RU2676073C2 - Реакторная система и ее применение - Google Patents

Реакторная система и ее применение Download PDF

Info

Publication number
RU2676073C2
RU2676073C2 RU2016140693A RU2016140693A RU2676073C2 RU 2676073 C2 RU2676073 C2 RU 2676073C2 RU 2016140693 A RU2016140693 A RU 2016140693A RU 2016140693 A RU2016140693 A RU 2016140693A RU 2676073 C2 RU2676073 C2 RU 2676073C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
cooler
tank
reactor system
reservoir
Prior art date
Application number
RU2016140693A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016140693A (ru
RU2016140693A3 (ru
Inventor
Ульрих ХАММОН
Томас Вальтер
Original Assignee
Басф Се
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 Басф Се filed Critical Басф Се
Publication of RU2016140693A publication Critical patent/RU2016140693A/ru
Publication of RU2016140693A3 publication Critical patent/RU2016140693A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2676073C2 publication Critical patent/RU2676073C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01J8/06—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 in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—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
    • 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
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • 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
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
    • 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
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00176—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles outside 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
    • 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
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00256—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles in a heat exchanger for the heat exchange medium separate from 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
    • 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
    • B01J2219/00081—Tubes
    • 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
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets
    • 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
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside

Abstract

Изобретение относится к реакторам для осуществления экзотермических реакций. Реакторная система 1 включает реактор 3, по меньшей мере один соединенный с реактором 3 охладитель 5, по меньшей мере один соединенный с реактором 3 и/или указанным по меньшей мере одним охладителем 5 насос 7 для циркуляции по меньшей мере части жидкого теплоносителя 9 и соединенный с реактором 3 и/или указанным по меньшей мере одним охладителем 5 резервуар 11 для приема жидкого теплоносителя 9, который посредством сливных трубопроводов 17а, 17b соединен, соответственно, с самой нижней точкой реактора 3 и/или указанного по меньшей мере одного охладителя 5, при этом резервуар 11 расположен ниже реактора 3 и/или указанного по меньшей мере одного охладителя 5, причем резервуар 11 по меньшей мере частично расположен ниже уровня пола, и объем резервуара 11 на 10% превышает объем жидкого теплоносителя 9, теоретически содержащегося в реакторе 3 и/или указанном по меньшей мере одном охладителе 5. Изобретение обеспечивает возможность безопасного обращения с жидким теплоносителем, имеющим повышенную температуру. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к реакторной системе, включающей реактор, по меньшей мере один охладитель, который соединен с реактором, и по меньшей мере один насос, который служит для перекачивания жидкого теплоносителя через реактор и по меньшей мере один охладитель.
Реакторные системы указанного типа в принципе известны из уровня техники.
Так, например, в немецком патенте DE 2207166 A1 описана реакторная система, которая включает охлаждающий агрегат для реакционных аппаратов с подаваемым в циркуляционный контур теплоносителем, причем циркуляционный насос для теплоносителя и охладитель расположены вне реакционного сосуда. При этом циркуляционный насос и охладитель помещены в два расположенные рядом друг с другом корпуса. Кроме того, над корпусом насоса расположен соединенный с корпусом расширительный сосуд для теплоносителя, а над корпусом охладителя расположен сепаратор паров охлаждающего агента, непосредственно соединенный с трубками охладителя.
В немецком патенте DE 102006034811 А1 в связи со способом изменения температуры кожухотрубного реактора описывается реакторная система с охладителем солевой бани, причем выбор охлаждающей среды не имеет особых ограничений. Охладитель снабжен уравнительным резервуаром, в котором расположено устройство для измерения уровня.
