NO335967B1 - Strømningsendeinnsats for et reaktorkammer og en reaktor - Google Patents

Strømningsendeinnsats for et reaktorkammer og en reaktor Download PDF

Info

Publication number
NO335967B1
NO335967B1 NO20052741A NO20052741A NO335967B1 NO 335967 B1 NO335967 B1 NO 335967B1 NO 20052741 A NO20052741 A NO 20052741A NO 20052741 A NO20052741 A NO 20052741A NO 335967 B1 NO335967 B1 NO 335967B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
chamber
units
reactor
flow
reactor chamber
Prior art date
Application number
NO20052741A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20052741L (no
Inventor
Fabrice Chopard
Original Assignee
Alfa Laval Corp Ab
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 Alfa Laval Corp Ab filed Critical Alfa Laval Corp Ab
Publication of NO20052741L publication Critical patent/NO20052741L/no
Publication of NO335967B1 publication Critical patent/NO335967B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/422Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path between stacked plates, e.g. grooved or perforated 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
    • 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
    • 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
    • F28D9/0062Heat-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 spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0075Heat-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 spaced plates with inserted elements the plates having openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • 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
    • B01J2219/19Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/192Details relating to the geometry of the reactor polygonal
    • B01J2219/1923Details relating to the geometry of the reactor polygonal square or square-derived
    • 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
    • B01J2219/2454Plates arranged concentrically
    • 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
    • B01J2219/2474Mixing means, e.g. fins or baffles attached to the 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
    • B01J2219/2475Separation means, e.g. membranes inside the reactor
    • 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
    • B01J2219/2483Construction materials of the plates
    • B01J2219/2485Metals or alloys
    • 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
    • B01J2219/2483Construction materials of the plates
    • B01J2219/2488Glass
    • 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
    • B01J2219/2483Construction materials of the plates
    • B01J2219/249Plastics

Abstract

Strømmingsstyrende innsats for et reaktorkammer i en reaktor har et hovedsakelig firkantet tverrsnitt. Kammeret har et innløp ved en ende av kammeret og et utløp ved den andre ende av kammeret, idet minst en av veggene av reaktorkammeret består av et varmeledende materiale eller av en membran. Innsatsen omfatter et antall enheter anordnet i rader, idet disse enheter sammen med veggene av kammeret definerer en kanal for et fluid. Kanalen strekker seg fra en første side av kammeret til en andre side av kammeret og tilbake igjen til den første side tilbake og fremover et antall ganger. Enhetene er anordnet slik at fluidet tvinges til å strømme mellom enhetene i en serpentinbane. En reaktor omfatter minst ett reaktorkammer inneholdende en strømmingsstyrende innsats som beskrevet i det foregående.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en strømningsstyrende innsats i et reaktorkammer i en reaktor, hvor reaktorkammeret har et hovedsakelig firkantet tverrsnitt og har et innløp ved et hjørne av kammeret og et utløp ved et ytterligere hjørne av kammeret. I det minste én av veggene i reaktorkammeret består av et fast varmeledende materiale eller en membran.
NO 162947 B1 beskriver en innretning for behandling av fluider som strømmer med høy hastighet. Innretningen består av sylindriske elementer plassert i rader per-pendikulært til strømningsretningen, hosliggende rader er forskjøvet i forhold til hverandre. Hvert element i en rad har innbyrdes en viss avstand til det neste element og skaper således et åpent strømningsrom. En skillevegg strekker seg ut fra hvert element i hovedsak parallelt med strømningsretningen.
US 6451268 B1 omtaler en fremgangsmåte og et apparat for å forbedre kon-takt mellom en væske og en reaksjonsgass ved å forflytte væsken i en serpentinbane som flytter seg horisontalt og vertikalt gjennom individuelle kamre eller stasjoner i en langstrakt tank eller reaktor og innføring av en reaksjonsgass i væsken i én eller flere av stasjonene eller kamrene ettersom væsken beveger seg gjennom tanken eller reaktoren.
WO 99/64146 A1 omtaler en fremgangsmåte for å produsere en kompakt katalytisk reaktor. I det minste delvis strukturerte plater er stablet på toppen av hverandre for å danne alternative reaksjonskamre og varmeoverføringskamre. En katalysator er innført i reaksjonskamrene.
WO 01/4006 A2 viser et flertall av reaksjonsrør som er i et reaksjonskarhulrom hvor et kjølefluid går igjennom. Et flertall av modulpakninger er anordnet i hvert rør, og pakningene omfatter porøst maskeplatemateriale laget av sintrerte metallfibre med en diameter på omkring 1,30 mikron belagt med en katalysator, og materialet har et hulromsvolum på fortrinnsvis omkring 80-95%.
Konvensjonelle reaktorer for å gjennomføre forskjellige typer av kjemiske reaksjoner på en satsvis måte har vanligvis vært i form av en beholder med en passende dimensjon som reaksjonskomponentene helles inn i og får reagere under en forut bestemt reaksjonstid. Beholderen er vanligvis forsynt med blandeanordninger. Hvis det er nødvendig å oppvarme eller å avkjøle reaksjonskomponentene kan beholderen være blitt forsynt med en varme- eller kjølekappe eller varme- eller kjølerørslynger neddykket i reaksjonskomponentene. Varmeoverføringskarakteristikkene av et slikt arrangement er dårlig og blandingen likeså.
En ytterligere type av reaktor som gjør det mulig å gjennomføre reaksjoner
kontinuerlig består av rørreaktorer omfattende rør av passende lengde, hvorigjennom reaksjonskomponentene bringes til å strømme. Et slikt arrangement gir mulighet for å kontrollere oppholdstiden spesielt ved turbulente forhold. Hvis reaksjonskomponentene skal oppvarmes eller avkjøles kan røret være omgitt av en kappe hvorigjennom
varme- eller kjølemedium tvinges til å strømme.
I den seneste tid er platereaktorer som ofte benevnes mikroreaktorer for gjen-nomføring av katalytiske reaksjoner blitt brakt på markedet. Disse mikroreaktorer anvendes ofte i forbindelse med brenselsceller. En slik mikroreaktor er beskrevet i for eksempel EP 1.091.800, som viser en kompakt, katalytisk reaktor oppbygd av sam-menstablede teksturerte plater som danner reaksjonsrom og varmeførende rom. Teksturen kan være i form av kanaler som tar sikte på en god fordeling av reaksjons-fluidet.
Denne type av reaktorer kan også anvendes i en større målestokk.
Strømningsstyrende innsatser er kjent i mange forbindelser for å oppdele en strømning og å sikre at strømningsretningen stadig endres. Disse innsatser består av forskjellige typer av pakkingsmateriale, som er tilgjengelig i forskjellige materialer og konfigurasjoner. WO 01/94006 beskriver et eksempel på en rørreaktor av denne type med reaksjonsrør med modulær pakking som skaper turbulens for å fremme fluid-strømning gjennom pakkingsmaterialet.
Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe et reaktorkammer med en strømningsstyrende innsats som gjør det mulig å oppnå en nøyaktig hydrodyna-misk kontroll av strømningsbetingelsene for de reaksjonskomponenter som skal passere gjennom reaksjonskammeret. Dette formål oppnås ved at innsatsen omfatter et antall enheter anordnet i rader, idet disse enheter sammen med veggene av reaksjonskammeret definerer en kanal for et fluid, idet denne kanal strekker seg fra en første side av kammeret til en andre side av kammeret og tilbake til den første side bakover og fremover et antall ganger og ved at enhetene er anordnet slik at fluidet tvinges til å strømme mellom enhetene i en serpentinbane, idet hver enhet har en plan overflate og en overflate med en bøyd form, eller en sylindrisk form, og at den plane flaten er motstående den bøyde formete overflate eller motstående den sylindriske formede overflate. Innsatsen ifølge oppfinnelsen, som tvinger fluidet til hyppig å endre strømningsretning, forårsaker turbulente strømningsbetingelser som effektivt hindrer forekomsten av fluidlag som strømmer med forskjellige strømningstakter og det forefinnes ingen stagnerende soner. Høye blandingstakter oppnås en snever fordeling av oppholdstiden oppnås.
De fluide reaksjonskomponenter som passerer kanalen kan være rene væsker, blandinger av væsker, væsker med partikler eller væsker med oppløst eller fri gass.
Innsatsen kan ha en firkantform og et firkantet tverrsnitt. Lengden av hver rad i innsatsen kan være betraktelig større enn avstanden mellom to motsatte vegger i reaksjonskammeret. Den ene eller begge av de nevnte motsatte vegger kan bestå av et varmeledende materiale, som gjør det mulig å la et kjøle- eller varmefluid passere på utsiden av kanalen. Den ene eller begge av veggene kan alternativt bestå av en membran med en passende porestørrelse som gjør det mulig å la ett eller flere dannede produkter passere membranen. Kombinasjoner av vegger av disse typer kan også være mulig.
