластин. Расположение гофрирования на одном конце пластин позволяет довести до максимума путь потока текучей среды через каналы. Область течения, создаваемая перфорированной секцией, обычно, по меньшей мере, будет равна результирующей области течения вдоль пути потока в канале. Если один из каналов содержит материал катализатора в виде частиц, то результирующая область течения будет состоять из среднего живого сечения между частицами катализатора в поперечном сечении каналов 18. В большинстве случаев участок перфораций будет занимать меньше половины длины канала, а обычно меньше 25% длины канала. Предпочтительно перфорированная секция канала будет занимать не больше 10% его длины для того, чтобы довести до максимума путь потока текучей среды вдоль канала.The perforation section 16 is located across the plate 17. The perforations 42 usually have a relatively small diameter that allows fluid to flow through the perforated section, but does not allow migration through the perforated section of the catalyst. The perforations will typically vary in size from approximately 1.5 mm to approximately 10 mm. The perforation section 16 may be located in the intermediate region of the plate to create a bypass for the fluid in applications for specific technological processes, but usually its position is one end of the plates. The location of the corrugation at one end of the plates allows you to maximize the path of fluid flow through the channels. The flow region created by the perforated section will usually at least be equal to the resulting flow region along the flow path in the channel. If one of the channels contains particulate catalyst material, then the resulting flow region will consist of the average living cross-section between the catalyst particles in the cross section of the channels 18. In most cases, the perforations will take up less than half the channel length, and usually less than 25% of the channel length. Preferably, the perforated section of the channel will occupy no more than 10% of its length in order to maximize the flow path of the fluid along the channel.

Фиг. 4 демонстрирует типичное поперечное сечение для конструкции с гофрированными пластинами, где гофры на пластине 44 проходят в направлении, противоположном гофрам пластины 46, образуя таким образом чередующиеся каналы 47 и 48. Отверстия 49 образуют перфорации данного изобретения в пластинах 44. Фиг. 4 иллюстрирует предпочтительную структуру гофрированных пластин, где рисунок «в елочку» на поверхностях противолежащих гофрированных пластин ориентирован в противоположных направлениях, и поверхности противолежащих пластин контактируют друг с другом, формируя каналы течения и образуя конструкционную опору для секций пластин. Фиг. 5 дополнительно иллюстрирует еще одну возможную конфигурацию пластин.FIG. 4 shows a typical cross section for a structure with corrugated plates, where the corrugations on the plate 44 extend in the opposite direction to the corrugations of the plate 46, thus forming alternating channels 47 and 48. The holes 49 form perforations of the present invention in the plates 44. FIG. 4 illustrates the preferred corrugated plate structure, where the herringbone pattern on the surfaces of the opposite corrugated plates is oriented in opposite directions, and the surfaces of the opposing plates are in contact with each other, forming flow channels and forming a structural support for the plate sections. FIG. 5 further illustrates another possible plate configuration.

Для реализации данного изобретения на практике нет необходимости в том, чтобы каждый канал для реакционной среды чередовался бы с каналом для теплоносителя. В возможных конфигурациях секции для реакционной среды два или несколько каналов для теплоносителя могут располагаться между каналами для реакционной среды для того, чтобы уменьшить падение давления на стороне среды для теплообмена. Конструкции со сдвоенными каналами может определить перфорированная пластина, которая разделяет соседние каналы для теплоносителя и которая имеет перфорации по всей своей поверхности. Использование пакета перфорированных пластин может улучшить теплопередачу в отношении каналов для реакционной среды при обеспечении хорошей циркуляции по всему поперечному сечению нагретого канала.In order to implement this invention in practice, it is not necessary that each channel for the reaction medium alternate with the channel for the coolant. In possible configurations of the section for the reaction medium, two or more channels for the coolant may be located between the channels for the reaction medium in order to reduce the pressure drop on the side of the medium for heat exchange. Designs with dual channels can define a perforated plate that separates adjacent channels for coolant and which has perforations along its entire surface. The use of a package of perforated plates can improve the heat transfer in relation to the channels for the reaction medium while ensuring good circulation over the entire cross section of the heated channel.

Фиг. 6 и 7 демонстрируют конструкцию, в которой в двух независимых группах пар каналов циркулируют различные текучие среды, не попадая на противоположные концы конструкции реактора 50. В потоке на входе 51 подается текучая среда в структуру коллектора 52, имеющую верхние впускные камеры 53 и верхние выпускные камеры 54. Впускная камера 53 распределяет верхний поток на входе 51 по парам каналов 55, показанным символом ®. Верхний поток на выходе 56 собирает текучую среду из первой группы пар каналов 55 через верхние выпускные камеры 54 в отверстиях каналов, обозначенных символом Θ. Перфорированная секция 57 соединяет два канала в первой группе пар каналов 55. Подобным же образом нижний поток на входе 58 распределяется по второй группе пар каналов 59 при помощиFIG. 6 and 7 demonstrate a design in which different fluids circulate in two independent groups of channel pairs without falling on opposite ends of the reactor 50 structure. Fluid at the inlet 51 flows into the structure of the collector 52, having upper inlet chambers 53 and upper outlet chambers 54. The inlet chamber 53 distributes the upper stream at inlet 51 through pairs of channels 55, indicated by the symbol ®. The top stream at outlet 56 collects fluid from the first group of pairs of channels 55 through the upper outlet chambers 54 in the openings of the channels, indicated by the symbol Θ. The perforated section 57 connects the two channels in the first group of pairs of channels 55. Similarly, the bottom stream at the inlet 58 is distributed over the second group of channel pairs 59 using

