PT2639541T - Placa de fluxo para transferência térmica - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

PLACA DE FLUXO PARA TRANSFERÊNCIA TÉRMICA A presente invenção refere-se a uma placa de fluxo, a uma secção da placa de fluxo montada, um módulo de fluxo compreendendo a placa de fluxo e à utilização do módulo de fluxo como um reator de placa.

Antecedentes A transferência térmica para ou a partir de um fluxo de processo num canal de um reator de placa contínuo ou um módulo de fluxo contínuo é normalmente executado de ambos os lados da placa do canal mediante placas de transferência térmica, que funcionam como barreiras entre os fluidos de processo e de serviço. Com a ampliação da escala, isto é aumento da secção transversal dos canais de fluxo de processo, a razão da superfície de transferência térmica para o volume diminui, este aspeto poderia ter como resultado uma capacidade de transferência térmica insuficiente. Uma refrigeração insuficiente pode resultar na produção de mais subprodutos, etc. que devem ser evitados. 0 documento EP65679 divulga uma placa de fluxo compreendendo duas partes e dotada de obstáculos curvos no canal definido pelas duas partes. A invenção

Consequentemente, a presente invenção encontra uma solução para o problema técnico referido acima, proporcionando um novo conceito de placa de fluxo. Assim, a presente invenção refere-se a um sistema de transferência térmica com placa de fluxo, cujo sistema de transferência térmica com placa de fluxo compreende uma placa que pode ser dividida em duas partes pelo plano intermédio, isto é dois lados do canal e dois lados de serviço da placa do canal. As duas partes do sistema de transferência térmica com placa de fluxo, isto é, a placa de fluxo, são complementares e quando combinadas formam um canal de processo entre os dois lados do canal. Os lados do canal da placa de fluxo compreendem obstáculos formados em canal curvado, paredes laterais e paredes do canal de processo. Os obstáculos, isto é, os obstáculos formados em canal curvado, são alinhados por filas separadas pelas paredes laterais, e a traseira das filas de obstáculos são trabalhadas à máquina em profundidade com ranhuras que tornam os obstáculos ocos para os fluidos de transferência térmica nos lados de serviço. A placa de fluxo pode ser dividida em duas partes dividindo a placa pelo plano intermédio e a estrutura complexa do canal pode ser simplificada, sendo assim mais fácil de produzir. Entre as duas partes, uma junta pode vedar o canal de processo da placa de fluxo quando esta é montada no interior do módulo de fluxo ou do reator de placa. A placa de fluxo pode ainda compreender duas placas de turbulência, podendo estas ser concebidas para encolher as filas de ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade na traseira das filas dos obstáculos alinhados. Cada uma das placas de turbulência pode ter dois conjuntos de orifícios, estando cada conjunto de orifícios numa fila separada de cada extremidade da placa de turbulência. Os conjuntos de orifícios podem ser comunicantes com as filas das ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade na traseira dos obstáculos. Em cada fila das ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade podem ser instaladas barras correspondentes às paredes laterais que separam as filas do canal de processo formado no interior da placa de fluxo. As paredes laterais ultrapassam as filas de obstáculos e formam assim as barras dentro das ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade. As barras promovem a mistura dos fluidos de transferência térmica e aumentam a superfície de transferência térmica da placa de fluxo, que também reforça a transferência térmica para e a partir dos fluidos que atravessam o canal de processo. As duas partes opostas da placa de fluxo poderão ser moldadas, poderão ser maquinadas ou poderão ser combinações de moldagem e maquinagem.

Os espaços livres entre as paredes laterais e as barras podem destinar-se a uma pequena derivação dos fluidos de processo, os quais poderiam manter a placa de fluxo limpa durante o funcionamento, e poderiam melhorar a manipulação das placas de fluxo durante a montagem e durante a desmontagem.

As ranhuras da placa de fluxo podem apresentar geradores de turbulência integrados. Os geradores de turbulência podem ser selecionados a partir de espuma metálica, geradores de turbulência de aletas helicoidais deslocadas ou asas de gerador de turbulência dispostas em tiras ligadas aos geradores de turbulência no lado de serviço, de preferência os geradores de turbulência inseridos podem ser asas de gerador de turbulência dispostas em tiras ligadas aos geradores de turbulência. Os geradores de turbulência destinam-se a intensificar a turbulência no espaço das ranhuras, aumentando assim a transferência térmica para e desde o fluxo de processo dentro do canal.

Duas placas de barreiras podem encerrar a placa de fluxo, uma placa de barreira em cada lado de serviço da placa de fluxo. As entradas e saídas para os fluidos de transferência térmica podem ser dispostas em cada placa de barreira. 0 canal formado na placa de fluxo possui pelo menos uma caixa giratória, a qual pode ser um espaço ou um compartimento entre duas filas adjacentes de obstáculos na placa de fluxo. As caixas giratórias permitem a comunicação entre duas filas adjacentes de obstáculos, isto é, duas filas de canais, de forma que os fluidos possam passar de uma fila para outra no espaço da caixa giratória. Recorrendo a caixas giratórias é possível criar um fluxo verdadeiramente tridimensional para aumentar a mistura do fluxo de processo. Uma ou mais portas de acesso ou um ou mais orifícios de porta ou combinações destes podem proporcionar acesso ao canal de processo, de preferência podem proporcionar acesso às caixas giratórias. Em ambas as extremidades do canal de processo pode ser ligada pelo menos uma saída e pode ser ligada pelo menos uma saída na outra extremidade do canal de processo. Bocais, que podem ser inseridos nas portas de acesso ou nas entradas, podem ser selecionados a partir de quaisquer bocais adequados e constituem exemplos destes os bocais de injeção, bicos de dispersão, bocais de redispersão, bocais de remistura, bocais coaxiais, bocais tubulares, etc. Um bocal coaxial pode ser selecionado para a porta de entrada e pode ser definido como um bocal com dois ou mais tubos dispostos um no interior do outro, de forma que um tubo maior, possuindo um raio maior, envolva o tubo com o raio menor. Quando tal bocal é utilizado, podem ser misturados dois ou mais fluidos ou formadas dispersões. Um bocal de remistura pode ser um bocal tubular, possuindo um orifício com um cabeçote e o orifício possui um raio menor do que o tubo. 0 bocal pode ser um bocal de dispersão, que pode ter um ou mais orifícios na saída do bocal de dispersão e os orifícios podem ser dispostos em círculos concêntricos ou os orifícios podem ser dispostos noutros padrões adequados.

As portas de acesso ou os orifícios de porta podem possuir encaixes de porta inseridos. Estes encaixes de porta podem compreender um elemento de fixação e um vedante instalado tanto externamente no referido veio ou na segunda porção terminal, virado no sentido oposto ao cabeçote, ou o vedante pode ser aplicado do lado mais curto da referida segunda porção terminal. 0 vedante pode vedar o orifício de porta em conjunto com o encaixe de porta dos fluidos que passam no canal de processo. 0 encaixe de porta pode ser também um tampão que fecha o orifício de porta ou a porta de acesso. 0 encaixe de porta pode ser equipado com uma entrada, uma saída, um bocal, uma unidade sensora, um termopar, um sensor de mola ou um termómetro de resistência. Qualquer tipo de equipamento que monitorize o fluxo de fluidos no interior do canal de processo pode ser montado dentro do encaixe de porta. A presente invenção refere-se também a uma secção da placa de fluxo montada, cuja secção de placa de fluxo compreende uma placa de fluxo de acordo com a invenção. Na secção de fluxo montada, a placa de fluxo encontra-se instalada como um núcleo. A placa de fluxo pode ser dividida ao meio e compreende dois lados do canal e dois lados de serviço. Entre os dois lados do canal encontra-se um canal formado pelos lados curvados dos obstáculos. 0 canal encontra-se vedado por uma junta entre os dois lados do canal de partes opostas. Dois lados de serviço estão alinhados pelos lados traseiros das linhas de obstáculos curvados e os lados traseiros possuem ranhuras profundas para os fluidos de transferência térmica. De cada lado dos dois lados de serviço estão dispostas uma placa de quadro, uma junta toroidal, uma placa de gerador de turbulência e ainda uma placa de barreira. As duas placas de barreira encerram a secção da placa de fluxo montada, que compreende a placa de fluxo. A secção da placa de fluxo montada compreende ainda que cada placa de barreira possui partes recortadas para a distribuição dos fluidos de transferência térmica pelas ranhuras nas traseiras dos obstáculos e para dentro dos canais de serviço que são formados pelas placas de gerador de turbulência e placas de barreira. Nas partes recortadas das placas de barreira encontram-se entradas e saídas dispostas respetivamente para os fluidos de transferência térmica. 0 fluxo de serviço ou o fluido de transferência térmica podem ser divididos para fluir através das duas placas de serviço, isto é, uma corrente de cada lado da placa de serviço e podem ser recolhidos na saída. Os lados de processo e de serviço podem assim ser totalmente separados, e não existiriam interfaces com vedantes entre os fluidos. Por conseguinte, todas os vedantes seriam em relação à atmosfera. A presente invenção refere-se também a um módulo de fluxo, de preferência um reator de placa contínuo, cujo módulo de fluxo compreende um ou mais sistemas de placa de fluxo da invenção e um dispositivo de fixação. 0 dispositivo de fixação compreende um quadro, duas placas terminais, moías de disco e tirantes. As pilhas de molas de disco podem ser dispostas formando uma rede de molas apoiada nas placas terminais para distribuir as forças de fixação nas placas de fluxo, as quais são posicionadas entre as duas placas terminais. 0 módulo de fluxo pode também incluir que o dispositivo de fixação compreende duas secções terminais em U, placas terminais, duas almas de viga em cada placa terminal. Cada um dos lados longos das almas da viga possui pelo menos um entalhe, no qual está instalada pelo menos uma língua da placa terminal, de forma a constituir uma secção terminal em U. 0 módulo de fluxo pode também compreender uma ou mais placas de tempo de permanência. As placas de tempo de permanência podem compreender uma ou várias câmaras ligadas em série e as câmaras estão separadas por paredes paralelas, possuindo cada parede um orifício ou uma passagem, cujo orifício ou passagem é uma comunicação entre duas câmaras. Os orifícios ou as passagens nas paredes podem alternar no lado direito ou no lado esquerdo da placa de tempo de permanência, e a placa de tempo de permanência possui pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída. As câmaras podem estar equipadas com inserções selecionadas a partir do grupo que consiste em inserções de chapa dobrada, inserções de chapa em escada dissipadora, inserções de chapas empilhadas, espuma metálica, geradores de turbulência de aletas helicoidais deslocadas ou combinações dos mesmos. De preferência, o módulo de fluxo pode possuir inserções de chapa dobrada, cujas inserções de chapa dobrada compreendem defletores que podem deslocar-se do seu lugar em cada dobra de forma alternada, formando um padrão em zigzag com alturas alternadas dos defletores. A presente invenção refere-se também à utilização do módulo de fluxo como um reator de placa. Outras formas de realização e aspetos da invenção encontram-se definidos pelas reivindicações independentes e pelas reivindicações dependentes.