Den firkantede innsats kan om ønsket være sammenrullet til et rør eller ha form av en spiral. I et slikt tilfelle må veggene av reaktorkammeret selvfølgelig være gitt den samme form.
Enhetene i den strømningsstyrende innsats ifølge oppfinnelsen er med fordel konstruert slik at hver enhet har en plan overflate bestemt til å butte mot en vegg av reaktorkammeret eller den plane side av en ytterligere enhet på en tettende måte. Enheten har en utstrekning som er mindre enn avstanden mellom to motstående vegger i reaktorkammeret.
Den strømningsstyrende innsats er fordelaktig oppbygd på en slik måte at hver rad av enheter er separert fra en tilstøtende rad av enheter ved hjelp av avgrens-ningsanordninger, som butter mot veggene av reaktorkammeret på en tettende måte. Reaktorkammeret kan være anordnet slik at fluidet strømmer gjennom reaksjons kammeret ved innvirkning av tyngdekraften, d.v.s. at innløpet til kammeret kan være plassert over utløpet. Det er selvfølgelig også mulig å bringe fluidet til å passere gjennom kammeret drevet av et pumpedrev, som betyr at innløpet og utløpet til kammeret er plassert på det samme nivå.
Enhetene i den strømningsstyrende innsats har med fordel en side motsatt den plane overflate med en mykt bøyd form, for eksempel en sylindrisk form. På denne måte oppnås meget gunstige strømningsbetingelser.
I en strømningsstyrende innsats ifølge oppfinnelsen er det fordelaktig en forbindelse mellom to tilstøtende rader av enheter i reaksjonskammeret, oppnådd ved at der er en åpning mellom en ende av en rad og en reaktorvegg og også mellom den neste rad av enheter og den samme reaktorvegg. På denne måte kan fluidet strøm-me fra en rad til den andre i det etablerte tomrom.
Den strømningsstyrende innsats kan inneholde i det minste to enheter i minst
to rader med den ene tilstøtende til den andre og som er anordnet, slik at en åpning i en sylindrisk del av en enhet som samvirker med en åpning i avgrensningsanordningen sammen med en åpning i den sylindriske del av en andre enhet, danner en passasje som strekker seg gjennom en del av innsatsen eller gjennom hele innsatsen. Slike passasjer gir en mulighet til å skape en forbindelse mellom et innløp ved en ende av
reaktorkammeret og fluidstrømmen hvor som helst i reaktorkammeret. Passasjene kan anvendes for å injisere en væske- eller gassreaksjonskomponent inn i fluid-strømmen. De kan også anvendes for å ta prøver eller måle for eksempel temperatur eller trykk. Om ønsket kan et kjøle- eller varmemedium føres gjennom de dannede passasjer.
Den strømningsstyrende innsats inneholdende et ønsket antall rader og av-grensningsanordninger fremstilles fordelaktig i et stykke.
Avhengig av det ønskede materiale i innsatsen kan denne for eksempel fremstilles ved sprøytestøping, pressing, fresing eller ved støping.
Den strømningsstyrende innsats inneholdende et antall enheter og avgrensninger kan alternativt fremstilles i stykker i søyleform, som sammen danner innsatsen. Dette kan være nødvendig hvis enhetene har en mykt bøyd form som også ligger nær den plane overflate.
Et særlig egnet materiale for fremstilling av innsatsen består av polyetereterketon, PEEK. Andre materialer kan være karbon, glass eller metall.
Den strømningsstyrende innsats ifølge oppfinnelsen skal videre beskrives med henvisning til de vedføyde tegninger som viser to eksempler på utførelsesformer av den strømningsstyrende innsats. Disse utførelsesformer er bare valgt som eksempler. Fig. 1-3 viser forskjellige riss av en enkelt enhet med grenser bestemt for å være en del av en innsats. Fig. 4 viser en perspektivtegning av et antall enheter stablet sammen til en del av en innsats. Fig. 5 viser en perspektivtegning av to enheter forsynt med åpninger bestemt til å bli anordnet i to tilstøtende rader. Fig. 6 viser en tverrsnittstegning av en rad av enheter forsynt med åpninger i den sylindriske del av enheten.
Fig. 7 viser en perspektivtegning av tre rader av enheter med åpninger.
Fig. 8 viser en perspektivtegning av en seksjon av en innsats lokalisert i et reaktorkammer. Fig. 9-11 viser forskjellige riss av en ytterligere utførelsesform av en enkelt enhet bestemt til å være en del av en innsats. Fig. 12 viser en perspektivtegning av hvorledes disse enheter er kombinert til å danne en del av en innsats. Fig. 13 viser en perspektivtetning av hvorledes disse enheter kan fremstilles i form av søyler.
Fig. 14 viser en tverrsnittstegning av en rad av enheter.
Fig. 15 viser hvorledes ti enheter i tre rader danner en del av en innsats. Fig. 16 viser en innsats lokalisert i et reaksjonskammer i en plate sett både fra forsiden og fra baksiden. Fig. 17 viser et perspektivriss av en del av et eksempel på en reaktor med et reaktorkammer inneholdende innsatser ifølge oppfinnelsen.
I fig. 1 vises en enkelt 1 sett fra en side, idet denne enhet 1 sammen med lig-nende enheter anordnet i rader danner en innsats for et reaktorkammer. Enheten 1 har en plan overflate 2 og øvre og nedre firkantformede avgrensninger 3,4.
Enheten 1 har en sylindrisk del 5 på sin side motsatt den plane overflate som det kan sees i fig. 2, som viser et tverrsnitt av enheten.
I fig. 3 sees enheten 1 fra siden. Som det kan sees i fig. 2 og 3 dannes et åpent rom 6 innenfor enheten begrenset ved utstrekningen av avgrensningene 3 og 4. Dette åpne rom er bestemt for det fluid som skal passere reaktorkammeret.
I fig. 4 vises hvorledes ni enheter 1 er anordnet i forhold til hverandre for å danne innsatsen for reaktorkammeret. Som det kan sees i fig. 4 er de ni enheter som er vist i figuren anordnet, slik at den plane overflate av første og tredje enheter i hver rad vender mot den samme side, mens den andre enhet i hver rad er snudd 180° i forhold til den første og tredje enhet. På denne måte avgrenser de plane overflater av enhetene et areal (overflate), som sammen med veggene av reaktorkammeret (ikke vist her) danner en meanderformet kanal for fluidet. Fluidet strømmer gjennom de åpne rom 6 mellom enheten og mellom den sylindriske del 5 av enhetene og veggene av reaktorkammeret. For å bringe fluidet til å strømme i den dannede kanal er det selvfølgelig nødvendig at den plane overflate av enhetene butter mot den tilstøtende vegg, slik at ikke noe fluid kan passere utenom kanalen. Den øvre grense 3 og nedre grense 4 av enhetene 1 definerer alene og sammen avgrensningsanordningene mellom radene.
I disse tegninger er radene av innsatsen bygget opp av enkeltenheter. Om så ønskes er det selvfølgelig mulig å bygge opp en innsats inneholdende enheter, hvor to enheter vender sine plane overflater mot hverandre. Dette gir en effektiv fordeling av strømningen på bekostning av muligheten til nøyaktig å styre oppholdstidsfordel-ingen i kammeret.
I fig. 5 vises to enheter bestemt til å bli anordnet i rader tilstøtende hverandre. Begge disse enheter har en åpning 7 i den sylindriske del av enheten og som strekker seg gjennom enheten fra den øvre grense 3 til den nedre grense 4. Med et slikt arrangement er det mulig å forbinde et innløp ved en ende av reaktorkammeret, slik at en strøm av injisert fluid tilsettes til en strøm av det første fluid ved et hvilket som helst ønsket punkt i reaktorkammeret. Forbindelsen etableres ved at en enhet med en åpning 7 også har en åpning hvor som helst i overflaten av den sylindriske del av enheten, idet disse to åpninger er forbundet ett eller annet sted i enheten. Det er også mulig å ha et antall enheter med åpninger i et antall av tilstøtende rader, slik at det dannes en passasje som strekker seg hele veien gjennom innsatsen.
I fig. 6 vises et tverrsnitt av et antall enheter 1 forsynt med åpninger 7. De individuelle grenser 4 av enhetene danner sammen avgrensningsanordningen 8. Ved den høyre ende av figuren er der et hulrom 9 i avgrensningsanordningen 8. Dette hulrom 9 gjør det mulig for fluidet til å strømme fra en rad av enheter til en tilstøtende rad av enheter.
