Многоструктурный реактор, изготовленный из монолитных смежных теплопроводящих тел, для химических процессов с высоким теплообменом - RU2015128012A
Код документа: RU2015128012A
Формула
1. Многоструктурный трубчатый элемент реактора для проведения экзотермических/эндотермических химических реакций, содержащий два или более монолитных теплопроводящих тел, расположенных продольно и собранных вместе так, что каждое из них имеет часть боковой поверхности, сопряженную, предпочтительно - находящуюся в контакте, с боковой поверхностью одного или более монолитных теплопроводящих тел, соседних с ним, и два или более монолитных тел совместно образуют сотовую структуру, содержащую множество продольных каналов, идущих от одного конца многоструктурного трубчатого элемента до другого его конца и по существу параллельных друг другу и главной оси этого элемента.
2. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что он имеет по существу цилиндрическую форму.
3. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что он содержит от 3 до 6 монолитных теплопроводящих тел.
4. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что его длина лежит в диапазоне от 0,5 м до 20 м, предпочтительно - от 1 м до 10 м.
5. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что каждое монолитное теплопроводящее тело содержит по меньшей мере один продольный канал, расположенный внутри него, предпочтительно - от 1 до 50 каналов, параллельных друг другу, в свою очередь образующих сотовую структуру.
6. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что часть боковой поверхности монолитного теплопроводящего тела, находящаяся в контакте с соседним телом или телами, является плоской или слегка вогнутой, тогда как вторая часть боковой поверхности имеет структуру, содержащую полки или выступы.
7. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что пространственная плотность продольных каналов является такой, что сечение трубчатого элемента содержит в среднем от 1 до 50 ячеек на см2, предпочтительно - от 3 до 30 ячеек на см2.
8. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что сотовая структура является термически связанной.
9. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что материал, из которого состоит каждое теплопроводящее тело характеризуется внутренней теплопроводностью, равной или превышающей 10 Вт/м/К, предпочтительно лежащей в диапазоне от 100 Вт/м/К до 400 Вт/м/К.
10. Трубчатый элемент по п. 9, отличающийся тем, что материал выбран из стали, меди, алюминия или алюминиевого сплава.
11. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что его сечение имеет максимальный размер, лежащий в диапазоне от 10 мм до 100 мм, предпочтительно - от 20 мм до 50 мм.
12. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит трубчатую теплопроводящую оболочку, расположенную на всей или части наружной боковой поверхности трубчатого элемента.
13. Трубчатый элемент по п. 12, отличающийся тем, что оболочка расположена в плотном контакте с наружной боковой поверхностью трубчатого элемента посредством волочения.
14. Трубчатый элемент по п. 12, отличающийся тем, что оболочка изготовлена из стали или нержавеющей стали.
15. Трубчатый элемент по п. 1, отличающийся тем, что он содержит катализатор в форме гранулярных тел, расположенных в по меньшей мере одном продольном канале, предпочтительно - во всех продольных каналах.
16. Способ изготовления трубчатого элемента реактора по любому из пп. 1-15, содержащий сборку из двух или более монолитных теплопроводящих тел, имеющих две головки или два концевых участка, расположенных, соответственно, на противоположных концах каждого тела, и одну или более боковых поверхностей, по существу параллельных продольной оси, так что по меньшей мере часть боковой поверхности каждого монолитного тела сопряжена или, предпочтительно, находится в контакте с одним или более другими монолитными телами, образуя совместно сотовую структуру, содержащую множество продольных каналов, проходящих от одного конца многоструктурного трубчатого элемента до другого его конца и по существу параллельных друг другу и главной оси трубчатого элемента.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что каждое монолитное теплопроводящее тело содержит по меньшей мере один продольный канал, расположенный внутри него, предпочтительно - от 1 до 50 каналов, параллельных друг другу, в свою очередь образующих сотовую структуру.
18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что одно или более монолитных теплопроводящих тел получают способом экструзии.
19. Способ по п. 16, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию волочения, в процессе которой теплопроводящую трубчатую оболочку размещают на наружной боковой поверхности многоструктурного трубчатого элемента реактора.
20. Применение многоструктурного трубчатого элемента реактора по любому из пп. 1-15 для проведения экзотермических или эндотермических реакций
21. Применение по п. 20 для проведения реакции Фишера-Тропша.
22. Реактор (1) для проведения экзотермических/эндотермических реакций, содержащий:
(a) по существу цилиндрический резервуар (А) или резервуар, имеющий сходную форму, оборудованный средствами (2, 3) для подачи и удаления терморегулирующей текучей среды для химической реакции;
(b) верхний запирающий элемент (В1) и нижний запирающий элемент (В2), расположенные соответственно на верхней части и основании резервуара;
(c) средства для подачи реакционной смеси, расположенные (4) в верхнем запирающем элементе (В1) или (5) в нижнем запирающем элементе (В2);
(d) средства для разгрузки прореагировавшей фазы, расположенные (5) в нижнем запирающем элементе или (4) в верхнем запирающем элементе;
(e) по меньшей мере один многоструктурный трубчатый элемент (7) по любому из предыдущих пунктов с 1 по 15, как таковой или с оболочкой, расположенный внутри резервуара (А) между верхним запирающим элементом (В1) и нижним запирающим элементом (В2).
23. Реактор по п. 22, отличающийся тем, что экзотермическую/эндотермическую реакцию проводят в присутствии твердого гранулярного катализатора.