- 6 005643 структуры коллектора 60. Верхняя перфорированная секция 61 во второй группе пар каналов 59 организует сообщение между каналами для отбора нижнего потока на выходе 62 через коллектор 60.- 6 005643 collector structure 60. The upper perforated section 61 in the second group of channel pairs 59 organizes communication between the channels to select the bottom stream at outlet 62 through the collector 60.

При помощи данной конструкции две различные текучие среды могут циркулировать в реакции с теплообменом в полном взаимодействии перекрещивающихся потоков при использовании простых конструкций коллекторов на противоположных концах конструкции реактора. Таким же образом первая группа пар каналов может определить каналы для теплоносителя для циркуляции текучего теплоносителя, а вторая группа пар каналов может определить каналы для реакционной среды для приема потока реагентов и выдачи потока после прохождения реакции.With this design, two different fluids can circulate in reaction with heat exchange in full interaction of intersecting flows using simple designs of collectors at opposite ends of the reactor design. In the same way, the first group of channel pairs can define channels for the coolant for circulating the heat-transfer fluid, and the second group of channel pairs can define channels for the reaction medium for receiving a stream of reagents and issuing a stream after passing through the reaction.

Фиг. 8 и 9 демонстрируют конструкцию каналов для реакционной среды, которая использует нечетное количество проходов, что позволяет иметь упрощенную конструкцию впускных и выпускных коллекторов. На фиг. 8 поток на входе 65 поступает во впускной коллектор 66, имеющий одну камеру. Текучая среда, поступающая во впускной коллектор 66, перетекает вниз во впускные каналы 68 в последовательности, образованной конструкциями каналов с тремя проходами 67. Перфорированные секции 78 в нижней части пластины 69 пропускают текучую среду из впускного канала 68 в средний канал 70, а верхняя перфорированная секция 74 продолжает передачу текучей среды из среднего канала 70 в выпускной канал 71. Коллектор 72, опять-таки содержащий одну открытую камеру, собирает поток продуктов реакции из выпускного канала 71 для отбора в виде потока на выходе 73. Таким образом, в конструкции фиг. 8 перфорированные секции располагаются попеременно на противоположных концах пластин, образуя каналы, определяющие путь потока, при котором подача текучей среды происходит на одном конце каналов, а сбор текучей среды происходит из противоположного конца каналов.FIG. 8 and 9 demonstrate the design of the channels for the reaction medium, which uses an odd number of passes, which allows you to have a simplified design of the inlet and exhaust manifolds. FIG. 8, inlet flow 65 enters an intake manifold 66 having a single chamber. Fluid entering the inlet manifold 66 flows down into the inlet channels 68 in a sequence formed by three-passage channel designs 67. The perforated sections 78 in the lower part of the plate 69 pass the fluid from the inlet channel 68 into the middle channel 70 and the upper perforated section 74 continues the transfer of fluid from the middle channel 70 to the exhaust channel 71. The collector 72, again containing one open chamber, collects the stream of reaction products from the exhaust channel 71 for selection as an outlet stream 73. Thus, in the construction of FIG. 8, the perforated sections are arranged alternately at opposite ends of the plates, forming channels defining the flow path in which the flow of fluid occurs at one end of the channels and the collection of fluid occurs from the opposite end of the channels.

Фиг. 9 демонстрирует дальнейшую модификацию конструкции фиг. 8, где боковые коллекторы 75 располагаются в промежутке между несколькими батареями 76 каналов для теплоносителя. При помощи конструкций коллекторов, описанных на фиг. с 6 по 8, в каналы для теплоносителя можно подавать индивидуальные текучие среды или несколько текучих сред. Боковой канал 75 может распределять или собирать жидкость со сторон 77 одного или нескольких каналов, образуемых отделенными друг от друга пластинами. Для целей иллюстрации на фиг. 8 и 9 показываются отверстия 79 в боковых частях каналов 70 для подачи промежуточного потока 80. Отверстия 79 могут располагаться по всей длине канала, который сообщается с боковыми коллекторами, или только на части, как это показывают на фиг. 8 отверстия 79'. С точки зрения изготовления конструкции на практике отверстия на боковых участках каналов, возможно, более удобно было бы создать при помощи сварки с прерывистым швом на боковых участках каналов, а не в результате проделывания сквозных отверстий.FIG. 9 shows a further modification of the construction of FIG. 8, where side collectors 75 are located in the gap between several batteries of 76 channels for heat carrier. With the help of the reservoir structures described in FIG. From 6 to 8, individual fluids or several fluids can be fed into the coolant channels. Side channel 75 may dispense or collect fluid from the sides 77 of one or more channels formed by separated plates. For purposes of illustration in FIG. 8 and 9, openings 79 are shown in the side portions of the channels 70 for supplying intermediate stream 80. The openings 79 may be located along the entire length of the channel that communicates with the side headers, or only on the part, as shown in FIG. 8 holes 79 '. From the point of view of manufacturing the structure in practice, it would be more convenient to create holes in the side sections of the channels by intermittent seam welding on the side sections of the channels, rather than as a result of making the through holes.