Fig. 7 viser tre rader av enheter forsynt med åpninger 7. Som det kan sees i tegningen strekker den øverste avgrensningsanordning 8 seg noe lenger til høyre enn den neste avgrensningsanordning. Dette rom tilsvarer hulrommet 9 vist i fig. 6. Et fluid som skal strømme gjennom reaktorkammeret (ingen vegger er vist i denne figur), går inn i reaktorkammeret gjennom et innløp (ikke vist) plassert i tett nærhet til den venstre ende av den øverste rad av enheter. Fluidet strømmer da i en serpentinbane i det åpne rom 6 mellom enhetene inntil det når den høyre ende av den øverste rad. På grunn av hulrommet 9 kan fluidet så passere til den neste rad og strømme gjennom det åpne rom mellom enhetene fra høyre til venstre. Som det kan sees i figuren er der et tilsvarende hulrom i den tredje avgrensningsanordning 8 som gir fluidet mulighet til å gå inn i den tredje rad av enheter. I denne tegning er innsatsen vist stående. Det er selvfølgelig like mulig at innsatsen er anordnet i et reaktorkammer som er horisontalt.
I fig. 8 vises hvorledes en innsats omfattende en blokk av enheter 1 sprøyte-støpt i ett stykke kan anordnes i et reaktorkammer. Reaktorkammeret omgir et rom i form av en langstrakt firkant. I tegningen, som bare viser en liten seksjon av reaktorkammeret, vises den bortre vegg 10 av kammeret og sideveggene 11,12. Frontveg-gen av reaktorkammeret er utelatt av hensyn til tydeligheten. I tegningen sees hvorledes fluidet kommer fra den høyre ende av kammeret og strømmer i en terpentinbane i kanalen som er definert ved enhetene og veggene av kammeret. Hulrommet 9 dannet mellom innsatsen og sideveggen 12 gjør det mulig at fluidet kan passere videre til den tilstøtende lavere rad.
I fig. 9 vises en utførelsesform av en enhet med noe forskjellig form som gir en ytterligere type av innsats. Enheten 1<1>er sett fra en side og har også øvre og nedre avgresninger 3<1>og 4<1>.1 fig. 10 vises et tverrsnitt av enheten 1<1>. Som det kan sees i tegningen har enheten 1<1>en plan overflate 2<1>og en sylindrisk del 5<1>. Der er en mykt bøyd overgang fra den sylindriske del til den plane del. Den øvre og nedre avgrensning 3<1>og 4<1>har form av en avkortet trekant med to parallelle sider. Som det kan sees i fig. 11 er der et rom 6<1>foran den sylindriske del 5<1>av enheten.
I fig. 12 sees hvorledes enhetene kan anordnes for å danne en del av innsatsen bestemt for anvendelse i reaktorkammeret, idet hver enhet er snudd 180° i forhold til den andre enhet. Den del av innsatsen som er vist i fig. 12 kan som vist i fig. 13 være oppbygd av søyler 13 som er produsert i ett stykke omfattende det ønskede antall enheter.
I fig. 14 vises et tverrsnitt av et antall enheter 1<1>i en rad. De plane overflater 2<1>av enhetene er bestemt til å butte mot veggene av reaktorkammeret på en tettende måte. I tegningen sees det hvorledes de mykt bøyde deler av enhetene 1<1>nær den plane overflate 2<1>sammen med den sylindriske del av enhetene danner en serpen-tinkanal.
I fig. 15 vises perspektivriss av tre rader av enheter med tre enheter i hver rad. I denne figur sees hvorledes øvre og nedre grenser av enhetene samvirker til å danne plane øvre og nedre overflater som danner avgrensningsanordningene som sepa-rerer radene. Det sees også hvorledes de plane overflater 2<1>danner et plant areal med små åpninger 14. Veggene av reaktorkammeret bør butte mot dette plane areal (overflate) på en tettende måte og danne en avgrensning for kanalen, oppnådd mellom enhetene.
I fig. 16 er innsatsen 15 vist inne i et reaktorkammer 16. Reaktorkammeret be-finner seg i en åpning med firkantform i en rektangulær plate 17. Reaktorkammeret er avgrenset av kantene av den firkantede åpning og av tynne plater eller membraner anbrakt bak og foran platen 17. (De tynne plater eller membraner er ikke vist i fig. 16). Ved en ende av kammeret er det et innløp 18 for fluidet som skal passere reaktor kammeret og ved en ytterligere ende av reaktorkammeret er der et utløp 19 for fluidet.