Outros aspetos e vantagens da invenção serão apresentadas na descrição detalhada seguinte das formas de realização da invenção, fazendo referência aos desenhos em anexo. As figuras que se seguem destinam-se a ilustrar a invenção e são apenas exemplos da invenção e, como tal, não se destinam a limitar o âmbito da presente invenção.

Breve descrição dos desenhos A figura 1 mostra uma disposição principal de uma das partes da placa de fluxo, cuja placa de fluxo está dividida pelo plano médio. A figura 2 mostra duas partes opostas ligadas da placa de fluxo. A figura 3 mostra as ranhuras de serviço da placa de fluxo. A figura 4 mostra como uma junta veda o canal. A figura 5 mostra as ranhuras paralelas dos fluidos de transferência térmica observadas a partir do lado de serviço da placa de fluxo. A figura 6 mostra como as ranhuras são cobertas pelos geradores de turbulência no lado de serviço da placa de fluxo. A figura 7 mostra como duas placas barreira são dispostas no topo dos dois lados de serviço. A figura 8 mostra um orifício de porta com acesso ao canal. A figura 9 mostra uma vista transversal de uma placa de fluxo com o sistema de transferência de calor. A figura 10 mostra uma vista parcial explodida de uma placa de fluxo a partir do lado de serviço. A figura 11 mostra uma vista parcial explodida de uma placa de fluxo observada a partir do lado do canal. A figura 12 mostra placas de fluxo integradas num quadro ou um dispositivo de fixação. A figura 13 mostra uma secção de placa terminal em U. A figura 14 mostra uma parte seccionada de uma placa de fluxo com caixas giratórias. A figura 15 mostra asas de gerador de turbulência inseridas nas ranhuras. A figura 16 mostra as asas de gerador de turbulência numa placa de fluxo montada. A figura 17 mostra uma placa de tempo de permanência. Descrição pormenorizada A figura 1 divulga uma disposição principal de uma das partes de uma placa de fluxo 1, cuja placa de fluxo 1 está dividida pelo plano médio em duas partes opostas em espelho. As partes opostas possuem cada um lado do canal 2 e um lado de serviço 3. No lado do canal encontram-se obstáculos curvados 4, paredes laterais 5 e leitos do canal 6 .