ПримерыExamples

Следующие далее примеры представляют работу трубчатого реактора как базового случая и работу конструкции канального реактора, относящегося к типу, который использует два независимых пути течения потока, представленному на фиг. 6 и 7. Все примеры демонстрируют окисление ортоксилола до фталевого ангидрида. Численные данные используют хорошо определенные кинетические данные и экспериментально полученные данные по теплопередаче. Все данные по катализу базировались на параметрах эксплуатационных характеристик для пентоксида ванадия, нанесенного на поверхность материала на основе карбида кремния, с площадью удельной поверхности 2000 см2/г. Во всех примерах поступали таким образом, чтобы в потоке продуктов реакции содержание фталида выдерживать на уровне менее чем 1000 м.д. в продукте РА. Примеры также представляют собой модели использования расплавленной соли в качестве охлаждающей среды.The following examples present the operation of the tubular reactor as a base case and the design of a channel reactor design of a type that uses two independent flow paths shown in FIG. 6 and 7. All examples demonstrate the oxidation of ortho-xylene to phthalic anhydride. Numerical data use well-defined kinetic data and experimentally obtained heat transfer data. All data on catalysis were based on the performance parameters for vanadium pentoxide deposited on the surface of the material based on silicon carbide, with a specific surface area of 2000 cm 2 / g. In all examples, it was done in such a way that the phthalide content in the reaction product stream was kept at a level of less than 1000 ppm in the RA product. Examples are also models of using molten salt as a cooling medium.

Пример 1.Example 1

Пример определяет эксплуатационные характеристики трубчатого реактора как базового случая, и он приводит к получению результатов, подобных эксплуатационным характеристикам современных промышленных трубчатых реакторов. В данном базовом случае исходное сырье в виде воздуха, содержащего концентрацию ортоксилола 75 г/нм3, пропускают через трубку длиной три метра и диаметром 25 мм при массовом расходе 10000 кг/м2/ч, что создает падение давления 0,3 бар вдоль трубки. Модель трубчатого реактора использует частицу в форме кольца с наружным диаметром 9 мм обычно с перфорацией диаметром 5 мм. Циркуляция содержимого соляной бани при температуре 698°К на стороне оболочки трубок обеспечивает охлаждение. Исходное сырье поступает в трубчатый реактор при температуре, приблизительно равной 700°К. Конечное содержание фталида в продукте РА было ниже 1000 м.д. Фиг. 10 графически изображает температурный профиль вдоль длины репрезентативной трубки. В трубке достигается пиковая температура, равная приблизительно 835°К, в пределах первых 50 см длины пути в ней. Фиг. 11 иллюстрирует, по существу, полную конверсию ортоксилола приблизительно на первых 100 см длины трубки. Фиг. 11 также представляет и то, что выходящая на предел конверсия в трубках приводит к уменьшению концентрации ортотолуальдегида и фталида до уровней, меньших 1000 м.д., при увеличении селективности по РА до приблизительно 83%.The example defines the operational characteristics of a tubular reactor as a base case, and it produces results similar to the operational characteristics of modern industrial tubular reactors. In this base case, the feedstock in the form of air containing an orthoxylene concentration of 75 g / nm 3 is passed through a tube three meters long and 25 mm in diameter at a mass flow rate of 10,000 kg / m 2 / h, which creates a pressure drop of 0.3 bar along the tube . The tubular reactor model uses a particle in the form of a ring with an outer diameter of 9 mm, usually perforated with a diameter of 5 mm. The circulation of the contents of the salt bath at 698 ° K on the side of the shell of the tubes provides cooling. The feedstock enters the tubular reactor at a temperature of approximately 700 ° K. The final phthalide content in the product RA was below 1000 ppm. FIG. 10 graphically depicts the temperature profile along the length of the representative tube. The tube reaches a peak temperature of approximately 835 ° K, within the first 50 cm of the path in it. FIG. 11 illustrates the substantially complete conversion of ortho-xylene to approximately the first 100 cm of tube length. FIG. 11 also represents the fact that going to the limit, the conversion in the tubes leads to a decrease in the concentration of orthotolualdehyde and phthalide to levels less than 1000 ppm, with an increase in the selectivity for RA to approximately 83%.

Пример 2.Example 2

Реактор, относящийся к типу пластинчатого теплообменника, функционирует при той же самой концентрации ортоксилола на входе и массовом расходе через каналы для теплоносителя, что и трубчатый реактор. Конструкция каналов такова, что в зазоре 6 мм между каналами в одной из пар каналов соThe reactor, related to the type of plate heat exchanger, operates at the same orthoxylene inlet concentration and mass flow rate through the channels for the coolant as the tubular reactor. The design of the channels is such that in the gap of 6 mm between the channels in one of the channel pairs with

- 7 005643 держится сферический катализатор диаметром 2 мм. Для выдерживания того же самого падения давления 0,3 бар при прохождении каналов, что и при прохождении трубок, поток в технологическом процессе для структуры пластинчатого реактора уменьшают до 7500 кг/м2/ч. Тем не менее, в результате изменения размера реактора, относящегося к типу пластинчатого теплообменника, выдерживают то же самое отношение площади поверхности теплопередачи к удельной площади поверхности катализатора в расчете на объем реактора, что и в конструкции трубчатого реактора. При той же самой концентрации ортоксилола в подаваемом воздухе 75 г/нм3 технологическую температуру на входе в реактор, относящийся к типу пластинчатого теплообменника, увеличивают на 15°К по сравнению со случаем трубчатого реактора, другими словами, до температуры, приблизительно равной 713°К для того, чтобы выдержать тот же самый уровень содержания фталида в продукте РА. Даже и при увеличении температуры на входе фиг. 12 показывает, что пиковая температура в каналах уменьшается до приблизительно 815°К, что представляет собой падение температуры приблизительно на 20°К по сравнению со случаем трубчатого реактора. Опять-таки, фиг. 13 демонстрирует быструю конверсию ортоксилола вдоль длины пути в реакторе, относящемся к типу пластинчатого теплообменника, приблизительно при той же самой селективности по РА и при уровнях содержания ортотолуальдегида и фталида менее 1000 м.д. Таким образом, уменьшение температуры в данном примере показывает, что реактор, относящийся к типу пластинчатого теплообменника, обладает приблизительно на 30% большей способностью к общей теплопередаче по сравнению с трубчатым реактором.- 7 005643 holding a spherical catalyst with a diameter of 2 mm. In order to maintain the same 0.3 bar pressure drop as the channels pass as the tubes pass, the flow in the process for the plate reactor structure is reduced to 7500 kg / m 2 / h. However, as a result of a change in the size of the reactor, relating to the type of plate heat exchanger, the same ratio of heat transfer surface area to specific surface area of the catalyst per reactor volume is maintained as in the tubular reactor design. With the same concentration of orthoxylene in the supplied air of 75 g / nm 3, the process temperature at the reactor inlet, related to the plate heat exchanger type, is increased by 15 ° K compared to the case of the tubular reactor, in other words, to a temperature of approximately 713 ° K in order to sustain the same level of phthalide in the product RA. Even with increasing inlet temperature, FIG. 12 shows that the peak temperature in the channels decreases to approximately 815 ° K, which represents a drop in temperature of approximately 20 ° K compared to the case of a tubular reactor. Again, FIG. 13 shows a fast conversion of ortho-xylene along the path length in a plate heat exchanger type reactor with approximately the same RA selectivity and orthotolualdehyde and phthalide levels less than 1000 ppm. Thus, a decrease in temperature in this example shows that the reactor, which is of the type of plate heat exchanger, has approximately 30% more capacity for total heat transfer compared to a tubular reactor.

Пример 3.Example 3

Пример 3 оценивает величины увеличения концентрации ортоксилола в воздухе, подаваемом в реактор, относящийся к типу пластинчатого теплообменника, в диапазоне от 75 до 110 г/нм3 для того, чтобы определить ту концентрацию, которая приводит к получению той же самой пиковой температуры в реакторе, относящемся к типу пластинчатого теплообменника, что и в трубчатом реакторе. Тепло от дополнительного окисления ортоксилола требует увеличения температуры циркулирующей соли от 713°К в примере 2 до приблизительно 717°К для того, чтобы выдерживать концентрацию фталида в продукте РА на уровне менее 1000 м. д. При уровне концентрации, приблизительно равном 105 г/нм3, пиковая температура в пластинчатом реакторе (смотрите фиг. 14) приближается к максимальным температурам для конструкции трубчатого реактора. Как установлено на фиг. 15, максимальную концентрацию ортоксилола можно значительно увеличить по сравнению со случаем трубчатого реактора в результате использования пластинчатого теплообменника при сохранении, тем не менее, селективности по РА, приблизительно равной 83% (моль).Example 3 assesses the magnitude of the increase in the concentration of orthoxylene in the air supplied to the reactor, relating to the type of plate heat exchanger, in the range from 75 to 110 g / nm 3 in order to determine the concentration that results in the same peak temperature in the reactor, relating to the type of plate heat exchanger, as in the tubular reactor. Heat from the additional oxidation of ortho-xylene requires an increase in the temperature of the circulating salt from 713 ° K in Example 2 to about 717 ° K in order to withstand the concentration of phthalide in the RA product at less than 1000 ppm. At a concentration of approximately 105 g / nm 3 , the peak temperature in the plate reactor (see FIG. 14) approaches the maximum temperatures for the tubular reactor design. As established in FIG. 15, the maximum concentration of orthoxylene can be significantly increased compared with the case of a tubular reactor as a result of using a plate heat exchanger while maintaining, however, the RA selectivity of approximately 83% (mol).

Пример 4.Example 4

Пример 4 демонстрирует влияние на температуру и на конверсию разбития подачи ортоксилола на стадии с дополнительной подачей в промежуточной точке в каналах таким образом, чтобы восстановить максимальную концентрацию 75 г/нм3. В результате разбития подачи исходного сырья на стадии в данном случае будут использоваться боковые распределительные каналы фиг. 8 и 9 в сочетании с одной из групп пар каналов, показанных на фиг. 6 и 7. В данном примере уменьшают первоначальную подачу исходного сырья таким образом, чтобы уменьшить величину технологического потока на входе в пластинчатый реактор до 5525 кг/м2/ч для первой стадии подачи ортоксилола. В данной конструкции подачу дополнительного количества ортоксилола проводят на 30 см дальше вдоль длины пути в реакторе с теплообменником в средней секции одного из каналов в каждой паре групп каналов с восходящим и нисходящим потоками. При меньшем технологическом потоке температура циркулирующей соляной бани уменьшается до 700°К, что эквивалентно температуре на входе в трубчатый реактор. Длина пути для каналов в данном примере увеличивается в совокупности до 130 см, что создает дополнительные 30 см для первой стадии, при этом сохраняя для второй стадии те же самые 100 см, что и используемые в примерах 2 и 3. Дополнительная длина приводит к уменьшению содержания фталидов в продукте РА до уровня менее 1000 м. д. Тем не менее, даже и при увеличенной длине полное падение давления остается ниже значения 0,3 бар из примера с трубчатым реактором. Фиг. 15 представляет максимальную пиковую температуру на первой стадии менее 810°К. Фиг. 16 демонстрирует, по существу, полную конверсию ортоксилола в пределах первых 30 см от точки подачи. Фиг. 17 демонстрирует выходящую на предел селективность по РА, превышающую 83%. В результате технологическая установка, использующая реактор трубчатого типа для получения 50 тысяч метрических тонн РА в год, потребует использования 33 куб.м катализатора. В сравнении с тем, что реактор с пластинчатым теплообменником, использующий многократную подачу исходного сырья для получения того же самого количества продукта РА, потребует использования только приблизительно 12,8 м2 катализатора, что, таким образом, значительно уменьшит капитальные затраты, требуемые для конструкции пластинчатого реактора по сравнению с конструкцией трубчатого реактора. Если посмотреть с другой стороны, то данный пример в случае постадийного ввода исходного сырья демонстрирует эффективное удвоение концентрации ортоксилола в исходном сырье в сравнении с концентрацией в трубчатом реакторе.Example 4 demonstrates the effect on temperature and on conversion of breaking the supply of orthoxylene at the stage with additional feeding at the intermediate point in the channels in such a way as to restore the maximum concentration of 75 g / Nm 3 . As a result of the breaking of the supply of raw materials at the stage, the side distribution channels of FIG. 8 and 9 in combination with one of the groups of channel pairs shown in FIG. 6 and 7. In this example, reduce the initial flow of feedstock in such a way as to reduce the value of the process stream at the inlet to the plate reactor to 5525 kg / m 2 / h for the first stage of the supply of orthoxylene. In this construction, the supply of an additional amount of ortho-xylene is carried out 30 cm further along the path length in a reactor with a heat exchanger in the middle section of one of the channels in each pair of channel groups with ascending and descending flows. With less process flow, the temperature of the circulating salt bath is reduced to 700 ° K, which is equivalent to the temperature at the inlet to the tubular reactor. The path length for the channels in this example increases to a total of 130 cm, which creates an additional 30 cm for the first stage, while maintaining the same 100 cm for the second stage as used in examples 2 and 3. The additional length reduces the content phthalides in the product PA to less than 1000 ppm. Nevertheless, even with an increased length, the total pressure drop remains below 0.3 bar from the example with the tubular reactor. FIG. 15 represents the maximum peak temperature in the first stage is less than 810 ° K. FIG. 16 shows substantially complete conversion of ortho-xylene within the first 30 cm from the feed point. FIG. 17 shows RA exposure to a limit greater than 83%. As a result, a process unit using a tubular type reactor to produce 50 thousand metric tons of RA per year will require the use of 33 cubic meters of catalyst. Compared to the fact that a reactor with a plate heat exchanger, using multiple feeds of the feedstock to produce the same amount of product RA, would require the use of only approximately 12.8 m 2 of catalyst, which thus significantly reduces the capital costs required for the plate construction. reactor compared with the tubular reactor design. If you look at it from the other side, this example in the case of a step-by-step input of feedstock demonstrates an effective doubling of the concentration of orthoxylene in the feedstock in comparison with the concentration in the tubular reactor.

