UA77022C2 - Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor - Google Patents

Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor Download PDF

Info

Publication number
UA77022C2
UA77022C2 UA20040503699A UA20040503699A UA77022C2 UA 77022 C2 UA77022 C2 UA 77022C2 UA 20040503699 A UA20040503699 A UA 20040503699A UA 20040503699 A UA20040503699 A UA 20040503699A UA 77022 C2 UA77022 C2 UA 77022C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
heat exchanger
heat
reactor
radial
exchangers
Prior art date
Application number
UA20040503699A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Methanol Casale Sa
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 Methanol Casale Sa filed Critical Methanol Casale Sa
Publication of UA77022C2 publication Critical patent/UA77022C2/uk

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027Header 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
    • F28F9/0275Header 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249Plate-type reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical 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
    • B01J8/0207Chemical 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 flow within the bed being predominantly horizontal
    • B01J8/0214Chemical 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 flow within the bed being predominantly horizontal in a cylindrical annular shaped bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical 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
    • B01J8/0285Heating or cooling the reactor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006Heat-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 plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/021Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles comprising a plurality of beds with flow of reactants in parallel
    • B01J2208/022Plate-type reactors filled with granular catalyst
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/102Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

теплообмінника розділена на множину камер ною трубою (23 а), по якій у теплообмінник реак- (117), які безпосередньо не сполучаються між со- тора (1) подається текучий теплоносій. бою, а з'єднані відповідними отворами (19а, 20а) із 17. Блоковий теплообмінник за будь-яким з пп.8 та трубою (19) для розподілу текучого теплоносія, 16, який відрізняється тим, що він має щонайме- який подається у теплообмінник, та з трубою (20), нше ще одну кільцеву трубу (24, 25), яка призна- у якій збирається текучий теплоносій, який прой- чена для подачі у теплообмінники текучого тепло- шов через теплообмінник. носія, та, яка з'єднана з одного боку з 10. Блоковий теплообмінник за п.9, який відрізня- гідравлічними з'єднаннями типу "голова до хвоста" ється тим, що кожна камера (117) утворена зва- кожної радіальної групи теплообмінників (13), а з реними швами (117а), які проходять перпендику- іншого боку - з відповідною трубою (24а, 25а), по лярно трубам (19, 20), якими між собою зварені якій у теплообмінник реактора (1) подається теку- металеві листи (14, 15). чий теплоносій. 11. Блоковий теплообмінник за п.10, який відріз- 18. Блоковий теплообмінник за п.17, який відріз- няється тим, що в кожній камері (117) розташова- няється тим, що труби (20), у яких збирається ні паралельні трубам (19, 20) направляючі перего- текучий теплоносій, який пройшов через розташо- родки (118), які формують всередині камери канал вані в центрі блокового теплообмінника (12) теп- для проходу текучого теплоносія по суті змієподіб- лообмінники (13), мають вихідні назовні та розта- ної форми. шовані на одному і тому ж боці блокового 12. Блоковий теплообмінник за п.11, який відріз- теплообмінника відкриті кінці. няється тим, що всі камери мають одну й ту саму 19. Блоковий теплообмінник за п.17, який відріз- ширину. няється тим, що він має щонайменше ще одну 13. Блоковий теплообмінник за п.7, який відрізня- кільцеву трубу (26), у якій збирається текучий теп- ється тим, що отвори (19а) у трубі (19) для розпо- лоносій із усього блокового теплообмінника (12) ділу текучого теплоносія мають різну ширину. та, яка з'єднана з трубами (20), у яких збирається 14. Блоковий теплообмінник за п.12, який відріз- текучий теплоносій, теплообмінників (13), розта- няється тим, що ширина отворів (19а) збільшу- шованих у центрі блокового теплообмінника (12). ється в напрямку потоку текучого теплоносія, який 20. Ізотермічний хімічний реактор, який містить тече всередині труби (19). циліндричний корпус (2) та заповнений каталізато- 15. Блоковий теплообмінник за п.12, який відріз- ром кошик (7), який кріпиться всередині корпуса няється тим, що у кожному отворі (19а) розташо- (2) та має по суті циліндричні зовнішню та внутрі- вана втулка (119а) із каліброваним отвором, який шню стінки (8, 10), які мають загальну вісь, та ниж- визначає розміри поперечного перерізу прохідного ню стінку (7Б, 28), який відрізняється тим, що він отвору між трубою (19) та кожною з камер (117), на оснащений закріпленим у кошику (7) блоковим які розділена внутрішня порожнина тепло- теплообмінником (12) за будь-яким одним з обмінника. пп.15-19. 16. Блоковий теплообмінник за п.1, який відрізня- 21. Реактор за п.20, який відрізняється тим, що ється тим, що він має щонайменше одну кільцеву нижня стінка (28) кошика виконана опуклою у на- трубу (23), призначену для розподілу між теплоо- прямку внутрішньої порожнини кошика (7). бмінниками текучого теплоносія, який подається в 22. Реактор за п.21, який відрізняється тим, що в них, та з'єднану з одного боку з трубами (19) для опуклій нижній стінці (28) кошика є щонайменше розподілу текучого теплоносія найбільш віддале- один отвір (29) для вивантаження каталізатора, них від центра теплообмінників (13) блокового який розташований поруч із зовнішньою стінкою теплообмінника (12), а з іншого боку - з відповід- (8) кошика (7), та з'єднаний з трубою, яка виходить з реактора назовні.
Даний винахід відноситься до хімічного реак- го реактора описаного вище типу, у якому газопо- тора із закритим з двох боків відповідними днища- дібні реагенти та газоподібні продукти реакції про- ми по суті з циліндричним корпусом (або посуди- ходять через шар каталізатора в радіальному або ною високого тиску) та щонайменше із одним радіально-осьовому напрямку (стосовно вісі цилі- шаром каталізатора, який розташований у зоні ндричного корпуса реактора), а блоковий (збірний) реакції, у який занурений блоковий (збірний) теп- теплообмінник виготовлений з безлічі плоских по лообмінник. Такі реактори звичайно використову- суті коробчатих теплообмінників із внутрішньою ють для проведення екзотермічних та ендотерміч- порожниною, через яку проходить текучий тепло- них реакцій, які протікають по суті у ізотермічних носій. умовах з регулюванням температури реакції з не- Звичайно як текучий теплоносій в блоковому великими відхиленнями від заданої температури. (збірному) теплообміннику можна використовувати
У приведеному нижче описі та у формулі винаходу текуче середовище з мінливою температурою (те- реактор такого типу називається псевдоізотерміч- куче середовище, яке не кипить), наприклад газо- ним або коротко називається ізотермічним реакто- подібні реагенти, яки подаються в реактор у регу- ром. Винахід відноситься, зокрема, до ізотермічно- льованій відповідним чином кількості, або киплячу чи ізотермічну рідину, наприклад воду, що кипить, тричних зонах, які мають загальну вісь, та яки ут- розплавлені солі, Оом/ Тпегт та інші подібні ріди- ворюють у блоковому (збірному) теплообміннику ни. Для підвищення ефективності теплообміну, а, безліч по суті радіальних груп, які складаються з отже, й кінетики хімічної реакції, яка протікає в лежачих в одній радіальної площини й у різних реакторі, потік такого текучого теплоносія направ- кільцевих зонах теплообмінників, довгі боки яких ляють всередині відповідного блокового (збірного) проходять паралельно вісі блокового (збірного) теплообмінника у протитечії або у прямотечії з теплообмінника, а короткі - у радіальному напрям- газоподібними продуктами реакції, які утворюють- ку, і кожен такий теплообмінник має внутрішню ся, яки у свою чергу проходять через шар каталі- порожнину, через яку проходить текучий теплоно- затора в радіальному або радіально-осьовому сій, щонайменше одну розташовану на одному напрямку по відношенню до звичайно вертикаль- боці теплообмінника трубу для розподілу текучого ної вісі корпуса реактора. Текучий теплоносій, який теплоносія, який подається в неї, та щонайменше складається із самих газоподібних реагентів, яки одну трубу, яка розташована на протилежному подають у реактор, можна використовувати не боці теплообмінника, у якій збирається текучий тільки для відводу або підведення тепла в зону теплоносій, який пройшов через теплообмінник, реакції "у шар каталізатора) та більш швидкого та при цьому зазначені труби з'єднані з одного боку з повного завершення реакції, яка протікає в ній, але внутрішньою порожниною теплообмінника через й для підігріву або охолодження шару каталізато- щонайменше один наявний в них отвір, а з іншого ра до температури, яка необхідна за законами боку - з розташованими зовні патрубками для по- термодинаміки для початку реакції. дачі в теплообмінник та відводу з нього текучого
У цьому випадку (при радіальному або радіа- теплоносія. льно-осьовому потоці) ізотермічний реактор по На кресленнях, які прикладені до опису, пока- суті являє собою посудину під високим тиском, у зано: якій розташований щонайменше один патрон із на Ффіг.1 - аксонометрична проекція зображено- двома концентричними циліндрично розташова- го частково в розрізі радіального ізотермічного ними на вісі корпуса реактора перфорованими реактора із запропонованим у винаході блоковим стінками, заповнений каталізатором, через шар (збірним) теплообмінником, який складається з якого проходять гази. У шар каталізатора зануре- безлічі окремих теплообмінників, ний блоковий (збірний) теплообмінник, виготовле- на Ффіг.2 - збільшене зображення одного з теп- ний з безлічі теплообмінників, яки мають відповід- лообмінників блокового (збірного) теплообмінника, ну конструкцію, і яки певним чином закріплені в показаного на Ффіг.1, реакторі та з'єднані між собою. на фіг.3, 4 та 5 - поперечні перерізи теплооб-
Останнім часом в ізотермічних реакторах опи- мінника площинами ІППІ-П, ЇМ-ЇМ та М-М по Фіг.2. саного вище типу як теплообмінники, яки володі- на Фіг.6 - схематичне зображення показаного ють максимальною ефективністю, найчастіше ви- на Фіг.2 теплообмінника, який виконаний відповід- користовують пластинчасті та по суті сплющені но до кращого варіанту, коробчаті теплообмінники. на Фіг.7 - поперечний переріз показаного на
