RU207959U1 - High pressure fast flow thermochemical reactor - Google Patents

High pressure fast flow thermochemical reactor Download PDF

Info

Publication number
RU207959U1
RU207959U1 RU2021114456U RU2021114456U RU207959U1 RU 207959 U1 RU207959 U1 RU 207959U1 RU 2021114456 U RU2021114456 U RU 2021114456U RU 2021114456 U RU2021114456 U RU 2021114456U RU 207959 U1 RU207959 U1 RU 207959U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plates
flow
thermochemical
heat exchanger
fast
Prior art date
Application number
RU2021114456U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Сергеевич Пашкин
Original Assignee
Антон Сергеевич Пашкин
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 Антон Сергеевич Пашкин filed Critical Антон Сергеевич Пашкин
Priority to RU2021114456U priority Critical patent/RU207959U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU207959U1 publication Critical patent/RU207959U1/en

Links

Images

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
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • 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
    • F28D9/04Heat-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 being formed by spirally-wound plates or laminae

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)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области химического машиностроения, а именно к конструкции быстропроточных термохимических реакторов непрерывного действия. Быстропроточный термохимический реактор высокого давления включает в себя гидродинамический тракт с противоточным рекуперативным теплообменником, нагревателем, заключенный в силовой бандаж. Противоточный рекуперативный теплообменник выполнен в виде набора плоских пластин с расположенными между ними проточными каналами для сырья и продуктов термохимических реакций. При этом плоские пластины герметично соединены между собой прокладками по боковым краям так, что пластины и прокладки совместно играют роль элементов силового бандажа вдоль плоскости пластин. Для силового бандажа в перпендикулярном направлении установлены снаружи плоские плиты, стянутые между собой шпильками или штангами. Между пластинами и плитами, пластинами и шпильками установлена теплоизоляция. Техническим результатом является повышение производительности и энергетической эффективности быстропроточного термохимического реактора высокого давления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of chemical engineering, namely, to the design of fast-flow thermochemical reactors of continuous operation. The high-pressure fast-flow thermochemical reactor includes a hydrodynamic path with a counter-flow recuperative heat exchanger, a heater, enclosed in a power band. The counterflow recuperative heat exchanger is made in the form of a set of flat plates with flow channels located between them for raw materials and products of thermochemical reactions. In this case, the flat plates are hermetically interconnected by spacers along the lateral edges so that the plates and spacers together play the role of elements of the power band along the plane of the plates. For the power band in the perpendicular direction, flat plates are installed on the outside, pulled together by pins or rods. Thermal insulation is installed between plates and plates, plates and pins. The technical result is to increase the productivity and energy efficiency of a high-pressure fast-flow thermochemical reactor. 1 wp f-ly, 2 dwg

Description

Полезная модель относится к области химического машиностроения, более конкретно, к конструкции быстропроточных термохимических реакторов непрерывного действия, способных работать при высоких, в том числе и сверхкритических, температурах и давлениях. Преимущественная область применения таких аппаратов - экологически чистая и энергетически эффективная газификация жидких органических отходов типа навоза животных, иловых осадков сточных вод, послеспиртовой барды, пивной дробины, лигнина и т.п., а также утилизация вредных веществ типа стойких органических загрязнителей (СОЗ), смазочных и охлаждающих жидкостей (СОЖ), отходов нефтехимических производств и других веществ путем перевода их в вещества меньшего класса опасности.The utility model relates to the field of chemical engineering, more specifically, to the design of continuous fast-flow thermochemical reactors capable of operating at high, including supercritical, temperatures and pressures. The predominant field of application of such devices is environmentally friendly and energy efficient gasification of liquid organic waste such as animal manure, sewage sludge, distillery stillage, brewer's grains, lignin, etc., as well as the disposal of hazardous substances such as persistent organic pollutants (POPs), lubricating and cooling liquids (coolant), petrochemical waste and other substances by converting them into substances of a lower hazard class.