В международной заявке WO 2004/090066 А1 описано применение ионной жидкости, которую в соответствии с особенно предпочтительным вариантом используют в качестве теплоносителя для косвенного подвода или отвода тепла из кожухотрубного реактора. Речь при этом идет о кожухотрубном реакторе, представляющем собой цилиндрический резервуар с помещенным в него пучком вертикально расположенных контактных трубок. Концы контактных трубок, которые при необходимости могут содержать катализаторы на носителе, герметично зафиксированы в трубных решетках и выведены к крышкам, которые соединены с цилиндрическим резервуаром соответственно в его верхней и нижней частях. Через крышки подают, соответственно выводят пропускаемую через контактные трубки реакционную смесь. В окружающем контактные трубки пространстве циркулирует теплоноситель, что позволяет обеспечивать надлежащий тепловой баланс, особенно в случае реакций, протекающих с высоким тепловым эффектом. В любом горизонтальном сечении описываемых в цитируемой заявке кожухотрубных реакторов реализуется в основном однородное распределение температуры теплоносителя, что позволяет обеспечивать максимально равномерное участие в реакции всех контактных трубок. Кроме того, внутри реактора могут быть смонтированы поворотные пластины, попеременно освобождающие проходное сечение в центре и по краям реактора.
Недостаток известных реакторных систем состоит в том, что резервуары для теплоносителя расположены в пределах соответствующей установки и, как правило, находятся на одинаковой высоте от уровня пола (отметки дна), причем масса как реактора, так и приемного резервуара может достигать нескольких сот тонн. В случае если, например, для замены катализатора или ремонта, соответственно технического обслуживания реактор необходимо охладить, теплоноситель подлежит предварительной выгрузке из реактора, поскольку иначе в реакторе, в особенности, при его повторном нагревании, возникают обусловленные застывшим теплоносителем внутренние напряжения, и он может быть поврежден. При этом соответствующий теплоноситель с целью резервирования подлежит перекачиванию в находящийся на большей высоте резервуар или солевое пространство реактора должно быть подвергнуто воздействию газового давления, что связано с высокими конструктивными затратами. Кроме того, в случае негерметичности резервуара возникает опасность для людей и окружающей среды, обусловленная относительно высокой температурой просачивающегося теплоносителя и его способностью вызывать пожар.
С учетом указанных выше недостатков уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача предложить улучшенную реакторную систему, позволяющую устранить указанные выше недостатки. Прежде всего должна быть предложена реакторная система, допускающая возможность безопасного обращения с жидким теплоносителем.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения указанная выше задача решается с помощью реакторной системы (1), включающей:
- реактор (3),
- по меньшей мере один соединенный с реактором (3) охладитель (5),
- по меньшей мере один соединенный с реактором (3) и/или по меньшей мере одним охладителем (5) насос (7) для циркуляции по меньшей мере части жидкого теплоносителя (9) и
- соединенный с реактором (3) и/или по меньшей мере одним охладителем (5) резервуар (11) для приема жидкого теплоносителя (9),
причем резервуар (11) расположен ниже реактора (3) и/или по меньшей мере одного охладителя (5).
Предлагаемая в изобретении реакторная система прежде всего отличается возможностью легкой выгрузки жидкого теплоносителя (9).
Согласно второму аспекту настоящего изобретения указанная выше задача решается благодаря применению указанной выше предлагаемой в изобретении реакторной системы (1) для осуществления экзотермических реакций.
Ниже изобретение описано более подробно.
Первым объектом настоящего изобретения является реакторная система (1), которая включает реактор (3), по меньшей мере один соединенный с реактором (3) охладитель (5), по меньшей мере один соединенный с реактором (3) и/или по меньшей мере одним охладителем (5) насос (7) для циркуляции по меньшей мере части жидкого теплоносителя (9), а также соединенный с реактором (3) и/или по меньшей мере одним охладителем (5) резервуар (11) для приема жидкого теплоносителя (9). При этом резервуар (11) расположен ниже реактора (3) и/или по меньшей мере одного охладителя (5).
Благодаря расположению резервуара (11) ниже реактора (3) и/или охладителя (5) достигают преимущества, прежде всего состоящего в возможности легкого освобождения установки от жидкого теплоносителя (9), поскольку последний стекает в резервуар (11) под собственным гидростатическим давлением. Кроме того, выгруженный из реакторной системы (1) жидкий теплоноситель (9) в отличие от уровня техники запасают не в расположенной выше емкости, а в заглубленном резервуаре (11), что позволяет полностью, или почти полностью, исключить опасность, которую представляет для людей и окружающей среды жидкий теплоноситель (9). При этом резервуар (11) предпочтительно монтируют в выполненной в фундаментной плите выемке. Преимущество заглубленного размещения резервуара (И) состоит также в отсутствии необходимости монтажа реакторной системы (1) на такой высоте, чтобы резервуар (11) мог было помещен внизу. Преимуществом размещения резервуара (11) в выемке является возможность надежного улавливания теплоносителя (9) в случае его вытекания из реакторной системы (1), обусловленного негерметичностью.
В соответствии с настоящим изобретением определение «внизу», используемое для обозначения расположения резервуара (11), означает, что последний расположен относительно реактора (3) и/или охладителя (5) таким образом, чтобы жидкий теплоноситель (9) мог стекать в резервуар (11) под действием собственного гидростатического давления без необходимости дополнительного стимулирования стекания.
В предпочтительном варианте исполнения предлагаемой в изобретении реакторной системы (1) резервуар (11) снабжен нагревательным устройством (13), предназначенным для нагревания жидкого теплоносителя (9). Под жидким теплоносителем (9), как правило, имеют в виду среду, которая при окружающей температуре является твердой или обладает чрезвычайно высокой вязкостью. Теплоноситель (9) переходит в жидкое состояние лишь по достижении определенной температуры, как правило, превышающей 140°С. Нагревательное устройство (13) предпочтительно используют для предотвращения повышения вязкости находящегося в резервуаре (11) жидкого теплоносителя (9), соответственно его застывания.
Нагревательное устройство (13) может быть выполнено таким образом, чтобы нагревательные элементы располагались с наружной стороны резервуара (11) и теплоноситель (9) нагревался через стенки резервуара (11). Дополнительно или в качестве альтернативы один или несколько нагревательных элементов могут находиться внутри резервуара (11). Данный вариант конструктивного исполнения предпочтителен прежде всего в том случае, если размер резервуара (11) достигает определенного значения, при котором передаваемой через наружные стенки резервуара (11) теплопроизводительности не хватает для нагревания жидкого теплоносителя (9). Нагревательное устройство (13) можно эксплуатировать с использованием жидких и/или газообразных сред, в частности, водяного пара, или снабжать электрическими нагревательными элементами.
В предпочтительном варианте резервуар (11) по меньшей мере частично располагается ниже уровня пола. Как указано выше, заглубленное размещение резервуара (11) позволяет сократить общую габаритную высоту реакторной системы (1). В соответствии с настоящим изобретением определение «по меньшей мере частично ниже уровня пола» означает, что резервуар (11) находится в выполненном в полу углублении, в частности, выемке. Подобное заглубление резервуара (11), во-первых, оказывается предпочтительным с точки зрения теплоизоляции, поскольку при расположении выше уровня пола резервуар (11) подвергался бы атмосферному воздействию по большему периметру. Во-вторых, заглубление резервуара (11) может быть реализовано таким образом, чтобы можно было улавливать жидкий теплоноситель (9), выходящий наружу в случае негерметичности резервуара (11), а, следовательно, защитить людей и окружающую среду от опасного воздействия теплоносителя.
В другом варианте осуществления изобретения резервуар (11) снабжен также насосом (15), посредством которого находящийся в резервуаре (11) жидкий теплоноситель (9) можно возвращать на установку, то есть в реактор (3) и/или по меньшей мере один охладитель (5). Таким образом, резервуар (11) может служить не только сборником для жидкого теплоносителя (9), но и резервуаром для хранения и устройством для промежуточного хранения жидкого теплоносителя (9).
В предпочтительном варианте объем резервуара (11) на 10% превышает объем жидкого теплоносителя (9), теоретически содержащегося в реакторе (3) и/или охладителе (5). Резервуар (11) должен вмещать по меньшей мере 20% жидкого теплоносителя (9), находящегося в системе реакторов (1), состоящей из реактора (3) и по меньшей мере одного охладителя (5). Однако поскольку при варьировании температуры жидкого теплоносителя его плотность, как правило, изменяется, для предотвращения воздействия на резервуар (11) чрезмерных нагрузок предпочтительно должен быть предусмотрен диапазон безопасности, составляющий по меньшей мере 10%.
Кроме того, в улучшенном варианте резервуар (11) может быть соединен с наиболее низкой точкой, соответственно, реактора (3) и/или охладителя (5) посредством сливных трубопроводов (17а, 17b). Сливные трубопроводы предпочтительно монтируют под наклоном к резервуару (11) и обеспечением сопутствующего обогрева. Подобное размещение способствует почти полной выгрузке жидкого теплоносителя (9) из реактора (3) и/или по меньшей мере одного охладителя (5), поскольку жидкий теплоноситель (9) может (почти) полностью вытекать в наиболее низкой точке под действием гидростатического давления.
Для того чтобы жидкий теплоноситель (9) можно было рециркулировать, соответственно использовать резервуар (11) также в качестве емкости для хранения, целесообразным является соединение резервуара (11) посредством по меньшей мере одного отводного трубопровода (19) соответственно с реактором (3) и/или по меньшей мере одним охладителем (5). Благодаря этому находящийся в резервуаре (11) жидкий теплоноситель (9) можно перекачивать посредством насоса (15) обратно в реактор (3) и/или охладитель (5). При этом насос (15) предпочтительно выполнен в виде погружного насоса, приводной электродвигатель которого находится в сухом состоянии, в то время как непосредственный корпус насоса утоплен в теплоносителе (9).
Кроме того, в предпочтительном варианте сливные трубопроводы (17а, 17b) и/или отводной трубопровод (19) снабжены соответствующими нагревающими устройствами. Благодаря этому в предпочтительном варианте предотвращается снижение вязкости жидкого теплоносителя (9) в трубопроводах или его застывание, а, следовательно, блокирование системы.
Все трубопроводы реакторной системы (1) предпочтительно подвергают по меньшей мере частичному сопутствующему обогреву.
Другое преимущество предлагаемой в изобретении реакторной системы (1) заключается в отсутствии необходимости сильного охлажения и последующего повторного нагревания жидкого теплоносителя (9). Благодаря этому, во-первых, удается экономить энергию. Во-вторых, удается избежать внутренних или внешних повреждений реакторной системы (1), которые могут быть обусловлены повышением вязкости или затвердеванием жидкого теплоносителя (9), сопровождаемыми изменением его плотности. Прежде всего это относится к насосу (7) и трубопроводам (17а, 17b, 19).
В предпочтительном варианте конструктивного исполнения реакторной системы (1) реактор (3) является кожухотрубным реактором, предназначенным для осуществления экзотермических реакций. В соответствии с данным вариантом, охладителем (5), в качестве альтернативы или дополнительно, может являться охладитель с солевой баней, а жидким теплоносителем (9) солевой расплав.
Предпочтительным солевым расплавом является расплавленная смесь нитратов и нитритов щелочных металлов. Особенно предпочтительная смесь солей состоит из 53% масс. нитрата калия, 40% масс. нитрита натрия и 7% масс. нитрата натрия. Речь при этом идет об эвтектической смеси, которая плавится при температуре около 142°С. Рабочая температура указанной солевой бани находится в диапазоне от 200 до 500°С.
В соответствии с настоящим изобретением наряду с жидким теплоносителем (7) в виде солевого расплава можно использовать также масляные теплоносители. Однако подобные масляные теплоносители характеризуются ограниченной максимальной рабочей температурой, которой как правило соответствует интервал от 250 до 280°С, что недостаточно для термостатирования многих реакций, например, осуществляемых в кожухотрубных реакторах.
Другим объектом настоящего изобретения является применение указанной выше реакторной системы (1) для осуществления экзотермических реакций.
Отвод теплоты экзотермических реакций представляет собой серьезную техническую проблему. При этом используют реакторные системы указанного в начале настоящего описания типа, в которых теплоту реакции отводят из реактора посредством жидких теплоносителей. Жидкий теплоноситель, нагревающийся вследствие высвобождения теплоты реакции, охлаждают до определенной температуры в присоединенном к реактору охладителе, причем высвобожденную энергию, используют, например, для производства водяного пара. Применение предлагаемой в изобретении реакторной системы (1) оказалось предпочтительным для уравновешивания колебаний при отводе теплоты реакции.
Другие цели, отличительные признаки, преимущества и сферы возможного применения приведены ниже на примере осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые к настоящему описанию чертежи. При этом объектом изобретения являются также любые комбинации приведенных в описании и/или на чертежах отличительных признаков независимо от их общей формулировки или указанной в формуле изобретения взаимосвязи.
На фиг. 1 схематически показана реакторная система 1 в одном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 1 схематически показан предпочтительный вариант конструктивного исполнения предлагаемой в изобретении реакторной системы 1. Реакторная система 1 включает реактор 3, соединенный с охладителем 5. Насос 7 обеспечивает циркуляцию по меньшей мере части жидкого теплоносителя 9 через реактор 3 и охладитель 5. Насос 7 прежде всего является циркуляционным насосом. Охладитель 5 снабжен патрубком аварийного сброса нагрузки 21 и устройством безопасности 23, предназначенными для того, чтобы в случае повышения давления жидкого теплоносителя 9 он мог быть выведен по трубопроводу 27 в резервуар 11 и таким образом было устранено давление в корпусе реактора.
Предлагаемая в изобретении реакторная система 1 обладает в основном безнапорным конструктивным исполнением. Определение «безнапорное» в данном случае означает отсутствие необходимости принятия мер, противодействующих повышению давления сверх 5 бар. Реактор 3 и охладитель 5, очевидно, выполнены для эксплуатации под давлением, создаваемым, например, насосом 7, а также под гидростатическим давлением теплоносителя 9. Однако согласно изобретению, более высокие давления не возникают, или, соответственно, их генерирование предотвращается прежде всего посредством устройства безопасности 23.
8 предпочтительном варианте охладитель 5 прифланцован или приварен к реактору 3. Регулирующая арматура 29 предназначена для настройки температуры реактора, которую выполняют путем регулирования потока пропускаемого через охладитель теплоносителя. В рассматриваемом варианте конструктивного исполнения речь идет прежде всего о кожухотрубных реакторах с пучком вертикально ориентированных контактных трубок, расположенных между двумя трубными решетками. При этом в зависимости от назначения реактора контактные трубки могут быть заполнены образующим неподвижный слой сыпучим катализатором. Контактные трубки омывает жидкий теплоноситель 9, который поглощает и отводит образующееся при экзотермической реакции тепло. Постоянство условий реакции обеспечивают благодаря тому, что при заданной температуре посредством насоса 7 осуществляют циркуляцию теплоносителя 9 с целью охлаждения.
По истечении определенного времени эксплуатации находящегося в трубках реактора катализатора может потребоваться, например, его замена. Для замены катализатора может потребоваться охлаждение реактора. Во избежание повреждения реактора 3 при повторном нагревании необходимо удалить по меньшей мере 20% от объема теплоносителя. Однако предпочтительно удаляют весь теплоноситель 9, что позволяет минимизировать длительность охлаждения и повторного нагревания остающегося в реакторе 3 теплоносителя 9.
Для слива теплоносителя 9 в самой нижней точке реактора 3 и самой нижней точке охладителя 5 предусмотрены сливные трубопроводы 17а, 17b, которые ведут к предлагаемому в изобретении резервуару 11. В предпочтительном варианте сливные трубопроводы 17а, 17b в самых нижних точках реактора 3, соответственно охладителя 5 снабжены запорными клапанами 29с, 29d. При этом запорные клапаны 29с, соответственно 29d смонтированы максимально близко к корпусу реактора, соответственно корпусу охладителя. Сливаемый жидкий теплоноситель стекает в резервуар 11, который в соответствии с показанным на фиг. 1 вариантом исполнения частично расположен ниже уровня пола в выемке. Согласно показанному на фиг. 1 варианту исполнения резервуар 11 снабжен внутренним нагревающим устройством 13, функционирующим, например, с использованием водяного пара. При этом в резервуаре 11 размещен насос 15, который может возвращать жидкий теплоноситель 9 по отводному трубопроводу 19. Насос 15 прежде всего является нагнетательным насосом. В данном случае предпочтительно также предусмотреть запорный клапан 29е. В случае подачи теплоносителя 9 в реакторную систему 1 запорная арматура 29f закрыта. В случае если с целью выравнивания тепла необходимо осуществлять циркуляцию теплоносителя 9 в резервуаре 11, запорная арматура 29f открыта.
Может быть предпочтительным дополнительное оснащение резервуара 11 не показанной на фиг. 1 мешалкой, которая перемешивает жидкий теплоноситель 9, а, следовательно, обеспечивает равномерное распределение температуры.
На фиг. 1 показана конфигурация реакторной системы 1, в соответствии с которой отводной трубопровод 19 ведет к сливным трубопроводам 17а, 17b, в связи с чем сливные трубопроводы 17а, 17b отчасти служат также для возвращения жидкого теплоносителя 9. Однако изобретение не ограничено данной конфигурацией. Возможен также вариант, согласно которому отводной трубопровод 19 в качестве непосредственного трубопровода ведет прямо к реактору 3 и/или охладителю 5.
Согласно показанному на фиг. 1 варианту конструктивного исполнения реакторная система снабжена также расположенными после устройства безопасности 23 сепаратором 25 и трубопроводом 27. В случае негерметичности охладителя, приводящей к попаданию пара в теплоноситель 9, и устранения давления пара в резервуаре, реализуемого посредством устройства безопасности 23, сепаратор должен вмещать объем находящейся в устройстве безопасности 23 жидкости. Подобным образом снижают повысившееся в системе трубопроводов (устройстве безопасности 23 + трубопроводе 27) давление и быстро устраняют давление в корпусе реактора. Кроме того, в резервуаре 11 аккумулируют выходящий по трубопроводу 27 теплоноситель 9 и путем гравитационного осаждения отделяют пар, проникший в теплоноситель 9 за счет негерметичности. Подобным образом можно безопасно улавливать выходящий через негерметичность теплоноситель 9, отделять его от пара и по завершении ремонта охладителя 5 возвращать в реактор 3.

Claims (17)

1. Реакторная система (1), включающая:
- реактор (3),
- по меньшей мере один соединенный с реактором (3) охладитель (5),
- по меньшей мере один соединенный с реактором (3) и/или указанным по меньшей мере одним охладителем (5) насос (7) для циркуляции по меньшей мере части жидкого теплоносителя (9) и
- соединенный с реактором (3) и/или указанным по меньшей мере одним охладителем (5) резервуар (11) для приема жидкого теплоносителя (9), который посредством сливных трубопроводов (17а, 17b) соединен соответственно с самой нижней точкой реактора (3) и/или указанного по меньшей мере одного охладителя (5),
причем резервуар (11) расположен ниже реактора (3) и/или указанного по меньшей мере одного охладителя (5),
причем резервуар (11) по меньшей мере частично расположен ниже уровня пола, и причем объем резервуара (11) на 10% превышает объем жидкого теплоносителя (9), теоретически содержащегося в реакторе (3) и/или указанном по меньшей мере одном охладителе (5).
2. Реакторная система (1) по п. 1, причем резервуар (11) снабжен нагревательным устройством (13) для нагрева жидкого теплоносителя (9).
3. Реакторная система (1) по п. 1 или 2, причем резервуар (11) снабжен дополнительно насосом (15).
4. Реакторная система (1) по п. 1 или 2, причем резервуар (11) посредством по меньшей мере одного отводного трубопровода (19) соединен соответственно с реактором (3) и/или указанным по меньшей мере одним охладителем (5).
5. Реакторная система (1) по п. 1 или 2, причем сливные трубопроводы (17а, 17b) и/или отводной трубопровод (19) соответственно снабжены нагревательным устройством.
6. Реакторная система (1) по п. 1 или 2, причем:
- реактор (3) является кожухотрубным реактором, предназначенным для осуществления экзотермических реакций, и/или
- указанный по меньшей мере один охладитель (5) является охладителем с солевой баней, а жидкий теплоноситель (9) является солевым расплавом.
7. Реакторная система (1) по п. 1 или 2, причем охладитель (5) снабжен патрубком аварийного сброса нагрузки (21) и устройством безопасности (23).
8. Реакторная система (1) по п. 7, причем она снабжена дополнительно сепаратором (25), расположенным после устройства безопасности (23), и трубопроводом (27).
9. Применение реакторной системы (1) по п. 1 или 2 для осуществления экзотермических реакций.
RU2016140693A 2014-03-18 2015-03-10 Реакторная система и ее применение RU2676073C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461954663P 2014-03-18 2014-03-18
DE102014103694.8 2014-03-18
DE102014103694.8A DE102014103694A1 (de) 2014-03-18 2014-03-18 Reaktorsystem und Verwendung desselben
US61/954,663 2014-03-18
PCT/EP2015/054961 WO2015140008A1 (de) 2014-03-18 2015-03-10 Reaktorsystem und verwendung desselben

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016140693A RU2016140693A (ru) 2018-04-19
RU2016140693A3 RU2016140693A3 (ru) 2018-10-24
RU2676073C2 true RU2676073C2 (ru) 2018-12-25

Family

ID=54053410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016140693A RU2676073C2 (ru) 2014-03-18 2015-03-10 Реакторная система и ее применение

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10239033B2 (ru)
EP (1) EP3119513A1 (ru)
JP (2) JP2017511250A (ru)
KR (2) KR20220025094A (ru)
CN (1) CN106163653A (ru)
DE (1) DE102014103694A1 (ru)
MY (1) MY182796A (ru)
RU (1) RU2676073C2 (ru)
SG (1) SG11201607173RA (ru)
TW (1) TWI653090B (ru)
WO (1) WO2015140008A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014114193A1 (de) 2014-09-30 2015-08-13 Basf Se Verfahren und Anlage zur Rückgewinnung von Acrylsäure
CN106732295B (zh) * 2017-02-14 2018-12-28 青岛长荣化工科技有限公司 强化传热的反应装置及强放热反应的连续生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6068047A (ja) * 1983-09-14 1985-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多管式反応装置
RU2255799C1 (ru) * 2004-04-02 2005-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Космос" Реактор для прямого синтеза органохлорсиланов
DE102006034811A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-31 Man Dwe Gmbh Verfahren zur Temperaturänderung eines Rohrbündelreaktors
WO2008136681A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Norsk Hydro Asa Method and equipment for direct chlorination of metallurgical grade silicon

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE795180A (fr) 1972-02-16 1973-05-29 Deggendorfer Werft Eisenbau Groupe refroidisseur destine a des appareils pour la realisation de reactions chimiques exothermiques
JPS5697298U (ru) * 1979-12-26 1981-08-01
DE10316418A1 (de) 2003-04-10 2004-10-21 Basf Ag Verwendung einer ionischen Flüssigkeit
CN201454519U (zh) * 2009-06-29 2010-05-12 深圳市高氏粘合剂制品有限公司 一种反应釜冷却水循环系统
CN202021047U (zh) * 2011-04-15 2011-11-02 成都齐达科技开发有限公司 用于反应釜的冷却装置
US9470369B2 (en) * 2011-09-06 2016-10-18 Basf Se Pipeline system and method for draining a pipeline system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6068047A (ja) * 1983-09-14 1985-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多管式反応装置
RU2255799C1 (ru) * 2004-04-02 2005-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Космос" Реактор для прямого синтеза органохлорсиланов
DE102006034811A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-31 Man Dwe Gmbh Verfahren zur Temperaturänderung eines Rohrbündelreaktors
WO2008136681A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Norsk Hydro Asa Method and equipment for direct chlorination of metallurgical grade silicon

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014103694A1 (de) 2015-09-24
US10239033B2 (en) 2019-03-26
KR20220025094A (ko) 2022-03-03
JP6689335B2 (ja) 2020-04-28
WO2015140008A1 (de) 2015-09-24
TWI653090B (zh) 2019-03-11
CN106163653A (zh) 2016-11-23
JP2017511250A (ja) 2017-04-20
EP3119513A1 (de) 2017-01-25
RU2016140693A (ru) 2018-04-19
US20150266000A1 (en) 2015-09-24
MY182796A (en) 2021-02-05
SG11201607173RA (en) 2016-10-28
TW201601829A (zh) 2016-01-16
JP2019005751A (ja) 2019-01-17
KR20160135297A (ko) 2016-11-25
RU2016140693A3 (ru) 2018-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950009881B1 (ko) 원자로 설비
KR101225647B1 (ko) 연료 전지 폐열발전 시스템
US20180350472A1 (en) Passive safe cooling system
KR101447514B1 (ko) 해상 소형 원전용 안전 시스템
FI74833C (fi) Anordning foer noedkylning av en tryckvattenkaernreaktor.
KR101200216B1 (ko) 원자력 발전소의 물분사 잔열제거 시스템
US4587079A (en) System for the emergency cooling of a pressurized water nuclear reactor core
JPH04125495A (ja) 原子炉設備
RU2676167C2 (ru) Теплообменник, включающая теплообменник реакторная система и способ термостатирования реактора
RU2676073C2 (ru) Реакторная система и ее применение
RU2682901C2 (ru) Плавучий ядерный энергетический реактор с самоохлаждающейся конструкцией защитной оболочки реактора и системой аварийного теплообмена
TWI585780B (zh) 用於輕水式反應器之替代型遠距廢燃料池冷卻系統之方法及裝置
RU153270U1 (ru) Ядерная энергетическая установка
CN106870111B (zh) 一种膨胀水壶及处理方法
KR101490980B1 (ko) 냉각재 탱크에서 열성층화 방지 기구
JP2014178142A (ja) 原子炉格納容器の冷却装置及び冷却方法
KR101504216B1 (ko) 방사성 물질 저감 설비 및 이를 구비하는 원전
CN108447570B (zh) 船用反应堆及其二次侧非能动余热排出系统
US9053823B2 (en) Method and apparatus for an alternative suppression pool cooling for boiling water reactors
RU2231144C2 (ru) Устройство аварийного охлаждения ядерного реактора
RU2650504C2 (ru) Аварийная система охлаждения ядерного реактора
FR3067512A1 (fr) Reacteur nucleaire comprenant un circuit de refroidissement des auxilaires et un reservoir de protection radiologique
JP2022502626A (ja) 極端な影響後に原子力発電所を安全な状態にする方法とシステム
RU2339096C1 (ru) Ядерная энергетическая установка
CN104217773B (zh) 一种核电厂钢制安全壳导热装置