Пластина с продолжительностью пребывания




Владельцы патента RU 2582409:

АЛЬФА ЛАВАЛЬ КОРПОРЕЙТ АБ (SE)

Изобретение относится к пластине с продолжительностью пребывания, собранной секции с продолжительностью пребывания, проточному модулю и использованию проточного модуля в качестве реактора для химических реакций. Пластина с продолжительностью пребывания содержит две или более камер, соединенных последовательно и разделенных параллельными стенками, причем каждая стенка имеет канал, образующий сообщение между двумя камерами, причем каналы чередуются на левой стороне или правой стороне пластины, при этом пластина содержит впуск и выпуск жидкости, камеры снабжены листовыми вставками с лестничными перегородками, содержащими перегородки, выгнутые из плоскости листа чередующимся образом так, что перегородки чередуются вверх или вниз в листе и образуют отверстия в листе. Собранная секция содержит пластину с продолжительностью пребывания и вспомогательную пластину, содержащую вспомогательную соединительную пластину, турбулизаторную пластину, турбулизаторную рамную пластину, уплотнительное кольцо, пластину теплопереноса и вспомогательную рамную пластину. Проточный модуль включает в себя одну или более собранных секций и фиксирующее устройство, которое включает в себя раму, две концевые пластины, дисковые пружины и натяжной пруток для распределения фиксирующих сил на пластинах с продолжительностью пребывания, которые расположены между двумя концевыми пластинами. Изобретение обеспечивает безопасную и экономически эффективную интенсификацию процесса. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к пластине с продолжительностью пребывания, собранной секции с продолжительностью пребывания, проточному модулю и использованию проточного модуля в качестве реактора для химических реакций.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Многие химические реакции требуют больших продолжительностей реакции для завершения. С реакторами периодического действия из-за термической неэффективности и других недостатков испытывали затруднения для создания решения. С другой стороны, пластинчатые реакторы, в которых непрерывный поток интегрирован с усовершенствованной технологией пластинчатого теплообменника, могут преодолеть некоторые ограничения реактора периодического действия для того, чтобы сделать возможной безопасную и экономически эффективную интенсификацию процесса. Однако подгонка или адаптация пластинчатого реактора под такие химические реакции может быть дорогостоящей. Для реакторов непрерывного действия большая продолжительность пребывания приводит к “длинным каналам” с аккуратной регулировкой технологического потока. “Длинный канал” в пластинчатом реакторе является дорогостоящим и требует нескольких пластин и много материала для изготовления пластин, так как пластины реактора имеют высокое соотношение стоимости и объема. Более того, такие “длинные” каналы могут усложнить обеспечение адекватных характеристик перемешивания или структурного потока пластинчатого реактора. Таким образом, в уровне техники существует потребность в улучшенных типах реакционных пластин для пластинчатых реакторов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание реакционной пластины, которая преодолевает или, по меньшей мере, смягчает некоторые проблемы, встречаемые в предшествующем уровне техники.

В качестве первого аспекта изобретения создана пластина с продолжительностью пребывания, включающая в себя:

- стопку, по меньшей мере, двух, по существу, параллельных и вытянутых проточных камер, расположенных так, что вытянутая сторона каждой проточной камеры находится рядом с вытянутой стороной соседней проточной камеры и отделена от соседней камеры разделительной стенкой,

- где каждая разделительная стенка имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, образующее сообщение между двумя соседними проточными камерами, и где сквозные отверстия расположены в разделительных стенках на чередующихся сторонах воображаемой центральной линии, проведенной через стопку проточных камер так, что направление потока в проточной камере расположено вдоль протяженности проточной камеры и противоположно направлению потока соседней камеры,

- по меньшей мере, один впуск жидкости и, по меньшей мере, один выпуск жидкости, расположенные так, что жидкость, текущая от впуска к выпуску, проходит через стопку проточных камер; и, дополнительно,

- по меньшей мере, одну улучшающую путь течения вставку, расположенную, по меньшей мере, в одной проточной камере и, таким образом, образующую множество вставочных каналов в проточной камере, где вставочные каналы расположены так, что жидкость, текущая в проточной камере, направляется через вставочные каналы, таким образом, образуя зигзагообразный путь течения по направлению потока в проточной камере.

Пластина с продолжительностью пребывания относится к пластине, которая является пригодной для проточного реактора непрерывного действия.

Проточная камера относится к трехмерной камере, такой как имеющей трехмерную прямоугольную форму. Вытянутая проточная камера может иметь длину или протяженность в одном измерении, которая является большей, чем длина в других измерениях. Стопка проточных камер относится к стопке, в которой вытянутые проточные камеры расположены бок о бок с их вытянутой или самой длинной стороной одна за другой. Стопка может включать в себя любое количество проточных камер, такое как, по меньшей мере, 5 проточных камер, такое как, по меньшей мере, 10 проточных камер, такое как, по меньшей мере, 15 проточных камер. Проточные камеры в стопке расположены так, что их самые длинные стороны являются, по существу, параллельными. Проточные камеры могут обладать, по существу, одинаковыми размерами и могут располагаться одна за другой так, что проточная камера не отклоняется относительно соседних камер. Проточные камеры разделены разделительной стенкой. Таким образом, одна сторона разделительной стенки может находиться в контакте с одной проточной камерой, в то время как другая сторона стенки находится в контакте с соседней проточной камерой в стопке.

Разделительная стенка имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие такое, что стопка проточных камер связана в ряд, т.е. все камеры в стопке могут находиться в жидкостном контакте, если жидкость течет через стопку. Если провести воображаемую линию через стопку камер так, что воображаемая линия проходит через центр каждой камеры, сквозные отверстия расположены попеременно по одну сторону от линии и чередующимся образом по другую сторону от линии. Таким образом, в каждой второй разделительной стенке сквозное отверстие находится по одну и ту же сторону от воображаемой линии. Другими словами, сквозные отверстия в стенках являются чередующимися: либо сквозное отверстие находится по правую сторону от воображаемой линии, или же сквозное отверстие находится по левую сторону от воображаемой линии. Таким образом, жидкость, текущая через стопку камер, будет иметь первое направление потока через одну камеру и второе направление, которое противоположно первому направлению, в соседних камерах стопки. Жидкость, таким образом, может течь общим зигзагообразным путем при течении через стопку от впуска до выпуска. Сквозные отверстия могут находиться в разделительной стенке так, чтобы образовать наиболее длинный возможный путь потока. Таким образом, сквозные отверстия могут располагаться близко к коротким концам вытянутой проточной камеры так, чтобы жидкость могла течь, по существу, по всей длине, по меньшей мере, некоторых из камер так, как по всей длине всех камер.

Впуск и выпуск жидкости могут находиться в нижней и в верхней проточной камере стопки соответственно. Таким образом, впуск и выпуск жидкости могут располагаться в конечных камерах стопки. Следовательно, жидкость, текущая от впуска к выпуску, может проходить через все камеры стопки. Впуск и/или выпуск жидкости могут располагаться на более короткой стороне вытянутых проточных камер так, как на самых коротких сторонах нижней и верхней проточной камеры соответственно.

Улучшающая путь течения вставка относится к вставке в проточную камеру, которая направляет жидкость, текущую в камере, для следования по определенному пути течения. Этот путь течения, таким образом, является более длинным, чем путь течения в проточной камере, которая не содержит улучшающую путь течения вставку. В качестве примера, все проточные камеры могут включать в себя такую вставку. Когда они присутствует в проточной камере, для текущей через проточную камеру жидкости образуются вставочные каналы. Вставочные каналы расположены так, что жидкость идет по зигзагообразному пути течения по длине направления потока в проточной камере.

Зигзагообразный путь течения относится к пути течения, в котором поток попеременно меняет направление, следуя общему направлению потока. Таким образом, зигзагообразный путь течения может представлять собой направление потока по длине общей линии, отличающийся резкими поворотами в чередующихся направлениях. Зигзагообразный путь течения может представлять собой двумерный зигзагообразный путь течения. Путем использования декартовых координат общий путь течения от впуска до выпуска можно описать как направление потока по длине оси у, т.е. стопка проточных камер может простираться по длине такой оси у. Другими словами, воображаемая линия через стопку проточных камер может находиться в направлении у. Общее направление потока в каждой камере может быть по длине оси х, т.е. в направлении, которое перпендикулярно направлению у. Таким образом, проточная камера может являться вытянутой в направлении х. Так как путь течения является чередующимся в соседних проточных камерах, путь течения может находиться по длине положительной оси х в проточной камере и по длине отрицательной оси х в соседней камере. Зигзагообразный профиль в проточной камере может простираться в двух измерениях в проточной камере. В качестве примера, зигзагообразный профиль может простираться в плоскости, образованной осями х и у. В качестве дополнительного примера: зигзагообразный профиль может простираться в плоскости, образованной осями х и z, где z представляет собой ось, которая является перпендикулярной обеим осям х и у. Другими словами, “толщина” или “глубина” проточной камеры может находиться в направлении z, длина, т.е. самое длинное измерение камеры, может находиться в направлении х, и высота камеры может находиться в направлении у.