Такі пластинчасті теплообмінники крім чис- Фіг.6 теплообмінника площиною МІІ-МІЇ. ленних переваг, до яких відноситься, зокрема, на Фіг.8 - схематичне зображення показаного велика площа поверхні теплообміну, мають і один на Фіг.б6 теплообмінника, який виконаний згідно із істотний недолік, який полягає в тому, що в таких іншим варіантом, теплообмінниках досить складно забезпечити на Ффіг.9 - поперечний переріз у збільшеному плин текучого теплоносія, який протікає всередині масштабі показаного на Ффіг.8 теплообмінника теплообмінника, у необхідному напрямку, зокрема площиною ІХ-ЇХ і в радіальному напрямку стосовно вісі реактора. на Фіг.10 - інший варіант виконання ізотерміч-
Формування радіального потоку текучого теплоно- ного реактора, який показаний на фіг.1. сія в пластинчастих теплообмінниках, яки існують Показаний на Фіг.1 ізотермічний реактор 1 має на даний час приводить до зниження ефективності вертикальний циліндричний корпус 2, закритий на теплообміну та зменшенню виходу хімічної реакції, протилежних кінцях нижнім та верхнім днищами З яка протікає в реакторі. та 4 з патрубками 5 та 6, які призначені для подачі
В основу даного винаходу була покладена за- в реактор 1 газоподібних реагентів та відводу з дача розробити блоковий (збірний) теплообмінник нього газоподібних продуктів реакції, про що більш для радіальних або радіально-осьових ізотерміч- докладно сказано нижче. них реакторів, конструктивні та функціональні осо- Всередині корпуса 1 розташована зона реак- бливості якого дозволяли б усунути зазначений ції, у якій знаходиться заповнений каталізатором вище недолік, властивий відомим в даний час теп- кошик 7, який має по суті циліндричну форму та лообмінникам аналогічного типу. кільцевий поперечний переріз. Кошик 7 має зовні-
Поставлена у винаході задача вирішується за шню циліндричну стінку 8, яка разом з корпусом 2 допомогою запропонованого в ньому блокового утворює всередині реактора вузький кільцевий (збірного) теплообмінника для радіальних або ра- простір 9, а також має внутрішню циліндричну сті- діально-осьових ізотермічних реакторів, який має нку 10 та днище, яке позначене позицією 7р, і яке по суті кільцеву та циліндричну конструкцію з має форму кільця. осьовим прохідним отвором визначеного діаметра Внутрішня стінка 10 кошика утворює осьовий та відрізняється тим, що він складається з безлічі канал, у якому розташована труба 11, у якій зби- по суті прямокутних сплющених коробчатих теп- раються отримані в реакторі газоподібні продукти, лообмінників, яки розташовані у декількох концен- із закритим верхнім кінцем 11а та відкритим ниж-
нім кінцем 1160, який прямо з'єднаний з розташова- ника текучого теплоносія, який подається в нього, ним на днищі З патрубком 6. та трубу 20, у якій збирається текучий теплоносій,
Зовнішня та внутрішня стінки 8 та 10 кошика який пройшов через внутрішню порожнину тепло- виконані перфорованими, та через них з однієї обмінника. Труби 19 та 20 з однієї сторони з'єднані сторони всередину кошика 7 з кільцевого простору з внутрішньою порожниною 17 теплообмінника 9 проходять газоподібні реагенти, які подають в щонайменше одним, переважно декількома, отво- реактор, а з іншої сторони з кошика в центральну рами 19а та 20а, що розташовані на одній або трубу 11 проходять газоподібні продукти реакції, декількох утворюючих труби, а з іншого боку - з які утворюються всередині кошика 7. розташованими зовні патрубками 21 та 22, через
Кошик 7 заповнений визначеною кількістю від- один із яких у теплообмінник подають текучий те- повідного каталізатора (на кресленнях не показа- плоносій, а через другий - виводять його з теплоо- ний), у який занурений закріплений звичайним бмінника. чином блоковий (збірний) теплообмінник, який У першому кращому варіанті здійснення вина- позначений у зборі позицією 12. ходу труби 19 та 20, яки проходять уздовж довгих
Блоковий (збірний) теплообмінник 12 має в ці- боків 13а теплообмінника 13, утворені деформо- лому циліндричну форму, яка відповідає формі ваними краями приварених один до одного по пе- кошика 7. Зовнішній діаметр теплообмінника по риметру металевих листів 14 та 15, з яких вигото- суті дорівнює зовнішньому діаметру кошика 7, а влений теплообмінник. Для цього на деякій діаметр розташованого в його центрі отвору по відстані від з'єднаних зварюванням країв 16 та 1ба суті дорівнює внутрішньому діаметру труби. листів їх приварюють один до одного паралельни-
У показаному на Фіг.1 кращому, але не єдино ми до їхніх країв переривчастими звареними шва- можливому варіанті блоковий (збірний) теплооб- ми 116, 116а, у проміжках між якими залишаються мінник 12 складається з безлічі теплообмінників вільні ділянки, які утворюють отвори 19а, 20а для 13, рівномірно розподілених у трьох концентрич- проходу текучого теплоносія. них та кільцевих зонах, які мають загальну вісь. В іншому (не показаному на кресленнях) варі-
Кожен теплообмінник 13 (Фіг.2) виконаний по суті у анті труби 19 та 20 виготовляють з окремих закрі- вигляді сплющеної коробки та має форму витягну- плених всередині теплообмінника в порожнині 17 того плоского прямокутника з двома протилежни- труб, які проходять уздовж довгих боків 13а теп- ми довгими боками 13а та двома протилежними лообмінника та мають розташовані на кінцях зга- короткими боками 136. дані вище патрубки 21 та 22.
