RU2574761C2 - Трубчатый модуль - Google Patents
Трубчатый модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574761C2 RU2574761C2 RU2014123199/05A RU2014123199A RU2574761C2 RU 2574761 C2 RU2574761 C2 RU 2574761C2 RU 2014123199/05 A RU2014123199/05 A RU 2014123199/05A RU 2014123199 A RU2014123199 A RU 2014123199A RU 2574761 C2 RU2574761 C2 RU 2574761C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- flow
- annular
- spiral
- tubular
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 31
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 claims description 8
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 5
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000007069 methylation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000005936 thiocarbonylation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000005893 bromination reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N carbon bisulphide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006735 epoxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000011987 methylation Effects 0.000 description 2
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 2
- 229920000069 poly(p-phenylene sulfide) Polymers 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006027 Birch reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006969 Curtius rearrangement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005698 Diels-Alder reaction Methods 0.000 description 1
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CCGKOQOJPYTBIH-UHFFFAOYSA-N Ethenone Chemical compound C=C=O CCGKOQOJPYTBIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005727 Friedel-Crafts reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005618 Fries rearrangement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005642 Gabriel synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003747 Grignard reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007341 Heck reaction Methods 0.000 description 1
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N Hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006683 Mannich reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006845 Michael addition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005654 Michaelis-Arbuzov synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006751 Mitsunobu reaction Methods 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N Nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006434 Ritter amidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006280 Rosenmund reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000297 Sandmeyer reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 1
- 150000004753 Schiff bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000003436 Schotten-Baumann reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006069 Suzuki reaction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007239 Wittig reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N [N-]=C=O Chemical compound [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005865 alkene metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007112 amidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005915 ammonolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005899 aromatization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006254 arylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000005810 carbonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006473 carboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007265 chloromethylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007278 cyanoethylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001472 cytotoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006704 dehydrohalogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010511 deprotection reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006193 diazotization reaction Methods 0.000 description 1
- DMJZZSLVPSMWCS-UHFFFAOYSA-N diborane Chemical compound B1[H]B[H]1 DMJZZSLVPSMWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012039 electrophile Substances 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007037 hydroformylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 1
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000640 hydroxylating Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 238000006192 iodination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005907 ketalization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007034 nitrosation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012038 nucleophile Substances 0.000 description 1
- 238000010653 organometallic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005949 ozonolysis reaction Methods 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N p-acetaminophenol Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010647 peptide synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005502 peroxidation Methods 0.000 description 1
- 239000012450 pharmaceutical intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005956 quaternization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 1
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006884 silylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к трубчатому модулю для потока, содержащему, по меньшей мере, две концентрические трубы со спиральными элементами, причем труба коаксиально расположена внутри трубы, и каждая труба имеет максимальный диаметр и минимальный диаметр, причем максимальный диаметр трубы является большим, чем минимальный диаметр трубы, определяя путь потока для текучих сред между трубой и трубой. Изобретение относится дополнительно к системе трубчатых модулей для потока и использованию трубчатого модуля для потока. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Настоящее изобретение относится в общем к трубчатому модулю или системе трубчатых модулей и применению трубчатого модуля или системы трубчатых модулей. Изобретение особенно относится к коаксиальному трубчатому реактору или системе коаксиального трубчатого реактора.
Уровень техники
Трубчатые реакторы используются в течение нескольких лет, примеры таких реакторов раскрыты в US3052524 и GB932048, которые описывают концентрический трубчатый реактор, содержащий три трубы с теплообменной текучей средой, текущей в самой внутренней и самой внешней трубах, и с реагирующей текучей средой, текущей в средней трубе. Другой пример раскрыт в WO2009150677, который показывает систему трех концентрических труб для каталитических реакций.
Традиционные концентрические трубчатые реакторы имеют постоянный профиль, т.е. путь потока является прямым, и в технологической, и во вспомогательной сторонах. Это значит, что поток внутри трубчатого реактора на обеих сторонах часто является ламинарным, в частности, при низких скоростях потока, которые обычно используются на технологической стороне, когда реакции занимают от многих секунд до нескольких минут до завершения.
Функционирование в режиме ламинарного потока обеспечивает:
плохое смешивание,
плохой теплообмен (кроме тех случаев, когда расстояние между стенками является очень маленьким),
плохой поршневой поток.
Это может приводить к уменьшенному выходу продукта или избирательности требуемого продукта, и, таким образом, конечная смесь будет содержать нежелательные побочные продукты, которые необходимо выделять из требуемого продукта.
Изобретение
Соответственно настоящее изобретение находит решение вышеуказанных проблем обеспечением трубчатого модуля для потока или коаксиального трубчатого модуля для потока, в частности коаксиального трубчатого реактора или коаксиального трубчатого теплообменника, причем трубчатый модуль для потока содержит, по меньшей мере, две спиралевидные концентрические трубы. Таким образом, настоящее изобретение относится к трубчатому модулю для потока, причем модуль потока содержит, по меньшей мере, две концентрические трубы с непрерывными кольцеобразными спиральными элементами. Концентрические трубы могут быть расположены друг относительно друга так, что одна труба, т.е. вторая труба, может быть коаксиально расположена внутри другой трубы, т.е. первой трубы, и каждая труба имеет максимальный диаметр и минимальный диаметр. Максимальный диаметр второй трубы может быть больше, чем минимальный диаметр первой трубы, и, таким образом, образуется пространство между первой трубой и второй трубой. Пространство образует путь потока для текучих сред между первой трубой и второй трубой, а путь потока образован как комбинация кольцеобразного спиралевидного пути потока и аксиального извилистого пути потока.
Первая и вторая концентрические трубы, имеющие непрерывные кольцеобразные спиральные элементы, т.е. внешняя и внутренняя спиралевидные трубы, могут быть коаксиально расположены так, что между ними может быть образовано пространство. Такая геометрия заставляет поток текучей среды непрерывно изменять направление и в результате вызывает вихри, которые улучшают смешивание, теплообмен и поршневой поток. Таким образом, путь потока может быть образующим кольцеобразный путь для текучих сред, ограниченный поверхностями, и может иметь вид спиральных волн. Таким образом, внешняя и внутренняя трубы, имеющие спиральные элементы, могут быть зацеплены как винт и гайка, где спиральные элементы действуют как резьбы. Внутренняя спиралевидная труба может быть ввинчена во внешнюю спиралевидную трубу, когда трубы собираются друг с другом. В зазоре между спиральными элементами может быть образован требуемый кольцеобразный извилистый путь потока.
Трубчатый модуль для потока также может содержать трубу, коаксиально расположенную снаружи первой трубы. Минимальный диаметр внешней трубы может быть больше или меньше, чем максимальный диаметр первой трубы, а образованное кольцеобразное пространство может быть образовано как пространство между внешней трубой и первой трубой, и это кольцеобразное пространство может использоваться для теплообменных текучих сред или других текучих сред.
Трубчатый модуль для потока также может содержать трубу, коаксиально расположенную внутри второй трубы. Максимальный диаметр внутренней трубы может быть меньше или больше, чем минимальный диаметр второй трубы, а образованное кольцеобразное пространство может быть образовано как пространство между внутренней трубой и второй трубой, и это кольцеобразное пространство может использоваться для теплообменных текучих сред или других текучих сред.
Внутренняя труба и внешняя труба соответственно могут быть целесообразно выбраны из группы, состоящей из цилиндрических труб, гофрированных труб, ребристых труб, спиралевидных труб или труб со спиральными ребрами.
Трубчатый модуль для потока может содержать более двух концентрических труб со спиральными элементами, коаксиально расположенными друг относительно друга, образуя более одного кольцеобразного пути потока для текучих сред.
Таким образом, модуль потока может иметь один или более путей потока и одно или более кольцеобразных пространств потока. Кольцеобразные пути потока могут использоваться для технологических потоков, но также возможно, что кольцеобразные пути потока могут использоваться для теплообменных текучих сред. Кольцеобразные пространства потока могут использоваться для теплообменных текучих сред или для технологических текучих сред.
Трубчатый модуль для потока может содержать более двух спиральных концентрических труб, коаксиально расположенных друг относительно друга, образуя более одного кольцеобразного пути потока. Также кольцеобразные пространства потока, т.е. пространства потока для теплообменных текучих сред или для технологических текучих сред, могут быть расположены коаксиально внутри модуля потока. Каждый кольцеобразный путь потока и каждое кольцеобразное пространство может иметь, по меньшей мере, один впуск и, по меньшей мере, один выпуск. Несколько концентрических кольцеобразных путей потока и кольцеобразных пространств потока могут находиться внутри одного и того же модуля потока, а трубы могут относиться к любому виду подходящей формы и могут быть выбраны из группы, состоящей из цилиндрических труб, гофрированных труб, ребристых труб, спиральных труб или труб со спиральными ребрами.
В трубчатом модуле для потока согласно изобретению трубы, имеющие спиральные элементы, могут быть выбраны из группы, состоящей из спиралеобразных стенок или труб с прикрепленными спиральными ребрами. Спиральные элементы имеют шаг (A), зазор (B) и высоту (C) спирального элемента, подходящие для получения улучшенного типа поршневого потока текучих сред в каждом кольцеобразном пути потока. Кольцеобразные пространства потока также могут иметь шаг (A), зазор (B) и высоту (C) спирального элемента, подходящие для получения типа поршневого потока текучих сред в каждом кольцеобразном пространстве потока.
Кольцеобразное пространство между спиральной концентрической трубой и внутренней или внешней трубой может иметь одну или более прокладок, расположенных внутри пространства для закрепления пути потока и обеспечения предварительно заданного расстояния между спиральной концентрической трубой и внутренней или внешней трубой. Пути потока дополнительно могут быть закреплены одним или более элементами концевого соединения. Трубы изобретения могут иметь средства размещения, размещаемые с одним или более элементами концевого соединения, и, таким образом, позиционируют и стабилизируют конструкцию труб. Элементы концевого соединения могут иметь порты для текучих сред. Порты могут быть расположены в тангенциальном направлении к пути потока, в радиальном направлении к пути потока или в продольном выравнивании, т.е. аксиальном направлении с трубами на элементах концевого соединения.
Все части, т.е. трубы, имеющие спиральные элементы, внутренние трубы, внешние трубы и элементы концевого соединения могут быть скреплены вместе, например, болтом, но другие решения могут быть возможны, например сварка, пайка, гидравлика. Одна или две гайки могут быть средствами для закрытия модуля вместе с болтами. Концевые колпачки, расположенные внутри двух элементов концевого соединения, могут быть одним путем закрытия модуля или вместе с гайками и болтами или без них. Элемент концевого соединения вместе с концевым колпачком могут быть отдельными элементами или объединены в один элемент в зависимости от того, как может быть выполнен и закрыт модуль. Одна или две пружины, например цилиндрические пружины, дисковые пружины, комплекты дисковых пружин, могут быть использованы для компенсации термического расширения и/или в качестве предохранителя, чтобы позволять трубам открываться при высоком давлении.
Трубчатый модуль для потока может иметь один или более портов доступа или одно или более отверстий порта или комбинация их, причем порты доступа или отверстия порта могут быть обеспечивающими доступ к кольцеобразным путям потока или кольцеобразным пространствам. Порты доступа или отверстия порта могут быть впуском для текучих сред, выпуском для текучих сред или портами для инструментов. Порты доступа или отверстия порта могут быть расположены тангенциально, радиально или аксиально к кольцеобразным путям потока или кольцеобразным пространствам.
Один или более портов доступа или одно или более отверстий порта или комбинации их могут быть оборудованы одним или более штуцерами порта. Штуцеры порта могут иметь конструкции для сопел, для блоков датчиков, для термопар, для приводимых в действие пружиной датчиков или для резисторных термометров.
Сопла, которые могут быть вставлены через штуцеры порта согласно изобретению, могут быть выбраны из любых пригодных сопел. Примерами сопел являются инжекторные сопла, рассеивающие сопла, повторно рассеивающие сопла, повторно смешивающие сопла, коаксиальные сопла, трубчатые сопла и т.д.
Коаксиальное сопло может быть образовано как сопло с двумя или более трубами, расположенными внутри друг друга так, что большая труба, имеющая больший радиус, окружает меньшую трубу, имеющую меньший радиус. Когда используется такое сопло, две или более текучих сред могут быть смешаны или могут образовывать дисперсии. Повторно смешивающее сопло может быть трубчатым соплом, имеющим отверстие с головкой сопла, и отверстие имеет меньший радиус, чем труба. Сопло может быть рассеивающим соплом, которое может иметь одно или более отверстий на выпуске рассеивающего сопла, и отверстия могут быть расположены в виде концентрических окружностей или отверстия могут быть расположены в виде других подходящих рисунков.
Материал труб модуля потока может быть выбран из группы, состоящей из нержавеющей стали, сплавов на основе железа, сплавов на основе никеля, титана, титановых сплавов, тантала, танталовых сплавов, сплавов на основе молибдена, циркония, циркониевых сплавов, стекла, кварца, графита, армированного графита, хастеллоя или любого другого материала, устойчивого к технологической среде. Другие подходящие материалы для труб являются специальными материалами, например пластиковым материалом, таким как PEEK (полиэфиркетон), PPS (полифениленсульфид), PTFE (политетрафторэтилен), perfuorelatomers или флюороэластомеры, PP (полипропилен) и т.д., из которых могут быть изготовлены трубы. Различные трубы могут быть изготовлены из одного материала, но также возможно, что различные трубы могут быть изготовлены из различных материалов. Может быть возможным, что, по меньшей мере, одна из труб может быть изготовлена из мембранного материала, и, таким образом, трубчатый модуль может иметь мембранную емкость. Трубы могут быть покрыты, например, каталитическим материалом или любым другим типом материала, который имеет свойства, подходящие для цели модуля потока.
Настоящее изобретение также относится к системе трубчатых модулей для потока, причем система трубчатых модулей для потока может содержать, по меньшей мере, два трубчатых модуля для потока, которые могут быть соединены последовательно, параллельно или в комбинациях их друг с другом. Дополнительная альтернатива может заключаться в том, что система трубчатых модулей для потока может находиться внутри или в пределах оболочки, образующей оболочку и систему труб.
Трубчатый модуль для потока согласно изобретению может быть применен как реактор для химических реакций, как теплообменник для теплообмена, как соединитель для отделений или для извлечений или их комбинации.
Другие аспекты и преимущества изобретения будут представлены в следующем далее подробном описании вариантов выполнения изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. Фигуры ниже предназначены для иллюстрации изобретения, а не ограничения объема охраны изобретения.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 раскрывает модуль потока изобретения, имеющий две спиральные трубы.
Фигура 2 раскрывает другой вариант выполнения изобретения, в котором модуль потока имеет две спиральные трубы и внутреннюю и внешнюю трубы, образующие пути для теплообмена текучих сред.
Фигура 3 раскрывает дополнительный вариант выполнения изобретения, в котором модуль потока имеет две спиральные трубы и внутреннюю и внешнюю трубы, образующие пути для теплообмена текучих сред.
Фигура 4 раскрывает шаг, зазор и высоту спирального элемента трубы.
Подробное описание чертежей
Две концентрические спиральные трубы 1 и 2 образованы таким образом, который позволяет одной из них зацепляться в другой. Спиральная форма будет работать как резьба, где наружный диаметр внутренней трубы 2 является большим, чем внутренний диаметр внешней трубы 1. В зазоре между двумя трубами образовано пространство, т.е. путь 3 потока. Путь 3 потока образует спиральный путь, а также извилистый путь и в аксиальном, и в радиальном направлении труб 1 и 2.
Конструкция может быть целесообразно использована как путь потока текучей среды, причем текучие среды могут быть технологическими текучими средами или теплообменными текучими средами. Среднее направление потока находится в аксиальном направлении. Также будет изменение скоростей в радиальном и тангенциальном направлениях трубы. Размер скоростных составляющих может быть настроен спиральным шагом A, зазором B и высотой С элемента. Изменения скорости вызывают вихри во всех направлениях. Это является благоприятным для смешивания, разбивания поверхностных слоев и создает улучшенные условия поршневого потока. Отношение смоченной поверхности к объему пространства может регулироваться зазором между спиралями. Эти признаки делают конструкцию подходящей для модулей потока, реакторов, теплообменников и т.д. Поток текучей среды может быть любого вида, например жидкостями, растворами или газом.
Фигура 2 показывает, что внешняя спиральная труба 1 может быть заключена во внешней трубе 4, образуя кольцеобразное пространство 5 или путь для потока текучих сред, например теплообменных текучих сред, между внешней спиральной трубой 1 и внешней трубой 4. Внутренняя спиральная труба 2 может заключать внутреннюю трубу 6, образуя кольцеобразное пространство 7 для потока текучих сред, например теплообменных текучих сред, между внутренней трубой 6 и внутренней спиральной трубой 2. Трубы 4 и 6 могут быть прямыми концентрическими, т.е. цилиндрическими трубами, как показано на фигуре 2. Трубы 4 и 6 могут быть спиральными или трубами со спиральными ребрами, или трубы 4 и 6 могут иметь любую другую подходящую форму, например гофрированные, ребристые трубы, или любую другую форму, которая соответствует внутренней или наружной спиральным трубам, т.е. трубам 1 и 2, другие типы форм труб 4 и 6, кроме цилиндрической формы, не показаны на фигуре 2.
Кольцеобразные пространства 5 и 7 могут быть оборудованы одной или более прокладками между внешней цилиндрической трубой 4 и внешней спиральной трубой 1 и внутренней цилиндрической трубой 6 и внутренней спиральной трубой 2 соответственно, указанные прокладки не показаны на фигуре 2. Прокладки могут быть использованы с целью укрепления, выравнивания, в качестве усиливающих смешивание элементов или в качестве площадок крепления.
Спиральные трубы 1 и 2 расположены друг относительно друга и в аксиальном, и в тангенциальном направлении в каждом конце посредством элемента 9 концевого соединения. Средства размещения объединены в сопряженные части. Спиральные трубы 1 и 2 и элементы 9 концевого соединения уплотнены друг с другом посредством заменяемого уплотнения, т.е. уплотнительного кольца, и т.д. или постоянного уплотнения, т.е. сварки, пайки и т.д. Элементы 9 концевого соединения имеют один или более портов 10 для соединения с линией текучей среды или инструмент, например термопару или преобразователь давления.
Внешняя труба 4 и внешняя спиральная труба 1 уплотнены элементами 11 концевого соединения. Для случая с цилиндрической трубой 4 тангенциальное расположение необязательно. Элемент 11 концевого соединения имеет один или более портов 12 для соединения с линией текучей среды или инструмент, например термопару или преобразователь давления. Порты 12 могут быть расположены в тангенциальном направлении к спиральной трубе 1 в направлении, которое направляет текучую среду в предпочтительное направление.
Внутренняя труба 6 и внутренняя спиральная труба 2 уплотнены элементами 13 концевого соединения. Для случая с цилиндрической трубой 6 тангенциальное расположение необязательно. Элемент концевого соединения имеет один или более портов 14 для соединения с линией текучей среды или инструмент, например термопару или преобразователь давления. Порты 14 могут быть расположены в тангенциальном направлении к спиральной трубе 2 в направлении, которое направляет текучую среду в предпочтительное направление. Все уплотнения находятся в условиях окружающей среды, а не между путями потока или кольцеобразными пространствами 3, 5 и 7 для минимизации риска перекрестного загрязнения.
Все части, т.е. спиральные трубы 1 и 2, цилиндрические трубы 4 и 6 и элементы 9, 11, 13 концевого соединения удерживаются вместе болтом 15, гайками 17, концевыми колпачками 16 и комплектами 18 дисковых пружин. Дисковые пружины 18 могут быть настроены на компенсацию эффектов термического расширения или/и могут действовать в качестве предохранительного элемента или устройства, позволяющего трубам открываться при слишком высоком давлении.
Несколько блоков, образующих систему модуля потока, могут быть соединены вместе. Порты 10, 12 и 14 могут быть соединены между блоками или трубопроводами.
Фигура 3 показывает трубчатый модуль для потока, в котором пространство 7 между спиральной трубой 2 и цилиндрической трубой 6 оборудовано усиливающим смешивание элементом 19, размещенным на цилиндрической трубе 6. Усиливающий смешивание элемент 19 может быть резьбой 19 или спиральными ребрами 19, которые соответствуют спиральной форме спиральной трубы 2. Соответствующая конструкция может быть выполнена в пространстве 5 между цилиндрической трубой 4 и спиральной трубой 1, это не показано на фигуре 3. Порты 10, 12 и 14 являются впусками текучих сред, выпусками текучих сред или портами для инструментов. На фигуре 3 порты 10, 12 и 14 расположены тангенциально или радиально к кольцеобразному пути 3 потока или кольцеобразным пространствам 5 и 7, но другие альтернативы также возможны. Одной возможной конструкцией портов будет расположение портов аксиально к путям потока или пространствам потока, это не показано на фигуре 3.
Фигура 4 показывает отношение шага A, зазора В и высоты С спирального элемента спиральных труб. Шаг A, зазор В и высота С спирального элемента также применимы для цилиндрических труб, которые имеют спиральные ребра 19, выполненные для улучшения смешивания в пределах пространств 5 и 7 потоков, фигура 4 не раскрывает этого. Шаг A, зазор В и высота С спирального элемента могут также поддерживать тип поршневого потока текучих сред в каждом кольцеобразном пути 3 потока и пространствах 5 и 7 потока.
Модуль потока настоящего изобретения применяется при проведении следующих технологических операций: изготовления, реакций, смешивания, соединения, выполнения криогенных операций, промывания, извлечений и очищений, регулирования pH, замен растворителя, изготовления химикатов, изготовления промежуточных химикатов, изготовления API (активных фармацевтических ингредиентов) при работе с низкотемпературными операциями, изготовления фармацевтических промежуточных продуктов, повышающих и понижающих разработок, образования осадков или кристаллизаций, выполнения множественных инъекций или множественных добавлений или множественных измерений или множественных выборок, работы с многоступенчатыми реакциями, операций предварительного охлаждения, операций предварительного нагревания, операций последующего нагревания и последующего охлаждения, процессов преобразования периодических процессов в непрерывные процессы и операций для разделения и воссоединения потоков.
Типы реакций, которые могут быть выполнены в настоящем изобретении, включают реакции присоединения, реакции замещения, реакции элиминации, реакции обмена, реакции тушения, восстановления, нейтрализации, разложения, реакции смещения или вытеснения, реакции диспропорционирования, каталитические реакции, реакции расщепления, окисления, замыкания кольца и размыкания кольца, реакции ароматизации и деароматизации, реакции защиты и снятия защиты, межфазный перенос и межфазный катализ, фотохимические реакции, реакции, включающие газовые фазы, жидкие фазы и твердые фазы, и которые могут включать свободные радикалы, электрофилы, нуклеофилы ионы, нейтральные молекулы и т.д.
Синтез, например синтез аминокислот, ассиметричный синтез, хиральный синтез, синтез жидкой фазы пептида, олефиновый метатезис, пептидный синтез и т.д. также могут быть выполнены с помощью модуля потока. Другие типы синтеза, в которых модуль потока может использоваться, являются реакциями в пределах химии углевода, химии сероуглерода, химии цианида, химии диборана, химии эпихлоргидрина, химии гидразина, химии нитрометана и т.д. или синтеза гетероциклических соединений, ацетиленовых соединений, хлорангидридов, катализаторов, цитоксических соединений, стероидных промежуточных продуктов, ионных жидкостей, пиридиновых химикатов, полимеров, мономеров, карбогидратов, нитронов и т.д.
Модуль потока является подходящим для именных реакций, например конденсаций Адоля, восстановлений Бирха, окислений Байера-Виллигера, перегруппировок Курциуса, конденсаций Дикмана, реакций Дильса-Альдера, конденсаций Добнера-Кновенагеля, реакций Фриделя-Крафтса, перегруппировок Фриса, синтеза Габриэля, реакций Гомберга-Бахмана, реакций Гриньяра, реакций Хека, перегруппировок Хофмана, реакций Яппа-Клингемана, индольного синтеза Лаймгрубера-Батчо, реакций Манниха, присоединений Михаэля, реакций Михаэлиса-Арбузова, реакций Мицунобу, реакций Мияура-Судзуки, реакций Реформатского, реакций Риттера, восстановлений Розенмунда, реакций Зандмейера, восстановлений основания Шиффа, реакций Шоттена-Баумана, эпоксидирований Шаплесса, синтеза Скраупа, связываний Соногашира, синтез аминокислот Штрекера, окислений Шверна, реакций Ульмана, перегруппировок Вильгеродта, реакций Вильсмейра-Хаака, синтеза эфира Вильямсона, реакций Виттига и т.д.
Дополнительными реакциями, для которых модуль потока является пригодным, являются реакции конденсации, реакции соединения, сапонификации, озонолиз, реакции циклизации, реакции циклополимеризации, диголигонерования, дегидроциклизации, дегидрогенизирования, дегидрогалогенирования, диазотирования, диметилсульфатные реакции, галогенидного замещения, цианисто-водородные реакции, фтороводородные реакции, реакции гидрогенизации, реакции йодирования, изоцианатные реакции, кетеновые реакции, жидкоаммиачные реакции, реакции метилирования, соединения, органометаллические реакции, металирования, окислительные реакции, окислительные соединения, реакции оксосинтеза, поликонденсации, полиэтерификации, реакции полимеризации, другие реакции, например ацетилирования, арилирования, акрилации, алкоксилирования, аммонолиза, алкилирования, аллильного бромирования, амидирования, аминирования, азидирования, бензоилирования, бромирования, бутилирования, карбонилирования, карбоксилирования, хлорирования, хлорметилирования, хлорсульфирования, цианирования, цианоэтилирования, цианметилирования, цианурации, эпоксидирования, этерификации, эфиризации, галогенизации, гидроформилирования, гидросилилирования, гидроксиляции кетализации, нитрования, нитрометилирования, нитрозирования, переокисления, фосгенирования, кватернизации, силилирования, сульфохлорирования, сульфонирования, сульфоксидирования, тиокарбонилирования, тиофосгенирования, введения тозила, трансаминирования, трансэтерификации и т.д.
Вышеприведенное описание не ограничивается отмеченными вариантами выполнения изобретения, но специалисту в области техники понятно, что имеются некоторые возможные модификации в пределах объема охраны заявленного изобретения.
Claims (14)
1. Трубчатый модуль для обеспечения передачи тепла и/или химических реакций между проходящими через него потоками, содержащий, по меньшей мере, две концентрические трубы (1, 2) с непрерывными кольцеобразными спиральными элементами, причем труба (2) коаксиально расположена внутри трубы (1), и каждая труба имеет максимальный диаметр и минимальный диаметр, причем максимальный диаметр трубы (2) является большим, чем минимальный диаметр трубы (1), образуя пространство между трубой (1) и трубой (2), и это пространство образует путь (3) потока для текучих сред между трубой (1) и трубой (2), причем путь (3) потока образован как комбинация кольцеобразного спирального пути потока и аксиального извилистого пути потока.
2. Трубчатый модуль для потока по п. 1, также содержащий трубу (4), коаксиально расположенную снаружи трубы (1), причем минимальный диаметр трубы (4) является большим, чем максимальный диаметр трубы (1), и причем кольцеобразное пространство (5) образовано как пространство между трубой (4) и трубой (1), и причем кольцеобразное пространство предназначено для теплообменных текучих сред или других текучих сред.
3. Трубчатый модуль для потока по п. 1 или 2, также содержащий трубу (6), коаксиально расположенную внутри трубы (2), причем максимальный диаметр внутренней трубы (6) является меньшим, чем минимальный диаметр трубы (2), и причем кольцеобразное пространство (7) образовано как пространство между трубой (6) и трубой (2) для теплообменных текучих сред или других текучих сред.
4. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, в котором труба (6) и труба (4) соответственно выбраны из группы, состоящей из цилиндрических труб, гофрированных труб, ребристых труб, спиральных труб или труб со спиральными ребрами.
5. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, содержащий более двух концентрических труб (1, 2) со спиральными элементами, коаксиально расположенными друг относительно друга, образуя более чем один кольцеобразный путь (3) потока для текучих сред.
6. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, в котором каждый кольцеобразный путь (3) потока и каждое кольцеобразное пространство (5, 7) имеет, по меньшей мере, один впуск и, по меньшей мере, один выпуск.
7. Трубчатый модуль для потока по п. 1 или 2, в котором один или более портов доступа или одно или более отверстий порта или их комбинации обеспечивают доступ к кольцеобразным путям (3) потока или кольцеобразным пространствам (5, 7).
8. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, в котором порты (10, 12, 14) являются впусками текучих сред, выпусками текучих сред или портами для инструментов, и порты (10, 12, 14) расположены тангенциально, радиально, аксиально или продольно кольцеобразным путям (3) потока или кольцеобразным пространствам (5, 7).
9. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, в котором трубы, имеющие непрерывные кольцеобразные спиральные элементы, выбраны из группы, состоящей из спиралеобразных стенок и труб с прикрепленными спиральными ребрами.
10. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, в котором непрерывные кольцеобразные спиральные элементы имеют шаг (А), зазор (В) и высоту (С) спирального элемента, подходящие для образования каждого кольцеобразного пути (3) потока.
11. Трубчатый модуль для потока по любому из пп. 1 или 2, в котором путь потока, определяющий кольцеобразный путь потока для текучих сред и ограниченный поверхностями двух концентрических труб (1, 2), и эти поверхности сформированы в виде спиральных волн и действуют как резьбы при сборке.
12. Система трубчатых модулей для потока, содержащая, по меньшей мере, два трубчатых модуля для потока по любому из предыдущих пунктов, причем трубчатые модули для потока соединены последовательно, параллельно или в комбинациях друг с другом.
13. Система трубчатых модулей для потока по п. 12, причем система трубчатых модулей для потока находится внутри оболочки, образующей оболочку и систему труб.
14. Применение трубчатого модуля для обеспечения передачи тепла и/или химических реакций между проходящими через него потоками по любому из пп. 1-11 или системы трубчатых модулей для потока по любому из пп. 12-13 в качестве реактора для химических реакций, в качестве теплообменника для теплообмена, в качестве соединителя для отделений или для извлечений или их комбинации.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP11188166.0 | 2011-11-08 | ||
EP11188166.0A EP2591851A1 (en) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | A tube module |
PCT/EP2012/071561 WO2013068290A1 (en) | 2011-11-08 | 2012-10-31 | A tube module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014123199A RU2014123199A (ru) | 2015-12-27 |
RU2574761C2 true RU2574761C2 (ru) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1291173A1 (ru) * | 1981-04-24 | 1987-02-23 | Институт Фюр Милхвиртшафт (Инопредприятие) | Ультрафильтр |
GB2201504A (en) * | 1986-12-20 | 1988-09-01 | Wieland Werke Ag | Fuel cooler |
GB2261280A (en) * | 1991-11-07 | 1993-05-12 | Specialist Heat Exchangers Lim | Heat exchanger |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1291173A1 (ru) * | 1981-04-24 | 1987-02-23 | Институт Фюр Милхвиртшафт (Инопредприятие) | Ультрафильтр |
GB2201504A (en) * | 1986-12-20 | 1988-09-01 | Wieland Werke Ag | Fuel cooler |
GB2261280A (en) * | 1991-11-07 | 1993-05-12 | Specialist Heat Exchangers Lim | Heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6141298B2 (ja) | チューブモジュール | |
RU2477651C1 (ru) | Проточный модуль | |
JP5006413B2 (ja) | 連続流反応器用ミキサー | |
US8696193B2 (en) | Coaxial compact static mixer and use thereof | |
RU2726178C1 (ru) | Трубная камера отклонения потока, непрерывный проточный реактор и система непрерывных проточных реакций с системой управления | |
JP3727595B2 (ja) | マイクロミキサー | |
EP3157663A1 (en) | Enhanced homogenous catalyzed reactor systems | |
JP2010531880A (ja) | アルファ、ベータ−不飽和カルボニルハロゲン化物を形成するプロセス | |
RU2574761C2 (ru) | Трубчатый модуль | |
CN114225858A (zh) | 一种套管结构微反应器及应用 | |
US20030180201A1 (en) | Heat transfer enhancing inserts for tubular catalyst bed reactors | |
EP2554251B1 (en) | Pipe type circulation-based reaction apparatus | |
US11986784B2 (en) | Mixer for flow systems | |
CN212309568U (zh) | 适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器 | |
NZ623755B2 (en) | A tube module | |
CN210496444U (zh) | 一种填料组件和包含它的管道式反应器 | |
EP3079805B1 (en) | Tube in tube continuous glass-lined reactor | |
JP7396141B2 (ja) | 混合器 | |
IL181527A (en) | Laboratory-scale hydrogenation cartridge reactor for hydrogenating an inflowing multi-component fluid composition | |
JP2017136558A (ja) | 2液混合用ミキサー | |
JP5822224B2 (ja) | 高効率高温高圧マイクロミキサー | |
CN114870766A (zh) | 一种用于硝化反应的串联盘管式微反应器系统 | |
CN112138619A (zh) | 一种反应器 | |
GB2603456A (en) | Improved method and apparatus plug flow system |