Химические реакторы и способы их применения - RU2017121279A
Код документа: RU2017121279A
Формула
1. Реактор для получения продуктов реакции, при этом реактор имеет продольную ось и содержит:
корпус, имеющий внешнюю оболочку, окружающую продольную ось реактора,
множество каналов для катализатора, расположенных внутри корпуса, при этом каждый канал для катализатора имеет продольную ось, ориентированную по существу параллельно продольной оси реактора и выполнен с возможностью приема одного или более каталитических материалов; и
множество охлаждающих каналов внутри корпуса, при этом каждый охлаждающий канал имеет продольную ось, ориентированную по существу параллельно продольной оси реактора и выполнен с возможностью приема одного или более хладагентов,
при этом множество каналов для хладагента помещены среди множества каналов для катализатора, и при этом каждый канал для катализатора из множества каналов для катализатора размещен смежно по меньшей мере с двумя каналами для хладагента из множества каналов для хладагента.
2. Реактор по п. 1, в котором в пределах плоскости, ориентированной перпендикулярно к продольной оси реактора, множество каналов для катализатора и множество каналов для хладагента распределены среди множества рядов.
3. Реактор по п. 2, в котором каждый соответствующий ряд из множества рядов содержит по меньшей мере один канал для катализатора и по меньшей мере один канал для хладагента.
4. Реактор по п. 3, в котором каналы для катализатора и каналы для хладагента в пределах каждого соответствующего ряда из множества рядов расположены в шахматном порядке.
5. Реактор по любому из пп. 2-4, в котором каждый соответствующий ряд из множества рядов имеет ось ряда, при этом ось ряда каждого соответствующего ряда расположена по существу перпендикулярно по отношению к продольным осям каналов для катализатора и каналов для хладагента в пределах этого ряда, причем каналы для катализатора каждого ряда расположены на определенном расстоянии друг от друга по отношению к оси данного ряда и при этом каналы для хладагента каждого ряда расположены на определенном расстоянии друг от друга по отношению к оси данного ряда.
6. Реактор по п. 5, в котором в пределах плоскости, ориентированной перпендикулярно к продольной оси реактора, множество каналов для катализатора и множество каналов для хладагента распределены среди множества колонок, при этом каждая соответствующая колонка из множества колонок имеет ось колонки, расположенную по существу перпендикулярно по отношению к продольным осям каналов в колонке и к осям рядов из множества рядов, и при этом, каждая соответствующая колонка из множества колонок содержит по меньшей мере один канал для катализатора и по меньшей мере один канал для хладагента.
7. Реактор по п. 6, в котором каналы для катализатора и каналы для хладагента в пределах каждой соответствующей колонки из множества колонок расположены в шахматном порядке.
8. Реактор по любому из пп. 6-7, в котором каналы для катализатора каждой колонки расположены на определенном расстоянии друг от друга в направлении оси данной колонки и при этом каналы для хладагента каждой колонки расположены на определенном расстоянии друг от друга в направлении оси данной колонки.
9. Реактор по любому из пп. 6-8, в котором множество каналов для катализатора содержит по меньшей мере один внутренний канал для катализатора, который размещен смежно по меньшей мере с тремя каналами для хладагента из множества каналов для хладагента.
10. Реактор по любому из пп. 1-9, в котором множество каналов для катализатора и множество каналов для хладагента преимущественно одинаково распределены в пределах корпуса.
11. Реактор по любому из пп. 1-10, который дополнительно содержит решетку, расположенную внутри корпуса, при этом решетка вытянута в направлении продольной оси реактора и имеет форму для разделения корпуса на множество отсеков, при этом, каждый соответствующий отсек из множества отсеков содержит по меньшей мере один канал для катализатора и по меньшей мере один канал для хладагента, при этом, решетка выполнена с возможностью термической изоляции каналов для катализатора и каналов для хладагента каждого соответствующего отсека от каналов для катализатора и каналов для хладагента соседних отсеков.
12. Реактор по п. 11, в котором по меньшей мере один канал для катализатора в пределах каждого соответствующего отсека содержит термопару, выполненную с возможностью регулирования потока хладагента в пределах этого отсека.