У блоковому (збірному) теплообміннику 12 ок- Відповідно до іншої відмінної риси винаходу ремі теплообмінники 13 розташовані по суті в ра- патрубки 21 та 22 труб 19 та 20, яки призначені діальних площинах, при цьому довгі боки 1За теп- для подачі в теплообмінник 13 та відводу з нього лообмінників проходять паралельно вісі блокового текучого теплоносія, розташовані на одному і тому (збірного) теплообмінника 12 (а, отже, й вісі корпу- ж короткому боці 136 теплообмінника. са 2 реактора 1), а короткі боки 135 - у радіально- У запропонованому у винаході блоковому (збі- му напрямку, та всі теплообмінники об'єднані в рному) теплообміннику 12 описаної вище констру- безліч радіальних груп, кожна з яких складається з кції (Фіг.1) короткі боки 136 з відповідними патруб- трьох розташованих в одній радіальній площині ками 21 та 22 утворюють верхню сторону кожного теплообмінників. теплообмінника 13, а протилежний короткий бік
Очевидно, що в залежності від конкретних теплообмінника кріпиться звичайним чином до конструктивних вимог групу з трьох теплообмінни- несучої конструкції (на кресленнях не показана) ків 13 можна замінити двома або навіть одним усього блокового (збірного) теплообмінника 12. теплообмінником, розташованим в одній з радіа- Для підвищення ефективності теплообміну льних площин кошика 7. щонайменше деякі з теплообмінників 13, з яких
Як показано на Фіг.2-5, кожен теплообмінник зібраний блоковий теплообмінник 12, виготовля- 13 складається з двох покладених один на одного ють за схемою, яка показана на Ффіг.б. та з'єднаних між собою по периметру звареними У цьому варіанті здійснення винаходу усю вну- швами 16, 1ба металевих листів 14, 15, між якими трішню порожнину кожного теплообмінника 13 розташована внутрішня порожнина 17 теплооб- розділяють на безліч безпосередньо не з'єднаних мінника, через яку проходить текучий теплоносій. між собою окремих порожнин 117 шляхом, напри-
Для підвищення ефективності теплообміну між клад, зварювання металевих листів 14, 15 зваре- текучим теплоносієм, який протікає всередині теп- ними швами 117а, яки проходять паралельно до лообмінника, та газоподібними реагентами, яки коротких боків 136 теплообмінника 13 або, іншими подають в реактор та газоподібними продуктами словами, перпендикулярно трубі 19 для розподілу реакції, яки обтікають теплообмінник зовні та про- всередині теплообмінника текучого теплоносія, ходять через шар каталізатора в радіальному на- який подається в нього, та трубі 20, у якій збира- прямку, текучий теплоносій повинний проходити ється текучий теплоносій, який пройшов через через кожен теплообмінник 13 блокового (збірно- внутрішню порожнину теплообмінника. Окремі го) теплообмінника 12 також у радіальному або по порожнини 117, на які розділений весь внутрішній суті в радіальному напрямку у протитечії або у простір теплообмінника, у залежності від конкрет- прямотечії зі згаданими газами. них вимог можуть мати ту саму або різну ширину,
З цією метою та відповідно до відмінної риси та в них розташовані паралельні трубам 19 та 20 даного винаходу кожен теплообмінник 13 містить направляючі перегородки 118, які утворюють все- розташовані на його протилежних довгих боках редині кожної камери 117 канал по суті змієподіб- 1За трубу 19 для розподілу всередині теплообмін- ної форми для проходу текучого теплоносія.
Кожна порожнина 117 з'єднана з трубою 19, радіальному напрямку проходять через шар ката- призначеною для розподілу всередині теплооб- лізатора, який знаходиться у кошику. мінника текучого теплоносія, який подається в ньо- Розглянутий вище блоковий теплообмінник го, щонайменше одним отвором 19а та щонайме- для ізотермічного реактора має ще одну істотну нше одним отвором 20а із трубою 20, у якій перевагу. Очевидно, що в зоні, у якій розташована збирається текучий теплоносій, який пройшов че- кільцева розподільна труба 23, можна розмістити рез цю порожнину. ще як мінімум дві кільцеві труби 24, 25 для розпо-
Необхідно відзначити, що для точного регулю- ділу текучого теплоносія, який подають в теплоо- вання перепаду тисків та більш ефективного роз- бмінник (зокрема та переважно газоподібних реа- поділу текучого теплоносія, який протікає через гентів), з'єднавши їх з теплообмінниками 13 інших порожнини 117, отвори 19а у трубі 19 можна роз- кільцевих груп.З'єднати ці кільцеві труби переваж- ташувати поруч з нижнім краєм кожної порожнини но з виконаними у вигляді гідравлічного з'єднання 117 та виконати їх з різною шириною або довжи- "голова до хвоста" з'єднаннями трьох об'єднаних в ною, зокрема, поступово збільшуючи ширину одну групу теплообмінників 13, яки розташовані в отворів у напрямку руху текучого теплоносія в тру- одній тій самій радіальній площині. бі 19. Позиціями 24а та 25а на кресленні позначені
Для більш ефективного розподілу текучого те- труби, по яких текучий теплоносій подається зовні плоносія по порожнинах 117 при мінімальних в розташовані всередині реактора кільцеві труби втратах тиску в порожнині можна використовувати 24 та 25 відповідно. встановлені в отворах 19а кожної порожнини калі- Така конструкція дозволяє подавати "свіжий" бровані втулки 119а (Фіг.8 та 9) з розрахованими текучий теплоносій у теплообмінники 13, розташо- відповідним чином прохідними отворами, яки за- вані в проміжних кільцевих зонах блокового (збір- безпечують необхідне падіння тиску на вході в ного) теплообмінника та регулювати відповідним кожну камеру. чином розподіл температури в шарі каталізатора.
В ізотермічному реакторі 1 із запропонованим На Фіг.10 показаний ще один варіант виконан- у винаході теплообмінником верхній край кошика 7 ня запропонованого у винаході ізотермічного реак- з каталізатором знаходиться вище верхньої пло- тора, у якому, зокрема, але не винятково, як теку- щини блокового (збірного) теплообмінника 12, а чий теплоносій використовується вода або розподіл між розташованими в різних радіальних здійснюється попередній підігрів (або охолоджен- площинах теплообмінниками текучого теплоносія, ня) газоподібних реагентів, реакція між якими від- який подається в них, здійснюється за допомогою бувається в іншому реакторі. Елементи реактора, кільцевої труби 23. виконаного відповідно до цього варіанту, не відріз-
При використанні в теплообмінниках як теку- няються від елементів реактора, який показаний чого теплоносія, який подають у реактор, газопо- на Фіг1, та тому позначені тими ж, що ії на Фіг.1, дібних реагентів (Фіг.1), яки проходять через реак- позиціями. тор у тому ж напрямку, що й газоподібні продукти У цьому варіанті здійснення винаходу в зоні, у реакції, кільцеву трубу 23 з'єднують з вихідною з якій розташовані кільцеві труби 23, 24 та 25, які ізотермічного реактора 1 назовні подавальною призначені для розподілу текучого теплоносія, трубою 23а, на вихідному з реактора кінці якої роз- який подається у теплообмінник, розташована ташований патрубок 5а, через який у реактор по- кільцева труба 26 (кільцевий колектор), яка приз- дають газоподібні реагенти. Труба 23 з'єднує тру- начена для виведення з запропонованого у вина- бу, що подає, з розподільними трубами 19 самих ході блокового (збірного) теплообмінника усього віддалених від центра теплообмінників 13 кожної текучого теплоносія, який пройшов через нього. групи теплообмінників, яка складається з трьох Для цього кільцеву трубу 26 з'єднують з однієї теплообмінників, розташованих в одній радіальній сторони через патрубки 22 найближчих до вісі те- площині. плообмінників 13 із усіма трубами 20, а з іншого
Крім того, у кожної групи, яка складається з боку - із трубою 26а, на вихідному з ізотермічного трьох теплообмінників, яки лежать в одній радіа- реактора назовні кінці якої розташований "вихід- льній площині, труби 20, у яких збираються гази, ний" патрубок 27. Як уже було відзначено вище, що проходять через теплообмінник, прямо з'єднані газоподібні реагенти подають у реактор 1 через з розподільними трубами 19 теплообмінників, яки верхній патрубок 5. розташовані ближче до центра реактора. Таке Каталізатор, який знаходиться в реакторі, мо- з'єднання виконується по типу гідравлічного з'єд- жна вивантажити з нього, без демонтування плас- нання "голова до хвоста" та здійснюється, як пока- тинчастих теплообмінників 13, через нижню стінку зано на відповідних кресленнях, з'єднанням пат- 28 кошика 7, яка має опуклу в напрямку внутріш- рубків 22 труб, у яких збираються гази, яки ньої порожнини кошика форму. Для цього на ниж- пройшли через теплообмінники, з патрубками 21 ній стінці 28 кошика поруч з її зовнішньою стінкою розподільних труб сусідніх теплообмінників. виконані отвори 29 (на Фіг.10 показаний тільки
Відкриті верхні кінці труб 22, у яких збирають- один такий отвір), яки з'єднані з розташованими на ся гази, яки пройшли через найближчі до цента днище З реактору патрубками 30. теплообмінники 13 блокового (збірного) теплооб- На закінчення необхідно відзначити, що в роз- мінника 12, розташовані у верхній частині корпуса глянуті вище варіанти здійснення винаходу можна 2 (по суті біля його верхнього " днища 4), з якої вносити різні зміни й удосконалення, і не виходити попередньо підігріті або охолоджені в теплообмін- при цьому за обсяг винаходу, який визначається никах 13 газоподібні реагенти попадають у кільце- його формулою. вий простір 9 між корпусом та кошиком 17 та в рак . Е-
Кол ю, мя ї ож :
Ж я 7 х СОКУ ен ше и ! рак В З НИ нн і ее ши і і і
МОЙ ШИНА: у Ки шо фірирння М | Сі :
ОК ори ИН х МеЗЕЖИ опо ЗОЗ Не х і х ке фа ее М ; НЕ МЕНЕ йо о0шо бе бе
Шу се і т ТЯ: НЕ.