Пластина с продолжительностью пребывания в соответствии с первым аспектом изобретения является преимущественной в том, что она способствует превосходному переносу тепла в непрерывную реакцию, проходящую в жидкости, текущей через пластину с продолжительностью пребывания. Более того, пластина обеспечивает условия структурного потока для жидкости, текущей через проточные камеры и в то же самое время обеспечивает адекватное смешивание жидких компонентов. Пластина с продолжительностью пребывания дополнительно обеспечивает менее дорогой проточный реактор непрерывного действия из-за того, что пластине требуется меньше материала. Это может дополнительно иметь результатом пластину меньшей массы, с которой легче работать, когда проточный реактор непрерывного действия собирают или демонтируют.

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения зигзагообразный путь течения простирается в плоскости, которая не является параллельной любой окружающей стенке или стороне проточной камеры. Таким образом, с декартовой терминологией, использованной выше, зигзагообразный путь течения может простираться в плоскости, которая наклонена относительно плоскости ху и плоскости xz соответственно.

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения зигзагообразный путь течения простирается более чем в одной плоскости, таким образом, образуя трехмерный зигзагообразный путь течения по направлению потока в проточной камере.

Следовательно, с декартовой терминологией, использованной выше, зигзагообразный путь течения может простираться, например, и в плоскости, образованной осями х и у, и в плоскости, образованной осями х и z. Другими словами, путь течения может образовывать трехмерный путь течения в форме спирали по направлению потока в поточной камере. Трехмерный зигзагообразный путь течения, следовательно, может представлять собой путь течения, который меняет направление и в направлении z, и в у при течении в направлении х, где направления представляют собой направление по длине простирания камеры. Путь течения может, таким образом, образовывать путь течения в форме катушки по длине простирания камеры. Это является преимущественным в том, что это дает возможность дополнительного переноса тепла и смешивания жидкости, в то же время все еще обеспечивая характеристики структурного потока.

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения между улучшающей путь течения вставкой и любой стенкой, окружающей проточную камеру, образовано, по меньшей мере, несколько вставочных каналов.

“Любая стенка” может представлять собой разделительную стенку, описанную выше, или стенку, перпендикулярную разделительной стенке. В качестве примера: стенка может быть образована по мере того, как пластину с продолжительностью пребывания монтируют в пластинчатый реактор непрерывного действия. В вариантах осуществления пластина с продолжительностью пребывания сама включает в себя такие окружающие стенки, т.е. стенки, перпендикулярные разделительным стенкам.

В качестве примера: улучшающая путь течения вставка может включать в себя прямоугольные или квадратные перегородки, образующие зигзагообразный профиль, где каждая перегородка имеет два первых параллельных края и два вторых параллельных края, и где зигзагообразный профиль образован первым параллельным краем перегородки, соединяющимся с первым параллельным краем соседней перегородки так, что между вторыми параллельными краями соседних перегородок образуется угол, и где зигзагообразный профиль простирается по направлению вытянутой проточной камеры так, что первые края находятся в контакте с разделительными стенками, и где дополнительно две соседних перегородки соединяются у своих первых краев со смещением, таким образом, образуя чередующийся профиль, в котором каждая вторая перегородка сдвинута в первом направлении по направлению первого края, и перегородки между ними сдвинуты в противоположном направлении вдоль первого края, таким образом, образуя вставочные каналы между вторыми краями перегородок любой стенки, окружающей проточную камеру.

Вышеуказанный конкретный вариант осуществления проиллюстрирован в качестве примера, обозначенного “Тип А” в подробном описании и фигурах.

Таким образом, вставка может быть образована квадратными или прямоугольными секциями или перегородками, которые образуют зигзагообразный профиль. Зигзагообразный профиль образуется двумя первыми краями соседних перегородок, соединяющихся так, что между вторыми краями соседних перегородок образуется угол. Это означает, что вторые параллельные края двух соседних перегородок наклонены друг относительно друга так, как наклонены под углом β. Этот угол может составлять примерно 25-115° так, как примерно 90°. Однако β может являться постоянным по зигзагообразному профилю перегородок, т.е. каждая следующая перегородка может быть параллельна друг другу.

Более того, соседние перегородки соединяются друг с другом со смещением в направлении вдоль первого края с образованием чередующегося профиля. В этом профиле каждая следующая перегородка сдвинута относительно соседних перегородок. Другими словами, если провести воображаемую линию через центр всех перегородок, каждая следующая перегородка сдвинута в первом направлении по длине оси, которая перпендикулярна линии, и перегородки между ними сдвинуты в направлении, противоположном этому первому направлению.

Из-за этого сдвига между вторыми краями и стенками, которые окружают камеру, образуются вставочные каналы, когда пластину монтируют в пластинчатый реактор. Эти стенки, таким образом, являются параллельными разделительным стенкам пластины с продолжительностью пребывания. Авторы изобретения обнаружили, что этот тип вставки является преимущественным в том, что он заставляет жидкости идти по “закрученному” или почти спиральной формы пути по направлению проточной камеры, т.е. зигзагообразному пути течения, который простирается более чем в одной плоскости.

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения улучшающая путь течения вставка сама включает в себя вставочные каналы. Таким образом, вставка может включать в себя сквозные отверстия для жидкости, текущей через вставку.

Более того, вставка может включать в себя перегородки, простирающиеся от вставки, по меньшей мере, у некоторых вставочных каналов.

Перегородки могут простираться от поверхности вставки. Такие перегородки могут помогать в направлении жидкости по зигзагообразному профилю. Перегородки могут иметь любую форму, такую как квадратную или прямоугольную. Перегородки могут простираться так, что они могут быть перпендикулярны поверхности вставки. По меньшей мере, некоторые перегородки и некоторые каналы могут иметь одни и те же размеры.

В качестве примера: перегородки и сквозные вставочные каналы могут быть расположены так, чтобы направлять жидкость, по меньшей мере, по двум различным зигзагообразным профилям по направлению потока проточной камеры.

По меньшей мере, два различных зигзагообразных профиля могут скручиваться. Это может дополнительно помочь в смешивании жидкости. Более того, по меньшей мере, два различных зигзагообразных профиля могут находиться в одной и той же плоскости.

Следовательно, вставка может быть расположена так, чтобы направлять жидкость по двум скручивающимся путям так, что каждый из этих путей образует профиль зигзагообразного типа. Эти пути могут находиться в одной плоскости или в разных плоскостях. Этого можно достичь, например, при использовании перегородок, которые, будучи вставленными в проточную камеру, оставляют проход между концом перегородки и стенкой проточной камеры.

В качестве примера: вставка может включать в себя вытянутый лист с рядом вставочных каналов, расположенных в ряд по длине листа, и где перегородки простираются от листа у вставочных каналов чередующимся образом от первой стороны листа и чередующимся образом от второй стороны, которая противоположна первой стороне листа.

Вышеуказанный конкретный вариант осуществления проиллюстрирован в качестве примера, обозначенного “Тип В” в подробном описании и фигурах. Авторы изобретения обнаружили, что такая вставка направляет жидкость для течения по двум скручивающимся зигзагообразным профилям, таким образом, способствуя структурному потоку и смешиванию жидкости.

Лист может представлять собой металлический лист. Вытянутый лист может быть расположен в проточной камере так, что вытянутое направление листа выровнено с вытянутым направлением камеры. Вставочные каналы и/или перегородки могут иметь квадратную или прямоугольную форму. Перегородки могут быть наклонены относительно направления потока проточной камеры. Таким образом, нормаль к поверхности перегородки может образовывать угол с вектором, выровненным относительно общего направления потока в камере.

Перегородки могут простираться так, что они являются перпендикулярными стороне или поверхности листа.

В качестве примера: более одной перегородки могут простираться от вставки у каналов. Например, по меньшей мере, две перегородки могут простираться от каждого вставочного канала в противоположных направлениях, и перегородки могут располагаться так, что поверхность перегородки наклонена относительно направления потока в проточной камере.

Вышеуказанный конкретный вариант осуществления проиллюстрирован в качестве примера, обозначенного “Тип С” в подробном описании и Фигурах. Таким образом, поток может ударяться о поверхность перегородки под углом, т.е. вектор нормали, простирающийся от поверхности перегородки, может образовывать угол с вектором, описывающим направление потока в проточной камере. “Противоположные направления” могут обозначать, что, по меньшей мере, две перегородки простираются от вставочного канала по разные стороны листа. С декартовой терминологией, использованной выше, перегородки могут простираться от вставки в положительном и отрицательном направлениях z соответственно.

Проточная камера может включать в себя, по меньшей мере, одну вставку в соответствии с вышеуказанным вариантом осуществления “Тип С”. Например, проточная камера может включать в себя, по меньшей мере, две, так как три вставки, выровненные друг относительно друга так, чтобы направлять жидкость по закрученному зигзагообразному профилю по направлению потока в проточной камере.

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения улучшающие путь течения вставки представляют собой металлическую пену или турбулизаторы со смещенными просечными ребрами.

Таким образом, вставку можно сконструировать из металлического листа, который можно сложить для принятия конкретной формы. Пригодные вставки могут, например, представлять собой металлическую пену, вставки из сложенного листа, листовые вставки с лестничными перегородками, вставки из стопок листов, турбулизаторы со смещенными просечными ребрами или комбинации таковых. Вставки могут быть предназначены для способствования смешиванию и структурному потоку.

Более того, вставку можно сконструировать из листа, в котором проделаны сквозные каналы, а материал листа, который использовался ранее для закрывания этих каналов, может образовывать перегородки. Таким образом, сквозные каналы и перегородка могут иметь одну и ту же форму. Следовательно, если, например, сквозные каналы будут квадратными или прямоугольными, сквозные каналы и перегородки можно сконструировать, например, для каждого сквозного канала путем разрезания листа по длине трех сторон квадрата или прямоугольника, и затем отгибания перегородки по длине четвертой стороны, таким образом, создавая сквозной канал, и перегородка, простирающаяся от вставки у сквозного канала. Это дополнительно проиллюстрировано, например, на Фиг. 6 настоящего раскрытия (см. подробное описание ниже).

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения улучшающие путь течения вставки могут быть покрыты, по меньшей мере, одним катализатором. В качестве примера: вставка может представлять собой металлическую пену, и пена может быть покрыта, по меньшей мере, одним катализатором. Катализатор может представлять собой катализатор для реакции, проходящей в проточной камере.

В вариантах осуществления первого аспекта изобретения, по меньшей мере, одно сквозное отверстие между проточными камерами имеет сетку для улучшения смешивания жидкости, проходящей, по меньшей мере, через одно сквозное отверстие.

Более того, пластина с продолжительностью удерживания может также включать в себя один или более патрубков или один или более боковых патрубков, или комбинацию таковых для обеспечения доступа в камеры и потока процесса, в котором используют пластину с продолжительностью удерживания.

В качестве второго аспекта изобретения создана собранная секция с продолжительностью удерживания, включающая в себя пластину с продолжительностью удерживания в соответствии с первым аспектом изобретения, установленную между двумя вспомогательными пластинами, где вспомогательные пластины образуют две противоположные стенки проточных камер, где стенки перпендикулярны стенкам, образованным разделительными стенками между проточными камерами.

Таким образом, если форма улучшающей путь течения вставки является такой, что между улучшающей путь течения вставкой и любой стенкой, окружающей проточную камеру, образуется, по меньшей мере, несколько вставочных каналов, такие вставочные каналы можно образовать между вставкой и частью поверхности вспомогательной плиты, которая обращена к проточной камере.

В качестве примера: по меньшей мере, одна вспомогательная пластина может включать в себя стопку из вспомогательной соединительной пластины, турбулизаторной пластины, турбулизаторной рамной пластины, уплотнительного кольца, пластины теплопереноса и вспомогательной рамной пластины.

Более того, пластину с продолжительностью удерживания можно установить во вспомогательную рамную пластину, а пластина теплопереноса может образовывать одну из противоположных стенок проточной камеры.

Более того, вспомогательную сторону можно закрыть уплотнительными кольцами и защитными пластинами. Во вспомогательном контуре может быть расположена турбулизаторная пластина. Контур может иметь два патрубка для впуска или выпуска жидкости для теплопереноса. На обоих концах может присутствовать соединительный патрубок. Соединительные патрубки могут быть сконструированы, чтобы содержать заглушки, термопары или другое оборудование.

Следовательно, собранная секция с продолжительностью пребывания может включать в себя пластину с продолжительностью пребывания и две вспомогательные пластины. Вспомогательный поток или жидкость для теплопереноса можно разделить для течения через две вспомогательные пластины, один поток на каждой стороне пластины с продолжительностью пребывания, и можно собирать у выпуска. Вспомогательную и рабочую стороны можно, таким образом, полностью разделить, и может не присутствовать каких-либо соприкосновений с уплотнениями между жидкостями, например все уплотнения могут быть обращены к атмосфере. Уплотнения могут быть отделены пластиной теплопереноса, которая образует часть вспомогательной пластины. Пластину с продолжительностью пребывания можно закрыть вспомогательной пластиной с каждой стороны. Прокладки могут изолировать пластину с продолжительностью пребывания во вспомогательной рамной пластине, по меньшей мере, одной вспомогательной пластины.

Рабочая сторона, т.е. пластина с продолжительностью пребывания, может быть закрыта расширенной прокладкой из ПТФЭ от пластины теплопереноса. В качестве примера: канал потока процесса можно создать в пластине с продолжительностью пребывания при помощи вставки с перегородками. Канал можно соединить с патрубком впуска и патрубком выпуска. Может присутствовать несколько входных патрубков в канал, и входные патрубки могут быть смонтированы в одной и той же пластине.

Использование пластин с продолжительностью пребывания может быть предназначено для смешивания и теплопереноса между жидкостными потоками в пластине. Пластину можно использовать совместно с рамой, где пластины могут быть совместно сложены в стопку с другими пластинами, имеющими другие функции.

В качестве третьего аспекта изобретения создан проточный модуль, включающий в себя одну или более собранных секций с продолжительностью пребывания в соответствии со вторым аспектом изобретения, и фиксирующее устройство, которое включает в себя раму и две концевые пластины, между которыми расположены секции с продолжительностью пребывания.

Проточный модуль может представлять собой пластинчатый реактор, такой как проточный пластинчатый реактор непрерывного действия.

Более того, проточный модуль может включать в себя дисковые пружины и натяжные прутки. Например, связки дисковых пружин могут быть расположены в виде сетки пружин, закрепленной на концевых пластинах для распределения фиксирующих сил на пластинах с продолжительностью пребывания, пластины с продолжительностью пребывания можно поместить между двумя концевыми пластинами.

Раму можно разработать так, чтобы она давала достаточное распределение фиксирующей силы и давления по изолирующей поверхности для обеспечения безопасной эксплуатации.

Собранные секции с продолжительностью пребывания можно уложить в стопку друг на друга в раме реактора, и их можно собрать и зафиксировать в раме для изоляции и поддержания давления. Собранные секции с продолжительностью пребывания можно уложить в стопку по отдельности или в комбинации с другими пластинами. Назначение определяет конфигурацию для пригодности для намеченного процесса.

Канал потока процесса может иметь форму для индуцирования завихрений, которые часто обращают направление. Это обеспечивает смешивание потока, даже если поток может находиться в ламинарном режиме, что является существенным требованием для структурного потока, хороших скоростей реакции и теплопереноса. Вспомогательный контур потока можно оборудовать турбулизаторной пластиной, которая генерирует завихрения в потоке, что помогает переносу тепла к стенке и от нее в поток жидкости.

Более того, проточный модуль может также включать в себя одну или более проточных пластин. Такая проточная пластина может являться разделяемой посередине пластины и может включать в себя две части, при этом каждая часть включает в себя сторону канала и вспомогательную сторону. Две части проточной пластины могут являться дубликатами и зеркально отображать друг друга. При соединении вместе две части могут образовывать канал между двумя дублирующими сторонами канала. Канал может включать в себя искривленные препятствия, боковые стенки и донные крепления. Искривленные препятствия могут быть выстроены в параллельные ряды, разделенные боковыми стенками. Задние стороны рядов искривленных препятствий могут нести бороздки, делающие препятствия полыми для жидкостей для теплопереноса на вспомогательных сторонах.

В качестве четвертого аспекта изобретения создано использование проточного модуля, в соответствии с третьим аспектом, в качестве реактора для химических реакций.

Проточный модуль или пластина с продолжительностью пребывания по настоящему изобретению могут являться пригодными при проведении следующих промышленных операций: производства, реакций, перемешивания, смешивания, проведения криогенных операций, промывания, экстракций и очисток, доводки рН, обмена растворителями, производства химикатов, производства промежуточных химикатов, производство API (активных фармацевтических ингредиентов) при работе с низкотемпературными операциями, производство фармацевтических полупродуктов, разработок масштабирования с увеличением и с уменьшением, осаждений или кристаллизаций, осуществления многочисленных впрысков или многочисленных прибавлений или многочисленных отборов проб, работы с многостадийными реакциями, операций предохлаждения, процессов для превращения периодических процессов в непрерывные процессы и операций для разделения и комбинации потоков заново.

Типы реакций, которые можно провести при помощи проточного модуля или пластины с продолжительностью пребывания по настоящему изобретению, включают в себя реакции присоединения, реакции замещения, реакции элиминирования, реакции обмена, реакции гашения, восстановления, нейтрализации, разложений, реакции замены или вытеснения, реакции диспропорционирования, каталитические реакции, реакции расщепления, окисления, замыкания цикла и раскрытия цикла, реакции ароматизации и деароматизации, реакции установки и снятия защиты, фазового переноса и межфазного катализа, фотохимические реакции, реакции, включающие в себя газовые фазы, жидкие фазы и твердые фазы, и которые могут вовлекать свободные радикалы, электрофилы, нуклеофилы, ионы, нейтральные молекулы и т.д.