En del av en reaktor inneholdende tre reaktorkammere 16 er vist i fig. 17. Veggene 20, 21 som omgir reaktorkammerne består i denne utførelsesform av tynne plater av et varmeledende materiale. Membraner kan hvis dette passer anvendes i stedet for tynne plater på den ene eller begge sider av reaktorkammeret. På begge sider av reaktorkammeret er der kanaler 22 hvorigjennom et kjøle- eller varmefluid kan strømme. Kanalene 22 er på sin andre side avgrenset av vegger 23. Mellom kanalene for kjøle- eller varmefluid er overgangsplater 24. Reaksjonskammerne 16, kanalene for kjøle- eller varmemedium og overgangsplatene er på begge sider omgitt av ram-meplater 25 og pakningen holdes sammen ved hjelp av skruer 26. Der er et innløps-rør 27 ved en ende av reaktoren og et tilsvarende hull i rammeplatene 25 og veggene som omgir kanalene for kjøle- eller varmemedium. Fluidet som skal passere gjennom reaktorkammeret går inn gjennom innløpsrøret 27 og de nevnte hull og ankommer til innløpet 18 av reaktorkammeret 16.
Fluidet strømmer så i en serpentinbane mellom enhetene i den første øverste rad, deretter gjennom den neste rad og videre inntil alle rader i det første reaksjonskammer er blitt passert. Fluidet passerer så hull i den nedre ende av reaktoren (ikke vist) og går inn i det andre reaktorkammer. I dette tvinges fluidet til å strømme fra en side av reaktorkammeret til den andre side mellom enhetene i rad etter rad oppover inntil det når raden på toppen. Der er et utløp 19 fra reaktorkammeret hvorigjennom fluidet kan passere videre gjennom hullene i veggene 21, 23 og gjennom en åpning 28 i overgangsplaten 24.1 denne utførelsesform er reaktorkammerne forbundet i serie. Det er selvfølgelig også mulig å forbinde reaktorkammerne i parallell hvis dette ønskes.
I stedet for å ha varme- eller kjølekanaler på begge sider av et reaktorkammer er det også mulig å separere to reaktorkammer fra hverandre ved hjelp av en membran. Med et slikt arrangement med en varme- eller kjølekanal, et reaktorkammer, en membran, et reaktorkammer og en varme- eller kjølekanal anordnet ved siden av hverandre kan en første reaksjon finne sted i det første reaksjonskammer og en kom- ponent, opprinnelig tilstede eller dannet under reaksjonen, kan passere membranen for en ytterligere reaksjon eller oppvarming eller avkjøling.
I utførelsesformene vist i tegningene er alle enheter i en innsats av samme dimensjon og form. Det er selvfølgelig mulig innenfor oppfinnelsens ramme å an-vende enheter med mindre eller tykkere utstrekning i en eller et antall rader, eller i bare en del av en rad. Øvre eller nedre avgrensninger kan gjøres tykkere, noe som selvfølgelig endrer størrelsen av kanalen. En slik reduksjon i størrelsen av kanalen kan medføre en økning i strømningshastigheten, noe som kan være fordelaktig.

Claims (9)

1. Strømningsstyrende innsats (15) for et reaktorkammer (16) i en reaktor, idet reaktorkammeret (16) har et hovedsakelig firkantet tverrsnitt, hvor kammeret (16) har et innløp (18) ved en ende av kammeret og et utløp (19) ved en andre ende av kammeret og hvor minst én av veggene av reaktorkammeret består av et varmeledende materiale eller en membran, karakterisert vedat innsatsene (15) omfatter et antall enheter (1, 1<1>) anordnet i rader, idet disse enheter sammen meg veggene (10, 21) av kammeret definerer en kanal for et fluid, idet denne kanal strekker seg fra en første side av kammeret til en andre side av kammeret og tilbake igjen til den første side bakover og fremover et antall ganger og at enheten (1,1<1>) er anordnet slik at fluidet tvinges til å strømme mellom enhetene i en serpentinbane, idet hver enhet (1,1<1>) har en plan overflate (2, 2<1>) og en overflate med en bøyd form (5), eller en sylindrisk form (5), og at den plane flaten er motstående den bøyde formete overflate eller motstående den sylindriske formede overflate.
2. Strømningsstyrende innsats ifølge krav 1, karakterisert vedat hver enhet (1, 11) har en plan overflate (2, 2<1>) bestemt til å butte mot en vegg av reaktorkammeret eller den plane overflate (2, 21) av en ytterligere enhet og har en utstrekning som er mindre enn avstanden mellom de motsatte vegger av reaktorkammeret.
3. Strømningsstyrende innsats ifølge kravene 1-2, karakterisert vedat hver rad av enheter (1,1<1>) er separert fra den neste rad av enheter ved en avgrensningsanordning (8) som strekker seg mellom og butter mot veggene av reaktorkammeret på en tettende måte.
4. Strømningsstyrende innsats ifølge krav 1-3, karakterisert vedat en forbindelse mellom to tilstøtende rader av enheter (1, 1) i reaktorkammeret oppnås ved at der er en åpning (9) mellom en ende av en rad og en reaktorside og også mellom den neste rad av enheter og den samme reaktorside, slik at fluidet kan strømme fra en rad til den andre i det dannede åpne rom.
5. Strømningsstyrende innsats ifølge krav 1-4, karakterisert vedat minst to enheter (1,1<1>) i minst to rader den ene inntil den andre er anordnet slik at en åpning (7) i den sylindriske del av en enhet samvirker med en åpning i avgrensningsanordningen (8) sammen med en åpning (7) i den sylindriske del av den andre enhet, gir en mulighet til å skape passasje mellom et innløp ved en ende av reaktorkammeret og en strømningsbane hvor som helst i reaktorkammeret eller gjennom dette kammer.
6. Strømningsstyrende innsats ifølge krav 1-5, karakterisert vedat et antall rader av enheter (1) og avgrensningsanord-ninger (8) er produsert i ett stykke.
7. Strømningsstyrende innsats ifølge krav 1-6, karakterisert vedat et antall enheter (1<1>) og avgrensninger (3, 4) er produsert i ett stykke som en søyle.
8. Strømningsstyrende innsats ifølge hvilke som helst av kravene 1-7,karakterisert vedat innsatsen er fremstilt av polyetereterketon (PEEK), karbon, glass eller metall.
9. Reaktor, karakterisert vedat den er forsynt med minst et reaktorkammer inneholdende en strømningsstyrende innsats ifølge hvilke som helst av de foregående krav.
NO20052741A 2002-11-18 2005-06-07 Strømningsendeinnsats for et reaktorkammer og en reaktor NO335967B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0203395A SE524540C2 (sv) 2002-11-18 2002-11-18 Flödesstyrande insats i en reaktorkammare samt reaktor försedd med insatsen
PCT/SE2003/001719 WO2004045761A1 (en) 2002-11-18 2003-11-07 Flow directing insert for a reactor chamber and a reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20052741L NO20052741L (no) 2005-06-07
NO335967B1 true NO335967B1 (no) 2015-03-30

Family

ID=20289589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20052741A NO335967B1 (no) 2002-11-18 2005-06-07 Strømningsendeinnsats for et reaktorkammer og en reaktor

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7419644B2 (no)
EP (1) EP1562699B1 (no)
JP (1) JP4504817B2 (no)
CN (1) CN100430125C (no)
AU (1) AU2003276793B2 (no)
BR (1) BR0316160B1 (no)
CA (1) CA2506103C (no)
MX (1) MXPA05004482A (no)
NO (1) NO335967B1 (no)
RU (1) RU2336942C2 (no)
SE (1) SE524540C2 (no)
WO (1) WO2004045761A1 (no)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4405432B2 (ja) * 2005-05-23 2010-01-27 本田技研工業株式会社 改質装置
SE530820C2 (sv) 2005-12-22 2008-09-16 Alfa Laval Corp Ab Ett mixningssystem för värmeväxlare
TW200738328A (en) 2006-03-31 2007-10-16 Lonza Ag Micro-reactor system assembly
SE530902C2 (sv) * 2006-12-19 2008-10-14 Alfa Laval Corp Ab Sektionerad flödesanordning och förfarande för att reglera temperaturen i denna
FR2929612B1 (fr) * 2008-04-03 2011-02-04 Rhodia Operations Procede d'oligomerisation des isocyanates en continu
EP2206551B1 (en) * 2008-12-23 2019-08-07 Corning Incorporated Microchannel reactors
SE534745C2 (sv) * 2009-04-15 2011-12-06 Alfa Laval Corp Ab Flödesmodul
DE202009017416U1 (de) 2009-05-12 2010-04-15 Lonza Ag Reaktor und Satz aus Reaktoren
DE102009038019B4 (de) * 2009-08-12 2011-11-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. 3D Mikro-Strukturierung zur Erzeugung von Misch- und Kanalstrukturen in Multilayertechnologie zur Verwendung in oder zum Aufbau von Reaktoren
US8878454B2 (en) * 2009-12-09 2014-11-04 Tyco Electronics Corporation Solid state lighting system
EP2452743A1 (en) 2010-11-12 2012-05-16 Lonza AG Reactor for carrying out chemical reactions
FR2971783B1 (fr) 2011-02-17 2013-02-15 Rhodia Operations Procede d'hydroxylation de phenols et d'ethers de phenols
EP2639541B1 (en) 2012-03-14 2017-04-26 Alfa Laval Corporate AB Flow-plate for heat transfer