В целом примеры выявляют много технологических преимуществ для конструкции пластинчатого реактора в сравнении с конструкцией трубчатого реактора. Сопоставление примеров демонстрирует общий увеличенный тепловой коэффициент полезного действия в случае использования конструкции реакIn general, the examples reveal many technological advantages for the design of a plate reactor in comparison with the design of a tubular reactor. Comparison of examples demonstrates the overall increased thermal efficiency in the case of using the design of the reaction

- 8 005643 тора с пластинчатым теплообменником, в котором для получения фталевого ангидрида производят ввод смеси воздуха и ортоксилола в одной точке ввода. Использование конструкции пластинчатого реактора с увеличенной концентрацией ортоксилола в воздухе на одном входе для исходного сырья позволяет добиться дополнительных преимуществ. Более того, постадийная подача ортоксилольного исходного сырья в конструкцию пластинчатого реактора значительно уменьшает затраты, требуемые для конструкции пластинчатого реактора. Такая экономия может включать уменьшение на 50% затрат на сжатие воздуха и значительное уменьшение капитальных затрат вследствие меньшего относительного размера пластинчатого реактора по сравнению с трубчатым реактором.- 8 005643 torus with a plate heat exchanger, in which to obtain phthalic anhydride enter the mixture of air and orthoxylene at one point of entry. The use of a plate reactor design with an increased concentration of orthoxylene in the air at one inlet for the feedstock allows for additional advantages. Moreover, the stepwise feeding of the ortho-xylene feedstock into the plate reactor design significantly reduces the costs required for the plate reactor design. Such savings may include a 50% reduction in air compression costs and a significant reduction in capital costs due to the smaller relative size of the plate reactor compared to a tubular reactor.

Claims (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Аппарат для проведения реакций для ввода реагентов в контакт с катализатором при непрямом нагревании или охлаждении реагентов в реакционной зоне под действием непрямого теплообмена с текучим теплоносителем, включающий множество уложенных в стопку пластин (17, 19), образующих первое множество каналов (15) с входом текучей среды (14) на одном конце и второе множество каналов (18) с выходом текучей среды, причем любое из упомянутых множеств каналов - первое или второе - выполнено с возможностью загрузки каналов катализатором, множество уложенных в стопку пластин (17, 19), в том числе неперфорированных пластин (19) для недопущения перетекания текучей среды между соседними каналами с перфорированными пластинами (17), чередующимися с неперфорированными пластинами для определения непрерывного пути потока от входа текучей среды (14) до выхода текучей среды, и по меньшей мере одну секцию перфораций (16) для создания сообщения для текучей среды между первым и вторым множествами каналов (15, 18), где по меньшей мере часть уложенных в стопку пластин имеет перфорации на одном из своих концов, при том, что каждая секция перфораций (16) располагается только на части пластины (17), которая имеет перфорации, и по меньшей мере один набор перфораций располагается напротив входа для текучей среды (14).1. Apparatus for carrying out reactions for bringing the reactants into contact with the catalyst during indirect heating or cooling of the reactants in the reaction zone under the influence of indirect heat exchange with a fluid coolant, including many stacked plates (17, 19) that form the first set of channels (15) with a fluid inlet (14) at one end and a second plurality of channels (18) with a fluid outlet, wherein any of said plurality of channels — the first or second — is configured to charge channels with a catalyst, a plurality of stacked into a stack of plates (17, 19), including non-perforated plates (19) to prevent fluid from flowing between adjacent channels with perforated plates (17), alternating with non-perforated plates to determine a continuous flow path from the fluid inlet (14) to the outlet fluid, and at least one section of perforations (16) to create a message for the fluid between the first and second sets of channels (15, 18), where at least a portion of the stacked plates has perforations at one of its ends, while h of each section of perforations (16) located on only a portion of the plate (17) which has perforations, and at least one set of perforations is located opposite the entrance of the fluid (14). 2. Аппарат по п.1, в котором в распределительном коллекторе (20, 21) для распределения текучей среды по входам для текучей среды (14) и сбора ее из выходов для текучей среды в верхней части каналов (15, 18) по меньшей мере часть каналов имеет выходы для частиц (30) в своих нижних частях, через входы для текучей среды (14) у первого комплекта каналов (15) и/или выходы для текучей среды у второго комплекта каналов (18), где происходит прием частиц, а в устройстве для выгрузки катализатора (28) выходы для частиц (30) закрыты в положении удержания катализатора и открыты для частиц в положении выгрузки.2. The apparatus according to claim 1, in which in the distribution manifold (20, 21) for distributing the fluid at the inlets for the fluid (14) and collecting it from the outlets for the fluid in the upper part of the channels (15, 18) at least part of the channels has exits for particles (30) in its lower parts, through the inlets for the fluid (14) of the first set of channels (15) and / or the exits for the fluid of the second set of channels (18), where particles are received, and in the device for discharging the catalyst (28), the outputs for the particles (30) are closed in the holding position of the catalyst and open s for particles in the unloading position. 