Синтез такой, как синтез аминокислот, асимметрический синтез, хиральный синтез, жидкофазный синтез пептидов, метатезис олефинов, пептидный синтез и т.д., можно также провести при помощи проточного модуля или пластины с продолжительностью удерживания. Другие типы синтеза, в которых можно использовать проточный модуль, представляют собой реакции в химии углеводов, химии дисульфида углерода, химии цианидов, химии диборана, химии эпихлоргидрина, химии гидразина, химии нитрометана и т.д. или синтез гетероциклических соединений, ацетиленовых соединений, хлорангидридов кислот, катализаторов, цитотоксических соединений, стероидных интермедиатов, ионных жидкостей, пиридиновых химикатов, полимеров, мономеров, углеводов, нитронов и т.д.

Проточный модуль или пластина с продолжительностью пребывания пригодны для именных реакций таких, как альдольные конденсации, восстановления по Берчу, окисления по Байеру-Виллигеру, перегруппировки Курциуса, конденсации Дикмана, реакции Дильса-Альдера, конденсации Дёбнера-Кневенагеля, реакции Фриделя-Крафтса, перегруппировки Фриса, синтез Габриэля, реакции Гмберга-Бахмана, реакции Гриньяра, реакции Хека, перегруппировки Гофмана, реакции Яппа-Клингемана, синтез индола по Леймгруберу-Бачо, реакции Манниха, присоединения по Михаэлю, реакции Михаэлиса-Арбузова, реакции Мицунобу, восстановления по Мияура-Сузуки, реакции Реформатского, реакции Риттера, реакции Розенмунда, реакции Зандмейера, реакции оснований Шиффа, реакции Шоттен-Бауманна, эпоксидирования по Шарплессу, синтез по Скраупу, сочетания Соногаширы, синтез аминокислот по Штреккеру, окисления по Сверну, реакции Ульмана, перегруппировки Вильгеродта, реакции Вильсмейера-Хаака, синтез простых эфиров по Вильямсону, реакции Виттига и т.д.

Дополнительные реакции, в которых пригодны проточный модуль или пластина с продолжительностью пребывания, представляют собой реакции конденсации, реакции сочетания, омыления, озонолиз,реакции циклизации, реакции циклополимеризации, дегалогенирования, дегидроциклизации, дегидрирования, дегидрогалогенирования, диазотирования, реакции диметилсульфата, обмен галогенами, реакции цианида водорода, реакции фтороводорода, реакции гидрирования, реакции иодирования, реакции изоцианатов, реакции кетенов, реакции с жидким аммиаком, реакции метилирования, сочетания, металлорганические реакции, металлирование, реакции окисления, окислительные сочетания, оксо-реакции, поликонденсации, полиэтерификации, реакции полимеризации, другие реакции, такие как ацетилирования, арилирования, акрилирования, алкоксилирования, аммонолиз, алкилирования, аллильные бромирования, амидирования, аминирования, азидирования, бензоилирования, бромирования, бутилирования, карбонилирования, карбоксилирования, хлорирования, хлорметилирования, сульфохлорирования, цианирования, цианоэтилирования, цианометилирования, цианурирования, эпоксидирования, этерификации, образования простых эфиров, галогенироваия, гидроформилирования, гидросилилирования, гидроксилирования, кетализации, нитрования, нитрометилирования, нитрозирования, перекисных окислений, фосгенирования, кватернизации, силилирования, сульфохлорирования, сульфирования, сульфоокисления, тиокарбонилирования, тиофосгенирования, тозилирования, трансаминирования, трансэтерификации и т.д.

Другие аспекты и преимущества изобретения будут представлены со ссылками на прилагаемые чертежи в следующем подробном описании вариантов осуществления изобретения. Нижеприведенные фигуры имеют целью проиллюстрировать изобретение и представляют собой лишь примеры изобретения, и сами по себе объем изобретения не ограничивают.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана пластина с продолжительностью пребывания без какой-либо улучшающей путь течения вставки.

На Фиг. 2 показана проточная камера пластины с продолжительностью пребывания.

На Фиг. 3 показана улучшающая путь течения вставка “Типа А”.

На Фиг. 4 показана вставка с Фиг. 3 при размещении в пластине с продолжительностью пребывания.

На Фиг. 5 дополнительно показана улучшающая путь течения вставка “Типа А”.

На Фиг. 6 показана улучшающая путь течения вставка “Типа В”.

На Фиг. 7 показана улучшающая путь течения вставка “Типа С”.

На Фиг. 8 показаны две чередующиеся пластины с продолжительностью пребывания, имеющие улучшающие путь течения вставки.

На Фиг. 9 показан разобранный вид секции с продолжительностью пребывания.

На Фиг. 10 показан разобранный вид вспомогательной пластины.

На Фиг. 11 показано распределение Структурный поток - Продолжительность пребывания.

На Фиг. 12 показан проточный модуль.

На Фиг. 13 показана одна половина проточной пластины, которая является разделяемой посередине.

На Фиг. 14 показана проточная пластина, которая является разделяемой посередине.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На Фиг. 1 показана пластина с продолжительностью пребывания без каких-либо улучшающих путь течения вставок. Пластина 1 включает в себя стопку 5 вытянутых проточных камер 2. Проточные камеры 2 размещены в стопке 5 так, что их самые длинные стороны обращены друг к другу, т.е. их самые длинные стороны лежат бок о бок. Разделительные стенки 3 отделяют проточные камеры друг от друга и включают в себя сквозные отверстия 4 так, что проточные камеры всей стопки находятся в сообщении. Сквозные отверстия 4 расположены на чередующихся сторонах воображаемой линии С, проведенной через центр стопки и через все проточные камеры 3. Как видно на Фиг. 1, если смотреть на стопку со стороны, сквозные отверстия чередуются по левую и по правую стороны от линии С. Более того, в этом случае сквозные отверстия расположены настолько далеко от центральной линии 4, насколько возможно, но все еще в разделительной стенке 3, которая отделяет проточные камеры 2 друг от друга так, что жидкость, текущая в стопке, будет течь, по существу, по всей длине каждой камеры 2. Таким образом, жидкость, текущая через стопку 5, будет иметь направление потока F1 в проточной камере 2 и направление потока F2, которое противоположно F1, в соседних проточных камерах 2. Пластина 1 с продолжительностью пребывания дополнительно имеет впуск 6 и выпуск 7, расположенные на нижней и верхней проточных камерах 2 стопки 1. Впуск 6 и выпуск 7 расположены на стенке, которая является перпендикулярной разделительным стенкам, и максимально далеко от сквозного отверстия 4, соединяющего нижнюю камеру с соседней к ней камерой, и верхнюю камеру с соседней к ней камерой соответственно. Таким образом, жидкость, текущая от впуска 6 к выпуску 7, будет проходить всю длину нижней и верхней проточных камер 2 соответственно. В этом случае жидкость будет проходить через все проточные камеры 2 стопки 5 при течении через впуск 6 к выпуску 7. Одно или более боковых отверстий или входных штуцеров можно также включить в пластину 1 с продолжительностью пребывания для доступа снаружи. Однако на Фиг. 1 этого не показано.

Как показано на Фиг. 2, проточная камера 2 может иметь форму трехмерного прямоугольника с длиной l, высотой h и глубиной d. На Фиг. 2 также изображена декартова система координат. Таким образом, проточная камера имеет свое наибольшее измерение в направлении х. Следовательно, с использованием этой координатной системы общий путь течения через стопку, т.е. от впуска в выпуску, находится в направлении у, где направление у перпендикулярно направлению х, в то время как путь течения в отдельных проточных камерах находится в чередующихся положительных или отрицательных направлениях х. Сквозные отверстия 4 находятся в конце проточных камер, т.е. внутри проточной камеры 2, и настолько же близко к боковым стенкам, определенным высотой h и глубиной d проточной камеры.

Пластина с продолжительностью пребывания имеет улучшающие путь течения вставки так, чтобы направлять поток, по меньшей мере, в одной проточной камере 2 по зигзагообразному профилю по направлению потока F1 или F2. Зигзагообразный профиль может находиться в плоскости, как определено осями х и у, т.е. в плоскости ху, или он может находиться в плоскости, как определено осями х и z, т.е. в плоскости xz. Однако зигзагообразный профиль течения может дополнительно находиться в плоскости, которая наклонена относительно плоскости ху и/или плоскости xz. В качестве примера: путь течения может образовывать зигзагообразный профиль в плоскости, определенной диагональю yz, как показано на Фиг. 2. Однако вставка может быть дополнительно расположена так, чтобы направлять жидкость, по меньшей мере, по двум скручивающимся зигзагообразным профилям. Это означает, что вставка может быть расположена для “разделения” потока на различные зигзагообразные профили. Эти разделенные зигзагообразные профили могут простираться в одной и той же плоскости, такой как плоскости xz или ху, или они могут находиться в различных плоскостях. Более того, вставка может быть расположена так, чтобы направлять поток жидкости по зигзагообразному профилю, который простирается более чем в одной плоскости, так, как по трехмерному зигзагообразному профилю или по трехмерному профилю в форме спирали, по направлению потока в проточной камере.

На Фиг. 3 показана улучшающая путь течения вставка 8 в соответствии с вариантом осуществления. Этот тип называется “Тип А”. Вставка 8 включает в себя ряд прямоугольных перегородок 9а, 9b, которые образуют зигзагообразный профиль. Каждая перегородка 9а, 9b имеет два первых параллельных края 10 и два вторых параллельных края 11. Зигзагообразный профиль образован первым краем 10 перегородки 9а, соединяющимся с первым краем 10 соседней перегородки 9b, так, чтобы образовать угол β между перегородками, т.е. так, чтобы угол β был образован между вторым краем перегородки и вторым краем соседней перегородки. Зигзагообразный профиль может быть регулярным, т.е. β может быть постоянным по вставке 8. В примере, показанном как “Тип А”, β составляет примерно 90°. Более того, перегородка 9а соединяется с соседней перегородкой 9b со смещением таким, что образуется чередующийся профиль сдвинутых перегородок. Это означает, что первый край 10 перегородки сдвинут относительно края 10 соседней перегородки по длине линии или направления, образованного первыми краями. Другими словами, там, где соединяются две перегородки 9a и 9b, образуется расстояние смещения dp, т.е. расстояние первого края 10 перегородки, который не находится в контакте с первым краем соседней перегородки. Таким образом, каждая вторая перегородка 9а сдвинута в первом направлении по длине линии или направления, определенного соединяющимися краями 10, в то время как перегородки 9b между сдвинуты во втором направлении по длине линии или направления, определенного соединяющимися краями 10, где второе направление противоположно первому направлению. В качестве примера: расстояние смещения dp может составлять примерно 10-50% расстояния первого края 10 перегородки так, как примерно 25% расстояния первого края 10 перегородки.

На Фиг. 4 дополнительно показана пластина с продолжительностью пребывания с перегородками 8, расположенными в проточных камерах 2. Вставки 8 расположены так, что первые края 10 находятся в контакте с разделительными стенками 4 пластины с продолжительностью пребывания 8. Так как вставка представляет собой чередующийся профиль, в котором каждая вторая перегородка сдвинута относительно соседней перегородки, как описано выше, между вторым краем 11 перегородки и стенкой, которая окружает проточную камеру, т.е. стенкой, которая перпендикулярна разделительным стенкам 4, образуются вставочные каналы 12. Касательно Фиг. 2: вставочные каналы 12 образуются между вторыми краями 11 и стенкой, которая окружает проточную камеру в плоскости ху. Так как первые края 10 находятся в контакте с разделительной стенкой 4, это означает, что расстояние первого края плюс расстояние смещения dp могут являться равными глубине проточной камеры, т.е. равными расстоянию d, как показано на Фиг. 2. При установке вставки 8 типа А в проточные камеры 2 может являться полезным расположить вставку 8 так, чтобы она не создавала какого-либо “мертвого объема” рядом с впуском или выпуском в пластине с продолжительностью пребывания (см. далее Фиг. 8а и 8b, обсуждаемые ниже).

На Фиг. 5 дополнительно проиллюстрировано, как улучшающая путь течения вставка Типа А при размещении в проточной камере может направлять жидкость по длине пути течения Р1 в общем направлении потока F2 в проточной камере. Как обсуждено выше, так как первые края 10 двух соседних перегородок 9а, 9b соединяются со смещением, т.е. сдвинуты друг относительно друга на расстояние dp по направлению Dсмещения, между вторыми краями 11 и стенками проточной камеры образуются вставочные каналы 12. Вставочные каналы 12 можно, таким образом, образовать между краями 11 и стенками, окружающими камеру в плоскости ху. Как видно на Фиг. 5, эти каналы находятся на противоположных сторонах перегородок 9а по сравнению с соседними перегородками 9b. Что до потока жидкости в направлении потока F2, вставка 8 может направлять жидкость для следования по пути через проточную камеру, как схематично показано путем течения Р1. Этот путь течения Р2 можно описать как зигзагообразный профиль более чем в одной плоскости. В этом случае он образует профиль вроде трехмерной спирали, которая простирается по направлению потока F2, т.е. по длине l проточной камеры. Таким образом, жидкость закручивается вокруг вставки 8 по мере того, как жидкость направляется в направлении потока F2. Вставка в соответствии с типом А способствует структурному потоку и обеспечивает превосходное смешивание жидкости по мере того, как она направляется через пластину 1 с продолжительностью пребывания.

На Фиг. 6 показан другой вариант осуществления вставки, называемый “Тип В”. Вставка 8 включает в себя вытянутый лист 13, в котором были проделаны сквозные отверстия 14. У каждого отверстия прямоугольная перегородка 15 простирается от листа 13. Перегородки 15 простираются в направлении, которое примерно перпендикулярно поверхности или плоскости, образованной листом 13. Сквозные отверстия 14 также являются прямоугольными и имеют примерно такой же размер, что и перегородка 15. При расположении в проточной камере 2 вставка может направлять жидкость по длине путей течения Р2 и Р3, т.е. по длине двух скручивающихся путей течения зигзагообразной формы при течении по направлению потока F2 в проточной камере. В этом случае два скручивающихся пути течения Р2 и Р3 образуют отдельные зигзагообразные профили в одной и той же плоскости, которая на Фиг. 6 проиллюстрирована как плоскость ху. Путь течения Р2 имеет большую амплитуду в плоскости ху по сравнению с путем течения Р3. В зависимости от ориентации вставки 8 в проточной камере Р2 и Р3 могут образовывать скручивающиеся зигзагообразные профили в плоскости ху или в плоскости xz. Таким образом, поверхность листа 13 может быть параллельной плоскости xz, как показано на Фиг. 5, или быть параллельной плоскости ху, если вставка 8 повернута на 90 градусов. Другими словами, высота hперегородки может быть такой, что она дает возможность жидкости проходить между перегородкой и стенкой камеры, такой как стенка камеры, определенная глубиной d и длиной l камеры, т.е. стенка в плоскости xz, или стенка камеры, определенная длиной l и высотой h, т.е. стенка в плоскости ху. Другими словами hперегородки может составлять менее половины расстояния d или менее половины расстояния h. Закрепляющие детали 18 можно использовать для закрепления вставки 8 внутри камеры 2, и они могут дополнительно способствовать потоку процесса в камеры 2 или из них. Вставка в соответствии с типом В способствует структурному потоку и обеспечивает превосходное смешивание жидкости по мере того, как она направляется в пластину 1 с продолжительностью пребывания.

На Фиг. 7а показан другой вариант осуществления улучшающей путь течения вставки 8, называемый “Тип С”. Вставка 8 включает в себя вытянутый лист 13, имеющий ряд вставочных каналов 14, расположенных в ряд по длине протяженности листа 13. По меньшей мере, часть вставочных каналов 14 имеет квадратную форму, выровненную так, что их диагонали являются, по существу, параллельными направлению потока F2 в проточной камере. Две перегородки, 15 и 16, простираются от каждого вставочного канала 14 в противоположных направлениях. Так, перегородка 15 простирается перпендикулярно от листа 13 в первом направлении, в то время как перегородка 16 простирается перпендикулярно с противоположной стороны листа 13, т.е. в направлении, которое противоположно направлению перегородки 15. Перегородки 16 имеют форму прямоугольников, имеющие самые длинные стороны, равные стороне сквозного канала 14. Перегородки 15 и 16 могут состоять из материала листа и могут являться выгнутыми из листа при формировании сквозных каналов 14. Перегородки 15 и 16 сквозных каналов являются в этом случае параллельными друг другу, но простираются в противоположных направлениях от листа 13. Перегородки 16 наклонены относительно направления потока F2, т.е. вектор нормали к поверхности перегородки образует угол с направлением потока F2. Более того, перегородки 16 на одной стороне листа 13 чередующимся образом наклонены в первом наклоненном направлении и чередующимся образом во втором наклоненном направлении, которое противоположно первому наклоненному направлению. Таким образом, перегородка наклонена перпендикулярно относительно перегородки, которая находится на одной и той же стороне листа 13 и простирается от соседнего сквозного канала 14. Более того, если провести линию через центр листа 13 и через центр всех сквозных каналов 14, перегородки, расположенные на одной и той же стороне листа, расположены чередующимся образом над и под линией по всему ряду сквозных каналов. Закрепляющие детали 18, в этом случае - в форме круглого отверстия, можно использовать для закрепления вставки 8 внутри камер 2, и они могут дополнительно способствовать потоку процесса в камеры или из них. Вставка типа С может направлять жидкость по нескольким скручивающимся зигзагообразным профилям.

Как видно на Фиг. 7b, вставки 18 можно поместить рядом друг с другом так, чтобы образовать стопку 17 вставок. Таким образом, каждая камера может включать в себя несколько, как две, три или четыре вставки типа С, сложенные вместе в стопу. Это может дополнительно способствовать смешиванию жидкости. Путь течения через стопку 17 вставок типа С может образовывать несколько скручивающихся зигзагообразных профилей.

На фиг. 8а и 8b показана важность ориентации перегородок сложенных листовых вставок 8. Первая ориентация вставки 8 может создать контур потока процесса, как видно на Фиг. 8а. Вторая ориентация вставки 8, однако, может создать “мертвые” объемы 20 в пути течения, как видно на Фиг. 8b. Так как сложенные листовые вставки 8 могут включать в себя перегородки, важно, чтобы присутствовало достаточно пространства для жидкостей процесса, входящих во впуск 6 пластины 1 с продолжительностью пребывания, и чтобы вставка 8 не блокировала входящую жидкость. По аналогии, также у сквозных отверстий 4 в разделительных стенках 3 первая ориентация, показанная на Фиг. 8а, может увеличивать характеристики потока по сравнению со второй ориентацией, показанной на Фиг. 8b.

На Фиг. 9 показан разобранный вид секции 21 с продолжительностью пребывания. Секция 21 с продолжительностью пребывания включает в себя пластину 1 с продолжительностью пребывания и две вспомогательные пластины 22. Вспомогательные пластины 22 расположены с каждой стороны от пластины 1 с продолжительностью пребывания, и при использовании вспомогательные пластины охлаждают или нагревают поток жидкостей процесса. Две прокладки 23 изолируют контур потока пластины 1 с продолжительностью пребывания по одной с каждой стороны, когда секция 21 с продолжительностью пребывания является собранной. Собранные секции с продолжительностью пребывания можно уложить в стопку друг на друга в раму реактора, или же собранные секции с продолжительностью пребывания можно уложить в стопку с другими секциями, имеющими другое назначение. Собранные секции с продолжительностью пребывания можно собрать и зафиксировать в раме для изолирования и поддержания давления (не показано на Фиг. 7).

На Фиг. 10 показан разобранный вид вспомогательной пластины 22. Вспомогательная пластина 24 представляет собой деталь, на которую можно смонтировать пластину 1 с продолжительностью пребывания (не показано на Фиг. 8). Пластина 25 теплопереноса представляет собой заслон между пластиной 1 с продолжительностью пребывания и стороной теплообменника вспомогательной пластины 22. На стороне теплообменника вспомогательной пластины 22 находится турбулизаторная пластина 26 для улучшения теплопереноса внутри вспомогательной пластина. Турбулизаторная пластина 26 помещена в турбулизаторную раму 27 наверху вспомогательной соединительной пластины 28. Вспомогательная пластина изолирована уплотнительным кольцом 29 со стороны теплообменника вспомогательной пластины, и уплотнительное кольцо 29 помещено вокруг окружности турбулизаторной пластины 29. На вспомогательной соединительной пластине 28 находятся две вскрытые детали 30 для распределения вспомогательных жидкостей во вспомогательную пластину, и вспомогательные соединительные узлы 31 представляют собой впуски и выпуски для вспомогательных жидкостей.

На Фиг. 11 показано распределение Структурный поток - Продолжительность пребывания проточного модуля, включающего в себя пластину с продолжительностью пребывания в соответствии с настоящим раскрытием. Пластина с продолжительностью пребывания проточного модуля была оборудована улучшающей путь течения вставкой типа А. Пики измеренного распределения продолжительности пребывания указывают на поведение структурного потока в проточном модуле. Оборудование для измерения продолжительности пребывания было смонтировано на впуске и выпуске проточного модуля. “Импульсный” способ приводил к острому пику 32 для впрыснутой среды, измеренному у впуска, и одиночной плавной кривой выпуска 33 с узким распределением, измеренной у выпуска, что видно на Фиг. 11. Размер и форма кривой зависят от вида пути течения, способа измерения, концентрации и формы кривой впуска. Узкое распределение кривой выпуска 33 указывает на малую аксиальную дисперсию впрыснутой жидкости и, следовательно, на хороший структурный поток. Многочисленные пики или пики до или после основной кривой могут указывать на байпас. Это может происходить, если прокладка повреждена или когда реактор сконфигурирован с параллельными путями течения.

На Фиг. 12 показан проточный модуль, в этом случае - пластинчатый реактор 42 в соответствии с настоящим раскрытием. Реактор 42 включает в себя фиксирующее устройство, которое, в свою очередь, включает в себя стопку 41, раму 34, сети пружин 35 и концевые пластины 36. Стопка 41 включает в себя, по меньшей мере, одну собранную секцию с продолжительностью пребывания, удерживаемую на месте рамой 34. Рама 34 удерживает на месте стопку 41 между двумя распределительными пластинами 37 вместе с двумя нажимными пластинами 38 между двумя концевыми пластинами 36. Секции с продолжительностью пребывания можно разместить в стопке 41 и сжать при помощи гидравлических цилиндров, натягивающих натяжные прутки. Секции с продолжительностью пребывания можно дополнительно удерживать на месте при помощи силы от сеток пружин 35 и концевых пластин 36. Гайки 38 можно затянуть, и силу от гидравлических цилиндров можно ослабить. Две концевые пластины 36 расположены так, что ряд секций с продолжительностью пребывания можно разместить между ними при нахождении в открытом состоянии. Расстояние между концевыми пластинами 36 можно регулировать путем выбора ряда втулок и затягивания гаек 38 на одном конце каждого натяжного прутка 39. Секции с продолжительностью пребывания можно соединить в стопку 41 с другими типами проточных пластин внутри фиксирующего устройства. В качестве примера: пластины для реакций, имеющие впуски для реагентов в химической реакции, могут образовывать часть стопки 41. Более того, проточные пластины могут также образовывать часть стопки 41. Распределительные пластины 37 распределяют вклады сил от пружин 35 и концевых пластин 36 на нажимные пластины 38 и секции с продолжительностью пребывания в стопке 41. Силу на секциях с продолжительностью пребывания можно измерить путем измерения расстояния между одной концевой пластиной 36 и тем, насколько далеко индикаторные штифты 40 достигли внешней концевой пластины 36.

На Фиг. 13 показана проточная пластина 41, которая является разделяемой посередине и включает в себя две части, при этом каждая часть включает в себя сторону канала и вспомогательную сторону, при этом две части проточной пластины являются дубликатами и зеркально отображают друг друга. На Фиг. 13 проточная пластина 41 разделена, и одна из половин видна со стороны канала. На Фиг. 14 показаны две части проточной пластины 41. Там, где две части соединены вместе, две части образуют канал 42 между двумя дублирующими сторонами канала. Канал 42 включает в себя искривленные препятствия 43, боковые стенки 44 и донные крепления 45. Искривленные препятствия выстроены в параллельные ряды, разделенные боковыми стенками 44, при этом задние стороны рядов искривленных препятствий несут бороздки 46, делающие препятствия полыми для жидкостей для теплопереноса на вспомогательных сторонах.

1. Пластина (1) с продолжительностью пребывания, содержащая две или более камер (2), соединенных последовательно, разделенных параллельными стенками (3), причем каждая стенка (3) имеет канал (14), образующий сообщение между двумя камерами (2), причем каналы (14) чередуются на левой стороне или правой стороне пластины (1) с продолжительностью пребывания, при этом пластина (1) с продолжительностью пребывания содержит по меньшей мере один впуск (6, 7) и, по меньшей мере, один выпуск (6, 7),
при этом камеры снабжены листовыми вставками (11) с лестничными перегородками, содержащими перегородки (15), выгнутые из плоскости листа чередующимся образом так, что перегородки (15) чередуются вверх или вниз в листе (13) и образуют отверстия в листе.

2. Пластина с продолжительностью пребывания по п. 1, в которой вставки покрыты по меньшей мере одним катализатором, предпочтительно металлическая пена покрыта по меньшей мере одним катализатором.

3. Пластина с продолжительностью пребывания по п. 1 или 2, в которой каждый канал (14) представляет собой отверстие, множество мелких отверстий или канал, имеющий сетку для улучшения смешивания потока процесса, предпочтительно канал (14) представляет собой отверстие.

4. Пластина с продолжительностью пребывания по п. 1 или 2, в которой один или более патрубков или один или более боковых патрубков, или комбинация таковых обеспечивают доступ в камеры (2).

5. Собранная секция с продолжительностью пребывания, содержащая по меньшей мере одну вспомогательную пластину (22) и пластину (1) с продолжительностью пребывания по любому из пп. 1-4, причем вспомогательная пластина (22) содержит вспомогательную соединительную пластину (28), турбулизаторную пластину (26), турбулизаторную рамную пластину (27), уплотнительное кольцо (29), пластину (25) теплопереноса и вспомогательную рамную пластину (24).

6. Собранная секция с продолжительностью пребывания по п. 5, в которой пластина (1) с продолжительностью пребывания смонтирована во вспомогательную рамную пластину (24), и пластина (25) теплопереноса представляет собой заслон между пластиной (1) с продолжительностью пребывания и стороной теплообменника вспомогательной пластины (22).

7. Собранная секция с продолжительностью пребывания по п. 5 или 6, в которой прокладки (23) изолируют пластину (1) с продолжительностью пребывания во вспомогательной рамной пластине (24) по меньшей мере одной вспомогательной пластины (22).

8. Проточный модуль, предпочтительно пластинчатый реактор, включающий в себя одну или более собранных секций с продолжительностью пребывания по любому из пп. 5-7, содержащих пластины (1) с продолжительностью пребывания на по меньшей мере вспомогательных пластинах (22), и фиксирующее устройство, которое включает в себя раму (34), две концевые пластины (36), дисковые пружины (35) и натяжной пруток (39) для распределения фиксирующих сил на пластинах (1) с продолжительностью пребывания, которые расположены между двумя концевыми пластинами (36).

9. Применение проточного модуля по п. 8 в качестве реактора для химических реакций.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к полимерному покрытию на основе фторуглеродного полимера, полипропилена, полиэтилена, фтор-хлоруглеродного полимера, фторированного эфира, либо их комбинации, для нанесения на внутреннюю поверхность реактора или ее части в процессе получения фенола и ацетона кумольным способом, образующее пленку при нанесении толщиной от 1 до 10000 мкм с поверхностным натяжением от 19 до 31 мН/м.

Изобретение относится к усовершенствованному способу солюбилизации и выделения карбоновых кислот с использованием солюбилизирующего соединения общей формулы (I) или (II), в которых значения для групп Х, L, R'', R, R' приведены в формуле изобретения, из водных или органических растворов, эмульсий, суспензий, образующихся при лекарственной терапии, в аналитических методах медицины, в аналитических методах пищевой промышленности, при промышленной переработке продуктов питания, при промышленной переработке масел, при анализах масел, при промышленной переработке топлива, при модификации химических или физико-химических взаимодействий, для солюбилизации плохо растворимых молекул, в аналитических методах фармацевтической или химической промышленности или науки, для удаления карбоновых кислот из сточных вод после частных, коммерческих или промышленных чисток, для удаления карбоновых кислот из биореакторных процессов, при органожелировании или наноэмульсификации карбоновых кислот, где указанное солюбилизирующее соединение содержит по меньшей мере одну амидиногруппу и/или по меньшей мере одну гуанидиногруппу и где солюбилизирующее соединение имеет коэффициент разделения смеси н-октанол-вода KOW < 6,30, при этом использование указанного солюбилизирующего соединения приводит к образованию микро- или наноэмульсий указанных карбоновых кислот и обеспечивает их выделение посредством комплексообразования, адсорбции, абсорбции, диффузии, осмоса, диализа, фильтрации, нанофильтрации, дистилляции, жидкость-жидкостной экстракции или сверхкритической жидкостной экстракции, за счет создания концентрационного градиента, термического градиента, электрического градиента, физико-химического градиента или их комбинаций.

Изобретения могут быть использованы в химической и металлургической промышленности. Мембранная трубка для диффузионного выделения водорода из водородсодержащих газовых смесей содержит пористую трубку (S) из металлокерамического сплава, а также содержащую палладий или выполненную из палладия мембрану (M), которая покрывает наружную сторону металлокерамической трубки (S).

Изобретение относится к способу получения олефинового полимера в циркуляционном реакторе. Циркуляционный реактор включает первое выпускное отверстие для выгрузки полимерной суспензии из циркуляционного реактора и второе выпускное отверстие для выгрузки полимерной суспензии из циркуляционного реактора.

Изобретение относится к способу организации производства метанола, содержащему две стадии, которые проводят при одинаковом уровне давления в проточном режиме. Первая стадия относится к стадии получения синтез-газа, включающей использование первой смеси, которая содержит кислород, второй смеси, которая содержит углеводородное газовое сырье и водяной пар, риформера, который предназначен для конверсии углеводородного газового сырья в синтез-газ, хотя бы одного теплообменного устройства, нагрев второй смеси, подачу первой смеси и второй смеси в риформер, проведение в риформере с использованием катализатора реакции конверсии углеводородного газового сырья, вывод из риформера третьей смеси, которая содержит конвертированный газ.

Группа изобретений относится к теплообменному реактору для осуществления эндотремических реакций, таких как реакция парового риформинга природного газа, к способам парового риформинга и способу сборки теплообменного реактора.

Изобретение относится к способу производства метанола и к установке для его осуществления. В предлагаемом способе последовательно осуществляют: перемешивание раздельно подаваемых исходных реагентов в виде последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа, газофазное окисление углеводородсодержащего газа при повышенной температуре и давлении до 10 МПа, последующее охлаждение реакционной смеси в сформированных соответственно смесительной, реакционной зоне и зоне охлаждения, а затем полученную смесь, содержащую метанол, охлаждают, отделяют метанол, а отходящие газы направляют в исходный углеводородсодержащий газ или на утилизацию.

Изобретения могут быть использованы в химической промышленности. Изотермический химический реактор (1) с паровым охлаждением имеет вертикальный корпус (2) и содержит пластинчатый теплообменник (8), погруженный в слой катализатора (7), патрубок (10) впуска воды и пароотводный патрубок (11), систему труб для распределения воды (12) по испарительным каналам пластин (9, 9A) теплообменника (8) и сбора с них потока пара.

Изобретение относится к области промышленного органического синтеза, точнее к реактору для получения гидропероксида кумола, используемому для получения фенола и ацетона кумольным способом, а также фенола, метилэтилкетона и циклогексанона.

Изобретение относится к устройству и способу производства разбавленного водного раствора пероксомоносерной кислоты. Устройство содержит канал для водного потока, смесительную трубу, расположенную внутри канала и имеющую находящийся внутри нее статический смеситель, выход, открытый в канал, и вход, трубу подачи серной кислоты, подключенную ко входу смесительной трубы, и трубу подачи перекиси водорода, расположенную внутри трубы подачи серной кислоты и имеющую выход для перекиси водорода, расположенный у входа смесительной трубы.

Изобретение относится к улучшенному способу удаления ацетальдегида из системы уксусной кислоты, включающему: (i) получение раствора, содержащего метилиодид и ацетальдегид, из системы уксусной кислоты; и (ii) контактирование раствора с ионообменной смолой, где контактирование раствора с ионообменной смолой преобразует, по меньшей мере, часть ацетальдегида для выхода олигомера и где олигомер содержит кротоновый альдегид. Изобретение также относится к способу функционирования системы производства уксусной кислоты, к способу получения уксусной кислоты и к системе производства уксусной кислоты. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил., 9 пр.

Изобретение относится к устройствам для проведения технологических процессов при повышенном давлении и может найти применение в области химии, фармацевтики, а также в смежных отраслях для проведения процессов в сверхкритических условиях. Реактор высокого давления 10 включает крышку 7, болванки 9 и основание 13, составляющие единое целое, при этом к крышке 7 прикреплен тройник 2, на котором расположены манометр 1 и вентиль для выпуска газа, вокруг тройника 2 расположен диск со сквозными отверстиями 5, по углам крышки 7 размещены гайки 6 для регулировки ее высоты гидравлическим или механическим домкратом 12, который через подставку с выемками 11 связан с расположенным под крышкой 7 реактором 10 с прокладкой 8. В реакторе возможно проведение различных технологических процессов: гидрирования, нуклеофильного замещения, твердофазных реакций, гидролиза, окисление органических соединений под давлением кислорода или электролиз под давлением, прессование порошков. Реактор спроектирован для проведения как экспериментов, так и для производства небольших объемов веществ при сниженной стоимости полученных изделий. 2 ил.

Изобретение предназначено для осуществления реакций парового риформинга и может быть использовано в химической промышленности. Теплообменный реактор содержит множество байонетных труб (4), подвешенных к верхнему своду (2), простирающихся до уровня нижнего дна (3) и заключенных в кожух (1), содержащий впускной (Е) и выпускной (S) патрубки для дымовых газов. Теплообменный реактор содержит пучок труб парогенератора, образованный множеством вертикальных труб (5), подвешенных к верхнему своду (2) и заключенных в периферийное пространство между внутренней перегородкой (Bi) и вертикальной стенкой кожуха (1). Внутренняя перегородка (Bi) содержит отверстие (Oi) для прохода дымовых газов из середины реактора к периферийному пространству. Вертикальные трубы (5) питаются водой из нижнего распределителя (9). Пароводяная смесь, выходящая из вертикальных труб (5), собирается в верхнем коллекторе (7), расположенном над верхним сводом (2). Нижняя линия (14) связывает жидкую фазу сепараторного резервуара (6) с верхним коллектором (7). Верхняя линия (13) связывает верхний коллектор (7) с паровой фазой сепараторного резервуара (6). Паровой риформинг осуществляют при скорости дымовых газов в периферийном пространстве от 20 м/сек до 80 м/сек. Дымовые газы поступают в теплообменный реактор при температуре, близкой к 1200°С, и выходят из него при температуре, меньшей 400°С. Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменного реактора. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к усовершенствованному способу оксосинтеза с рециркуляцией преобразованных отходов масел. Способ включает гидроформилирование олефина с синтез-газом в реакторе с полученим продукта оксосинтеза и побочного продукта - отходов масел, характеризующегося более низкой или более высокой температурой кипения, чем продукт оксосинтеза, отделение продукта оксосинтеза от отходов масел, преобразование отделенных отходов масел в синтез-газ, включающее испарение отходов масел газообразным углеводородом в резервуаре испарителя с получением смешанного парообразногопотока газообразного углеводорода и испаренных отходов масел и прямое окисление смешанного парообразного потока с получение синтез-газа, и рециркуляцию синтез-газа. Изобретение обеспечивает эффективный способ оксосинтеза с рециркуляцией преобразованных отходов масел и снижение сажеобразования. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к насытителю для добавления водяного пара к газу и системе риформинга природного газа, снабженной таким насытителем. Насытитель содержит путь движения потока, по которому течет первая текучая среда, первый теплообменный блок, который вызывает теплообмен между первой текучей средой и второй текучей средой, второй теплообменный блок, который вызывает теплообмен между третьей текучей средой и первой текучей средой, после того как первая текучая среда прошла через первый теплообменник, увлажняющий блок для добавления воды к первой текучей среде, текущей по пути движения потока на сторонах выше по потоку от первой текучей среды из первого теплообменного блока и второго теплообменного блока, и транспортировочную линию для транспортировки третьей текучей среды после теплообмена во втором теплообменном блоке из второго теплообменного блока на сторону выше по потоку от первой текучей среды из первого теплообменного блока таким образом, чтобы третья текучая среда протекала по пути прохождения потока в качестве первой текучей среды. При этом в первом теплообменном блоке первую текучую среду нагревают и увлажняют, а вторую текучую среду охлаждают и выводят за пределы системы, а во втором теплообменном блоке первую текучую среду нагревают и увлажняют до давления насыщенного пара и выводят за пределы системы, а третью текучую среду охлаждают. Изобретение позволяет повысить эффективность утилизации и использования тепла от источника тепла, что приводит к повышению теплового коэффициента полезного действия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам получения алкенилгалогенсиланов. Предложен способ получения алкенилгалогенсиланов путем превращения алкенилгалогенида, выбранного из группы, включающей винилгалогенид, винилиденгалогенид и аллилгалогенид, с галогенсиланом, выбранным из группы, включающей моногалогенсилан, дигалогенсилан и тригалогенсилан, в газовой фазе в реакторе, представляющем собой реакционную трубу (1) с входным отверстием (2) на одном конце и выходным отверстием (3) на другом конце, а также снабженном концентрическим распылителем (4), который имеет центральный ввод (5) для реагента (7) и ввод (6) для других реагентов (8), окружающий центральный ввод (5), причем концентрический распылитель (4) установлен у входного отверстия (2) и выходит внутрь реакционной трубы (1). Для осуществления способа алкенилгалогенид впрыскивают в реакционную трубу (1) через центральный ввод (5), а галогенсилан через ввод (6), окружающий центральный ввод (5), причем соответствующие потоки перемещаются через реакционную трубу (1) в направлении к выходному отверстию (3). Горячую реакционную смесь на конце реакционной трубы (1) со стороны продукта резко охлаждают жидким сырым продуктом. Предложен также реактор для осуществления заявленного способа. Технический результат - предложенный способ позволяет получать алкенилгалогенсиланы с высоким выходом и высокой селективностью. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к улучшенному способу получения триэтаноламина (ТЭА). Триэтаноламин широко применяется в различных отраслях промышленности, например в производстве эмульгаторов, поверхностно-активных веществ, жидких синтетических моющих и чистящих средств, пластификаторов, химических регуляторов pH, смягчающих и связующих реагентов (каучуков и резинотехнических изделий), антифризов, ингибиторов коррозии, абсорбентов для очистки природных и промышленных газов от кислых примесей, а также в производстве биоцидов, полупродуктов в синтезе лекарственных препаратов и парфюмерно-косметических средств. Предлагаемый способ проводят путем аммонолиза оксида этилена при температуре 110-150°C и давлении 2-15 МПа при подаче оксида этилена с одной стороны и воды с аммиаком с другой стороны, при мольном отношении аммиак/оксид алюминия от 1 до 2, мольном отношении вода/аммиак 5-15. Отличительной особенностью способа является проведение процесса в микроканальном реакторе проточного типа, содержащем камеру смешения и не менее одной микроканальной пластины с каналами вытянутой формы, причем реактор имеет два входа - один для подачи оксида этилена, другой - для подачи водно-аммиачной смеси, и подачу осуществляют непрерывно на входе в смеситель с последующим равномерным смешением в микроканалах при времени контакта 0,1-10 минут. Для реакции используют реактор, где микроканальные пластины выполнены из металла, устойчивого к водно-аммиачной среде, и микроканальная пластина содержит не менее 2-х каналов. При этом каналы в микроканальной пластине могут быть параллельными или взаимопересекающимися, и могут иметь глубину и ширину от 0,2 до 2 мм. Способ позволяет улучшить показатель цветности получаемого подукта и повысить селективность и конверсию. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 13 пр.

Изобретение относится к способам получения алкенилгалогенсиланов. Предложен способ получения алкенилгалогенсиланов путем превращения алкенилгалогенида, выбранного из группы, включающей винилгалогенид, винилиденгалогенид и аллилгалогенид, с галогенсиланом, выбранным из группы, включающей моногалогенсилан, дигалогенсилан и тригалогенсилан, в исходном мольном отношении галогенсилана к алкенилгалогениду между 1,0 и 10 в газовой фазе в реакторе, представляющем собой реакционную трубу (1) с входным отверстием (2) на одном конце и выходным отверстием (3) на другом конце, а также снабженном газоподводящим устройством (4), которое имеет несколько мест ввода газа (5), расположенных вдоль продольной оси реакционной трубы (1) на определенном расстоянии друг от друга и выходящих внутрь реакционной трубы (1). Для осуществления способа моногалогенсилан, дигалогенсилан или тригалогенсилан подают через входное отверстие (2) в реакционную трубу (1), по которой он перемещается в направлении к выходному отверстию (3), в то время как винилгалогенид, винилиденгалогенид или аллилгалогенид дробно вводят в перемещающийся внутри реакционной трубы (1) газовый поток через места ввода газа (5). Горячую реакционную смесь на конце реакционной трубы (1) со стороны продукта резко охлаждают жидким сырым целевым продуктом. Предложен также реактор для осуществления заявленного способа. Технический результат - способ позволяет получать алкенилгалогенсиланы с высоким выходом и высокой селективностью. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к улучшенному способу производства уксусной кислоты в системе производства уксусной кислоты, включающему этапы: (i) производства уксусной кислоты в реакторе, при этом этап производства включает реакцию монооксида углерода и метанола в присутствии катализатора и йодистого водорода; (ii) формирования комплекса путем непрерывного введения комплексообразующего агента в систему после реактора, причем комплексообразующий агент содержит фосфиноксид, при этом комплексообразующий агент вводят в количестве от приблизительно 0,1 до 10 моль на моль йодистого водорода, и при этом фосфиноксид и йодистый водород взаимодействуют с образованием указанного комплекса; и (iii) извлечения указанного комплекса. Способ позволяет контролировать уровень йодистого водорода в процессе производства уксусной кислоты. 18 з.п. ф-лы, 8 ил., 21 пр., 3 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для гидрообработки риформата. Способ включает приведение риформата в контакт с обладающим каталитическим гидрирующим действием катализатором в условиях жидкофазной гидрообработки в реакторе гидрирования, при этом часть водородсодержащего газа для гидрообработки получена из растворенного водорода, содержащегося в риформате; где гидрообработку проводят в присутствии дополнительного водородсодержащего газа, который инжектируют в риформат перед проведением контактирования и/или во время контактирования через поры с помощью смесителя, который содержит, по меньшей мере, один канал для жидкости, предназначенный для риформата, и, по меньшей мере, один канал для газа, предназначенный для дополнительного водородсодержащего газа, при этом канал для жидкости соединен с каналом для газа посредством компонента, по меньшей мере, часть которого представляет собой пористую область; при этом риформат получают из нижней части газожидкостного сепаратора путем инжекции смеси каталитического риформинга в газожидкостной сепаратор и в продукте, полученном путем проведения контактирования, удаляют летучие компоненты, причем риформат поступает в реактор гидрирования после теплообмена с нефтяным сырьем с удаленными летучими компонентами, нефтяное сырье с удаленными летучими компонентами инжектируют в колонну для удаления тяжелых компонентов и для извлечения ароматических углеводородов из верхней части колонны. Устройство включает реактор каталитического риформинга (5) для приведения углеводородного масла в контакт с катализатором, обладающим каталитическим риформирующим действием в условиях каталитического риформинга, с получением смеси каталитического риформинга; газожидкостной сепаратор (6) для удаления летучих компонентов (7) из смеси каталитичесого риформинга путем газожидкостного разделения с получением риформата из нижней части газожидкостного сепаратора (6); смеситель (8) для инжекции дополнительного водородсодержащего газа в риформат с получением водородсодержащего риформата; реактор гидрирования (9) для приведения водородсодержащего риформата в контакт с катализатором, обладающим каталитическим гидрирующим действием в условиях жидкофазной гидрообработки, колонну (10) для удаления летучих компонентов; колонну (13) удаления тяжелых компонентов; теплообменник (11) для осуществления теплообмена с риформатом. В соответствии со способом по настоящему изобретению риформат, отделенный в сепараторе продуктов риформинга, может напрямую подвергаться жидкофазной гидрообработке; таким образом, не только может быть полностью использован водород, растворенный в риформате, но также могут быть удалены олефины, содержащиеся в риформате, при этом исключается необходимость в рециркуляции водорода и в оборудовании для циркуляции. Риформат, полученный способом по настоящему изобретению, имеет пониженное бромное число ниже 50 мгBr2/100 г и потерю ароматических углеводородов менее 0,5 масс. %. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл., 6 пр.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-04-27 2016-04-28T00:47:39
Наверх