Широко известны аппараты непрерывного действия, так называемые биогазовые установки, для биологического превращения органических отходов в полезные продукты -биогаз для получения энергии и органические удобрения для повышения урожайности почв. Время нахождения органических отходов в биореакторах составляет обычно 2-4 недели и перерабатывается в биогаз примерно 50% органики, содержащейся в биомассе. Процесс очень чувствителен к содержащимся в биомассе антибиотикам, дезинфицирующим веществам, химическим удобрениям и ядохимикатам.There are widely known devices of continuous action, the so-called biogas plants, for the biological transformation of organic waste into useful products - biogas for energy production and organic fertilizers to increase soil productivity. The residence time of organic waste in bioreactors is usually 2-4 weeks and approximately 50% of the organic matter contained in the biomass is processed into biogas. The process is very sensitive to antibiotics, disinfectants, chemical fertilizers and pesticides contained in biomass.

Широко известны также аппараты непрерывного действия, использующие сжигание органических отходов с получением полезной тепловой энергии. При этом вода, входящая в состав большинства крупнотоннажных органических отходов, а также газообразные продукты сгорания, содержащие образуемые при сгорании вредные примеси, направляются в атмосферу. Испарение воды требует больших затрат энергии, а очистка паров воды и продуктов сгорания от попадания вредных веществ в атмосферу связано с применением сложного и дорогого оборудования.Apparatus of continuous operation are also widely known that use the combustion of organic waste to obtain useful thermal energy. In this case, water, which is part of most large-scale organic waste, as well as gaseous combustion products containing harmful impurities formed during combustion, are sent to the atmosphere. Evaporation of water requires a lot of energy, and the purification of water vapor and combustion products from the ingress of harmful substances into the atmosphere is associated with the use of complex and expensive equipment.

Этих недостатков лишены в значительной мере известные технологии сверхкритической водной газификации (СКВГ) и сверхкритического водного окисления (СКВО), проводимые в непрерывном потоке обводненного исходного сырья и продуктов термохимических превращений (см., например, N. Boukis, U.Galla, H.Muller and E.Dinjus "Biomass gasification in supercritical water. Experimental progress achieved with the VERENA pilot plant", 15th European Conference & Exhibition, 7-11 May 2007, Berlin, Germany; Philip A Marrone "Supercritical Water Oxidation - Current Status of Full-scale Commercial Activity for Waste Destruction", Journal of Supercritical Fluids The 79:283 - 288, July 2013). Термохимические реакции проводятся в сверхкритических режимах для воды при температурах более Т>375°С и давлениях Р>23 МПа.The well-known technologies of supercritical water gasification (SCWG) and supercritical water oxidation (SCWO), carried out in a continuous stream of watered feedstock and products of thermochemical transformations, are largely devoid of these drawbacks (see, for example, N. Boukis, U. Galla, H. Muller and E. Dinjus "Biomass gasification in supercritical water. Experimental progress achieved with the VERENA pilot plant", 15 th European Conference & Exhibition, 7-11 May 2007, Berlin, Germany; Philip A Marrone "Supercritical Water Oxidation - Current Status of Full -scale Commercial Activity for Waste Destruction ", Journal of Supercritical Fluids The 79: 283 - 288, July 2013). Thermochemical reactions are carried out in supercritical regimes for water at temperatures above T> 375 ° C and pressures P> 23 MPa.

Чем выше температура сверхкритической жидкости в термохимическом реакторе, тем быстрее и более полно проходят реакции термохимических превращений. В самой горячей точке реактора должны быть одновременно и высокая температура, вплоть до 900°С и выше, и давление, как правило, не ниже 25 МПа. При таких температурах и давлениях вода и сама может выступать в качестве реагента, превращая сырье в нужные продукты, в первую очередь водород и метан. Это особенно важно для газификации угля, кокса, керогенов, многих видов пластика и других веществ с повышенной долей углерода (водяная конверсия угля: С+Н2О=СО+Н2).The higher the temperature of the supercritical fluid in the thermochemical reactor, the faster and more completely the reactions of thermochemical transformations take place. The hottest point of the reactor must simultaneously have a high temperature, up to 900 ° C and higher, and a pressure, as a rule, not lower than 25 MPa. At such temperatures and pressures, water itself can act as a reagent, converting raw materials into the desired products, primarily hydrogen and methane. This is especially important for the gasification of coal, coke, kerogens, many types of plastics and other substances with an increased proportion of carbon (water conversion of coal: C + H 2 O = CO + H 2 ).

Однако, при одновременном воздействии таких высоких температур и давлений использование механически и химически стойких материалов практически не всегда возможно из-за уникальности этих материалов и их высокой себестоимости.However, with the simultaneous exposure to such high temperatures and pressures, the use of mechanically and chemically resistant materials is practically not always possible due to the uniqueness of these materials and their high cost.

В случае быстропроточного реактора непрерывного действия гидродинамический тракт установок с СКВГ и СКВО содержит кроме собственно реактора проточный нагреватель и противоточный рекуперативный теплообменник. Сырье подается под высоким давлением в начало противоточного теплообменника и, перемещаясь к его концу, нагревается продуктами термохимических реакций, движущимися через теплообменник во встречном направлении. В концевой части противоточного теплообменника располагается проточный нагреватель потока сырья. Термохимические реакции происходят в концевой части теплообменника и нагревателе. Для повышения энергетической эффективности конструкция реактора предполагает основной нагрев обводненного сырья проводить в противоточном теплообменнике.In the case of a fast-flow reactor of continuous operation, the hydrodynamic path of installations with SCRG and SCWO contains, in addition to the reactor itself, a flow-through heater and a counter-flow recuperative heat exchanger. The raw material is fed under high pressure to the beginning of the counterflow heat exchanger and, moving to its end, is heated by the products of thermochemical reactions moving through the heat exchanger in the opposite direction. In the end part of the counter-flow heat exchanger, there is a flow-through heater for the raw material flow. Thermochemical reactions take place at the end of the heat exchanger and the heater. To increase energy efficiency, the design of the reactor assumes that the main heating of the flooded raw material is carried out in a counter-current heat exchanger.

Решением проблем использования доступных механически и химически стойких материалов является компонование гидродинамического тракта термохимического реактора, а именно, противоточного рекуперативного теплообменника, нагревателя и реакционной зоны реактора в единый узел с пространственным разделением областей, где элементы конструкции реактора подвергается либо только механическому, либо только термическому воздействию.The solution to the problems of using available mechanically and chemically resistant materials is the arrangement of the hydrodynamic path of a thermochemical reactor, namely, a counter-current recuperative heat exchanger, a heater and a reaction zone of the reactor into a single unit with spatial separation of regions where the structural elements of the reactor are exposed to either only mechanical or only thermal action.

Такое разделение осуществляется, например, в спиральных термохимических реакторах, где жидкое сырье подводится и, соответственно, продукты переработки отводятся по внешним виткам плоских спиралей при пониженной температуре в начале теплообменника, а нагреватель, как правило, электрического типа, находится вблизи оси у внутренних витков спиралей в конце теплообменника при повышенной температуре. Находящиеся при высокой температуре элементы конструкции испытывают лишь равномерное со всех сторон давление, т.е. не испытывают силовых воздействий. Роль силового бандажа, принимающего на себя механические нагрузки, принимают на себя находящаяся при пониженной температуре образующая цилиндрического корпуса, в которую помещен теплообменник вместе с нагревателем, и торцевые фланцы цилиндрического корпуса, теплоизолированные от нагревателя и спиралей теплообменника (см. например, патент RU 2408649 «Способ переработки органических отходов и устройство для его осуществления»).Such separation is carried out, for example, in spiral thermochemical reactors, where liquid raw material is supplied and, accordingly, the processed products are removed along the outer turns of flat spirals at a low temperature at the beginning of the heat exchanger, and the heater, as a rule, of an electric type, is located near the axis at the inner turns of the spirals at the end of the heat exchanger at elevated temperatures. Structural elements located at high temperatures experience only pressure uniform from all sides, i.e. do not experience forceful influences. The role of the power band, which takes on mechanical loads, is assumed by the generatrix of the cylindrical body located at a low temperature, in which the heat exchanger is placed together with the heater, and the end flanges of the cylindrical body, thermally insulated from the heater and the heat exchanger spirals (see, for example, patent RU 2408649 " A method for processing organic waste and a device for its implementation ").