3. Аппарат по п.1, в котором каждая вторая пластина (17) во множестве пластин (17) имеет секцию перфораций (16) в своей нижней части для создания прямого сообщения для потока текучей среды между нижними частями первого и второго множества каналов (15, 18), а вход для текущей среды (14) и выход для текучей среды находятся на одном и том же конце первого и второго множества каналов (15, 18).3. The apparatus according to claim 1, in which each second plate (17) in a plurality of plates (17) has a perforation section (16) in its lower part to create a direct message for the fluid flow between the lower parts of the first and second set of channels (15 , 18), and the input for the current medium (14) and the output for the fluid are at the same end of the first and second set of channels (15, 18). 4. Аппарат по п.2, в котором первое и второе множество каналов (15, 18) имеют выходы для частиц (30) в своих нижних частях, а устройство для выгрузки (28) включает первую дверцу (29), которая открывает одно из множеств каналов для выгрузки частиц в первом положении и удерживает частицы в каналах во втором положении, при этом устройство для выгрузки включает вторую дверцу (31), имеющую конфигурацию пластины с прорезями и расположенную поверх первой дверцы, когда вторая дверца удерживает частицы в одном множестве каналов.4. The apparatus according to claim 2, in which the first and second plurality of channels (15, 18) have exits for particles (30) in their lower parts, and the device for unloading (28) includes a first door (29) that opens one of sets of channels for unloading particles in the first position and holds the particles in the channels in the second position, while the device for unloading includes a second door (31) having a plate configuration with slots and located on top of the first door when the second door holds particles in one set of channels. 5. Аппарат по п.1, в котором по меньшей мере две перфорированные пластины (69) располагаются между неперфорированными пластинами, а на соседних перфорированных пластинах секции перфорации располагаются на противоположных концах для определения непрерывного течения потока, которое проходит по меньшей мере три длины канала (68, 70, 71), и первый коллектор (66) распределяет текучую среду по входам для текучей среды, а второй коллектор (72) собирает текучую среду с противоположного конца каналов.5. The apparatus according to claim 1, in which at least two perforated plates (69) are located between the non-perforated plates, and on adjacent perforated plates, the perforation sections are located at opposite ends to determine the continuous flow of the stream, which passes at least three channel lengths ( 68, 70, 71), and the first manifold (66) distributes the fluid to the fluid inlets, and the second manifold (72) collects the fluid from the opposite end of the channels. 6. Аппарат для проведения реакций для ввода реагентов в контакт с катализатором при непрямом нагревании или охлаждении реагентов в реакционной зоне под действием непрямого теплообмена с текучим теплоносителем, включающий множество отделенных друг от друга пластин (69), формирующих первое множество каналов (68, 70, 71) с входом текучей среды на одном конце и второе множество каналов (68, 70, 71) с выходом текучей среды на одном конце, причем любое из упомянутых множеств каналов - первое или второе - выполнено с обеспечением возможности загрузки каналов катализатором, по меньшей мере одну секцию перфораций (74, 78) для создания сообщения для текучей среды между каналами, где по меньшей мере часть отделенных друг от друга пластин имеет перфорации на одном из своих концов, при том, что каждая секция перфораций располагается только на части пластины, которая имеет перфорации, и6. An apparatus for carrying out reactions for bringing the reactants into contact with the catalyst during indirect heating or cooling of the reactants in the reaction zone under the influence of indirect heat exchange with a fluid coolant, including a plurality of plates separated from each other (69) forming the first set of channels (68, 70, 71) with a fluid inlet at one end and a second plurality of channels (68, 70, 71) with a fluid outlet at one end, any of said plurality of channels — first or second — is configured to allow loading of a channel in the catalyst, at least one section of perforations (74, 78) to create a message for the fluid between the channels, where at least a portion of the plates separated from each other has perforations at one of its ends, while each section of perforations is located only on the part of the plate that has perforations, and - 9 005643 боковой коллектор (75), проходящий вдоль боковых сторон каналов, и боковые стороны части каналов, имеющие отверстия (79') для создания сообщения с боковым коллектором для распределения текучей среды из бокового коллектора или для сбора текучей среды в боковой коллектор.- 9 005643 a lateral manifold (75) extending along the lateral sides of the channels, and lateral sides of a portion of the channels having openings (79 ') for creating a communication with the lateral manifold for distributing fluid from the side manifold or for collecting fluid into the side manifold.
EA200300719A 2000-12-22 2000-12-22 A reaction apparatus for contacting reactants with a catalyst in a reaction zone while indirectly cooling the reactants by indirect heat exchange with a heat exchange fluid EA005643B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2000/035012 WO2002051538A1 (en) 2000-12-22 2000-12-22 Simplified plate channel reactor arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200300719A1 EA200300719A1 (en) 2004-06-24
EA005643B1 true EA005643B1 (en) 2005-04-28

Family

ID=21742093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200300719A EA005643B1 (en) 2000-12-22 2000-12-22 A reaction apparatus for contacting reactants with a catalyst in a reaction zone while indirectly cooling the reactants by indirect heat exchange with a heat exchange fluid

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1345685A1 (en)
KR (1) KR100807164B1 (en)
CN (1) CN1527742A (en)
AU (1) AU2001224509B2 (en)
CA (1) CA2432082C (en)
EA (1) EA005643B1 (en)
MX (1) MXPA03005732A (en)
NO (1) NO20032865L (en)
WO (1) WO2002051538A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757084C1 (en) * 2018-11-26 2021-10-11 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Heat transfer plate

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0116894D0 (en) 2001-07-11 2001-09-05 Accentus Plc Catalytic reactor
GB0408896D0 (en) 2004-04-20 2004-05-26 Accentus Plc Catalytic reactor
KR100646375B1 (en) * 2004-12-23 2006-11-23 주식회사 이노윌 Microreactor using a 3-dimensional Micro channels
GB0503908D0 (en) * 2005-02-25 2005-04-06 Accentus Plc Catalytic reactor
CN100435926C (en) * 2006-11-03 2008-11-26 厦门大学 Multiple molecule contacting catalytic reaction apparatus and method
JP5540287B2 (en) * 2007-11-05 2014-07-02 ヴェロシス インコーポレイテッド Packing and removal of particulate matter in microchannel reactors
DE102008017342A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Linde Aktiengesellschaft compact reactor
US8263006B2 (en) * 2009-05-31 2012-09-11 Corning Incorporated Reactor with upper and lower manifold structures
BR112013013597A2 (en) * 2010-12-01 2016-09-13 Meggitt Uk Ltd apparatus for use in the production of nitric acid
FR2974739B1 (en) * 2011-05-03 2016-03-11 Commissariat Energie Atomique SOLID REACTOR MODULE / HEAT PUMP COMPRISING GAS DIFFUSERS WITH REDUCED SHUTDOWN HAZARDS
TW201510461A (en) 2013-06-11 2015-03-16 漢洛克半導體公司 Heat exchanger
ITUB20152869A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-05 Baretti Mefe S R L STRUCTURED PACKAGING AT? HIGH CAPACITY AND EFFICIENCY? OR? HIGH PERFORMANCE? FOR DISTILLATION COLUMNS.
GB2551134B (en) * 2016-06-06 2019-05-15 Energy Tech Institute Llp Heat exchanger
US10563932B2 (en) * 2017-12-21 2020-02-18 Uop Llc Process and apparatus for cooling catalyst
US11491453B2 (en) * 2020-07-29 2022-11-08 Uop Llc Process and apparatus for reacting feed with a fluidized catalyst over a temperature profile
CN113102452A (en) * 2021-04-02 2021-07-13 广东亿云智能环保科技有限公司 Large-scale kitchen garbage biodegradable treatment facility of recoverable waste heat

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5846494A (en) * 1992-04-30 1998-12-08 Gaiser; Gerd Reactor for catalytically processing gaseous fluids
US5538700A (en) * 1994-12-22 1996-07-23 Uop Process and apparatus for controlling temperatures in reactant channels
JPH0930801A (en) * 1995-07-19 1997-02-04 Mitsubishi Electric Corp Reformation reactor
DE19727589B4 (en) * 1997-06-28 2004-07-08 Ballard Power Systems Ag Apparatus and method for starting the hydrogen-rich gas generating apparatus
US6143943A (en) * 1998-09-08 2000-11-07 Uop Llc Process using plate exchanger with high thermal density heat transfer fluid and simultaneous reaction
US6190624B1 (en) * 1998-09-08 2001-02-20 Uop Llc Simplified plate channel reactor arrangement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757084C1 (en) * 2018-11-26 2021-10-11 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Heat transfer plate
US11499786B2 (en) 2018-11-26 2022-11-15 Alfa Laval Corporate Ab Heat transfer plate

Also Published As

Publication number Publication date
CA2432082C (en) 2009-04-28
MXPA03005732A (en) 2003-10-06
EP1345685A1 (en) 2003-09-24
CA2432082A1 (en) 2002-07-04
NO20032865L (en) 2003-08-19
WO2002051538A1 (en) 2002-07-04
AU2001224509B2 (en) 2006-07-27
KR20030072575A (en) 2003-09-15
NO20032865D0 (en) 2003-06-20
KR100807164B1 (en) 2008-02-27
CN1527742A (en) 2004-09-08
EA200300719A1 (en) 2004-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6190624B1 (en) Simplified plate channel reactor arrangement
US6168765B1 (en) Process and apparatus for interbed injection in plate reactor arrangement
US6869578B1 (en) Apparatus using plate arrangement for exothermic reactions
EA005643B1 (en) A reaction apparatus for contacting reactants with a catalyst in a reaction zone while indirectly cooling the reactants by indirect heat exchange with a heat exchange fluid
RU2310677C2 (en) Catalytic reactor and process
US7378065B2 (en) Heat exchange unit for pseudo-isothermal reactors
US6274101B1 (en) Apparatus for in-situ reaction heating
US6159358A (en) Process and apparatus using plate arrangement for reactant heating and preheating
US6180846B1 (en) Process and apparatus using plate arrangement for combustive reactant heating
US6736201B2 (en) Heat exchanger and/or fluid mixing means
RU2435639C2 (en) Isothermal reactor
AU2001224509A1 (en) Simplified plate channel reactor arrangement
CA2426347C (en) Process and apparatus using plate arrangement for reactant heating and preheating
US6143943A (en) Process using plate exchanger with high thermal density heat transfer fluid and simultaneous reaction
US6893619B1 (en) Plate-frame heat exchange reactor with serial cross-flow geometry
CN107847899A (en) The micro-structured reactor for carrying out heterogeneous catalytic exothermic reaction is cooled down using high-efficiency evaporating
JP2000502950A (en) Heat exchange catalytic reactor
US6118038A (en) Arrangement and process for indirect heat exchange with high heat capacity fluid and simultaneous reaction
ZA200305320B (en) Simplified plate channel reactor arrangement.
RU2775262C2 (en) Chemical reactor with adiabatic catalyst layers and axial flow
EP3713663B1 (en) Chemical reactor with adiabatic catalytic beds and axial flow
CN100548942C (en) Catalyticreactor and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM RU