Теплообмінник для ізотермічних хімічних реакторів та ізотермічний хімічний реактор

Номер патенту: 77022

Опубліковано: 16.10.2006

Автори: Філіппі Ерманно, Різзі Енріко, Тароззо Мірко

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Блоковий теплообмінник для радіальних або радіально-осьових ізотермічних реакторів (1), який має по суті кільцеву та циліндричну конструкцію з осьовим прохідним отвором (11) визначеного діаметра, який відрізняється тим, що складається з множини по суті прямокутних сплющених коробчастих теплообмінників (13), розташованих у декількох концентричних зонах, які мають загальну вісь, та які утворюють у блоковому теплообміннику (12) множину по суті радіальних груп, які складаються з теплообмінників (13), які лежать в одній радіальній площині й у різних кільцевих зонах, довгі боки (13а) яких проходять паралельно осі блокового теплообмінника (12), а короткі боки (13b) проходять у радіальному напрямку, та кожен такий теплообмінник (13) має внутрішню порожнину (17), через яку проходить текучий теплоносій, щонайменше одну, розташовану на одному боці (13а) теплообмінника, трубу (19) для розподілу текучого теплоносія, який подають в нього, та щонайменше одну, розташовану на протилежному боці (13а) теплообмінника, трубу (20), у якій збирається текучий теплоносій, який пройшов через теплообмінник, при цьому зазначені труби (19, 20) з'єднані з одного боку з внутрішньою порожниною (17) теплообмінника щонайменше через один наявний в них отвір (19а, 20а), а з іншого боку - з розташованими зовні патрубками (21, 22) для подачі в теплообмінник (13) та відведення з нього текучого теплоносія.

2. Блоковий теплообмінник за п. 1, який відрізняється тим, що кожний пластинчастий теплообмінник (13) виготовлений із двох покладених один на одний металевих листів (14, 15) визначеної форми, які з'єднані між собою по периметру звареним швом (16) з утворенням між ними внутрішньої порожнини (17).

3. Блоковий теплообмінник за п. 2, який відрізняється тим, що труба (19) для розподілу текучого теплоносія та труба (20), у якій збирається текучий теплоносій, який пройшов через теплообмінник, розташовані на протилежних довгих боках (13а) відповідного теплообмінника (13).

4. Блоковий теплообмінник за п. 3, який відрізняється тим, що труби (19, 20) виконані у вигляді окремих труб, які кріпляться у внутрішній порожнині (17) теплообмінника (13) на його протилежних довгих боках (13а).

5. Блоковий теплообмінник за п. 3, який відрізняється тим, що труби (19, 20) виконані шляхом деформації довгих сторін (13а) металевих листів, з яких виготовлений теплообмінник.

6. Блоковий теплообмінник за будь-яким з пп. 4 та 5, який відрізняється тим, що труби (19, 20) з'єднані з розташованими на теплообміннику (13) зовні патрубками (21, 22), які розташовані на одному і тому ж короткому боці (13b) теплообмінника та повернені до одного та того ж самого боку блокового теплообмінника (12).

7. Блоковий теплообмінник за будь-яким з пп. 4 та 5, який відрізняється тим, що труби (19, 20) з'єднані з внутрішньою порожниною (17) теплообмінника множиною виконаних у них отворів (19а, 20а), які розташовані на утворювальній трубі.

8. Блоковий теплообмінник за п. 1, який відрізняється тим, що кожен з розташованих в одній радіальній групі теплообмінників (13) має відповідний патрубок (22) для виходу текучого теплоносія, який з'єднаний з патрубком (21) для підведення текучого теплоносія сусіднього теплообмінника (13) тієї ж радіальної групи з'єднанням, яке виконане по суті по типу гідравлічного з'єднання "голова до хвоста".

9. Блоковий теплообмінник за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішня порожнина (17) кожного теплообмінника розділена на множину камер (117), які безпосередньо не сполучаються між собою, а з'єднані відповідними отворами (19а, 20а) із трубою (19) для розподілу текучого теплоносія, який подається у теплообмінник, та з трубою (20), у якій збирається текучий теплоносій, який пройшов через теплообмінник.

10. Блоковий теплообмінник за п. 9, який відрізняється тим, що кожна камера (117) утворена звареними швами (117а), які проходять перпендикулярно трубам (19, 20), якими між собою зварені металеві листи (14, 15).

11. Блоковий теплообмінник за п. 10, який відрізняється тим, що в кожній камері (117) розташовані паралельні трубам (19, 20) направляючі перегородки (118), які формують всередині камери канал для проходу текучого теплоносія по суті змієподібної форми.

12. Блоковий теплообмінник за п. 11, який відрізняється тим, що всі камери мають одну й ту саму ширину.

13. Блоковий теплообмінник за п. 7, який відрізняється тим, що отвори (19а) у трубі (19) для розподілу текучого теплоносія мають різну ширину.

14. Блоковий теплообмінник за п. 12, який відрізняється тим, що ширина отворів (19а) збільшується в напрямку потоку текучого теплоносія, який тече всередині труби (19).

15. Блоковий теплообмінник за п. 12, який відрізняється тим, що у кожному отворі (19а) розташована втулка (119а) із каліброваним отвором, який визначає розміри поперечного перерізу прохідного отвору між трубою (19) та кожною з камер (117), на які розділена внутрішня порожнина теплообмінника.

16. Блоковий теплообмінник за п. 1, який відрізняється тим, що він має щонайменше одну кільцеву трубу (23), призначену для розподілу між теплообмінниками текучого теплоносія, який подається в них, та з'єднану з одного боку з трубами (19) для розподілу текучого теплоносія найбільш віддалених від центра теплообмінників (13) блокового теплообмінника (12), а з іншого боку - з відповідною трубою (23 а), по якій у теплообмінник реактора (1) подається текучий теплоносій.

17. Блоковий теплообмінник за будь-яким з пп. 8 та 16, який відрізняється тим, що він має щонайменше ще одну кільцеву трубу (24, 25), яка призначена для подачі у теплообмінники текучого теплоносія, та, яка з'єднана з одного боку з гідравлічними з'єднаннями типу "голова до хвоста" кожної радіальної групи теплообмінників (13), а з іншого боку - з відповідною трубою (24а, 25а), по якій у теплообмінник реактора (1) подається текучий теплоносій.

18. Блоковий теплообмінник за п. 17, який відрізняється тим, що труби (20), у яких збирається текучий теплоносій, який пройшов через розташовані в центрі блокового теплообмінника (12) теплообмінники (13), мають вихідні назовні та розташовані на одному і тому ж боці блокового теплообмінника відкриті кінці.

19. Блоковий теплообмінник за п. 17, який відрізняється тим, що він має щонайменше ще одну кільцеву трубу (26), у якій збирається текучий теплоносій із усього блокового теплообмінника (12) та, яка з'єднана з трубами (20), у яких збирається текучий теплоносій, теплообмінників (13), розташованих у центрі блокового теплообмінника (12).

20. Ізотермічний хімічний реактор, який містить циліндричний корпус (2) та заповнений каталізатором кошик (7), який кріпиться всередині корпуса (2) та має по суті циліндричні зовнішню та внутрішню стінки (8, 10), які мають загальну вісь, та нижню стінку (7b, 28), який відрізняється тим, що він оснащений закріпленим у кошику (7) блоковим теплообмінником (12) за будь-яким одним з пп. 15-19.

21. Реактор за п. 20, який відрізняється тим, що нижня стінка (28) кошика виконана опуклою у напрямку внутрішньої порожнини кошика (7).

22. Реактор за п. 21, який відрізняється тим, що в опуклій нижній стінці (28) кошика є щонайменше один отвір (29) для вивантаження каталізатора, який розташований поруч із зовнішньою стінкою (8) кошика (7), та з'єднаний з трубою, яка виходить з реактора назовні.

Текст

1. Блоковий теплообмінник для радіальних або радіально-осьових ізотермічних реакторів (1), який має по суті кільцеву та циліндричну конструкцію з осьовим прохідним отвором (11) визначеного діаметра, який відрізняється тим, що складається з множини по суті прямокутних сплющених коробчастих теплообмінників (13), розташованих у декількох концентричних зонах, які мають загальну вісь, та які утворюють у блоковому теплообміннику (12) множину по суті радіальних груп, які складаються з теплообмінників (13), які лежать в одній радіальній площині й у різних кільцевих зонах, довгі боки (13а) яких проходять паралельно осі блокового теплообмінника (12), а короткі боки (13b) проходять у радіальному напрямку, та кожен такий теплообмінник (13) має внутрішню порожнину (17), через яку проходить текучий теплоносій, щонайменше одну, розташовану на одному боці (13а) теплообмінника, трубу (19) для розподілу текучого теплоносія, який подають в нього, та щонайменше одну, розташовану на протилежному боці (13а) теплообмінника, трубу (20), у якій збирається текучий теплоносій, який пройшов через теплообмінник, при цьому зазначені труби (19, 20) з'єднані з одного боку з внутрішньою порожниною (17) теплообмінника щонайменше через один наявний в них отвір (19а, 20а), а з іншого боку - з розташованими зовні патрубками (21, 22) для подачі в теплообмінник (13) та відведення з нього текучого теплоносія. 2 (19) 1 3 77022 4 теплообмінника розділена на множину камер ною трубою (23 а), по якій у теплообмінник реак(117), які безпосередньо не сполучаються між сотора (1) подається текучий теплоносій. бою, а з'єднані відповідними отворами (19а, 20а) із 17. Блоковий теплообмінник за будь-яким з пп.8 та 16, який відрізняється тим, що він має щонайметрубою (19) для розподілу текучого теплоносія, який подається у теплообмінник, та з трубою (20), нше ще одну кільцеву трубу (24, 25), яка признау якій збирається текучий теплоносій, який пройчена для подачі у теплообмінники текучого теплошов через теплообмінник. носія, та, яка з'єднана з одного боку з 10. Блоковий теплообмінник за п.9, який відрізнягідравлічними з'єднаннями типу "голова до хвоста" ється тим, що кожна камера (117) утворена звакожної радіальної групи теплообмінників (13), а з реними швами (117а), які проходять перпендикуіншого боку - з відповідною трубою (24а, 25а), по лярно трубам (19, 20), якими між собою зварені якій у теплообмінник реактора (1) подається текуметалеві листи (14, 15). чий теплоносій. 11. Блоковий теплообмінник за п.10, який відріз18. Блоковий теплообмінник за п.17, який відрізняється тим, що в кожній камері (117) розташованяється тим, що труби (20), у яких збирається ні паралельні трубам (19, 20) направляючі переготекучий теплоносій, який пройшов через розташородки (118), які формують всередині камери канал вані в центрі блокового теплообмінника (12) тепдля проходу текучого теплоносія по суті змієподіблообмінники (13), мають вихідні назовні та розтаної форми. шовані на одному і тому ж боці блокового 12. Блоковий теплообмінник за п.11, який відрізтеплообмінника відкриті кінці. няється тим, що всі камери мають одну й ту саму 19. Блоковий теплообмінник за п.17, який відрізняється тим, що він має щонайменше ще одну ширину. 13. Блоковий теплообмінник за п.7, який відрізнякільцеву трубу (26), у якій збирається текучий тепється тим, що отвори (19а) у трубі (19) для розполоносій 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 відрізтекучий теплоносій, теплообмінників (13), розтаняється тим, що ширина отворів (19а) збільшушованих 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 каталізато15. Блоковий теплообмінник за п.12, який відрізром кошик (7), який кріпиться всередині корпуса няється тим, що у кожному отворі (19а) розташо(2) та має по суті циліндричні зовнішню та внутрівана втулка (119а) із каліброваним отвором, який шню стінки (8, 10), які мають загальну вісь, та нижню стінку (7b, 28), який відрізняється тим, що він визначає розміри поперечного перерізу прохідного отвору між трубою (19) та кожною з камер (117), на оснащений закріпленим у кошику (7) блоковим які розділена внутрішня порожнина теплотеплообмінником (12) за будь-яким одним з обмінника. пп.15-19. 16. Блоковий теплообмінник за п.1, який відрізня21. Реактор за п.20, який відрізняється тим, що ється тим, що він має щонайменше одну кільцеву нижня стінка (28) кошика виконана опуклою у натрубу (23), призначену для розподілу між теплоопрямку внутрішньої порожнини кошика (7). 22. Реактор за п.21, який відрізняється тим, що в бмінниками текучого теплоносія, який подається в них, та з'єднану з одного боку з трубами (19) для опуклій нижній стінці (28) кошика є щонайменше розподілу текучого теплоносія найбільш віддалеодин 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 реактора із закритим з двох боків відповідними днищами по суті з циліндричним корпусом (або посудиною високого тиску) та щонайменше із одним шаром каталізатора, який розташований у зоні реакції, у який занурений блоковий (збірний) теплообмінник. Такі реактори звичайно використовують для проведення екзотермічних та ендотермічних реакцій, які протікають по суті у ізотермічних умовах з регулюванням температури реакції з невеликими відхиленнями від заданої температури. У приведеному нижче описі та у формулі винаходу реактор такого типу називається псевдоізотермічним або коротко називається ізотермічним реактором. Винахід відноситься, зокрема, до ізотермічно го реактора описаного вище типу, у якому газоподібні реагенти та газоподібні продукти реакції проходять через шар каталізатора в радіальному або радіально-осьовому напрямку (стосовно вісі циліндричного корпуса реактора), а блоковий (збірний) теплообмінник виготовлений з безлічі плоских по суті коробчатих теплообмінників із внутрішньою порожниною, через яку проходить текучий теплоносій. Звичайно як текучий теплоносій в блоковому (збірному) теплообміннику можна використовувати текуче середовище з мінливою температурою (текуче середовище, яке не кипить), наприклад газоподібні реагенти, яки подаються в реактор у регульованій відповідним чином кількості, або киплячу 5 77022 6 чи ізотермічну рідину, наприклад воду, що кипить, тричних зонах, які мають загальну вісь, та яки розплавлені солі, Dow Therm та інші подібні рідиутворюють 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 направкільцевих 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 напрямгазоподібними продуктами реакції, які утворюютьку, і кожен такий теплообмінник має внутрішню ся, яки у свою чергу проходять через шар каталіпорожнину, через яку проходить текучий теплонозатора в радіальному або радіально-осьовому сій, щонайменше одну розташовану на одному напрямку по відношенню до звичайно вертикальбоці 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 каталізатощонайменше один наявний в них отвір, а з іншого ра до температури, яка необхідна за законами боку - з розташованими зовні патрубками для потермодинаміки для початку реакції. дачі в теплообмінник та відводу з нього текучого У цьому випадку (при радіальному або радіатеплоносія. льно-осьовому потоці) ізотермічний реактор по На кресленнях, які прикладені до опису, покасуті являє собою посудину під високим тиском, у зано: якій розташований щонайменше один патрон із на Фіг.1 - аксонометрична проекція зображенодвома концентричними циліндрично розташоваго 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 зануребезлічі окремих теплообмінників, ний блоковий (збірний) теплообмінник, виготовлена Фіг.2 - збільшене зображення одного з тепний з безлічі теплообмінників, яки мають відповідлообмінників блокового (збірного) теплообмінника, ну конструкцію, і яки певним чином закріплені в показаного на Фіг.1, реакторі та з'єднані між собою. на Фіг.3, 4 та 5 - поперечні перерізи теплообОстаннім часом в ізотермічних реакторах опимінника площинами ІІІ-ІІІ, ІV-ІV та V-V по Фіг.2. саного вище типу як теплообмінники, яки володіна Фіг.6 - схематичне зображення показаного ють максимальною ефективністю, найчастіше вина Фіг.2 теплообмінника, який виконаний відповідкористовують пластинчасті та по суті сплющені но до кращого варіанту, коробчаті теплообмінники. на Фіг.7 - поперечний переріз показаного на Такі пластинчасті теплообмінники крім чисФіг.6 теплообмінника площиною VII-VII. ленних переваг, до яких відноситься, зокрема, на Фіг.8 - схематичне зображення показаного велика площа поверхні теплообміну, мають і один на Фіг.6 теплообмінника, який виконаний згідно із істотний недолік, який полягає в тому, що в таких іншим варіантом, теплообмінниках досить складно забезпечити на Фіг.9 - поперечний переріз у збільшеному плин текучого теплоносія, який протікає всередині масштабі показаного на Фіг.8 теплообмінника теплообмінника, у необхідному напрямку, зокрема площиною ІХ-ІХ і в радіальному напрямку стосовно вісі реактора. на Фіг.10 - інший варіант виконання ізотермічФормування радіального потоку текучого теплононого 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 3 яка протікає в реакторі. та 4 з патрубками 5 та 6, які призначені для подачі В основу даного винаходу була покладена зав реактор 1 газоподібних реагентів та відводу з дача розробити блоковий (збірний) теплообмінник нього газоподібних продуктів реакції, про що більш для радіальних або радіально-осьових ізотермічдокладно сказано нижче. них реакторів, конструктивні та функціональні осоВсередині корпуса 1 розташована зона реакбливості якого дозволяли б усунути зазначений ції, у якій знаходиться заповнений каталізатором вище недолік, властивий відомим в даний час тепкошик 7, який має по суті циліндричну форму та лообмінникам аналогічного типу. кільцевий поперечний переріз. Кошик 7 має зовніПоставлена 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 рапростір 9, а також має внутрішню циліндричну стідіально-осьових ізотермічних реакторів, який має нку 10 та днище, яке позначене позицією 7b, 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 збипо суті прямокутних сплющених коробчатих тепраються отримані в реакторі газоподібні продукти, лообмінників, яки розташовані у декількох конценіз закритим верхнім кінцем 11а та відкритим ниж 7 77022 8 нім кінцем 11b, який прямо з'єднаний з розташованика текучого теплоносія, який подається в нього, ним на днищі 3 патрубком 6. та трубу 20, у якій збирається текучий теплоносій, Зовнішня та внутрішня стінки 8 та 10 кошика який пройшов через внутрішню порожнину тепловиконані 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, отвореактор, 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 відодин із яких у теплообмінник подають текучий теповідного каталізатора (на кресленнях не показаплоносій, а через другий - виводять його з теплооний), у який занурений закріплений звичайним бмінника. чином блоковий (збірний) теплообмінник, який У першому кращому варіанті здійснення винапозначений у зборі позицією 12. ходу труби 19 та 20, яки проходять уздовж довгих Блоковий (збірний) теплообмінник 12 має в цібоків 13а теплообмінника 13, утворені деформолому циліндричну форму, яка відповідає формі ваними краями приварених один до одного по пекошика 7. Зовнішній діаметр теплообмінника по риметру металевих листів 14 та 15, з яких виготосуті 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 16а суті дорівнює внутрішньому діаметру труби. листів їх приварюють один до одного паралельниУ показаному на Фіг.1 кращому, але не єдино ми до їхніх країв переривчастими звареними шваможливому варіанті блоковий (збірний) теплообми 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 концентричпроходу текучого теплоносія. них та кільцевих зонах, які мають загальну вісь. В іншому (не показаному на кресленнях) варіКожен теплообмінник 13 (Фіг.2) виконаний по суті у анті труби 19 та 20 виготовляють з окремих закрівигляді сплющеної коробки та має форму витягнуплених всередині теплообмінника в порожнині 17 того плоского прямокутника з двома протилежнитруб, які проходять уздовж довгих боків 13а тепми довгими боками 13а та двома протилежними лообмінника та мають розташовані на кінцях згакороткими боками 13b. дані вище патрубки 21 та 22. У блоковому (збірному) теплообміннику 12 Відповідно до іншої відмінної риси винаходу окремі теплообмінники 13 розташовані по суті в патрубки 21 та 22 труб 19 та 20, яки призначені радіальних площинах, при цьому довгі боки 13а для подачі в теплообмінник 13 та відводу з нього теплообмінників проходять паралельно вісі блокотекучого теплоносія, розташовані на одному і тому вого (збірного) теплообмінника 12 (а, отже, й вісі ж короткому боці 13b теплообмінника. корпуса 2 реактора 1), а короткі боки 13b - у радіаУ запропонованому у винаході блоковому (збільному напрямку, та всі теплообмінники об'єднані рному) теплообміннику 12 описаної вище конструв безліч радіальних груп, кожна з яких складається кції (Фіг.1) короткі боки 13b з відповідними патрубз 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 теплообміннинесучої конструкції (на кресленнях не показана) ків 13 можна замінити двома або навіть одним усього блокового (збірного) теплообмінника 12. теплообмінником, розташованим в одній з радіаДля 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, виготовля13 складається з двох покладених один на одного ють за схемою, яка показана на Фіг.6. та з'єднаних між собою по периметру звареними У цьому варіанті здійснення винаходу усю внушвами 16, 16а металевих листів 14, 15, між якими трішню порожнину кожного теплообмінника 13 розташована внутрішня порожнина 17 теплооброзділяють на безліч безпосередньо не з'єднаних мінника, через яку проходить текучий теплоносій. між собою окремих порожнин 117 шляхом, наприДля підвищення ефективності теплообміну між клад, зварювання металевих листів 14, 15 зваретекучим теплоносієм, який протікає всередині тепними швами 117а, яки проходять паралельно до лообмінника, та газоподібними реагентами, яки коротких боків 13b теплообмінника 13 або, іншими подають в реактор та газоподібними продуктами словами, перпендикулярно трубі 19 для розподілу реакції, яки обтікають теплообмінник зовні та провсередині теплообмінника текучого теплоносія, ходять через шар каталізатора в радіальному наякий подається в нього, та трубі 20, у якій збирапрямку, текучий теплоносій повинний проходити ється текучий теплоносій, який пройшов через через кожен теплообмінник 13 блокового (збірновнутрішню 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 конкретпрямотечії 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 всерозташовані на його протилежних довгих боках редині кожної камери 117 канал по суті змієподіб13а трубу 19 для розподілу всередині теплообмінної форми для проходу текучого теплоносія. 9 77022 10 Кожна порожнина 117 з'єднана з трубою 19, радіальному напрямку проходять через шар катапризначеною для розподілу всередині теплооблізатора, який знаходиться у кошику. мінника текучого теплоносія, який подається в ньоРозглянутий вище блоковий теплообмінник го, щонайменше одним отвором 19а та щонаймедля 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 чекільцева розподільна труба 23, можна розмістити рез цю порожнину. ще як мінімум дві кільцеві труби 24, 25 для розпоНеобхідно відзначити, що для точного регулюділу текучого теплоносія, який подають в теплоовання перепаду тисків та більш ефективного розбмінник (зокрема та переважно газоподібних реаподілу текучого теплоносія, який протікає через гентів), з'єднавши їх з теплообмінниками 13 інших порожнини 117, отвори 19а у трубі 19 можна розкільцевих груп.З'єднати ці кільцеві труби переважташувати 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 труодній тій самій радіальній площині. бі 19. Позиціями 24а та 25а на кресленні позначені Для більш ефективного розподілу текучого тетруби, 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 каліТака конструкція дозволяє подавати "свіжий" бровані втулки 119а (Фіг.8 та 9) з розрахованими текучий теплоносій у теплообмінники 13, розташовідповідним чином прохідними отворами, яки завані в проміжних кільцевих зонах блокового (збірбезпечують 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 виконану винаході теплообмінником верхній край кошика 7 ня запропонованого у винаході ізотермічного реакз каталізатором знаходиться вище верхньої плотора, у якому, зокрема, але не винятково, як текущини блокового (збірного) теплообмінника 12, а чий теплоносій використовується вода або розподіл між розташованими в різних радіальних здійснюється попередній підігрів (або охолодженплощинах теплообмінниками текучого теплоносія, ня) газоподібних реагентів, реакція між якими відякий подається в них, здійснюється за допомогою бувається в іншому реакторі. Елементи реактора, кільцевої труби 23. виконаного відповідно до цього варіанту, не відрізПри використанні в теплообмінниках як текуняються від елементів реактора, який показаний чого теплоносія, який подають у реактор, газопона Фіг.1, та тому позначені тими ж, що і на Фіг.1, дібних реагентів (Фіг.1), яки проходять через реакпозиціями. 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 розякий подається у теплообмінник, розташована ташований патрубок 5а, через який у реактор покільцева труба 26 (кільцевий колектор), яка приздають газоподібні реагенти. Труба 23 з'єднує труначена для виведення з запропонованого у винабу, 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 теплощині. 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 радіареактора назовні кінці якої розташований "вихідльній 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, моз'єднання виконується по типу гідравлічного з'єджна вивантажити з нього, без демонтування пласнання "голова до хвоста" та здійснюється, як покатинчастих теплообмінників 13, через нижню стінку зано на відповідних кресленнях, з'єднанням пат28 кошика 7, яка має опуклу в напрямку внутрішрубків 22 труб, у яких збираються гази, яки ньої порожнини кошика форму. Для цього на нижпройшли 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 збираютьодин такий отвір), яки з'єднані з розташованими на ся гази, яки пройшли через найближчі до цента днище 3 реактору патрубками 30. теплообмінники 13 блокового (збірного) теплообНа закінчення необхідно відзначити, що в розмінника 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 теплообмінпри цьому за обсяг винаходу, який визначається никах 13 газоподібні реагенти попадають у кільцейого формулою. вий простір 9 між корпусом та кошиком 17 та в 11 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 77022 Підписне 12 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Heat exchange unit for isothermal chemical reactors and isothermal chemical reactor

Автори англійською

FILIPPI ERMANNO, Rizzi Enrico, TAROZZO MIRCO

Назва патенту російською

Теплообменник для изотермических химических реакторов и изотермический химический реактор

Автори російською

Филиппи Эрманно, Риззи Энрико, Тароззо Мирко

МПК / Мітки

МПК: B01J 8/02, F28D 9/00, B01J 19/24

Мітки: реактор, ізотермічних, реакторів, хімічний, теплообмінник, хімічних, ізотермічний

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-77022-teploobminnik-dlya-izotermichnikh-khimichnikh-reaktoriv-ta-izotermichnijj-khimichnijj-reaktor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Теплообмінник для ізотермічних хімічних реакторів та ізотермічний хімічний реактор</a>

Подібні патенти