Na figura 2, as duas partes da placa de fluxo são unidas, sendo estas contrapostas e o reflexo uma da outra. Quando as partes do fluxo são unidas, formam um canal 7 entre os dois lados do canal opostos. 0 canal 7 é limitado pelos obstáculos curvados 4, paredes laterais 5 e leitos do canal 6 e cada obstáculo 4 é disposto contrário ao leito do canal 6 e o canal 7 é dividido pelas paredes laterais 5 de cada lado do canal 7. 0 canal 7 terá uma direção de tipo serpentina no interior do espaço criado pelos obstáculos 4, leitos do canal 6 e paredes laterais 5 e a direção do canal será assim para cima, para baixo e para a frente. Os referidos obstáculos curvados 4 em cada parte do fluxo estão alinhados em filas separadas por paredes laterais 5, as ditas filas alinhadas de obstáculos curvados 4 possuindo ranhuras profundas 8 que tornam os obstáculos 4 e parte das paredes laterais 5 ocas para os fluidos de transferência térmica nos lados de serviço 3. As ranhuras 8 estão alinhadas em paralelo entre si na placa de fluxo e as ranhuras 8 são perpendiculares ao canal 7. A figura 3 mostra como as paredes laterais 5 atravessam as ranhuras 8 e podem constituir barras 9 dentro das ranhuras 8. As barras 9 promovem a mistura dos fluidos de transferência térmica e aumentam a superfície de transferência térmica da placa de fluxo, que também reforça a transferência térmica para e a partir dos fluidos que atravessam o canal 7. Entre as paredes laterais 5 e as barras 9 existem espaços livres 10 para um pequeno fluxo de derivação para manter a limpeza durante o funcionamento do módulo de fluxo. Os espaços livres 10 também melhoram o manuseamento das placas de fluxo durante a montagem e desmontagem. A figura 4 divulga como uma junta 11 é posicionada num lado do canal 2 para vedar os dois lados do canal entre si e assim o canal 7. A junta 11 está disposta nas paredes laterais 5. A figura 5 mostra a placa de fluxo 1 vista do lado de serviço 3. Desde esta vista podem observar-se as ranhuras paralelas 8 para os fluidos de transferência térmica. As paredes laterais 5 podem constituir as barras 9 nas ranhuras 8, este pormenor pode também ser observado na figura 5. As barras 9 promovem a turbulência do fluxo dos fluidos de transferência térmica e, assim, do calor para e a partir do canal 7. A figura 6 divulga como as ranhuras 8 são cobertas por gerador (es) de turbulência 12 no lado de serviço 3. 0 gerador de turbulência 12 pode ter aletas 13, mas são também possíveis outras alternativas. Os fluidos de transferência térmica fluem tanto nas ranhuras 8 nos obstáculos 4 como no lado de serviço 3 e no gerador de turbulência 12 que atravessa o lado de serviço com as aletas de promoção de mistura 13, cujo gerador de turbulência está concebido para fornecer a turbulência desejada do fluxo dos fluidos de transferência térmica. 0 fluido de processo no canal 7 é aquecido ou arrefecido ao longo das filas do canal a partir dos lados de serviço 3 e a partir das ranhuras 8 dentro dos obstáculos curvados 4.

Na figura 7, duas placas de barreira 14 são dispostas em cima dos dois lados de serviço 3 e cobrem o lado oposto dos canais de serviço 15 criados, permitindo que os fluidos de transferência térmica fluam nos canais de serviço 15 criados e nas ranhuras profundas 8. Com a passagem do fluxo dos fluidos de serviço nos canais de serviço 15 em ranhuras profundas 8 é possível intensificar a transferência de calor para e a partir do fluxo de processo no canal 7. A figura 8 mostra como uma ou mais portas de acesso 16 ou um ou mais orifícios circulares 16 ou combinações dos mesmos proporcionam acesso ao canal 7. Pelo menos uma das portas 16, isto é, as portas de acesso ou os orifícios de porta, é uma entrada ligada ao canal 7 e pelo menos uma das portas 16, isto é, as portas de acesso ou os orifícios de porta, forma uma saída desde o canal 7. A figura 8 mostra também um obstáculo 4 com a ranhura profunda 8. A figura 9 mostra uma vista transversal da placa de fluxo 1 e uma placa de barreira 14, cuja placa de barreira apresenta uma parte recortada 17 que pode ser vista na figura 9. A placa de barreira 14 é seccionada longitudinalmente de forma a permitir ver a parte cortada 17 na figura 9 e ver parte da placa de gerador de turbulência 12. A parte recortada 17 também permite distribuir os fluidos de serviço aos canais de serviço 15 e às ranhuras profundas 8. Cada placa de gerador de turbulência 12 possui dois conjuntos de orifícios 18 em cada extremidade da placa de gerador de turbulência 12. Os orifícios 18 estão alinhados em filas, com uma fila em cada extremidade da placa de gerador de turbulência 12. Os orifícios 18 em conjunto com os canais de serviço 15 destinam-se à distribuição de fluidos de transferência térmica às ranhuras profundas 8 e aos lados de serviço 3 para transferência térmica para ou a partir do canal 7. Uma entrada 19 ou uma saída 19 distribui os fluidos de transferência térmica para ou a partir dos lados de serviço 3. A figura 9 mostra também uma porta 16 que comunica com o canal 7. A figura 10 mostra uma vista parcial explodida da placa de fluxo 1 observada a partir do lado de serviço 3 e a figura 11 mostra uma vista parcial explodida da placa de fluxo 1 vista do lado do canal 2. A figura 10 mostra como as ranhuras 8 são dispostas em filas paralelas, as filas são perpendiculares ao canal 7 da placa de fluxo 1, não se pode ver o canal 7 na figura 10. A placa de gerador de turbulência 12 pode ser vedada com uma junta toroidal 20 contra a placa de quadro 21, entre o lado de serviço 3 da placa de fluxo 1 e a placa de barreira 14. São proporcionados dois conjuntos de orifícios 18 na placa de gerador de turbulência 12 para comunicação e transporte dos fluidos de transferência térmica para as ranhuras 8. A placa de quadro 21 pode ser integrada com o lado de serviço 3 ou com a placa de fluxo 1 como uma alternativa ou a placa de quadro 21 pode ser integrada com a placa de barreira 14 como outra alternativa, mas a placa de quadro 21 pode também ser uma placa separada como se mostra na figura 10. Na figura 10 não é possível observar a parte recortada 17 dado que a placa de barreira 14 não se encontra seccionada nesta figura e a vista da placa de barreira 14 é desde o exterior. A figura 11 mostra uma vista parcial explodida da placa de fluxo 1 em conjunto com uma placa de gerador de turbulência 12 e uma placa de barreira 14 observada a partir do lado do canal 2 e a figura 11 divulga que a placa de fluxo 1 compreende o canal 7 que pode mudar de direção em pelo menos uma caixa giratória, que não se encontra representada na figura 11 ou na figura 10. Pode ser instalada uma caixa giratória, como pode ser observada na figura 14, entre as duas filas de canais adjacentes formando dois compartimentos num espaço entre duas filas de canais adjacentes na placa de fluxo 1 e um lado interno da placa de fluxo. Os compartimentos podem ser divididos por uma parede para criar um fluxo tridimensional, resultando numa mistura melhorada e esses fluidos podem passar de uma primeira fila de canais para uma segunda fila na caixa giratória. As ranhuras 8 são dispostas em filas perpendiculares às filas dos canais da placa de fluxo. A parte recortada 17 pode ser observada na figura 11, dado que a placa de barreira 14 é observada a partir do lado do canal 2. A entrada 19 ou a saída 19 podem também ser observadas na figura 11. A figura 12 mostra um dispositivo de fixação que compreende placas de fluxo 1, o quadro 23, grelhas de molas 24 e placas terminais 25 que formam, quando montadas, um módulo de fluxo. As placas de fluxo 1 são montadas dentro do quadro 23. 0 quadro 23 mantém as placas de fluxo 1 posicionadas entre duas placas de distribuição 26, juntamente com duas placas de pressão 27 entre duas placas terminais 25. As placas de fluxo 1 podem ser posicionadas e prensadas com ajuda de cilindros hidráulicos que esticam os tirantes. As placas de fluxo 1 são mantidas na posição devida pela força exercida a partir das grelhas de molas 24 e placas terminais 25, as porcas 28 podem ser apertadas e a força dos cilindros hidráulicos pode ser aliviada. As duas placas terminais 25 são posicionadas de forma que o número pretendido de placas de fluxo 1 possa ser inserido entre estas quando se encontram em posição aberta. A distância entre as placas terminais 25 pode ser ajustada selecionando o número de mangas 2 9 e apertando as porcas 2 8 numa extremidade de cada tirante 30.

As placas de distribuição 26 distribuem a força aplicada a partir das grelhas de molas 24 e placas terminais 25. A força exercida nas placas terminais 1 pode ser determinada medindo a distância entre uma placa terminal 25 e a distância alcançada pelos pinos indicadores 31 fora da placa terminal 25. 0 módulo de fluxo pode ser um reator de placa. A figura 13 mostra secções terminais 32 em U que podem ser montados com o quadro 23. Cada uma das secções terminais 32 em U compreende uma placa terminal 25 e duas almas de viga 33 alongadas. As duas almas de viga 33 alongadas podem ser dispostas de cada lado da placa terminal 25, formando uma estrutura em viga com forma de U. Cada margem do lado longo das placas terminais 25 pode ser em escada, isto é, a margem possui uma língua 34 de aproximadamente metade da espessura da margem. Cada alma de viga 33 possui um entalhe 3 5 ao longo do rebordo do respetivo lado longo 36. Para fixar as almas de viga 33 e as placas terminais 25 em conjunto, são dispostos parafusos 37 em orifícios 38 ao longo da margem das almas de viga e estes são apertados nos orifícios correspondentes nas placas terminais 25 e a língua 34 encaixa nos entalhes 35 das lamas de viga 33. Para fixar melhor as almas de viga 33 na posição devida em relação às placas terminais 25 e reforçar o desenho, os entalhes 35 podem ter pontes 39, isto é, interrupções nos entalhes 35 em posições estratégicas, correspondendo as pontes 39 a interrupções nas línguas 34 nas mesmas posições. A figura 14 mostra uma parte de uma placa de fluxo com caixas giratórias 39. A placa de fluxo da figura 14 está seccionada para que seja possível ver a parte superior dos obstáculos 4 e caixas giratórias 39. As caixas giratórias 39 possuem dois compartimentos 40, correspondentes ao espaço entre duas filas de canais adjacentes. Os dois compartimentos 40 estão divididos pela parede 41, que é um prolongamento da parede lateral 5, mas possui uma altura diferente para fornecer contacto entre os dois compartimentos. Dois mini-obstáculos 42, um em cada compartimento possuem também uma altura diferente comparativamente com os obstáculos 4. A altura dos mini-obstáculos 42 corresponde à altura da parede 41 e proporciona um fluxo tridimensional no canal 7, resultando numa mistura melhorada e na possibilidade de que fluidos possam passar de uma primeira fila de canais para uma segunda fila nas caixas giratórias 39. A figura 15 mostra as asas de gerador de turbulência 43 que podem ser inseridas nas ranhuras. As asas 43 estão dispostas em tiras 44 que estão ligadas ao gerador de turbulência 12. A figura 16 mostra as asas de gerador de turbulência 43 inseridas nas ranhuras 8, numa placa de fluxo montada. A adição das asas de gerador de turbulência 43 irá aumentar a turbulência dentro das ranhuras e consequentemente a transferência térmica. Outros tipos de geradores de turbulência que podem ser inseridos nas ranhuras 8 podem ser espuma metálica ou geradores de turbulência de aletas helicoidais deslocadas. A figura 17 mostra uma placa de tempo de permanência 45, cuja placa de tempo de permanência 45 compreende duas ou mais câmaras ligadas em série, estando as câmaras separadas por paredes paralelas, cada parede possuindo um orifício ou uma passagem, sendo cada orifício ou passagem uma comunicação entre duas câmaras, os orifícios ou passagens alternando no lado direito e no lado esquerdo da placa de retenção 45. A placa de retenção 45 possui pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída. As câmaras podem estar equipadas com inserções selecionadas a partir do grupo que consiste em inserções de chapa dobrada 46, inserções de chapa em escada dissipadora, inserções de chapas empilhadas, espuma metálica, geradores de turbulência de aletas helicoidais deslocadas ou combinações dos mesmos.

De preferência as inserções são inserções de chapa dobrada 46, que compreendem defletores que mudam de lugar em cada dobra de uma forma alternada formando um padrão em zigzag com alturas alternadas dos defletores.

Em cada lado da placa de tempo de permanência 4 5 encontra-se uma junta 47 para vedar a placa de tempo de permanência. A placa de tempo de permanência 45 e as juntas 4 7 são posicionadas dentro de pelo menos uma placa de serviço 48 quando o módulo de fluxo é montado. 0 módulo de fluxo da presente invenção é útil quando se executa uma das seguintes operações de processamento: produção, reações, mistura, combinação, operações criogénicas, lavagem, extrações e purificações, ajuste do pH, trocas de solventes, fabrico de produtos químicos, fabrico de produtos químicos intermédios, fabrico de API (ingredientes farmacêuticos ativos, abreviatura em inglês) durante operações a baixa temperatura, fabrico de produtos intermediários farmacêuticos, desenvolvimentos de ampliação ou redução de escala, precipitação ou cristalizações, execução de injeções múltiplas ou múltiplas adições ou múltiplas medições ou múltiplas amostragens, trabalhos com reações multifásicas, operações de arrefecimento preliminar, operações de aquecimento preliminar, operações de aquecimento posterior e de arrefecimento posterior, processos para conversão de processos descontínuos em processos contínuos e operações para a divisão e recomfoinação de fluxos,

Os tipos de reações que podem ser realizados na presente invenção incluem reações de adição, reações de substituição, reações de eliminação, reações de troca, reações de têmpera, reduções, neutralizações, decomposições, reações de substituição ou de deslocação, reações de desproporcionamento, reações catalíticas, reações de clivagem, oxidações, reações de encerramento de anel, reações de abertura de anel, reações de aromatização e de desaromatização, reações de proteção e de desproteção, transferência de fase e catálise de transferência de fase, reações fotoquímicas, reações envolvendo fases gasosas, fases líquidas e fases sólidas e que podem envolver radicais livres, eletrófilos, nucleófilos, iões, moléculas neutras, etc. Podem também ser executadas com o módulo de fluxo sínteses, tais como síntese de aminoácidos, síntese assimétrica, síntese quiral, síntese de péptidos em fase líquida, metãtese de olefinas, síntese de péptidos, etc. Outros tipos de síntese nos quais pode ser empregue o módulo de fluxo são reações no âmbito da química dos hidratos de carbono, química de dissulfureto de carbono, química de cianeto, química de diborano, química da epicloro-hidrina, química das hidrazinas, química dos nitrometanos, etc. ou síntese de compostos heterocíclicos, de compostos acetilénicos, de cloretos de ácidos, de catalisadores, de compostos citotõxicos, de intermediários esteroides, de líquidos iónicos, de químicos de piridina, de polímeros, de monómeros de hidratos de carbono de nitronas, etc. 0 módulo de fluxo é adequado para reações tais como condensações aldólicas, reduções de Birch, oxidações de Baeye-Villinger, rearranjos de Curtius, condensações de Dieckmann, reações de Diels-Alder, condensações de Doebner-Knoevenagel, reações de Friedel-Crafts, rearranjos de Fries, sínteses de Gabriel, reações de Gomberg-Bachmann, reações de Grignard, reações de Heck, rearranjos de Hofmann, reações de Japp-Klingemann, síntese de indol de Leimgruber-Batcho, reações de Mannich, adições de Michael, reações de Michaelis-Arbuzov, reações de Mitsunobu, reações de Miyaura-Suzuki, reações de Reformatsky, reações de Ritter, reduções de Rosenmund, reações de Sandmeyer, reações de base de Schiff, reações de Schotten-Baumann, epoxidações Sharpless, síntese de Skraup, acoplamentos de Sonogashira, síntese de aminoãcidos de Strecker, oxidações de Swern, reações de Ullmann, rearranjos de Willgerodt, reações de Vilsmeier-Haack, síntese de éter de Williamson, reações de Wittig, etc.

Outras reações em que o módulo de fluxo é adequado são as reações de condensação, reações de acoplamento, saponificações, ozonólise, reações de ciclização, reações de ciclopolimerização, desalogenações, desidrociclizações, desidrogenação, desidro-halogenações, diazotações, reações de dimetilssulfato, trocas de haletos, reações com cianeto de hidrogénio, reações com fluoreto de hidrogénio, reações de hidrogenação, reações de iodaçâo, reações com isocianato, reações com ceteno, reações com amoníaco líquido, reações de metilação, acoplamento, reações com compostos organometálicos, metalação, reações de oxidação, acoplamentos oxidativos, reações oxo, policondensações, poliesterificações, reações de polimerização, outras reações tais como acetilações, arilações, acrilações, alcoxilações, amonõlise, alquilações, bromações alílicas, amidações, aminações, azidações, benzoilações, bromações, butilações, carbonilações, carboxilações, clorações, clorometilações, clorossulfonações, cianações, cianoetilações, cianometilações, cianetações, epoxidações, esterificações, eterificações, halogenações, hidroformilações, hidrossililações, hidroxilações, cetalizações, nitrações, nitrometilações, nitrosações, peroxidações, fosgenações, quaternizações, sililações, sulfoclorações, sulfonações, sulfoxidações, tiocarbonilações, tiofosgenações, tosilações, transaminações, transesterificações, etc. A presente invenção é definida pelas reivindicações independentes e pelas reivindicações dependentes.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, ο IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • EP 65679 A [0003]