Ес ; Є НЕ а КЗ яю зних МЕ КЕШЕНН З, ох :
М МОВО их МЕЖ раку
З ЕН: КО; ПИ ни Да т НВК дя і ПРОБУ КО Ей че ---18 т щі не тет Щ є Н Ці 7 он Ши Ме і Її 1 | мн І т Е я а и й І их а Вл і по ши, ше мий а І : ва ШИ 5 5 хо
І ЖІН ЕІ ї лют В Ми ЗКУ й т
ЕВ я НН ї ер ЕІ ШК 7 ! : і
ЕТ З хх НЯ ї НІ М М й Й м ТТГ М
І Кк НЕК Я и з о МОШШО не мера НЕ ВН Рний сф а В, з Я . їі я ЕН г То -7 НЕ: цей й пе зх сто їба Ко щення 1 Н ее: В НИ, ДИ: ННІ нан ме ОК ННЯ Е я ЯОЖ ш- ВИКя ме: М ІЗ щі і вина ШИ ШИ.
І НН НУ і ШЕ ра ШИ ай мен Фіг, 4 по ВИК і я: КО БЕ в м,
А нт БРВ Н паті ще ОВ
Яну НК; Н НІ їі САН
ТХ ще В ! З МЕ МОЯ нок «У У ли
ЧК шт Е БУ Но Щи КН ЖИ ех їх? і ке
От Б З Ну Ж: НКУ : р ї я « то - НН НІ Я : В щі СМ ха Шон ОЗ і «Є пе нин І Ша ї, Її ко ГОР тн " ! що пла Ка НРК А : : х : ки ІЗ 7 Пи й ще ХМ Н у че пен ня МИ Що а і Шк а че ДБК фр ОВ хв одне ПЗУ Щи по Й - - «5 З а п з й 5
Код їх вік: іх, 5 й Ж : Ка ззи чл ОТ 8: г Гая ще Її х їх к У Бе х ок ний | 1: з й ві тро В М СД х я ооо кн и ки МК
Н У 1 Н х (й Км рда зх ол но Зв Я ня : ит ях, сяк 1 жолоУ Й мя ї в Ве і : р»
Б 1 пи ШИН Я г | й шоб жи У х їй як ОМ їх хя 2
Н ши ни ни й
Меко о І Н я тренях ; тЕстут кр. м: ' і: Ї Кз Фі 5
НН ЩЕ | я :оиллищ ! и и В М ОДА -- ну пн ВО ВИ вар НІ Д «В вк
І ті де ре ЇЇ одн МД орні повсті ві
Й щу ОТАК В, си ши: ж : Кр тр ння ШЕ ШЕ МНЕ Я НЕ еВ пу ;
Бл: Я Шк М пон Бр и: ними ше Ше тя ! Н ї. ! і ; са ММ у шк з Іри а нини а а х і НЕ Не МИ ЕЕ М МН МЕН ок рі 1, Пак НИ Ні ! іч БМ діння | СД | ші пже і пня момомвнань шона нин А пише А
Ті Кия ра ж і НИЕНЕ УНН т Н Ох НК лай ЦЕ їз ге їх і шк Е а ТЕ А НН ж. Ще НИЙ уд В рр ЯРИ ВИНИ ВИН ша 7 і ит ! ї НИ. РК, ПІ Ж ВІ 1 ит ЩЕ
НШАШЕ НЕ КН А в НИ ШЕ ри і как ничНн ОВ АН зі -й і Кр ! нон нини о НН - 1К3- Н
Суботня ню Пр ихікі вк по: й ШШШННЕ і
НИВУ НИ ду т ПИ Я. 1 ін ки ВОК 1 Н
Я І М МЕМ | га ТЕ ю вештЕ ее і їі 11. 11: НУ Н - ' І 1, Н Н 5 1:11 Н
Н і ше і фетр М ЧЕ Як Я НЕ З 15 ноя МА Н я и алу ма ми кН
НК мат о І и
Бий і ША КІ ринв ЩЕ Н я т не Н: ля ІМ і
НИ окон ПОДАВ Кави ТОК я. ЕТ Трертра т і ЕТ и се 11:11 Н
НЯ а рю І пиши і і "7 ме нн ШИ і І Но І у ромарі: ві і лів КК іх ши ни
В лишки З жанмиЯ п иа НЕ !
Н і і Еш Рон нен Кі Р БУ
ЕЕ рр ях жі ТОЖ НИ Про п м В В М а ие НИ ШИНИ ' І; ШЕУ и дя 07 ж ЩА Мних ДОД АК и їх і ' | ; жк Ж що Ко 1 ЕЙ - Я
ТТ як ! Н Н ек й Ї дну : й 14 ЩЕ | НК зовн о 7 т з «Фіг б РАЗІ: ме и а ть ІННИ Щи БІ Н Я Х й рр з МІЯ ев.
Коен дн ппдаленнявнння ТЕН що» фіг. ла
Фіг, В -
Комп'ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим.
Міністерство освіти і науки України
Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна
ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601
UA20040503699A 2001-10-19 2002-02-10 Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor UA77022C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01124956A EP1306126A1 (en) 2001-10-19 2001-10-19 Heat exchange unit for isothermal chemical reactors
PCT/EP2002/011024 WO2003035241A1 (en) 2001-10-19 2002-10-02 Heat exchange unit for isothermal chemical reactors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA77022C2 true UA77022C2 (en) 2006-10-16

Family

ID=8179015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA20040503699A UA77022C2 (en) 2001-10-19 2002-02-10 Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor

Country Status (16)

Country Link
US (1) US7055583B2 (uk)
EP (2) EP1306126A1 (uk)
CN (1) CN100577275C (uk)
AR (1) AR036840A1 (uk)
AT (1) ATE302055T1 (uk)
AU (1) AU2002347040B2 (uk)
BR (1) BR0213343B1 (uk)
CA (1) CA2463046C (uk)
DE (1) DE60205645T2 (uk)
DK (1) DK1436075T3 (uk)
EG (1) EG223313A (uk)
MX (1) MXPA04003653A (uk)
MY (1) MY124861A (uk)
RU (1) RU2298432C2 (uk)
UA (1) UA77022C2 (uk)
WO (1) WO2003035241A1 (uk)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1236505A1 (en) * 2001-02-27 2002-09-04 Methanol Casale S.A. Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions
EP1350560A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-08 Methanol Casale S.A. Plate-type heat exchange unit for catalytic bed reactors
EP1477220A1 (en) 2003-05-16 2004-11-17 Methanol Casale S.A. Chemical reactor
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
EP1563900A1 (en) * 2004-02-12 2005-08-17 Methanol Casale S.A. Pseudo-isothermal chemical reactor for heterogenous chemical reactions
EP1600208A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-30 Methanol Casale S.A. Plate-type heat-exchanger
AU2004323215A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-23 Nomura Reinetsu Yugengaisha Heat exchanger and superheated steam generating device using the same
GB2427373A (en) * 2005-03-05 2006-12-27 Catal Internat Ltd A reactor
SE531315C2 (sv) * 2005-04-15 2009-02-17 Jerzy Hawranek Axiell rörvärmeväxlare
US7803332B2 (en) * 2005-05-31 2010-09-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reactor temperature control
US7588738B2 (en) * 2005-08-23 2009-09-15 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Series catalyst beds
EP1782883A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-09 Methanol Casale S.A. Isothermal chemical reactor
EP1788335A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-23 Methanol Casale S.A. Method for the production of a plate type heat exchanger and related heat exchanger
EP1787715A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-23 Methanol Casale S.A. Plate type heat exchanger for a isothermal chemical reactor
US8684070B2 (en) * 2006-08-15 2014-04-01 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Compact radial platen arrangement for radiant syngas cooler
EP1892036A1 (en) * 2006-08-21 2008-02-27 Methanol Casale S.A. Isothermal reactor
EP1900424A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-19 Methanol Casale S.A. Isothermal reactor
US20080237090A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Nicholas Musich Process and system for redcuing the olefin content of a hydrocarbon feed gas and production of a hydrogen-enriched gas therefrom
EP2018906A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-28 Methanol Casale S.A. Heat exchange unit for isothermal chemical reactors
EP2070590A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-17 Methanol Casale S.A. Supporting system of heat-exchange plates in isothermal chemical reactors
US9528772B2 (en) 2008-01-28 2016-12-27 Freimut Joachim Marold Multi-passage thermal sheet and heat exchanger equipped therewith
EP2090355A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-19 Methanol Casale S.A. Isothermal chemical reactor with plate heat exchanger
CN201449171U (zh) * 2009-05-05 2010-05-05 蔡应麟 列管式节能器
DE102009031765B4 (de) 2009-06-25 2012-10-11 Chemieanlagenbau Chemnitz Gmbh Konverter zur Durchführung exothermer katalytischer Reaktionen
EP2283919A1 (en) 2009-08-13 2011-02-16 Methanol Casale S.A. Plate heat exchanger for isothermal chemical reactors
WO2011022738A1 (de) * 2009-08-27 2011-03-03 Gerhard Kunze Flüssigkeits-gas wärmetauscher
EP2292326A1 (en) 2009-09-02 2011-03-09 Methanol Casale S.A. Vertical isothermal shell-and-tube reactor
US8448457B2 (en) * 2009-11-23 2013-05-28 Sartorius Stedim North America Inc. Systems and methods for use in freezing, thawing, and storing biopharmaceutical materials
US8371132B2 (en) * 2009-11-23 2013-02-12 Sartorius Stedim North America Inc. Systems and methods for use in freezing, thawing, and storing biopharmaceutical materials
EP2450100A1 (en) * 2010-10-22 2012-05-09 Methanol Casale S.A. Process and plant for the production of methanol with isothermal catalytic beds
RU2456069C1 (ru) * 2010-12-13 2012-07-20 Андрей Юрьевич Беляев Реактор для проведения газофазных каталитических реакций (варианты)
CN102247792A (zh) * 2011-04-30 2011-11-23 甘肃银光聚银化工有限公司 一种新型多相搅拌反应器
US9636654B2 (en) 2012-02-28 2017-05-02 Phillips 66 Company Modifying flow of a reactor inlet distributor
US9861947B2 (en) 2012-02-28 2018-01-09 Phillips 66 Company Reactor inlet vapor velocity equalizer and distributor
US20140096555A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-10 American Sino Heat Transfer LLC Plate evaporative condenser and cooler
EP3212319A1 (en) * 2014-10-30 2017-09-06 SABIC Global Technologies B.V. Reactor comprising radially placed cooling plates and methods of using same
CN106922132A (zh) * 2014-10-31 2017-07-04 赛贝克环球科技公司 用于使反应的蜡产物与轻质气体产物分离的反应器
US20180056265A1 (en) * 2015-03-26 2018-03-01 Casale Sa Plate exchanger for chemical reactors with automatically weldable collectors
EP3124111A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-01 Casale SA Tube isothermal catalytic reactor
CN105258536A (zh) * 2015-10-13 2016-01-20 德艾柯工程技术(上海)有限公司 一种新型全焊接板壳式换热器
US10005054B2 (en) 2015-12-03 2018-06-26 Phillips 66 Company Combination equalizer and inlet distributor for spherical reactor
US10179316B2 (en) 2015-12-03 2019-01-15 Phillips 66 Company Inlet distributor for spherical reactor
US10234210B2 (en) * 2016-08-24 2019-03-19 General Electric Company RSC external downcomer tube arrangement
CN107036483B (zh) * 2017-03-13 2019-06-07 西北工业大学 一种改善流量分配均匀性的平行冷却通道
CN107243297A (zh) * 2017-07-24 2017-10-13 德艾柯工程技术(上海)有限公司 一种板式模块化控温反应器
DE102017129749A1 (de) * 2017-12-13 2019-06-13 Webasto SE Plattenwärmetauscher
CN215864862U (zh) * 2018-06-29 2022-02-18 达纳加拿大公司 具有内部歧管结构的热交换器
CN115364806B (zh) * 2022-08-11 2024-09-17 中山致安化工科技有限公司 一种连续流反应器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1958899A (en) * 1931-06-30 1934-05-15 Macadams Jesse Edward Heat transfer apparatus
US3406747A (en) * 1966-01-18 1968-10-22 American Schack Company Inc Heat exchanger having concentric supply and exhaust conduits
US3595308A (en) * 1969-08-01 1971-07-27 Lewis H Durbin Apparatus for cooling liquids
US3796547A (en) * 1969-11-26 1974-03-12 Texaco Inc Heat exchange apparatus for catalytic system
US4305456A (en) * 1977-08-12 1981-12-15 Paul Mueller Company Condenser and hot water system
EP0026057B1 (en) * 1979-09-14 1984-03-14 Imperial Chemical Industries Plc Synthesis reactor and processes
FR2625692B1 (fr) * 1988-01-13 1990-06-22 Inst Francais Du Petrole Reacteur a controle thermique interne par plaques creuses echangeuses de chaleur
US5205348A (en) * 1991-05-31 1993-04-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Semi-rigid heat transfer devices
US6196296B1 (en) * 1997-02-04 2001-03-06 Integrated Biosystems, Inc. Freezing and thawing vessel with thermal bridge formed between container and heat exchange member
FR2771802B1 (fr) * 1997-12-02 2000-01-28 Dietrich & Cie De Echangeur de chaleur metallique emaille et sensiblement plat

Also Published As

Publication number Publication date
BR0213343A (pt) 2004-10-26
DK1436075T3 (da) 2005-12-27
US20050061490A1 (en) 2005-03-24
AU2002347040B2 (en) 2007-12-20
ATE302055T1 (de) 2005-09-15
RU2004115336A (ru) 2005-03-10
WO2003035241A1 (en) 2003-05-01
CN1571697A (zh) 2005-01-26
CA2463046C (en) 2010-12-14
DE60205645T2 (de) 2006-06-08
CN100577275C (zh) 2010-01-06
EP1436075A1 (en) 2004-07-14
MY124861A (en) 2006-07-31
US7055583B2 (en) 2006-06-06
BR0213343B1 (pt) 2012-04-17
AR036840A1 (es) 2004-10-06
EP1306126A1 (en) 2003-05-02
CA2463046A1 (en) 2003-05-01
DE60205645D1 (de) 2005-09-22
MXPA04003653A (es) 2004-08-19
EP1436075B1 (en) 2005-08-17
RU2298432C2 (ru) 2007-05-10
EG223313A (en) 2004-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA77022C2 (en) Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor
KR870000086B1 (ko) 반응기
US5405586A (en) Radial flow heat exchanging reactor
US8007734B2 (en) Isothermal reactor
US20190128612A1 (en) Countercurrent heat exchanger/reactor
EP1464384B1 (en) Horizontal chemical reactor, in particular for methanol synthesis
RU2403084C2 (ru) Изотермический химический реактор
US8404188B2 (en) Heat exchange unit for isothermal chemical reactors
UA80203C2 (en) Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions
EP3621725B1 (en) Multi-bed catalytic converter with inter-bed cooling
AU2016221799B2 (en) Shell and tube heat exchanger having sequentially arranged shell and tube components
US6132687A (en) Horizontal ammonia converter adapted for high activity catalyst
RU2356616C2 (ru) Псевдоизотермический химический реактор высокого давления
RU2371243C1 (ru) Каталитический реактор
WO1995024961A1 (en) Horizontal reactor for heterogeneous exothermic synthesis, in particular for methanol synthesis
RU2775262C2 (ru) Химический реактор с адиабатическими слоями катализатора и аксиальным потоком
EP3713663B1 (en) Chemical reactor with adiabatic catalytic beds and axial flow
NL8301737A (nl) Katalytische reactor.