13. Реактор по любому из пп. 1-10, который дополнительно содержит одно разделительное устройство, расположенное внутри корпуса, при этом каждое разделительное устройство из по меньшей мере одного разделительного устройства расположено преимущественно перпендикулярно по отношению к продольной оси реактора, при этом по меньшей мере одно разделительное устройство делит корпус на множество отсеков, расположенных в направлении продольной оси реактора, при этом, по меньшей мере одно разделительное устройство выполнено с возможностью термической изоляции каждого отсека из множества отсеков от соседних с ними отсеков.
14. Реактор по п. 13, в котором по меньшей мере один канал для катализатора в пределах каждого соответствующего отсека содержит термопару, выполненную с возможностью регулирования потока хладагента в пределах этого отсека.
15. Реактор по любому из пп. 1-14, в котором корпус имеет первый конец и на противоположной стороне второй конец, при этом второй конец расположен на определенном расстоянии от первого конца в направлении продольной оси реактора, и при этом первый конец корпуса образует впускное отверстие, выполненное с возможностью приема по меньшей мере одного реагента, причем впускное отверстие гидравлически связано с множеством каналов для катализатора, при этом, вторая торцевая крышка корпуса образует выпускное отверстие, выполненное с возможностью приема продуктов реакции, полученных в реакторе.
16. Реактор по п. 15, в котором внешняя оболочка корпуса содержит множество клапанов хладагента, которые содержат по меньшей мере одну пару разнесенных в осевом направлении клапанов хладагента, при этом каждая пара разнесенных в осевом направлении клапанов хладагента содержит первый клапан хладагента и второй клапан хладагента, расположенный между первым клапаном хладагента и выпускным отверстием корпуса.
17. Реактор по п. 15 или 16, дополнительно содержащий по меньшей мере одно статическое смесительное устройство, при этом статическое смесительное устройство имеет смесительную камеру и расположено в корпусе между первой и второй торцевыми крышками корпуса в направлении продольной оси реактора.
18. Реактор по п. 17, дополнительно содержащий впускное отверстие, сообщающееся со смесительной камерой статического смесительного устройства, при этом впускное отверстие выполнено с возможностью приема по меньшей мере одного реагента.
19. Реактор по п. 17 или 18, в котором статическое смесительное устройство делит корпус на первый и второй отсек в направлении продольной оси реактора, причем множество каналов для катализатора содержит первое множество каналов для катализатора, расположенных в пределах первого отсека и второе множество каналов для катализатора, расположенных в пределах второго отсека, при этом множество каналов для хладагента содержит первое множество каналов для хладагента, расположенных в пределах первого отсека и второе множество каналов для хладагента, расположенных в пределах второго отсека, при этом смесительная камера статического смесительного устройства сообщается с первым множеством каналов для катализатора и с вторым множеством каналов для катализатора.
20. Реактор по п. 19, в котором внешняя оболочка корпуса содержит множество клапанов хладагента, которые содержат по меньшей мере одну пару расположенных на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении клапанов хладагента в связи с первой зоной и по меньшей мере одну пару расположенных на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении клапанов хладагента в связи со второй зоной, при этом каждая пара расположенных на определенном расстоянии друг от друга в осевом направлении клапанов хладагента содержит первый клапан хладагента и второй клапан хладагента, расположенный между первым клапаном хладагента и выпускным отверстием корпуса.
21. Способ проведения реакции, включающий этапы, на которых:
используют реактор по любому из пп. 1-20 для проведения реакции, выбранной из группы, состоящей из синтеза Фишера-Тропша, реакции гидрогенизации и реакции оксигенизации.
22. Способ по п. 21, дополнительно включающий:
заполнение множества каналов для хладагента хладагентом, выбранным из группы, состоящей из пара, соляного расплава и смазочного масла; и
возможность хладагенту испаряться внутри по меньшей мере одного канала для хладагента из множества каналов для хладагента.
23. Способ по п. 21, в котором по меньшей мере один канал для хладагента из множества каналов для хладагента не заполнен хладагентом.
24. Способ по любому из пп. 21-23, дополнительно включающий подачу одного или более реагентов в статическое смесительное устройство, расположенное между противоположными первым и вторым концами корпуса.
25. Способ по п. 24, в котором статическое смесительное устройство размещено в положении, которое соответствует промежуточному периоду между первой и второй стадиями химической реакции.