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Uma placa de fluxo (1) para transferência térmica para ou a partir de um fluxo de processo, cuja placa de fluxo (1) pode ser dividida em duas partes dividindo a placa de fluxo (1) pelo seu plano intermédio, compreendendo cada parte um lado do canal (2) e um lado de serviço (3) , as duas partes da placa de fluxo são opostas e complementam-se e formam um canal (7) entre os dois lados de canal de partes opostas, compreendendo cada lado do canal (2) obstáculos curvos (4), paredes laterais (5) e leitos do canal (6), sendo o dito canal (7) formado no espaço criado pelos obstáculos curvos (4) , as paredes laterais (5) e os leitos do canal (6) , os ditos obstáculos curvos (4) sendo alinhados em filas paralelas separadas pelas paredes laterais (5), e as filas dos obstáculos curvos (4) possuindo ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8) nos lados de serviço (3), tornando os obstáculos ocos para os fluidos de transferência térmica e em que a placa de fluxo também possui caixas giratórias (39), cujas caixas giratórias compreendem dois compartimentos (40) divididos por uma parede (41), encontrando-se em cada compartimento um mini-obstáculo (42) disposto de forma a criar um fluxo tridimensional e melhor mistura no canal (7) , e em que os fluidos passam de uma primeira fila de canal para uma segunda fila de canal nas caixas giratórias (39).
2. 2. Uma placa de fluxo de acordo com a reivindicação 1, em que a placa de fluxo (1) compreende ainda duas placas de barreira (14) e duas placas de gerador de turbulência (12), as ditas placas de gerador de turbulência (12) sendo concebidas para cobrir as ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8), e as duas placas de barreira (14) encerram os lados de serviço (3), uma placa de barreira em cada lado de serviço (3), lados de serviço (3) opostos criando canais de serviço (15), cada placa de barreira possuindo partes recortadas (17) para distribuição dos fluidos de transferência térmica e nas partes recortadas estão dispostas entradas (19) ou saídas (19) respetivamente para os fluidos de transferência térmica.
3. 3. Uma placa de fluxo de acordo com a reivindicação 2, em que cada placa de gerador de turbulência (12) possui dois conjuntos de orifícios (18) alinhados em filas, uma fila em cada extremidade da placa de gerador de turbulência (12), os ditos conjuntos de orifícios (18), em conjunto com as partes recortadas (17), sendo para a distribuição de fluidos de transferência térmica às ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8) e aos canais de serviço (15) para transferência térmica para ou a partir do canal (7).
4. 4. Uma placa de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que uma ou mais portas de acesso (16) ou um ou mais orifícios de porta (16) ou combinações dos mesmos, proporcionam acesso ao canal (7) , sendo pelo menos uma das portas de acesso (16) ou um orifício de porta (16), ou combinações dos mesmos, uma entrada ligada ao canal (7) e sendo pelo menos uma das portas de acesso (16) ou um dos orifícios de porta (16), ou combinações dos mesmos, uma saída ligada ao canal (7).
5. 5. Uma placa de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as paredes laterais (5) de uma parte são encaixadas em barras (9) nas ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8) da outra parte.
6. 6. Uma placa de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as duas partes opostas da placa de fluxo (1) são moldadas, maquinadas ou são combinações de moldagem e maquinagem.
7. 7. Uma placa de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 5 ou 6, em que os espaços livres (10) entre as paredes laterais (5) e as barras (9) são para uma pequena derivação para manter a limpeza durante o funcionamento e para melhorar o manuseamento das placas de fluxo (1) durante a montagem e desmontagem.
8. 8. Uma placa de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8) têm inseridos geradores de turbulência selecionados a partir de espuma metálica, geradores de turbulência de tipo aletas helicoidais deslocadas ou asas de gerador de turbulência (43) dispostas em tiras (44) ligadas ao gerador de turbulência (12), de preferência os geradores de turbulência inseridos são asas de gerador de turbulência (43) dispostas em tiras (44) ligadas ao gerador de turbulência (12) e em que os geradores de turbulência se destinam a aumentar a turbulência dentro das ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8).
9. 9. Uma secção da placa de fluxo montada, compreendendo uma placa de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que a placa de fluxo (1) é divisível pelo seu plano intermédio e é o núcleo da secção da placa de fluxo, cuja placa de fluxo (1) compreende dois lados do canal (2) e dois lados de serviço (3) , entre os dois lados do canal (2) encontra-se o canal (7) formado pelos lados curvos dos obstáculos (4), o canal (7) estar vedado por uma junta (11) entre os dois lados do canal (2) opostos, os dois lados de serviço (3) estão alinhados pelas filas dos obstáculos curvos (4), as ditas filas de obstáculos curvados (4) possuírem ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8) do lado de serviço para fluidos de transferência térmica e em cada lado de serviço (3) está instalada uma placa de quadro (21), uma junta toroidal (20), uma placa de gerador de turbulência (12) e uma placa de barreira (14), encerrando as duas placas de barreira (14) a secção da placa de fluxo montada.
10. 10. Uma secção da placa de fluxo montada de acordo com a reivindicação 9, em que cada placa de barreira tem partes recortadas (17) para distribuição dos fluidos de transferência térmica para dentro das ranhuras trabalhadas à máquina em profundidade (8) e para dentro de canais de serviço (15) formados pelas placas de gerador de turbulência (12) e pela placa de barreira (14), estando dispostas nas partes recortadas entradas (19) e saídas (19) respetivamente para os fluidos de transferência térmica.
11. 11. Um módulo de fluxo, de preferência um reator de placa, compreendendo uma ou mais secções de placa de fluxo montadas, de acordo com a reivindicação 9 ou 10 e um dispositivo de fixação que compreende um quadro (23), duas placas terminais (25), molas de disco (24) e tirantes (30), em que pilhas de molas de disco (24) estão dispostas como um grelha de molas apoiada nas placas terminais (25) para distribuir as forças de fixação pelas placas de fluxo (1), cujas placas de fluxo estão posicionadas entre as duas placas terminais (25).
12. 12. Um módulo de fluxo de acordo com a reivindicação 11, em que o dispositivo de fixação compreende duas secções terminais em U (32), compreendendo as placas terminais (25), duas almas de viga (33) em cada placa terminal (25), em que cada aba longa das almas da viga (33) possui pelo menos um entalhe (35) , no qual está instalada pelo menos uma língua (34) da placa terminal (25), de forma a constituir uma secção terminal em U (32) .
13. 13. Um módulo de fluxo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, em que o módulo de fluxo também compreende uma ou mais placas de tempo de permanência compreendendo duas ou mais câmaras ligadas em série e estando as câmaras separadas por paredes paralelas, possuindo cada parede um orifício ou uma passagem, sendo cada orifício ou passagem uma comunicação entre duas câmaras, alternando os orifícios ou passagens no lado direito e no lado esquerdo da placa de tempo de permanência (45) e a placa de tempo de permanência (45) possui pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída, as câmaras estão equipadas com inserções selecionadas a partir do grupo que consiste em inserções de folha dobrada (46), inserções de chapa em escada dissipadora, inserções de chapas empilhadas, espuma metálica, geradores de turbulência de aletas helicoidais deslocadas ou combinações dos mesmos.
14. 14. Um módulo de fluxo de acordo com a reivindicação 13, em que as inserções são de folha dobrada (46), compreendendo defletores que podem deslocar-se do seu lugar em cada dobra de forma alternada, formando um padrão em zigzag com alturas alternadas dos defletores.
15. 15. A utilização de um módulo de fluxo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14 como um reator para reações químicas.