Псевдоізотермічний хімічний реактор

1. Псевдоізотермічний хімічний реактор (1) з великою кількістю коробчастих теплообмінників (7) по суті плоскої прямокутної форми, виготовлених із двох металевих листів (8, 8а), укладених із зазором один на одний та з'єднаних по периметру, що утворюють внутрішню порожнину (9) теплообмінника, через яку в певному напрямку пропускається текучий теплоносій, та проміжних елементів (12), розташованих між металевими листами (8, 8а) у внутрішній порожнині (9) для попередження сплющування та випучування металевих листів (8, 8а), причому вказані проміжні елементи (12) виготовлені з металевої сітки або розтягнутого перфорованого металевого листа, або решітки, та приварені до металевих листів (8, 8а) теплообмінника (7) у заздалегідь вибраних та певним чином розташованих точках (100). 2. Хімічний реактор за п. 1, який відрізняється тим, що точки (100), у яких проміжні елементи приварені до листів теплообмінника, розташовані в ша ховому порядку. UA (21) a200606081 (22) 01.10.2004 (24) 12.01.2009 (86) PCT/EP2004/010976, 01.10.2004 (31) 03025160.7 (32) 03.11.2003 (33) EP (46) 12.01.2009, Бюл.№ 1, 2009 р. (72) ФІЛІППІ ЕРМАННО, IT/CH, РІЗЗІ ЕНРІКО, ТАРОЗЗО МІРКО, IT/CH (73) МЕТАНОЛ КАС АЛЕ С.А. (56) US 4943669, A, 24.07.1990 US 4544544, A, 01.10.1985 US 4985208, A, 15.01.1991 WO 01/51200, A, 19.07.2001 US 4183403, A, 15.01.1980 CH 279444, A, 30.11.1951 FR 2538889, A, 06.07.1984 US 3430694, A, 04.03.1969 UA 56529, A, 15.05.2003 SU 800570, A, 30.01.1981 SU 1193423, A, 23.11.1985 C2 2 (19) 1 3 85202 ють належним чином регулювати температуру в псевдоізотермічному хімічному реакторі. Такі теплообмінники, однак, мають певний недолік, який пов'язаний з їх плоскою формою та полягає в низькій міцності теплообмінника під дією зовнішнього тиску та можливому сплющуванні та жолобленні в реакторах високого тиску, наприклад, у реакторах синтезу сечовини. Деформація теплообмінника супроводжується зменшенням площі поперечного перерізу внутрішніх каналів теплообмінника, через які пропускають робочу рідину. При певній деформації теплообмінника робоча рідина вже не проходить через його внутрішні канали, і процес теплообміну з зоною реакції припиняється, у результаті чого реактор перестає працювати в псевдоізотермічних умовах, а ви хід реакції відповідно істотно знижується. Стислий виклад суті винаходу В основу даного винаходу була покладена задача запропонувати псевдоізотермічний хімічний реактор з розташованими в зоні реакції теплообмінниками так називаного пластинчастого типу, які не мали б недоліків відомих пластинчастих теплообмінників і могли б витримувати без деформації та жолоблення високу різницю тисків між зоною реакції (високий тиск) та внутрішньою порожниною теплообмінника (низький тиск). Зазначена задача вирішується за допомогою пропонованого у винаході псевдоїзотермічного хімічного реактора з великою кількістю коробчастих теплообмінників по суті плоскої прямокутної форми, виготовлених із двох укладених один на одного та з'єднаних за периметром металевих листів, що утворюють внутрішню порожнину теплообмінника, через яку в певному напрямку пропускається текучий теплоносій, який відрізняється тим, що між листами у внутрішній порожнині теплообмінника розташовані проміжні, або дистанційні, елементи. Інші відмітні риси та переваги винаходу більш докладно розглянуті нижче на прикладі, який не обмежує, а тільки ілюструє винахід варіанта виконання пропонованого в ньому хімічного реактора з посиланням на прикладені креслення. Стислий опис креслень На прикладених до опису кресленнях, зокрема, показано: на Фіг.1 - схематичний вигляд у поздовжньому розрізі пропонованого у винаході реактора, на Фіг.2 - схематичний вигляд в аксонометрії одного з теплообмінників реактора, показаного на Фіг.1, на Фіг.3 - схематичний поелементний вигляд в аксонометрії теплообмінника, показаного на Фіг.2, на Фіг.4 - схематичний вигляд теплообмінника в поздовжньому розрізі площиною IV-IV за Фіг.2, на Фіг.5 - схематичний вигляд виконаного за іншим варіантом теплообмінника в поздовжньому розрізі площиною IV-IV за Фіг.2 та на Фіг.6 - схематичний вигляд фрагмента показаного на Фіг.2 теплообмінника, виконаного за показаним на Фіг.5 варіантом. 4 Кращий варіант здійснення винаходу Пропонований у винаході та розглянутий нижче з посиланням на Фіг.1-6 псевдоізотермічний хімічний реактор позначений загальною позицією 1. Реактор 1 має закритий з протилежних кінців кришкою 3 та днищем 4 по суті, циліндричний корпус 2 з реакційним простором або зоною 6 реакції, розташованою всередині корпуса 2 між показаними на Фіг.1 площинами A-A та B-B. Псевдоізотермічний хімічний реактор 1 має розташований на кришці З верхній патрубок 14 та розташований на днищі 4 нижній патрубок, призначені для подачі в реактор вихідних реагентів і відповідно для відбору з реактора продуктів реакції. У реакційному просторі 6 реактора розташовані коробчасті пластинчасті теплообмінники 7, по суті плоскої прямокутної форми, кожний з яких виготовлений із двох укладених один на одного металевих листів 8, 8а, які з'єднані за периметром привареними до них зварними швами 22 бічними елементами 13 та утворюють у теплообміннику внутрішню порожнину 9, через яку в певному напрямку проходить текучий теплоносій. Реактор має також патрубки 16 та 17, через які відповідно в реактор подається та з реактора відводиться текучий теплоносій. Патрубок 16 (через який у реактор 1 подається текучий теплоносій) з'єднаний з розташованим над теплообмінниками 7 розподільником 18, який у свою чергу з'єднаний трубами 19 із внутрішніми порожнинами теплообмінників. Реактор 1 має також розташований під теплообмінниками 7 колектор 20, який з одного боку з'єднаний трубами 21 з теплообмінниками, а з іншого боку з'єднаний з патрубком 17 (через який з реактора відводиться текучий теплоносій, що пройшов через теплообмінники). По труба х 19 та 21, які входять всередину теплообмінника 7, відповідно, через отвори 10 та 11, текучий теплоносій проходить всередину теплообмінника і, відповідно, виходить із нього. Пропонований у винаході теплообмінник 7 має проміжні, або дистанційні, елементи 12, розташовані у внутрішній порожнині 9 теплообмінника між металевими листами 8, 8а. Проміжні елементи 12 краще, але необов'язково, виготовляти з металевої сітки, розтягнутого перфорованого металевого листа, решітки або хвилястого або гофрованого листа з паралельними гофрами. У показаному, зокрема, на Фіг.4 першому, кращому варіанті проміжні елементи 12 структурно не зв'язані з іншими деталями теплообмінника 7. Проміжні елементи 12 у цьому варіанті розташовані всередині теплообмінника 7 і рівномірно за всією площею притиснуті до обох металевих листів 8, 8а теплообмінника, які при наявності таких проміжних елементів можуть витримувати високий зовнішній тиск. У пропонованому у винаході реакторі 1 вихідні реагенти через патрубок 14 потрапляють у зону 6 реакції, у якій у результаті реакції, що протікає в ній, утворюються продукти реакції, які відбирають із реактора 1 через патрубок 15. Псевдоізотермічні 5 85202 умови в зоні 6 реакції підтримуються теплообмінниками 7, завдяки яким у зоні 6 реакції відбувається теплообмін між текучим теплоносієм, що пропускається через них, і вихідними реагентами та продуктами реакції. Описані вище рішення дозволяють створити псевдоізотермічний реактор з теплообмінниками, які можуть працювати в зоні реакції, тиск у якій набагато перевищує тиск всередині самих теплообмінників. Використання пропонованих у винаході теплообмінників, які під час роботи не жолобляться та не сплющуються й теплообмінна здатність яких не змінюється навіть при дуже високому зовнішньому тиску, дозволяє вирішити зазначену вище покладену в основу винаходу задачу та усунути недоліки відомих у цей час псевдоізотермічних реакторів зі звичайними пластинчастими теплообмінниками. Реактор та, зокрема, теплообмінники 7, пропоновані в даному винаході, призначені, наприклад, для одержання сечовини, коли при тиску в теплообмінниках, що дорівнює звичайно близько 6бар, тиск у реакторі може досягати 250бар. В іншому варіанті проміжний елемент 12, виготовлений, наприклад, з металевої сітки, приварений до листів 8, 8а теплообмінника 7 у заздалегідь намічених точках 100. У варіанті, показаному на 6 Фіг.5 та 6, точки, у яких проміжний елемент (сітка) приварений до листів теплообмінника, розташовані в шахо вому порядку. В принципі ці точки можна розташувати за всією площиною проміжного елемента 12 не в шаховому порядку, а у вершинах квадратів або трикутників. Приварений до листів 8, 8а теплообмінника в точках 100 проміжний елемент 12 надає листам додаткову жорсткість та міцність, і тому виконані в такий спосіб теплообмінники 7 можуть, не деформуючись, працювати й в аварійних ситуаціях, коли тиск всередині теплообмінника на деякий час стає більшим за зовнішній тиск у зоні 6 реакції. Такі умови виникають, наприклад, при перехідних режимах роботи реактора (при його запуску або зупинці), а також при порушенні його нормального режиму роботи. Збільшення кількості точок 100, у яких проміжний елемент приварений до листів теплообмінника, та зменшення кроку між сусідніми точками підвищує опір теплообмінника 7 до впливу внутрішнього (та зовнішнього) тиску. Винахід не виключає можливості внесення в розглянуті вище варіанти його здійснення різних змін та удосконалень, не виходячи при цьому за обсяг винаходу, що визначається його формулою. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85202 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601