EP2638961A1 (en) 2012-03-14 2013-09-18 Alfa Laval Corporate AB Residence time plate
CN116408160A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 彩科(苏州)生物科技有限公司 具有稳定的隔离环境的微流体装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5278770A (en) * 1975-12-26 1977-07-02 Nobuko Asayama Closed square curving reactor
JPS5437074A (en) * 1977-08-29 1979-03-19 Nobuko Asayama Closed serpentine reactor
JPS6186935A (ja) * 1984-10-05 1986-05-02 Kawasaki Heavy Ind Ltd 反応装置およびこの反応装置を用いる燃料電池発電方法
DE3634235C1 (de) * 1986-10-08 1988-03-31 Sueddeutsche Kuehler Behr Matrix fuer einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung
US5811062A (en) * 1994-07-29 1998-09-22 Battelle Memorial Institute Microcomponent chemical process sheet architecture
DE19704147A1 (de) * 1997-02-04 1998-08-06 Emitec Emissionstechnologie Hitzebeständiger und regenerierbarer Filterkörper mit Strömungswegen
DE19825102C2 (de) 1998-06-05 2001-09-27 Xcellsis Gmbh Verfahren zur Herstellung eines kompakten katalytischen Reaktors
US6132689A (en) * 1998-09-22 2000-10-17 General Motors Corporation Multi-stage, isothermal CO preferential oxidation reactor
JP2000246092A (ja) * 1999-03-04 2000-09-12 Kawamura Inst Of Chem Res マイクロケミカルデバイスの製造方法
US6451268B1 (en) * 1999-04-16 2002-09-17 Minerals Technologies Inc. Method and apparatus for continuous gas liquid reactions
AU2001265326A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-17 Abb Lummus Global Inc. Heat exchanger/reactor apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
BR0316160A (pt) 2005-09-27
JP4504817B2 (ja) 2010-07-14
CA2506103A1 (en) 2004-06-03
CN1711132A (zh) 2005-12-21
JP2006506225A (ja) 2006-02-23
US7419644B2 (en) 2008-09-02
MXPA05004482A (es) 2005-10-18
RU2005119150A (ru) 2005-11-20
US20060159600A1 (en) 2006-07-20
SE0203395D0 (sv) 2002-11-18
EP1562699B1 (en) 2015-04-15
WO2004045761A1 (en) 2004-06-03
RU2336942C2 (ru) 2008-10-27
BR0316160B1 (pt) 2013-02-19
NO20052741L (no) 2005-06-07
SE0203395L (sv) 2004-05-19
SE524540C2 (sv) 2004-08-24
AU2003276793B2 (en) 2009-08-20
EP1562699A1 (en) 2005-08-17
CN100430125C (zh) 2008-11-05
CA2506103C (en) 2011-07-12
AU2003276793A1 (en) 2004-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO335967B1 (no) Strømningsendeinnsats for et reaktorkammer og en reaktor
JP4397592B2 (ja) 流体間の交換および/または反応のための改良装置
CN108136354B (zh) 用于使载体介质脱氢的反应器装置
US8167030B2 (en) Micro-evaporator
US8632734B2 (en) High throughput thermally tempered microreactor devices and methods
US7829039B2 (en) Mixer system, reactor and reactor system
JP5774580B2 (ja) 連続的反応の小型反応装置
CN107224950A (zh) 微反应器
EA015204B1 (ru) Микрореактор
SE529516C2 (sv) Universell flödesmodul
DE60134689D1 (de) Miniaturisierter Reaktionsapparatus
EP2098285A1 (en) Methods and devices for falling film reactors with integrated heat exchange
SE534745C2 (sv) Flödesmodul
EP3178549A1 (en) Tubular reactor with temperature control fluid and heat-exchanger means
EP2608877A1 (en) Micro-fluidic device
KR20110063463A (ko) 바람직하게는 교환기/반응기 타입의 열교환기 시스템을 생산하기 위한 방법
US7338641B2 (en) Fine channel device, desksize chemical plant and fine particle producing apparatus employing them
CN102296027A (zh) 用于pcr扩增的可更换部件的功能模块
CA2280469C (en) Static mixer
KR200496561Y1 (ko) 네트워크 열 교환기 장치, 그 방법 및 용도
CN105749833B (zh) 一种具有通道结构的反应器
KR20230127232A (ko) 인라인 히터
US20070280040A1 (en) Method and Apparatus for Mixing at Least Two Fluids in a Micromixing Reactor
JP5211426B2 (ja) マイクロリアクタシステム
CN111304071A (zh) 一种导管式pcr反应管

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees