RU2310502C2 - Способ проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях и теплообменник для его осуществления - Google Patents
Способ проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях и теплообменник для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310502C2 RU2310502C2 RU2003127382/15A RU2003127382A RU2310502C2 RU 2310502 C2 RU2310502 C2 RU 2310502C2 RU 2003127382/15 A RU2003127382/15 A RU 2003127382/15A RU 2003127382 A RU2003127382 A RU 2003127382A RU 2310502 C2 RU2310502 C2 RU 2310502C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- working fluid
- chemical reaction
- temperature
- reaction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
- F28F9/0275—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple branch pipes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-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
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-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
- F28D9/0087—Heat-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 with flexible plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
- B01J2208/0015—Plates; Cylinders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
- B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0077—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
- F28F2009/0297—Side headers, e.g. for radiators having conduits laterally connected to common header
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу непрерывного проведения определенной химической реакции в так называемых псевдоизотермических условиях, то есть в условиях, в которых путем регулирования температуру реакции поддерживают на уровне предварительно заданной оптимальной температуры с небольшими от нее отклонениями. Сущность изобретения: способ непрерывного проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях осуществляют в реакционной среде, например в слое катализатора, в которую помещают по меньшей мере один теплообменник, в который подают первый поток рабочего теплоносителя с заданной температурой на входе с пропусканием этого потока от входа к выходу. По меньшей мере в один теплообменник через по меньшей мере один распределитель в одной или нескольких промежуточных точках на пути движения рабочего теплоносителя подают второй поток рабочего теплоносителя для контроля температуры в реакционной среде. Представлен также теплообменник для проведения химической реакции, содержащий две большие стенки (21, 22), камеру, расположенную между стенками (21, 22), через которую пропускают рабочий теплоноситель, входной (24) и выходной (25) патрубки соответственно для подвода и отвода рабочего теплоносителя из камеры, по меньшей мере один распределитель (30, 31) рабочего теплоносителя, закрепленный по меньшей мере на одной стенке (21, 22) на некотором расстоянии от патрубков (24, 25) и сообщающийся с камерой, и по меньшей мере канал (28) для подачи рабочего теплоносителя по меньшей мере в один распределитель (30, 31). Изобретение позволяет поддерживать на постоянном уровне предварительно заданную температуру реакции или регулировать ее в очень узком диапазоне значений для более полного завершения химической реакции. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к способу проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях, т.е. в условиях, в которых путем регулирования температуру реакции поддерживают на уровне предварительно заданной оптимальной температуры с небольшими от нее отклонениями. Изобретение относится, в частности, к способу указанного выше типа и регулированию температуры каталитических реакций, основанному на использовании теплообменников, погруженных в реакционную среду, например в слой катализатора, в которой протекает определенная химическая реакция. Более конкретно настоящее изобретение относится, но не исключительно, к способу проведения химических реакций, регулирование температуры которых осуществляется с использованием пластинчатых погруженных в слой катализатора теплообменников, через которые проходит соответствующий жидкий или газообразный рабочий теплоноситель.
Настоящее изобретение относится также к теплообменнику соответствующей конструкции, предназначенному для проведения химической реакции предлагаемым в изобретении способом.
Известно, что для полного проведения экзотермических или эндотермических химических реакций, таких как реакции синтеза метанола, формальдегида или стирола, среду, в которой протекает реакция, необходимо соответствующим образом нагревать или охлаждать, постоянно поддерживая температуру реакции в узком диапазоне на уровне предварительно заданной теоретической температуры.
Известно также, что в настоящее время для этого широко используют погруженные в среду, в которой протекает реакция (обычно в слой катализатора) теплообменники различного типа, через которые проходит соответствующий рабочий теплоноситель.
Степень псевдоизотермичности реакции или степень развития реакции или ее завершения зависят от того, каким образом используются такие теплообменники, а также от их функциональных возможностей и эффективности подвода тепла в среду или отвода тепла из среды, в которой протекает реакция (теплового коэффициента полезного действия).
При всех своих многочисленных преимуществах известные в настоящее время способы проведения химических реакций в псевдоизотермических условиях обладают, как известно, определенным недостатком, который в промышленных условиях ограничивает степень развития реакции или ее завершения.
При проведении химических реакций известными способами температура рабочего теплоносителя, проходящего через теплообменник по строго определенному пути от входа к выходу, в результате теплообмена со средой, в которой протекает реакция, в частности со слоем катализатора, в который погружен теплообменник, существенным образом меняется.
Такое по существу непрерывное изменение температуры рабочего теплоносителя на всем пути его прохождения через теплообменник неизбежно сопровождается постепенным снижением от входа до выхода фактической эффективности теплообменника.
Из-за изменения температуры рабочего теплоносителя теплообмен между ним и средой, в которой протекает реакция, происходит с разной в разных участках стенок теплообменника эффективностью, которая снижается по мере уменьшения разности температур между внутренней и внешней поверхностями теплообменника.
Таким образом, при проведении химических реакций известными способами с использованием обычных теплообменников температура реакции, характеризующая степень псевдоизотермичности условий, в которых протекает реакция, всегда меняется в достаточно широком интервале относительно теоретической температуры, соответствующей изотермическим условиям проведения реакции. Такое изменение температуры реакции в достаточно широком интервале, как известно, существенным образом ограничивает степень завершения или полноту окончания соответствующей химической реакции.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ проведения химической реакции в так называемых псевдоизотермических условиях, основанный на использовании работающих в среде, в которой протекает реакция, теплообменников, которые позволяют поддерживать на постоянном уровне предварительно заданную температуру реакции или каким-либо иным путем регулировать ее в очень узком диапазоне значений с целью существенного увеличения по сравнению с известными способами степени развития реакции или ее завершения.
Основная идея изобретения, позволяющая решить эту проблему, связана с регулированием и поддержанием на заданном уровне температуры рабочего теплоносителя по мере его прохождения через соответствующий теплообменник.
В соответствии с этой идеей для решения указанной выше задачи в изобретении предлагается способ непрерывного проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях в реакционной среде, в которую помещают по меньшей мере один теплообменник, в который подают первый поток рабочего теплоносителя с заданной температурой на входе с пропусканием этого потока от входа к выходу. Предлагаемый в изобретении способ отличается тем, что по меньшей мере в один теплообменник через по меньшей мере один распределитель в одной или нескольких промежуточных точках на пути движения рабочего теплоносителя подают второй поток рабочего теплоносителя для контроля температуры в реакционной среде.
Выбрав соответствующим образом температуру второго потока рабочего теплоносителя на входе в теплообменник и количество промежуточных точек, в которых второй поток рабочего теплоносителя смешивается с первым потоком рабочего теплоносителя, можно добиться того, чтобы на всем пути проходящий через теплообменник рабочий теплоноситель имел температуру, если не равную, то хотя бы близкую к температуре первого потока рабочего теплоносителя на входе в теплообменник. Таким образом создаются условия, позволяющие регулировать температуру рабочего теплоносителя в пределах очень узкого диапазона заданных значений и даже поддерживать ее на постоянном уровне при его прохождении через соответствующий теплообменник.
Настоящее изобретение относится также к теплообменнику, конструктивные и функциональные особенности которого позволяют использовать его в предлагаемом в изобретении способе. Предлагаемый в изобретении теплообменник содержит две большие стенки, расположенную между стенками камеру, через которую пропускают рабочий теплоноситель, входной и выходной патрубки соответственно для подвода и отвода рабочего теплоносителя из камеры, по меньшей мере один распределитель рабочего теплоносителя, закрепленный по меньшей мере на одной стенке на некотором расстоянии от патрубков и сообщающийся с камерой, и по меньшей мере канал для подачи рабочего теплоносителя по меньшей мере в один распределитель.
Отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере одного из иллюстрирующих, но не ограничивающих объем изобретения вариантов его возможного выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На прилагаемых к описанию чертежах показано:
на фиг.1 - схематичное изображение в аксонометрической проекции теплообменника, который можно использовать при проведении химических реакций предлагаемым в настоящем изобретении способом,
на фиг.2 - поэлементное изображение в увеличенном масштабе теплообменника, показанного на фиг.1,
на фиг.3 - увеличенное изображение теплообменника в сечении плоскостью III-III по фиг.1,
на фиг.4 - схематичное изображение в аксонометрической проекции показанного на фиг.1 теплообменника, выполненного по другому варианту, и
на фиг.5 - сечение теплообменника плоскостью V-V по фиг.4.
На всех перечисленных выше чертежах теплообменник, предназначенный для проведения химических реакций предлагаемым в настоящем изобретении способом, в сборе обозначен позицией 1.
Теплообменник 1, который по схемным соображениям и для простоты конструкции выполнен в виде плоского параллелепипеда, имеет две по существу плоские изготовленные предпочтительно из металлических листов большие стенки 2 и 3, которые расположены на определенном расстоянии друг против друга и соединены между собой по внешнему краю небольшими по ширине стенками 4.
Между стенками 2, 3 и 4 расположена камера 5, которая с одной стороны через входной патрубок 6 соединяется с источником (на чертежах не показан) рабочего теплоносителя, а с другой стороны через выходной патрубок 7 - с коллектором (также не показанным на чертеже), в который попадает прошедший через теплообменник рабочий теплоноситель.
В камере 5 расположены направляющие перегородки, разделительные стенки или другие не показанные для упрощения на чертежах аналогичные детали, которые формируют путь, по которому проходит основной поток проходящего через теплообменник рабочего теплоносителя. Проходящий через теплообменник 1 от входного патрубка 6 до выходного патрубка 7 по образованному направляющими перегородками или разделительными стенками пути рабочий теплоноситель омывает и охлаждает, соответственно, нагревает всю внутреннюю поверхность противоположных стенок 2, 3 теплообменника.
К одной из стенок теплообменника, например к стенке 3, крепятся два (или более) одинаковых распределителя 8, 9, расположенных в определенных промежуточных положениях на пути движения проходящего через теплообменник рабочего теплоносителя. Распределители 8, 9 расположены параллельно друг другу на определенном расстоянии от входного и выходного патрубков 6 и 7 соответственно.
Расположенные на некотором расстоянии друг от друга распределители 8 и 9 сообщаются с внутренней камерой 5 теплообменника 1 и одновременно соединяются патрубками 11 и 12 с каналом 10, в частности, в форме трубы, по которой в них подается рабочий теплоноситель.
В предпочтительном варианте (фиг.2) каждый распределитель 8, 9 состоит из множества выполненных в стенке 3 отверстий 13, равномерно расположенных на прямой линии вдоль корпуса 14 распределителя 8, 9. Корпус 14 распределителя имеет форму коробки, которая крепится к стенке 3 и закрывает все множество отверстий 13, образуя, о чем подробнее сказано ниже, камеру 15 для распределения второго потока подаваемого в теплообменник рабочего теплоносителя.
Для регулирования температуры реакции, например высокоэкзотермической реакции синтеза метанола, предлагаемым в изобретении способом используют несколько теплообменников описанного выше типа, соответствующим образом расположенных в среде, в которой непрерывно протекает реакция синтеза, представляющей собой, в частности, слой соответствующего катализатора.
Каждый теплообменник соединяют через входной патрубок 6 с источником (на чертеже не показан) рабочего теплоносителя и через выходной патрубок 7 - с общим коллектором (на чертеже не показан), в который попадает прошедший через теплообменник рабочий теплоноситель.
Распределители 8, 9 каждого теплообменника соединяют с источником рабочего теплоносителя каналом 10.
После выполнения этого предварительного этапа можно приступить к проведению самой реакции.
При проведении реакции теплообменники 1 используют для отвода или подвода тепла, которое либо выделяется в окружающей теплообменники среде, в которой протекает реакция, либо передается в нее в количестве, необходимом для протекания реакции. Расположенные в среде, в которой протекает реакция, теплообменники 1 обеспечивают необходимый теплообмен между окружающей средой и первым потоком рабочего теплоносителя, который во время реакции подают в каждый теплообменник через соответствующий входной патрубок 6.
Расход первого потока рабочего теплоносителя и его температуру вычисляют заранее обычными способами в соответствии с химическими и кинетическими особенностями конкретной реакции и с учетом того, что "выход или отдача" теплообменника (а следовательно, и степень развития реакции) зависит от фактической разности между температурой окружающей среды, в которой протекает реакция, и температурой проходящего через теплообменник рабочего теплоносителя.
Очевидно, что с максимальным выходом теплообмен происходит на тех участках теплообменников, которые расположены ближе к входным патрубкам 6, т.е. там, где разность между температурой окружающей среды, в которой протекает реакция, и температурой проходящего через теплообменники рабочего теплоносителя достигает своего наибольшего значения. В результате теплообмена с окружающей средой температура проходящего через теплообменники рабочего теплоносителя по мере удаления от входных патрубков меняется и постепенно приближается к температуре окружающей среды.
С той целью, чтобы меняющаяся температура рабочего теплоносителя "не выходила" из заданного диапазона температур, который должен быть достаточно узким с небольшими отклонениями от заранее вычисленного значения температуры, в настоящем изобретении предлагается в каждый теплообменник подавать второй поток рабочего теплоносителя, используя для этого канал 10 и множество расположенных на теплообменниках распределителей 8 и 9 соответственно.
Температуру второго потока рабочего теплоносителя выбирают таким образом, чтобы после перемешивания двух потоков рабочего теплоносителя температура рабочего теплоносителя внутри теплообменников в месте расположения распределителей по существу не отличалась от температуры первого потока рабочего теплоносителя на входе в теплообменник.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет при соответствующем выборе температуры второго потока теплоносителя и количества и места расположения распределителей 8, 9 в каждом теплообменнике поддерживать температуру рабочего теплоносителя на всем пути его прохождения через теплообменник на уровне заданной температуры с определенными допустимыми отклонениями от нее в ту или иную сторону.
Жесткая корреляция между температурой реакционной среды и температурой рабочего теплоносителя, который проходит через погруженный в эту среду теплообменник, позволяет контролировать температуру реакционной среды, которая по существу соответствует температуре реакции.
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является возможность регулировать коэффициент теплообмена между рабочим теплоносителем, проходящим через теплообменник, и химически активной жидкостью, проходящей через среду, в которой протекает реакция.
Таким образом, подавая в теплообменники рабочий теплоноситель в виде множества отдельных потоков и независимо меняя расход и скорость рабочего теплоносителя в каждом потоке, можно соответствующим образом регулировать расход и скорость рабочего теплоносителя внутри каждого теплообменника.
Учитывая, что коэффициент теплообмена напрямую зависит от расхода и скорости рабочего теплоносителя и возрастает или уменьшается соответственно с увеличением или уменьшением расхода и скорости рабочего теплоносителя, предлагаемое в настоящем изобретении решение, обеспечивающее возможность создания теплообменника с необходимым на всей поверхности теплообменом, позволяет оптимальным образом контролировать весь процесс развития реакции.
В показанном на фиг.4 теплообменнике, выполненном в соответствии с предпочтительным и обладающим наибольшими преимуществами вариантом, для подачи второго потока рабочего теплоносителя в распределители используют не отдельную внешнюю трубу, а внутренний канал, образованный стенками самого теплообменника.
Предлагаемый в этом варианте теплообменник 20 изготовлен из двух металлических листов 21, 22 уменьшенной толщины, которые можно пластически деформировать и затем соединить по периметру уложенные друг на друга их края сварными швами 23.
Сварку противоположных сторон 20а, 20b листов выполняют с учетом наличия расположенных на них входного и выходного патрубков 24 и 25, предназначенных соответственно для подвода и отвода рабочего теплоносителя.
Листы 21, 22 соединены между собой также по существу Г-образным сварным швом 27, который проходит на небольшом расстоянии от параллельной, не имеющей входного или выходного патрубка стороны 20с теплообменника 20. На имеющей два патрубка стороне 20а теплообменника 20 расположен канал 28 в форме третьего, приваренного к листам сварным швом 27 патрубка, через который, о чем более подробно сказано ниже, внутрь теплообменника подают второй поток рабочего теплоносителя.
Предлагаемый в этом варианте теплообменник имеет внутреннюю камеру 26, через которую проходит рабочий теплоноситель, и канал 29 в форме внутреннего канала для прохода второго потока рабочего теплоносителя, которые образуются при упругой деформации листов 21, 22, например, с помощью вдуваемого между ними сжатого газа. Канал 29 для прохода второго потока рабочего теплоносителя расположен на участке между Г-образным сварным швом 27 и одной из сторон 20с самого теплообменника.
Следует отметить, что канал 29 для прохода второго потока рабочего теплоносителя, образованный деформированными стенками 21, 22 теплообменника 20, полностью и герметично изолирован сварным швом 27 от внутренней камеры 26 теплообменника, через которую проходит основной поток рабочего теплоносителя.
На одном из листов, из которых изготовлен теплообменник 20, в частности на листе 22, расположено несколько распределителей 30, 31, которые и конструктивно, и функционально аналогичны распределителям, показанным на фиг.1-3. Распределители 30, 31 сообщаются с внутренней камерой 26 теплообменника через множество отверстий 32, выполненных в соответствующем листе, и с указанным каналом 29, в котором для этого в определенных местах выполнены соответствующие отверстия 33.
Настоящее изобретение допускает возможность изменения и усовершенствования рассмотренных выше вариантов, которые, однако, не должны выходить за объем приведенной ниже формулы изобретения.
Так, например, распределители 8-9 и 30-31 можно симметрично закрепить на обеих стенках 2, 3 и 21, 22 теплообменника (этот вариант выполнения предлагаемого в изобретении теплообменника на чертежах не показан).
Такое выполнение теплообменника позволяет уменьшить потери давления подаваемого в него второго потока рабочего теплоносителя. При этом одновременно можно снизить по сравнению с описанным выше вариантом и скорость второго потока рабочего теплоносителя, облегчив тем самым его попадание в теплообменник. Снижение потерь давления второго потока рабочего теплоносителя снижает и общие потери давления проходящего через теплообменник рабочего теплоносителя.
Предлагаемое в этом варианте увеличение количества распределителей позволяет также уменьшить толщину распределителя. Уменьшение толщины распределителей способствует в свою очередь более равномерному уплотнению катализатора в зоне реакции, в которой расположен теплообменник, и упрощает процесс загрузки и выгрузки катализатора из зоны реакции.
Claims (6)
1. Способ непрерывного проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях в реакционной среде, например в слое катализатора, в которую помещают, по меньшей мере, один теплообменник, в который подают первый поток рабочего теплоносителя с заданной температурой на входе с пропусканием этого потока от входа к выходу, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в один теплообменник через, по меньшей мере, один распределитель в одной или нескольких промежуточных точках на пути движения рабочего теплоносителя подают второй поток рабочего теплоносителя для контроля температуры в реакционной среде.
2. Теплообменник для проведения химической реакций способом по п.1, содержащий две большие стенки (2, 3; 21, 22), камеру (5, 26), расположенную между стенками (2, 3; 21, 22), через которую пропускают рабочий теплоноситель, входной (6, 24) и выходной (7, 25) патрубки соответственно для подвода и отвода рабочего теплоносителя из камеры (5, 26), по меньшей мере, один распределитель (8, 9; 30, 31) рабочего теплоносителя, закрепленный, по меньшей мере, на одной стенке (2, 3; 21, 22) на некотором расстоянии от патрубков (6, 7; 24, 25) и сообщающийся с камерой (5, 26), и, по меньшей мере, канал (10; 28-29) для подачи рабочего теплоносителя, по меньшей мере, в один распределитель (8, 9; 30, 31).
3. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что распределитель (8, 9; 30, 31) имеет множество выполненных в стенке (3, 22) сквозных отверстий (13, 32) и закрепленный снаружи на этой стенке (3, 22) корпус (14), который закрывает отверстия (13, 32) и образует распределительную камеру (15).
4. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что сквозные отверстия (13, 32) расположены, по меньшей мере, на одной прямой линии.
5. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что канал (10) расположен вне теплообменника и сообщается, по меньшей мере, с одним распределителем (8, 9) через соответствующий патрубок (11, 12).
6. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что канал (29) образован участками деформированных стенок (21, 22) теплообменника, герметично отделен от камеры (26) и сообщается, по меньшей мере, с одним распределителем (30, 31), по меньшей мере, через одно выполненное в нем отверстие (33).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01104757.8 | 2001-02-27 | ||
EP01104757A EP1236505A1 (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003127382A RU2003127382A (ru) | 2005-03-20 |
RU2310502C2 true RU2310502C2 (ru) | 2007-11-20 |
Family
ID=8176613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003127382/15A RU2310502C2 (ru) | 2001-02-27 | 2002-02-25 | Способ проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях и теплообменник для его осуществления |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7087205B2 (ru) |
EP (2) | EP1236505A1 (ru) |
CN (1) | CN1247296C (ru) |
AR (1) | AR032852A1 (ru) |
AT (1) | ATE365583T1 (ru) |
AU (1) | AU2002251007B2 (ru) |
BR (1) | BR0207668B1 (ru) |
CA (1) | CA2438662C (ru) |
DE (1) | DE60220886T2 (ru) |
DK (1) | DK1363729T3 (ru) |
EG (1) | EG23655A (ru) |
MX (1) | MXPA03007543A (ru) |
MY (1) | MY141865A (ru) |
RU (1) | RU2310502C2 (ru) |
UA (1) | UA80677C2 (ru) |
WO (1) | WO2002068110A1 (ru) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1153653A1 (en) * | 2000-05-11 | 2001-11-14 | Methanol Casale S.A. | Reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions |
EP1221339A1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-07-10 | Methanol Casale S.A. | Catalytic reactor with heat exchanger for exothermic and endothermic heterogeneous chemical reactions |
EP1393798B1 (en) * | 2002-08-27 | 2010-06-02 | Methanol Casale S.A. | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions |
EP1410842A1 (en) | 2002-10-17 | 2004-04-21 | Ammonia Casale S.A. | Method to carry out strongly exothermic oxidizing reactions in pseudo-isothermal conditions |
EP1514594A1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-16 | Methanol Casale S.A. | Pseudo-isothermal catalytic reactor |
ATE434486T1 (de) * | 2003-11-04 | 2009-07-15 | Methanol Casale Sa | Wärmeaustauscher und verfahren zur durchführung chemischer reaktionen unter pseudo-isothermen bedingungen |
DE10361517A1 (de) * | 2003-12-23 | 2005-07-28 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd |
MX2007001173A (es) * | 2004-01-15 | 2007-09-25 | Methanol Casale Sa | Reactor catalitico de lecho fijo. |
EP1611945A1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-04 | Methanol Casale S.A. | Method for controlling the temperature in exothermic catalytic reactions |
EP1787715A1 (en) | 2005-11-18 | 2007-05-23 | Methanol Casale S.A. | Plate type heat exchanger for a isothermal chemical reactor |
ES2319484B1 (es) * | 2006-09-19 | 2009-12-03 | Valeo Termico S.A. | Intercambiador de calor de placas apiladas. |
CA2826962C (en) * | 2012-10-11 | 2021-01-05 | Yves De Vos | Combined heat exchanging and fluid mixing apparatus |
US10955202B2 (en) * | 2016-06-30 | 2021-03-23 | Advanced Thermal Solutions, Inc. | Cold plate heat exchanger |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE606001A (ru) * | 1951-12-04 | |||
GB1088009A (en) * | 1964-11-03 | 1967-10-18 | Halcon International Inc | Process and apparatus for the vapour phase oxidation of organic compounds |
US3666423A (en) * | 1969-11-26 | 1972-05-30 | Texaco Inc | Heat exchange apparatus |
FR2625692B1 (fr) * | 1988-01-13 | 1990-06-22 | Inst Francais Du Petrole | Reacteur a controle thermique interne par plaques creuses echangeuses de chaleur |
US5270127A (en) * | 1991-08-09 | 1993-12-14 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Plate shift converter |
TW216453B (en) * | 1992-07-08 | 1993-11-21 | Air Prod & Chem | Integrated plate-fin heat exchange reformation |
US5681538A (en) * | 1995-02-01 | 1997-10-28 | Engelhard Corporation | Metallic monolith and plates for the assembly thereof |
US5755279A (en) * | 1996-03-29 | 1998-05-26 | The Boc Group, Inc. | Heat exchanger |
DE60007811T2 (de) * | 1999-08-23 | 2004-11-25 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Verfahren zur Verhinderung von Verstopfungen in einem Plattenwärmetauscher |
DE19948222C2 (de) * | 1999-10-07 | 2002-11-07 | Xcellsis Gmbh | Plattenwärmetauscher |
EP1221339A1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-07-10 | Methanol Casale S.A. | Catalytic reactor with heat exchanger for exothermic and endothermic heterogeneous chemical reactions |
EP1300190A1 (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-09 | Methanol Casale S.A. | Heterogeneous catalytic reactor with modular catalytic cartridge |
EP1306126A1 (en) * | 2001-10-19 | 2003-05-02 | Methanol Casale S.A. | Heat exchange unit for isothermal chemical reactors |
EP1310475A1 (en) * | 2001-11-11 | 2003-05-14 | Methanol Casale S.A. | Process and plant for the heterogeneous synthesis of chemical compounds |
-
2001
- 2001-02-27 EP EP01104757A patent/EP1236505A1/en not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-02-21 MY MYPI20020582A patent/MY141865A/en unknown
- 2002-02-25 CA CA002438662A patent/CA2438662C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-25 CN CNB02805489XA patent/CN1247296C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-25 RU RU2003127382/15A patent/RU2310502C2/ru active
- 2002-02-25 WO PCT/EP2002/001975 patent/WO2002068110A1/en active IP Right Grant
- 2002-02-25 MX MXPA03007543A patent/MXPA03007543A/es active IP Right Grant
- 2002-02-25 DK DK02719912T patent/DK1363729T3/da active
- 2002-02-25 AT AT02719912T patent/ATE365583T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-02-25 DE DE60220886T patent/DE60220886T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-25 AR ARP020100647A patent/AR032852A1/es active IP Right Grant
- 2002-02-25 BR BRPI0207668-3A patent/BR0207668B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2002-02-25 EP EP02719912A patent/EP1363729B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-25 UA UA2003098800A patent/UA80677C2/uk unknown
- 2002-02-25 AU AU2002251007A patent/AU2002251007B2/en not_active Expired
- 2002-02-26 US US10/082,264 patent/US7087205B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-26 EG EG20020212A patent/EG23655A/xx active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002068110A1 (en) | 2002-09-06 |
UA80677C2 (en) | 2007-10-25 |
DK1363729T3 (da) | 2007-10-29 |
CA2438662A1 (en) | 2002-09-06 |
AR032852A1 (es) | 2003-11-26 |
BR0207668A (pt) | 2004-02-25 |
DE60220886T2 (de) | 2008-02-28 |
EP1236505A1 (en) | 2002-09-04 |
EG23655A (en) | 2007-03-25 |
EP1363729A1 (en) | 2003-11-26 |
US7087205B2 (en) | 2006-08-08 |
BR0207668B1 (pt) | 2012-06-26 |
MY141865A (en) | 2010-07-16 |
CA2438662C (en) | 2009-12-22 |
MXPA03007543A (es) | 2003-12-11 |
AU2002251007B2 (en) | 2007-02-15 |
ATE365583T1 (de) | 2007-07-15 |
CN1247296C (zh) | 2006-03-29 |
RU2003127382A (ru) | 2005-03-20 |
EP1363729B1 (en) | 2007-06-27 |
US20020117294A1 (en) | 2002-08-29 |
DE60220886D1 (de) | 2007-08-09 |
CN1492778A (zh) | 2004-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2310502C2 (ru) | Способ проведения химической реакции в псевдоизотермических условиях и теплообменник для его осуществления | |
US7378065B2 (en) | Heat exchange unit for pseudo-isothermal reactors | |
RU2298432C2 (ru) | Теплообменник для изотермических химических реакторов | |
US8167030B2 (en) | Micro-evaporator | |
CN101203726A (zh) | 可变板式热交换器 | |
JP2003520673A (ja) | 熱交換器付き化学反応器 | |
KR100807164B1 (ko) | 간소화된 플레이트 채널 반응기 배열 | |
EP1048915A2 (en) | Heat exchanger | |
AU2002251007A1 (en) | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions | |
RU2306173C2 (ru) | Способ и реактор для проведения химических реакций в псевдоизотермических условиях | |
US20080289805A1 (en) | Plate Type Heat Exchanger for a Isothermal Chemical Reactor | |
US7998427B2 (en) | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions | |
RU2005115066A (ru) | Способ проведения высокоэкзотермических окислительных реакций в псевдоизотермических условиях | |
RU2380149C2 (ru) | Способ регулирования температуры экзотермических каталитических реакций | |
RU2250429C2 (ru) | Теплообменный аппарат | |
EP1251950A1 (en) | Chemical reactor with heat exchanger | |
AU2002350481A1 (en) | Method and reactor for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions |