Многофункциональный реактор - RU2018130350A
Код документа: RU2018130350A
Формула
1. Реактор (1), содержащий
первый реакционный объем (V1),
второй реакционный объем (V2),
причем
первый реакционный объем (V1) сообщается по текучей среде с впускным проходом (OX_IN) для окисляющего реагента, с впускным проходом (R1_IN) для по меньшей мере одного первого реагента и с выпускным проходом (P1_OUT) для по меньшей мере одного продукта реакции,
-второй реакционный объем (V2) сообщается по текучей среде с впускным проходом (R2_IN) для по меньшей мере одного второго реагента, с выпускным проходом (P2_OUT) для по меньшей мере одного второго продукта реакции и дополнительно связан с возможностью теплообмена с упомянутым первым реакционным объемом (V1),
причем в процессе работы в первом реакционном объеме (V1) происходит реакция окисления между упомянутым по меньшей мере одним первым реагентом и упомянутым окислительным реагентом с образованием упомянутого по меньшей мере одного первого продукта реакции, а во втором реакционном объеме (V2) происходит реакция газификации упомянутого второго реагента с участием потока тепловой энергии, обмен которым происходит между первым и вторым реакционными объемами (V1, V2), с образованием упомянутого по меньшей мере одного второго продукта реакции.
2. Реактор (1) по п. 1, в котором упомянутая реакция окисления представляет собой реакцию окисления в сверхкритической воде, а упомянутая реакция газификации представляет собой реакцию газификации в сверхкритической воде.
3. Реактор (1) по п. 1 или 2, в котором первый реакционный объем (V1) и второй реакционный объем (V2) расположены концентрично относительно друг друга, в частности, второй реакционный объем (V2) расположен вокруг первого реакционного объема (V1).
4. Реактор (1) по любому из пп. 1-3, в котором поток упомянутого по меньшей мере одного реагента находится в противотоке относительно потока упомянутого по меньшей мере одного второго продукта реакции, при этом поток упомянутого по меньшей мере одного второго реагента находится в противотоке с потоком упомянутого по меньшей мере одного первого продукта реакции.
5. Реактор (1) по п. 4, содержащий оболочку (2), внутри которой расположены первый (V1) и второй (V2) реакционные объемы, и первую (4) и вторую (6) торцевые крышки, ограничивающие упомянутую оболочку (2) в осевом направлении, при этом в соответствии с упомянутой первой торцевой крышкой (4) выполнены впускной проход (OX_IN) для окисляющего реагента, впускной проход (R1_IN) для упомянутого по меньшей мере одного реагента и выпускной проход (R2_OUT) для упомянутого по меньшей мере одного второго продукта реакции, причем во второй торцевой крышке (6) выполнен впускной проход (R2_IN) для упомянутого по меньшей мере одного второго реагента и выпускной проход (R1_OUT) для упомянутого по меньшей мере одного первого продукта реакции.
6. Реактор (1) по п. 1 или 5, содержащий
первый трубчатый элемент (Т1), сообщающийся по текучей среде с впускным проходом (OX_IN) для окисляющего реагента и дополнительно содержащий выпускной проход (OX_OUT) для окисляющего реагента,
второй трубчатый элемент (Т2), расположенный вокруг первого трубчатого элемента (Т1) так, что между ними образован первый реакционный объем (V1),
третий трубчатый элемент (Т3), расположенный вокруг второго трубчатого элемента (Т2) так, что между ними образован второй реакционный объем (V2).
7. Реактор (1) по п. 6, в котором оболочка (2) расположена вокруг третьего трубчатого элемента (Т3), образуя кольцевую камеру (V_IN), выполненную с возможностью вмещения инертной текучей среды, в частности, инертной текучей среды под давлением.
8. Реактор (1) по любому из пп. 4-7, в котором оболочка (2) ограничена в осевом направлении первой торцевой крышкой (4) и второй торцевой крышкой (6), расположенными на ее противоположных концах, причем
первая торцевая крышка (4) содержит впускной проход (OX_IN) окисляющего реагента в положении, по существу, соосном с продольной осью (X1) упомянутой оболочки (2), первое множество проходных каналов (24, 40), расположенное кольцеобразно вокруг впускного отверстия (OX_IN) для упомянутого окисляющего реагента и определяющее впускной проход (R1_IN) для упомянутого по меньшей мере одного реагента, и второе множество проходных каналов (22, 38), расположенное кольцеобразно вокруг упомянутого первого множества проходных каналов (24, 40) и определяющее выпускной проход (P2_OUT) для упомянутого по меньшей мере одного второго продукта реакции, причем первое множество проходных каналов (22, 38) и второе множество проходных каналов (24, 40) связаны друг с другом с возможностью теплообмена,
вторая торцевая крышка (6) содержит третье множество проходных каналов (58, 74), расположенное по окружности вокруг продольной оси оболочки (2) и определяющее впускной проход (R2_IN) упомянутого по меньшей мере одного второго реагента, и четвертое множество проходных каналов (56, 65), расположенное по окружности вокруг третьего множества проходных каналов (58, 74) и определяющее впускной проход (R2_IN) упомянутого по меньшей мере одного второго реагента, причем третье множество проходных каналов (58, 74) и четвертое множество проходных каналов (56, 65) связаны друг с другом с возможностью теплообмена.
9. Реактор (1) по любому из пп. 6-8, в котором первый трубчатый элемент (Т1), второй трубчатый элемент (Т2) и третий трубчатый элемент (Т3) представляют собой тонкостенные трубчатые элементы, при этом оболочка (2) выполнена в виде толстостенного трубчатого элемента (ТС).
10. Реактор (1) по п. 1 или 5, содержащий первую головную часть (8), расположенную в соответствии с первой торцевой крышкой (4), вторую головную часть (10), расположенную в соответствии со второй торцевой крышкой (6), и реакционный сердечник (7), образованный между первой головной частью (8) и второй головной частью (10),
при этом реактор (1) содержит теплообменный блок (12), расположенный в соответствии по меньшей мере с одной из первой и второй головной частей (8, 10).
11. Реактор (1) по п. 1, 6 или 9, в котором упомянутый первый трубчатый элемент (Т1_0) содержит внутри множество дополнительных трубчатых элементов (T1_1, Т1_2, Т1_3, Т1_4), каждый из которых имеет первый конец в соответствии с упомянутым впускным проходом упомянутого окисляющего реагента и второй конец, определяющий соответствующий выпускной проход (OX_OUT1, OX_OUT2, OX_OUT3, OX_OUT4) упомянутого окислительного реагента,
при этом выпускной проход окислительного реагента каждого дополнительного трубчатого элемента (Т1_1, Т1_2, Т1_3, Т1_4) занимает другое положение вдоль осевой длины первого трубчатого элемента (Т1_0).
12. Реактор (1) по п. 11, в котором первый трубчатый элемент (Т1_0) содержит инжекционную полосу (L01, L02), выполненную с возможностью ввода упомянутого окислительного реагента в первый реакционный объем (V1), причем упомянутая инжекционная полоса разделена на множество камер (С0, C1, С2, С3, С4), изолированных друг от друга, причем
первая камера из упомянутого множества выполнена с возможностью вмещения потока окислительного реагента, подаваемого через упомянутый первый трубчатый элемент (Т1_0), и возможностью ввода того же потока в первый реакционный объем (V1);
каждая дополнительная камера из упомянутого множества выполнена с возможностью вмещения потока окислительного реагента, подаваемого через выпускной проход (OX_OUT1, OX_OUT2, OX_OUT3, OX_OUT4) окислительного реагента соответствующего одного из упомянутых дополнительных трубчатых элементов (Т1_1, T1_2, Т1_3, Т1_4), и возможностью ввода соответствующего потока окислительного реагента в упомянутый первый реакционный объем (V1) через соответствующую часть упомянутой инжекционной полосы.
13. Реактор (1) по п. 12, содержащий четыре дополнительных трубчатых элемента, причем
L: осевая длина первого трубчатого элемента (Т1_0),
L01: начало инжекционной полосы на упомянутом первом трубчатом элементе (Т1_0),
L02: конец инжекционной полосы на упомянутом первом трубчатом элементе (Т1_0),
L1: осевое положение выпускного отверстия окисляющего реагента первого дополнительного трубчатого элемента (Т1_1),
L2: осевое положение выпускного отверстия окисляющего реагента второго дополнительного трубчатого элемента (Т1_2),
L3: осевое положение выпускного отверстия окисляющего реагента третьего дополнительного трубчатого элемента (Т1_3) и
L4: осевое положение выпускного отверстия окисляющего реагента четвертого дополнительного трубчатого элемента (Т1_4),
при этом действуют следующие отношения:
L01 составляет от 15% до 25% от L, a L02 составляет от 50% до 65% от L;
положение L1 находится между 20% и 30% длины L;
положение L2 находится между 30% и 35% длины L, где L2>L1;
положение L3 находится между 35% и 40% длины L, где L3>L2; и
положение L4 находится между 40% и 50% длины L, где L02>L4>L3.
14. Реактор по п. 13, содержащий
первую разделительную пластину (DP1), установленную в соответствии с положением L1 и определяющую первую камеру (С0), проходящую от L01 до L1;
вторую разделительную пластину (DP2), установленную в соответствии с положением L2 и определяющую вторую камеру (С2), проходящую от L1 до L2;
третью разделительную пластину (DP3), установленную в соответствии с положением L3 и определяющую третью камеру (С3), проходящую от L2 до L3; и
четвертую разделительную пластину (DP4), установленную в соответствии с положением L4 и определяющую четвертую камеру (С4), проходящую от L3 до L4.
15. Реактор по любому из пп. 11-14, дополнительно содержащий разделительную диафрагму (SW), установленную соосно на упомянутом первом трубчатом элементе (Т1_0) и выполненную с возможностью скольжения в осевом направлении вдоль него и относительно упомянутого второго трубчатого элемента, причем упомянутая диафрагма (SW) выполнена с возможностью разделения первого реакционного объема (V1) и дополнительно обеспечивает возможность сквозного прохождения потока упомянутого по меньшей мере одного первого реагента (R1_IN) через нее.