Входящая жидкость, являющаяся сырьем, движется в теплообменнике по спирали от периметра к центру, нагреваясь через общую стенку каналов движущейся в противоположном направлении от центра к периферии продуктами термохимических превращений. По мере своего продвижения при достижении сырьем определенных температур в сырье начинают происходить эндотермические реакции распада сложных молекул и экзотермические химические реакции синтеза из простых других молекул. Скорость эндотермических мономолекулярных реакций распада резко зависит от температуры (возрастает для большинства молекул на порядок при изменении температуры примерно на 30°С). При высоких давлениях добавляются еще и бимолекулярные реакции с участием радикалов, имеющие более низкие энергии активации и позволяющие приводить термохимические превращения при более низких температурах в реакторе. Характерная скорость термохимических реакций при высоких температурах может составлять единицы и десятки секунд, что позволяет использовать проточные части теплообменника и нагревателя в качестве собственно термохимических реакторов.The incoming liquid, which is the raw material, moves in the heat exchanger in a spiral from the perimeter to the center, being heated through the common wall of the channels moving in the opposite direction from the center to the periphery by the products of thermochemical transformations. As it progresses, when the raw material reaches certain temperatures in the raw material, endothermic decomposition reactions of complex molecules and exothermic chemical reactions of synthesis from simple other molecules begin to occur. The rate of endothermic monomolecular decomposition reactions sharply depends on temperature (it increases by an order of magnitude for most molecules when the temperature changes by about 30 ° C). At high pressures, bimolecular reactions with the participation of radicals are also added, which have lower activation energies and allow thermochemical transformations to be carried out at lower temperatures in the reactor. The characteristic rate of thermochemical reactions at high temperatures can be units and tens of seconds, which makes it possible to use the flow paths of the heat exchanger and heater as thermochemical reactors proper.

Однако, быстропроточный термохимический реактор на основе спиральных теплообменников оказываются неприспособленным для переработки больших объемов сырья из-за проблем с его весогабаритными характеристиками. Увеличение производительности по сырью требует увеличения площади проходного сечения каналов в теплообменнике для потоков сырья и продуктов термохимических превращений, что ведет к увеличению внешнего диаметра силового бандажа, толщина которого должна расти пропорционально его диаметру. Работа при высоких температурах также требует увеличения длины каналов противоточных рекуперативных теплообменника вдоль потока, что приводит к увеличению числа витков спирали и также ведет к увеличению диаметра теплообменника. И, наконец, увеличение энергетической эффективности быстропроточного термохимического реактора, которую можно определить как снижение энергетических затрат за счет снижения общих потерь на теплопроводность как через внешние стенки, так и конвективные потери за счет выноса тепла продуктами термохимических превращений, которые требуют хорошей теплоизоляции между соседними парами витков каналов спирального теплообменника, что также увеличивает размеры силового бандажа.However, a fast-flow thermochemical reactor based on spiral heat exchangers turns out to be unsuitable for processing large volumes of raw materials due to problems with its weight and size characteristics. An increase in feedstock productivity requires an increase in the flow area of channels in the heat exchanger for feed streams and products of thermochemical transformations, which leads to an increase in the outer diameter of the power band, the thickness of which must grow in proportion to its diameter. Operation at high temperatures also requires an increase in the length of the channels of the counter-flow recuperative heat exchanger along the flow, which leads to an increase in the number of spiral turns and also leads to an increase in the diameter of the heat exchanger. And, finally, an increase in the energy efficiency of a fast-flow thermochemical reactor, which can be defined as a decrease in energy costs due to a decrease in total losses for thermal conductivity both through the outer walls and convective losses due to the removal of heat by products of thermochemical transformations, which require good thermal insulation between adjacent pairs of loops channels of the spiral heat exchanger, which also increases the size of the power band.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности и энергетической эффективности быстропроточного термохимического реактора высокого давления.The aim of the present invention is to increase the productivity and energy efficiency of a high-pressure fast-flow thermochemical reactor.

Указанная цель достигается тем, что в известном быстропроточном термохимическом реакторе высокого давления, включающим в себя гидродинамический тракт с противоточным рекуперативным теплообменником и нагревателем, заключенный в силовой бандаж, противоточный рекуперативный теплообменник выполнен в виде набора плоских пластин с расположенными между ними проточными каналами для сырья и продуктов термохимических реакций, при этом плоские пластины герметично соединены между собой прокладками по боковым краям так, что пластины и прокладки совместно играют роль элементов силового бандажа вдоль плоскости пластин, для силового бандажа в перпендикулярном направлении установлены снаружи плоские плиты, стянутые между собой шпильками или штангами, между пластинами и плитами, пластинами и шпильками установлена теплоизоляция для снижения температуры силовых элементов бандажа, охлаждаемых, например, окружающим воздухом.This goal is achieved by the fact that in the known fast-flow thermochemical high-pressure reactor, which includes a hydrodynamic path with a counter-flow recuperative heat exchanger and a heater, enclosed in a power band, the counter-flow recuperative heat exchanger is made in the form of a set of flat plates with flow channels between them for raw materials and products thermochemical reactions, while the flat plates are hermetically interconnected by spacers along the lateral edges so that the plates and spacers together play the role of elements of the power band along the plane of the plates; for the power band in the perpendicular direction, flat plates are installed outside, pulled together by pins or rods, between with plates and plates, plates and pins, thermal insulation is installed to reduce the temperature of the power elements of the band, cooled, for example, by ambient air.

Другое отличие заключается в том, что гидродинамический тракт секционируют вдоль направления потока газа, секции теплообменника через теплоизоляцию складывают друг на друга, стягивают общими плитами бандажа, и соединяют между собой таким образом, чтобы самые холодные секции теплообменника, т.е. секции с входящим и выходящим потоками сырья и продуктов термохимических превращений, располагались около плит бандажа, а для компенсации температурных деформаций в различных режимах работы реактор, например, плиты бандажа выполняются из пластин рессорной стали.Another difference is that the hydrodynamic path is sectioned along the direction of the gas flow, the sections of the heat exchanger are stacked on top of each other through thermal insulation, pulled together by common shroud plates, and interconnected in such a way that the coldest sections of the heat exchanger, i.e. sections with incoming and outgoing flows of raw materials and products of thermochemical transformations were located near the shroud plates, and to compensate for temperature deformations in various operating modes, the reactor, for example, shroud plates are made of spring steel plates.

На рисунке 1 изображено поперечное сечение рекуперативного противоточного теплообменника быстропроточного реактора с силовым бандажом.Figure 1 shows a cross-sectional view of a recuperative counterflow heat exchanger in a fast flow reactor with a power shroud.

На рисунке 2 приведен пример секционированного вдоль потока двойного теплообменника с общим нагревателем и общими плитами бандажа.Figure 2 shows an example of a double-sectioned double heat exchanger with a common heater and common shroud plates.

Проточные каналы противоточного теплообменника для сырья 1 и для продуктов термохимических реакций 2 образованы плоскими пластинами 3, разделяющими движущиеся во встречных направлениях потоки сырья и продуктов термохимических реакций. Для увеличения площади теплообмена между этими потоками и выравнивания их скоростей, общие потоки секционируют как по ширине, так и по высоте теплообменника. Для компенсации прогиба пластин из-за различия в давлениях сырья и продуктов термохимических реакций и предотвращения деформаций между пластинами установлены бобышки 4. По боковым сторонам пластин 3 установлены и герметично соединены с пластинами, например, путем сварки, прокладки 5, которые вместе с пластинами образуют силовой бандаж, который позволяет выдерживать высокое давление жидкостей вдоль поверхности пластин и при повышенных температурах. Прочность при повышенных температурах и давлениях определяется соотношение толщин пластин 3 и прокладок 4.The flow channels of a counterflow heat exchanger for raw materials 1 and for products of thermochemical reactions 2 are formed by flat plates 3 separating flows of raw materials and products of thermochemical reactions moving in opposite directions. To increase the heat exchange area between these streams and equalize their speeds, the total streams are sectioned both along the width and along the height of the heat exchanger. To compensate for the deflection of the plates due to the difference in the pressures of raw materials and products of thermochemical reactions and to prevent deformations, bosses 4 are installed between the plates. band, which allows to withstand high pressure of liquids along the surface of the plates and at elevated temperatures. Strength at elevated temperatures and pressures is determined by the ratio of the thicknesses of plates 3 and gaskets 4.

В перпендикулярном от плоскости пластин направлении параллельно пластинам 3 через теплоизоляционные плиты 6 установлены плиты бандажа 7, стянутые между собой штангами 8, являющиеся элементами силового бандажа, обеспечивающие прочность теплообменника в перпендикулярном к плоским пластинам 3 направлении. Для понижения температур плит 7 и штанг 8, плиты и штанги охлаждают воздухом или охлаждающей жидкостью. Для компенсации нагрузок из-за теплового расширения каналов теплообменника в различных режимах работы реактора сами плиты могут выполняться из набора пластин рессорной стали.In the direction perpendicular to the plane of the plates, parallel to the plates 3, through the heat-insulating plates 6, the plates of the shroud 7 are installed, pulled together by the rods 8, which are elements of the power band, ensuring the strength of the heat exchanger in the direction perpendicular to the flat plates 3. To lower the temperatures of plates 7 and rods 8, plates and rods are cooled with air or cooling liquid. To compensate for the loads due to thermal expansion of the heat exchanger channels in different operating modes of the reactor, the plates themselves can be made from a set of spring steel plates.

Приведенная на рис. 1 конструкция реактора работает следующим образом. При появлении потока жидкостей в каналах возникают распирающие усилия, направленные во все стороны поперек потока. В направлении плоскостей пластин 3 на прокладки 5 будут действовать давление Pm=Pf(h/d), где Pf - давление жидкости, приводящее к растяжению плоских пластин h - высота канала, d - толщина пластины. При работе реактора в сверхкритическом режиме давление жидкости обычно не превышает Pf=30-40 МПа. Прочность обычных нержавеющих сталей в рабочем температурном режиме находится в диапазоне Ps=200-1000 МПа, что много больше Pm. Варьируя толщину пластин и марку сталей, можно выбрать надежное соотношение отношения толщин пластин к высоте отдельных каналов.Shown in fig. 1, the design of the reactor works as follows. When a flow of liquids appears in the channels, bursting forces occur, directed in all directions across the flow. In the direction of the planes of the plates 3, the pressure P m = P f (h / d) will act on the spacers 5, where P f is the pressure of the liquid, leading to the stretching of the flat plates, h is the height of the channel, d is the thickness of the plate. When the reactor operates in a supercritical mode, the liquid pressure usually does not exceed P f = 30-40 MPa. The strength of conventional stainless steels in the operating temperature range is in the range P s = 200-1000 MPa, which is much higher than P m . By varying the thickness of the plates and the steel grade, it is possible to choose a reliable ratio of the ratio of the plate thicknesses to the height of individual channels.

Что касается плит и стягивающих штанг или шпилек, то здесь, поскольку эти элементы находятся в допустимом для надежной работы температурном диапазоне, проблем с выбором материала практически не возникает.As for the plates and tie rods or studs, here, since these elements are in the temperature range permissible for reliable operation, there are practically no problems with the choice of material.

Приведенный на рисунке 2 вариант быстропроточного термохимического реактора содержит два секционированных вдоль потока противоточных рекуперативных теплообменника 9, между которыми расположен общий нагреватель 10 и которые вместе стянуты силовым бандажом из плит 7 и штанг 8. Между секциями располагается теплоизоляция 6, выполненная, например, из термостойкого бетона. Приведенный на рисунке 2 вариант быстропроточного термохимического реактора близок к реактору со спиральным теплообменником, однако здесь нет ограничений по производительности реактора, поскольку он допускает увеличение его размера по всем трем направлениям, практически не увеличивая весогабаритные характеристики броневой защиты. Входящий 1 и выходящий 2 потоки, соответственно, сырья и продуктов реакций располагаются вблизи стягивающих плит 7, которые в этом случае автоматически находятся в рабочем температурном диапазоне для силовых материалов. Здесь также как и на рисунке 1, материалы, находящиеся при высоких температурах, не испытывают усилий, выходящих за пределы применимости распространенных сталей.The variant of a fast-flow thermochemical reactor shown in Figure 2 contains two countercurrent recuperative heat exchangers 9, sectioned along the flow, between which a common heater 10 is located and which are pulled together by a power band of plates 7 and rods 8. Between the sections is thermal insulation 6, made, for example, of heat-resistant concrete ... The variant of a fast-flow thermochemical reactor shown in Figure 2 is close to a reactor with a spiral heat exchanger, but there are no restrictions on the reactor's performance, since it allows an increase in its size in all three directions, practically without increasing the weight and size characteristics of the armor protection. Incoming 1 and outgoing 2 streams, respectively, of raw materials and reaction products are located near the tightening plates 7, which in this case are automatically in the operating temperature range for power materials. Here, as in Figure 1, materials at high temperatures do not experience forces beyond the range of applicability of common steels.

Предлагаемая полезная модель позволяет создавать быстропроточные высокотемпературные термохимические реакторы практически на любую заданную производительность с использованием распространенных конструкционных материалов.The proposed utility model makes it possible to create fast-flow high-temperature thermochemical reactors for practically any given capacity using common structural materials.

Claims (2)

1. Быстропроточный термохимический реактор высокого давления, включающий в себя гидродинамический тракт с противоточным рекуперативным теплообменником, нагревателем, заключенный в силовой бандаж, отличающийся тем, что противоточный рекуперативный теплообменник выполнен в виде набора плоских пластин с расположенными между ними проточными каналами для сырья и продуктов термохимических реакций, при этом плоские пластины герметично соединены между собой прокладками по боковым краям так, что пластины и прокладки совместно играют роль элементов силового бандажа вдоль плоскости пластин, для силового бандажа в перпендикулярном направлении установлены снаружи плоские плиты, стянутые между собой шпильками или штангами, между пластинами и плитами, пластинами и шпильками установлена теплоизоляция.1. Fast-flow high-pressure thermochemical reactor, including a hydrodynamic path with a counter-flow recuperative heat exchanger, a heater, enclosed in a power band, characterized in that the counter-flow recuperative heat exchanger is made in the form of a set of flat plates with flow channels located between them for raw materials and products of thermochemical reactions , while the flat plates are hermetically interconnected by spacers along the side edges so that the plates and spacers together play the role of elements of a power band along the plane of the plates; thermal insulation is installed with plates, plates and pins. 2. Быстропроточный термохимический реактор по п. 1, отличающийся тем, что гидродинамический тракт секционирован вдоль направления потока газа, секции теплообменника через теплоизоляцию сложены друг на друга, стянуты общими плитами бандажа и соединены между собой таким образом, что самые холодные секции теплообменника, т.е. секции с входящим и выходящим потоками сырья и продуктов термохимических превращений, расположены около плит бандажа, которые выполнены из пластин рессорной стали.2. A fast-flow thermochemical reactor according to claim 1, characterized in that the hydrodynamic path is sectioned along the direction of the gas flow, the sections of the heat exchanger are stacked on top of each other through the thermal insulation, pulled together by common shroud plates and interconnected in such a way that the coldest sections of the heat exchanger, i.e. e. sections with incoming and outgoing flows of raw materials and products of thermochemical transformations are located near the shroud plates, which are made of spring steel plates.
RU2021114456U 2021-05-21 2021-05-21 High pressure fast flow thermochemical reactor RU207959U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114456U RU207959U1 (en) 2021-05-21 2021-05-21 High pressure fast flow thermochemical reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114456U RU207959U1 (en) 2021-05-21 2021-05-21 High pressure fast flow thermochemical reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU207959U1 true RU207959U1 (en) 2021-11-26

Family

ID=78719638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114456U RU207959U1 (en) 2021-05-21 2021-05-21 High pressure fast flow thermochemical reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU207959U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807773C1 (en) * 2023-03-22 2023-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Modular flow microfluid reactor to perform chemical reactions at high pressure and temperature

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2149468C1 (en) * 1998-04-03 2000-05-20 Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники Nuclear rocket engine reactor
RU2234975C2 (en) * 1998-07-09 2004-08-27 Стоун энд Вебстэ, Инк. Radial-flow through reactor and method for processing of liquid reactant flow
WO2008132313A2 (en) * 2007-03-30 2008-11-06 Ifp Compact exchanger reactor using a plurality of porous burners
RU2361809C2 (en) * 2007-09-25 2009-07-20 Борис Тихонович Плаченов Method of obtaining synthetic gas and device to this end

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2149468C1 (en) * 1998-04-03 2000-05-20 Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники Nuclear rocket engine reactor
RU2234975C2 (en) * 1998-07-09 2004-08-27 Стоун энд Вебстэ, Инк. Radial-flow through reactor and method for processing of liquid reactant flow
WO2008132313A2 (en) * 2007-03-30 2008-11-06 Ifp Compact exchanger reactor using a plurality of porous burners
RU2361809C2 (en) * 2007-09-25 2009-07-20 Борис Тихонович Плаченов Method of obtaining synthetic gas and device to this end

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807773C1 (en) * 2023-03-22 2023-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Modular flow microfluid reactor to perform chemical reactions at high pressure and temperature

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10401092B2 (en) Nested-flow heat exchangers and chemical reactors
US5304354A (en) Catalytic chemical reaction assembly
WO2018111149A1 (en) Method of activating a catalyst, reactor, and method of obtaining hydrocarbons in the fischer-tropsch process
CN204841618U (en) Methanization reactor
KR20210116145A (en) Hydrogen generation systems
CN204841617U (en) Many beds methanator
CN110770525A (en) Reaction device with heat exchanger and use thereof
RU207959U1 (en) High pressure fast flow thermochemical reactor
US5262130A (en) Fixed bed chemical reactor
WO2017153970A1 (en) Supercritical water gasification with decoupled pressure and heat transfer modules
EP2896452B1 (en) Steam reformer
US8506765B2 (en) Device and method for thermal decomposition of organic materials
JP5312355B2 (en) Reactor and reaction product manufacturing method using the same
Izurieta et al. Process intensification through the use of multifunctional reactors for PEMFC grade hydrogen production: Process design and simulation
US20230031590A1 (en) System for methanol production from a synthesis gas rich in hydrogen and co2/co
Sahari et al. Design of reformer and water gas shift reactor for production of hydrogen gas via steam methane reforming
CN2892837Y (en) High-concentration industrial waste water processing system
KR101815753B1 (en) Self heat supply dehydrogenation reactor with heat source plate inside catalyst layer
CN201713409U (en) Processing system for high-concentration industrial sewage
CN108355367B (en) Naphthalene evaporation device in phthalic anhydride preparation process
US11033871B2 (en) Apparatus for converting a feed gas into a product gas
Liang Green Haber-Bosch Process: A Small-Scale Ammonia Reactor System Design
KR20240053628A (en) Reactor, ammonia decomposition device and method
CN105861085B (en) A kind of method of synthesis gas system substitution natural gas
WO2023242357A1 (en) Biogas feed for production of acetic acid