Контейнер (1) для поддержания термического режима текучей среды под давлением, который ограничен по меньшей мере на части своей поверхности, обращенной наружу, по меньшей мере одной наружной пластиной (3), а на части, обращенной внутрь, по меньшей мере одной внутренней пластиной (4), причем наружная пластина (3) более толстая, чем внутренняя пластина (4), наружная пластина (3) и внутренняя пластина (4) в некоторых местах соединены вместе, чтобы образовать пространство (2) между соединениями (5) для циркуляции жидкого теплоносителя, причем контейнер (1) снабжен устройством (8) для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением. Применение контейнера для поддержания термического режима текучей среды под давлением. Химический реактор, образованный указанным контейнером, и способ полимеризации с использованием реактора. Способ изготовления контейнера и реактора.

 

(57) Реферат / Формула:
(1) для поддержания термического режима текучей среды под давлением, который ограничен по меньшей мере на части своей поверхности, обращенной наружу, по меньшей мере одной наружной пластиной (3), а на части, обращенной внутрь, по меньшей мере одной внутренней пластиной (4), причем наружная пластина (3) более толстая, чем внутренняя пластина (4), наружная пластина (3) и внутренняя пластина (4) в некоторых местах соединены вместе, чтобы образовать пространство (2) между соединениями (5) для циркуляции жидкого теплоносителя, причем контейнер (1) снабжен устройством (8) для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением. Применение контейнера для поддержания термического режима текучей среды под давлением. Химический реактор, образованный указанным контейнером, и способ полимеризации с использованием реактора. Способ изготовления контейнера и реактора.

 

---

2420-141274ЕА/032
КОНТЕЙНЕР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к контейнеру для поддержания термического режима текучей среды под давлением, его применение, химический реактор, процесс полимеризации с его использованием и способ изготовления контейнера и реактора.
Когда необходимо осуществить теплообмен в контейнере, предназначенном для содержания текучей среды под давлением, обычно сталкиваются с проблемой регулирования теплообмена (поддержание термического режима текучей среды), а именно проблема удаления образующегося тепла или подачи необходимого тепла. В частности, в экзотермических или эндотермических реакциях сталкиваются с проблемой удаления тепла, образованного при реакции или, альтернативно, подачи тепла, необходимого для нее.
Много контейнеров, предназначенных для содержания текучей среды под давлением, уже было описано, в частности, контейнеров, у которых на наружной стенке внешней стороны закреплена рубашка с двойными стенками, в которой циркулирует жидкий теплоноситель для регулирования теплообмена. В этом частном случае поток тепла должен проходить поперек стенки, что приводит к низким коэффициентам теплообмена между текучей среды под давлением и жидким теплоносителем, что в частном случае реакции полимеризации приводит к увеличению времени полимеризации и снижению производительности установки.
Были описаны также другие контейнеры, предназначенные для содержания текучей среды под давлением, в которых рубашки с двойными стенками закрепляются на внутренней стороне наружной стенки емкости.
Так, в документе ЕР 0012410 В1 описан контейнер для проведения экзотермических и эндотермических реакций, в частности, полимеризации винилхлорида, с регулированием теплообмена с помощью жидкого теплоносителя, циркулирующего в
рубашке с двойными стенками, прикрепленной к внутренней стороне наружной стенки контейнера. Рубашка с двойными стенками может быть выполнена привариванием к внутренней стороне стенки контейнера полуцилиндрического змеевика, образованного половинами цилиндров в виде полукруглой трубы, так что они образуют намотку с соприкасающимися витками. Этот тип контейнера отличается лучшим коэффициентом теплообмена, чем у прежних известных контейнеров с рубашкой с двойными стенками, прикрепленной к наружной стенке контейнера, но он все еще низкий. Такой контейнер также сложен в изготовлении, что приводит к очень высокой стоимости изготовления. Наконец, так как полуцилиндры образуют между собой достаточно острый угол на внутренней стороне контейнера (нарушение непрерывности), контейнеры этого типа имеют большой недостаток, так же, как и контейнер, показанный схематически в документе FR 2746488, в частности, когда он используется для полимеризации, в частности, для полимеризации винилхлорида, а именно, когда образованный полимер осаждается в областях между половинами труб на внутренней стороне контейнера, что неблагоприятно. Это означает, что необходимо чаще прерывать цикл полимеризации, чтобы очищать реактор. Тем самым оказывается сильное влияние на производительность такого процесса.
Задачей изобретения является устранение недостатков известных контейнеров и способов для их изготовления, обеспечивая новый контейнер и новый способ его изготовления.
Таким образом, изобретение относится к контейнеру для поддержания термического режима текучей среды под давлением, который ограничен (разделен) по меньшей мере на части своей поверхности, обращенной наружу, по меньшей мере одной наружной пластиной, а на части, обращенной внутрь, по меньшей мере одной внутренней пластиной, причем наружная пластина толще, чем внутренняя пластина, и наружная пластина и внутренняя пластина соединены вместе в некоторых местах, чтобы определить пространство между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя, причем контейнер снабжен устройством для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей
среды под давлением.
Термин "контейнер" в настоящем изобретении следует понимать как закрытый полый резервуар, который служит для приема или содержания текучей среды.
Термин "текучая среда" в настоящем изобретении следует понимать как жидкость, газ, жидкость/газ, жидкость/твердая фаза или газ/твердая двухфазная среда или жидкость/газ/твердая трехфазная среда.
Выражение "текучая среда под давлением" в настоящем изобретении следует понимать как текучая среда под давлением преимущественно выше атмосферного давления, предпочтительно выше 2 и, особенно предпочтительно, выше 4 избыточных бар (выраженных по отношению к атмосферному давлению).
Выражение "пространство, определенное между соединениями, для циркуляции жидкого теплоносителя" в настоящем изобретении следует понимать как пространство (или объем), в котором может циркулировать жидкий теплоноситель, обычно называемое рубашкой с двойными стенками или рубашкой.
Термин "пластина" в настоящем изобретении следует понимать как лист жесткого материала или несколько таких листов, крепко скрепленных вместе. Следовательно, одним частным случаем пластин в настоящем изобретении могут быть металлические листы, которые, в контексте настоящего изобретения, получены прокаткой.
Выражение "наружная пластина, ограничивающая контейнер по меньшей, мере на части его поверхности, обращенной наружу" обычно означает пластину, образующую, частично, наружную стенку контейнера. Она может факультативно быть снабжена или окружена на наружной стороне контейнера любой единицей оборудования, необходимой для использования контейнера согласно изобретению. Например, это может быть изолирующая камера или ограничивающая камера.
Выражение "внутренняя пластина, ограничивающая контейнер по меньшей мере на части его поверхности, обращенной внутрь" обычно означает пластину, образующую внутреннюю стенку рубашки с двойными стенками. Она преимущественно находится на
внутренней стороне контейнера в прямом контакте с текучей средой, содержащейся в контейнере.
Материал, используемый для внутренней пластины, может быть любого произвольного типа, при условии, что его можно соединить с наружной пластиной, и при условии, что этот материал имеет низкое термическое сопротивление. Преимущественно он выбирается из металлических материалов, таких, например, как углеродистые стали, нержавеющие стали, титан, сплавы титана, алюминий, алюминиевые сплавы, никель, сплавы никеля, такие, например, как сплавы инколой(r), хастелой(r), инконель(r) и монель(r), медь, тантал и цирконий. Можно также выбрать полимерный материал, имеющий низкое термическое сопротивление или металлический материал, покрытый полимерным материалом.
Материал, используемый для внутренней пластины, предпочтительно выбирается из нержавеющих сталей. Термин "нержавеющая сталь" предназначен для обозначения, в частности, ферритных нержавеющих сталей, мартенситных нержавеющих сталей и аустенитных нержавеющих сталей, в том числе супераустенитных и аустенитно-ферритных нержавеющих сталей. Материал, используемый для внутренней пластины, особенно предпочтительно является аустенитной нержавеющей сталью, наиболее предпочтительно супераустенитной нержавеющей сталью.
Материал, используемый для наружной пластины, может быть любого произвольного типа. Преимущественно он выбирается из материалов, используемых для внутренней пластины, таких, как нержавеющие стали, титан, сплавы титана, алюминий, алюминиевые сплавы, никель, никелевые сплавы, медь, тантал, цирконий, и материалов, содержащих два или более этих материалов, а также выбирается из углеродистых сталей, плакированных одним из вышеупомянутых материалов.
Предпочтительно, материал, используемый для наружной пластины, выбирается из нержавеющих сталей и углеродистых сталей, плакированных нержавеющей сталью. Особенно предпочтительно материал, используемый для наружной пластины, выбирается из аустенитных нержавеющих сталей и углеродистых сталей, плакированных аустенитной нержавеющей сталью. Наиболее
предпочтительно материал, используемый для наружной пластины, выбирается из супераустенитных нержавеющих сталей и углеродистых сталей, плакированных супераустенитнной
нержавеющей сталью.
Очень хорошие результаты были получены с супераустенитной нержавеющей сталью для внутренней пластины и с углеродистой сталью, плакированной супераустенитной нержавеющей сталью для наружной пластины.
Выражение "пластины, местами соединенные вместе" в настоящем изобретении следует понимать так, что пластины в некоторых местах соединены друг с другом, то есть, что они находятся в прямом контакте друг с другом в местах соединения, и что между двумя пластинами нет соединительных деталей. Места соединения могут быть получены любым способом, при условии, что внутренняя и наружная пластины в этих местах соединения находятся друг против друга. Они могут быть получены, в частности, соединением склеиванием, сваркой, пайкой или любым другим скреплением любыми другими способами.
Преимущественно, стыки являются сварными соединениями и предпочтительно соединениями, полученными лазерной сваркой.
Сварка, предпочтительно лазерная сварка, преимущественно является точечной сваркой или зонной сваркой.
Термин "точечная сварка" в настоящем изобретении следует понимать так, что сварной шов локализован в определенных особых местах на поверхности двух пластин. Следовательно, соединения особенно предпочтительно являются точечносварными соединениями.
Термин "зонная сварка" в настоящем изобретении следует понимать так, что сварной шов таков, что зона сварки на поверхности двух пластин ограничена. Поэтому соединения особенно предпочтительно являются соединениями зонной сварки.
Предпочтительно, сварка является зонной сваркой.
Зонная сварка может быть такой, что каждая заваренная зона является сварным швом круговой формы, или такой, что каждая заваренная зона ограничена одним или более смежными сварными швами (прямые сварные линии) (называемые также наплавленными валиками сварного шва).
Выражение "сварной шов кольцевой формы" в настоящем изобретении следует понимать так, что сва-рной шов получается в виде окружности в определенных местах на поверхности двух пластин. Таким образом, соединения особенно предпочтительно являются кольцевыми сварными швами.
Особенно предпочтительно, зонная сварка является такой, что каждая заваренная зона ограничена одним или более соседними сварными швами. Таким образом, соединения наиболее предпочтительно являются заваренными зонами, причем каждая состоит из одного или более смежных сварных швов.
Заваренные зоны, таким образом, преимущественно имеют ширину по меньшей мере 0,1 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,2 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 0,3 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,5 мм. Таким образом, заваренные зоны преимущественно имеют ширину самое большее 10 мм, предпочтительно самое большее 8 мм, особенно предпочтительно самое большее 5 мм и наиболее предпочтительно самое большее 3 мм, и очень предпочтительно самое большее 2,5 мм.
Согласно одному предпочтительному варианту, настоящее изобретение тем самым относится к контейнеру, снабженному рубашкой с двойными стенками на внутренней стороне его наружной стенки, причем внутренняя стенка рубашки с двойными стенками является металлическим листом толщиной меньше, чем металлический лист, образующий наружную стенку контейнера, который приварен с внутренней стороны наружной стенки контейнера и деформирован так, чтобы определить свободные объемы, составляющие рубашку.
В контейнере согласно настоящему изобретению внутренняя пластина преимущественно является выпуклой между соединениями.
Термин "выпуклый" следует понимать как означающий, что внутренняя пластина отодвигается от наружной пластины между соединениями, чтобы определить пространство для циркуляции жидкого теплоносителя.
В контейнере согласно изобретению наружная пластина преимущественно не имеет точек перегиба.
Предпочтительно, внутренняя пластина между соединениями является выпуклой, а наружная пластина не имеет точек перегиба.
Контейнер согласно изобретению преимущественно отличается тем, что внутренняя пластина направлена по касательной к наружной пластине в местах соединения.
Термин "направленный по касательной" в настоящем изобретении следует понимать так, что угол, образованный между внутренней пластиной и наружной пластиной в месте соединения, равен нулю.
Контейнер согласно изобретению отличается также тем, что поверхность внутренней пластины является сплошной (преимущественно, у нее нет разрывов).
В контейнере согласно изобретению наружная пластина более толстая, чем внутренняя пластина.
Толщина внутренней пластины контейнера согласно изобретению преимущественно не зависит от размера (объема и диаметра) и от формы контейнера, и также не зависит от имеющегося в нем давления. Предпочтительно, эта толщина составляет самое большее 2,5 мм, особенно предпочтительно самое большее 2 мм, наиболее предпочтительно самое большее 1,8 мм и в полном смысле слова наиболее предпочтительно самое большее 1,5 мм. Толщина самое большее 1 мм или даже самое большее 0,5 мм наиболее предпочтительна.
Толщина наружной пластины контейнера зависит преимущественно от размера и формы контейнера и от имеющегося там давления. Предпочтительно, эта толщина составляет по меньшей мере 5 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 6 мм. Предпочтительно, она составляет самое большее 200 мм, особенно предпочтительно самое большее 100 мм, наиболее предпочтительно самое большее 60 мм и в полном смысле слова наиболее предпочтительно самое большее 50 мм.
Контейнер согласно изобретению снабжен устройством, предназначенным для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением. Давление внутри рубашки с двойными стенками, таким образом, устанавливается преимущественно на уровне давления внутри емкости.
Термин "выровненное давление" в настоящем изобретении следует понимать так, что давление жидкого теплоносителя немного выше, по существу равно или немного ниже давления текучей среды под давлением.
Термины "немного выше" и "немного ниже" следует понимать как означающие, что разность давлений между давлением жидкого теплоносителя и давлением текучей среды под давлением преимущественно меньше или равна 2 бар, предпочтительно меньше или равна 1 бар.
Предпочтительно, давление жидкого теплоносителя по существу равно давлению текучей среды под давлением. Выражение "по существу равно" следует понимать как означающее, что давление жидкого теплоносителя равно давлению текучей среды под давлением с точностью до нескольких процентов.
Для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением могут использоваться любые средства. Например, можно приводить газовую фазу, находящуюся вверху емкости, в прямой контакт с жидким теплоносителем. Факультативно давление жидкого теплоносителя может быть выровнено с давлением текучей среды под давлением посредством размещения по меньшей мере одной уравновешивающей диафрагмы или по меньшей мере одного уравновешивающего контейнера. Давление может выравниваться также посредством автоматического регулирования.
Предпочтительно, давление выравнивается посредством приведения газовой фазы, находящейся вверху емкости, в прямой контакт с жидким теплоносителем, установкой по меньшей мере одной уравновешивающей диафрагмы или по меньшей мере одного уравновешивающего контейнера.
Особенно предпочтительно давление выравнивается посредством установки по меньшей мере одного уравновешивающего контейнера. Уравновешивающий контейнер может быть образован уравновешивающей диафрагмой или поршневой системой. Наиболее предпочтительно, давление выравнивается путем установки по меньшей мере одного уравновешивающего контейнера, образованного уравновешивающей перегородкой, и в полном смысле слова наиболее
предпочтительно путем установки одного уравновешивающего контейнера, образованного уравновешивающей диафрагмой. Уравновешивающая диафрагма может быть выполнена из металлического материала или полимерного материала. Она может быть плоской или иметь форму, обеспечивающую ее деформированию, такую, например, как форма шестигранной гармошки.
Пространство для циркуляции жидкого теплоносителя, заключающееся между соединениями, может иметь произвольную форму. Так, оно может иметь форму вертикальных каналов, горизонтальных каналов, наклонных каналов или остроугольных V-образных каналов, или может быть свободной формы.
Пространство, заключенное между соединениями,
предпочтительно имеет форму вертикальных каналов или горизонтальных каналов, особенно предпочтительно форму вертикальных каналов.
Каналы преимущественно имеют ширину самое большее 1000 мм, предпочтительно самое большее 800 мм, особенно предпочтительно самое большее 700 мм, наиболее предпочтительно самое большее 600 мм и в полном смысле слова наиболее предпочтительно самое большее 500 мм. Наиболее предпочтительна ширина самое большее 200 мм или даже самое большее 100 мм. Каналы преимущественно имеют ширину по меньшей мере 30 мм, предпочтительно по меньшей мере 40 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 50 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 мм.
Каналы преимущественно имеют глубину (определяемую как самое большое расстояние между внутренней пластиной и наружной пластиной) самое большее 14 0 мм, предпочтительно самое большее 100 мм, особенно предпочтительно самое большее 60 мм, наиболее предпочтительно самое большее 40 мм и в полном смысле слова наиболее предпочтительно самое большее 25 мм. Наиболее предпочтительна глубина самое большее 10 мм или даже самое большее 5 мм. Каналы преимущественно имеют глубину по меньшей мере 1 мм, предпочтительно по меньшей мере 2 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 3 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 4 мм.
Жидкий теплоноситель, который может циркулировать в
пространстве, заключенным между соединениями, может быть любой текучей средой. Он может быть жидкостью, включающей расплавленный металл, или газом. Предпочтительно, он является жидкостью, к которой может быть приложено давление, например, водой из источников, технической водой, деминерализованной водой, солевым раствором, раствором этиленгликоля или масляной теплообменной средой. Особенно предпочтительно, жидкий теплоноситель является водой из источников, технической водой или деминерализованной водой. Наиболее предпочтительно, жидкий теплоноситель является деминерализованной водой. В полном смысле слова наиболее предпочтительно, жидкий теплоноситель является деминерализованной водой с добавками. Термин "деминерализованная вода с добавками" означает, что деминерализованная вода содержит один или более ингибиторов, например, ингибиторов коррозии и ингибиторов отложения налета, или гликолей, предназначенных для снижения ее точки замерзания.
Контейнер согласно изобретению преимущественно снабжен любой единицей оборудования, необходимой для ее применения. Так, контейнер согласно изобретению предпочтительно снабжен по меньшей мере одной системой перемешивания, по меньшей мере одним входным отверстием и по меньшей мере одним выходным отверстием для перемещения его содержимого, по выбору по меньшей мере одним датчиком, например, датчиком температуры или давления, по выбору по меньшей мере одной защитной установкой, по выбору по меньшей мере одним анализатором и/или по выбору по меньшей мере одним датчиком уровня.
Контейнер согласно изобретению может иметь любую форму при условии, что он ограничен замкнутым объемом. Так, он может иметь форму по существу прямого кругового цилиндра или цилиндра с любым основанием, форму по существу конуса вращения или конуса с любым основанием, форму по существу пирамиды с правильным или любым основанием, или форму по существу параллелепипеда с правильным или многоугольным основанием, или быть сферической формы.
Термин "по существу" в настоящем изобретении следует понимать так, что основание или основания контейнеров могут
быть плоскими или неплоскими.
Предпочтительно, контейнер согласно изобретению имеет форму по существу прямого кругового цилиндра. В этом частном случае основание или основания могут быть плоскими или куполообразными.
Контейнер согласно изобретению с формой по существу прямого кругового цилиндра преимущественно ограничен по меньшей мере на части своей поверхности, обращенной наружу, по меньшей мере одной наружной пластиной, а части, на обращенной внутрь, по меньшей мере одной внутренней пластиной.
Согласно первому варианту осуществления, он преимущественно ограничен по меньшей мере на одной части своей поверхности, обращенной наружу, единственной наружной пластиной, а по меньшей мере на одной части своей поверхности, обращенной внутрь, единственной внутренней пластиной, причем наружная пластина образует цилиндрическую часть контейнера.
Согласно второму варианту осуществления, он
преимущественно ограничен по меньшей мере на части своей поверхности, обращенной наружу, несколькими наружными пластинами, а на части, обращенной внутрь, несколькими внутренними пластинами, причем наружные пластины, с которыми соединены внутренние пластины, скреплены друг с другом концами и образуют цилиндрическую часть контейнера.
В частном случае контейнера в форме по существу прямого кругового цилиндра, внутренняя пластина или пластины могут быть соединены с наружной пластиной(ами) по всей внутренней поверхности или на части его внутренней поверхности.
В этом частном случае контейнер согласно изобретению преимущественно включает любую единицу оборудования, необходимую для получения контейнера замкнутого объема. В частности, контейнер предпочтительно включает два основания, прикрепленных к цилиндрической части, причем эти основания могут быть плоскими или куполообразными.
По меньшей мере одно из этих оснований может факультативно состоять из по меньшей мере одной пластины, такой, как наружная пластина, определенная выше, с которой в некоторых местах
соединена одна внутренняя пластина, какая определена выше, чтобы определить пространство для циркуляции жидкого теплоносителя. Альтернативно, по меньшей мере одно из этих оснований может иметь на своей внешней стороне рубашку с двойными стенками, в которой циркулирует жидкий теплоноситель.
Контейнер согласно изобретению, предпочтительно контейнер с формой по существу прямого кругового цилиндра, отличается тем, что внутренняя пластина имеет два изменения кривизны между каждым соединением. Таким образом, она преимущественно имеет две точки перегиба между каждым соединением в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической части, где пространство, заключенное между соединениями, имеет форму вертикальных каналов.
В контейнере с формой по существу прямого кругового цилиндра, в которой пространство для циркуляции жидкого теплоносителя, заключенное между соединениями, имеет форму вертикальных каналов, угол, образуемый в этом пространстве между касательной к одной из точек перегиба внутренней пластины и касательной к наружной пластине в соответствующей точке, причем касательные проведены в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической части контейнера, преимущественно меньше или равен 80°, предпочтительно меньше или равен 60°, особенно предпочтительно меньше или равен 50° и, наиболее предпочтительно меньше или равен 45°. Наиболее предпочтителен угол, меньше или равный 35°, или даже 30°.
Для контейнеров в форме по существу прямого кругового цилиндра, в которых пространство, заключенное между соединениями, имеет форму, отличную от вертикальных каналов (например, горизонтальные каналы), или для контейнеров в форме, отличающейся от по существу цилиндрической формы, плоскость, которая необходима для определения вышеуказанного угла, может быть определена аналогичным образом.
Изобретение относится также к применению контейнера согласно изобретению для поддержания термического режима текучей среды под давлением.
Предпочтительно, изобретение относится к использованию
контейнера согласно изобретению для поддержания термического режима текучей среды под давлением с помощью жидкого теплоносителя во время экзотермических и эндотермических химических реакций.
Контейнер согласно изобретению может, в частности, быть аппаратом, например, аппаратом для ферментации вина, молока или сыра, или химическим реактором. Контейнер согласно изобретению предпочтительно является химическим реактором.
Термин "химический реактор" в настоящем изобретении следует понимать как контейнер, в котором проходит химическая реакция.
Таким образом, изобретение относится также к химическому реактору, образованному контейнером согласно изобретению.
Отличительные признаки, определенные выше для контейнера согласно изобретению, применимы также к химическому реактору согласно изобретению.
Химический реактор согласно изобретению преимущественно снабжен любой единицей оборудования, необходимой для его применения. Так, реактор согласно изобретению предпочтительно снабжен по меньшей мере одной системой перемешивания, по меньшей мере одним входным отверстием для введения реагентов, по меньшей мере одним выходным отверстием для извлечения продуктов, по выбору по меньшей мере одним окном для осмотра оператором ("смотровое окно"), по выбору одним или более датчиком, например, для измерения температуры и/или давления, по выбору по меньшей мере одной защитной установкой для обнаружения возможной перегрузки по давлению, по выбору по меньшей мере одной защитной установкой для остановки реакции, проходящей в реакторе, по выбору по меньшей мере одним защитным элементом (вентиль, разрывной диск), по выбору по меньшей мере одним анализатором и по выбору по меньшей мере одним датчиком уровня.
Преимущественно система перемешивания состоит из мешалки, факультативно с противовихревым устройством и факультативно с отсасывающей трубой.
В качестве примеров мешалок можно указать морские
импеллеры с лопастями, турбины с наклонными лопастями, двухпоточные импеллеры с лопастями, импеллеры с подводными крыльями, мешалки Ekato ISOJET, смесители для вязких жидкостей (ленточно-винтовые импеллеры, винтовые турбины, одноленточные или двухленточные мешалки с или без внутреннего винта, планетарный архимедов винт, двухспиральный или односпиральный архимедов винт, пропеллеры с широкими лопастями и одной или двумя лентами с или без архимедова винта), дисковые смесители и смесители с наклонными лопастями, многонаправленные погружные смесители, дисковые турбины типа турбины Rushton с наклонными, искривленными или вогнуто-плоскими лопастями, турбины с плоскими лопастями (включая лопастные), турбины с наклонными или изогнутыми лопастями (в том числе турбинные колеса с искривленными лопастями или retreat-curve импеллеры), турбины с замкнутым циклом с осевым впускным устройством и радиальным выпуском, замкнутого цикла дисковые турбины и турбины с искривленными лопастями с или без стационарных контр-элементов, турбины с искривленными лопастями с системой стационарных контр-элементов, диспергаторы (в том числе зубчатые турбинные импеллеры), якорные мешалки с тангенциальным подводом, барьерные смесители с тангенциальным подводом (в том числе рамные мешалки), турбины van Riet, струйные смесители и любые комбинации этих смесителей, включая случай нескольких подвижных частей с отдельной или общей системой привода.
В качестве примеров противовихревых устройств можно упомянуть противовихревые устройства типа плоских пластин, трехгранные противовихревые устройства, противовихревые устройства с шарнирными трубами, овальные противовихревые устройства, пальцеобразные противовихревые устройства, противовихревые устройства с вогнутыми лопастями и противовихревые устройства со сплющенными трубами.
Предпочтительным вариантом реактора согласно изобретению является полимеризационный реактор.
Объем полимеризационного реактора может варьироваться от нескольких литров до 300 м3, в зависимости от того, является ли реактор экспериментальным, пилотным или промышленным.
Когда полимеризационный реактор является экспериментальным или пилотным реактором, он преимущественно имеет объем по меньшей мере 35 литров, предпочтительно по меньшей мере 50 литров и особенно предпочтительно по меньшей мере 100 литров. Преимущественно, он имеет объем самое большее 200 литров, предпочтительно самое большее 175 литров и особенно предпочтительно самое большее 150 литров.
Когда полимеризационный реактор является промышленным реактором, он преимущественно имеет объем по меньшей мере 20 м3 и предпочтительно по меньшей мере 25 м3. Преимущественно, он имеет объем самое большее 300 м3, предпочтительно самое большее 250 м3 и особенно предпочтительно самое большее 200 м3.
Реактор согласно изобретению имеет особенно выгодные преимущества, когда его объем составляет по меньшей мере 20 м3 при вышеуказанных предпочтениях объема. В частности, возможно также не снабжать реактор согласно изобретению конденсатором. Предпочтительно реактор согласно изобретению не снабжен конденсатором.
Полимеризационный реактор может быть реактором для полимеризации любого мономера. Преимущественно, это реактор для полимеризации мономеров с этиленовой ненасыщенностью. Предпочтительно это реактор для полимеризации галогенированных виниловых мономеров, особенно предпочтительно винилхлорида и наиболее предпочтительно винилхлорида в водной дисперсии.
Термин "галогенированные виниловые мономеры" в настоящем изобретении следует понимать как мономеры с этиленовой ненасыщенностью, содержащие один или более атомов галогена, которые одинаковые или разные, и не содержащие других гетероатомов, кроме атома(ов) галогена.
В качестве примеров галогенированных виниловых мономеров можно упомянуть галогенированные виниловые мономеры, содержащие хлор, и галогенированные виниловые мономеры, содержащие фтор, а также такие галогенированные виниловые мономеры, как винилбромид.
В качестве примеров галогенированных виниловых мономеров, содержащих хлор, можно упомянуть винилхлорид, винилиденхлорид,
трихлорэтилен, хлоропрен и хлортрифторэтилен.
В качестве примеров галогенированных виниловых мономеров, содержащих фтор, можно упомянуть винилфторид, винилиденфторид, трифторэтилен, тетрафторэтилен, гексафторпропилен и
хлортрифторэтилен.
Выражение "полимеризация галогенированных виниловых мономеров" следует понимать как означающее и гомополимеризацию этих галогенированных виниловых мономеров, и их сополимеризацию с одним или более другими мономерами с этиленовой ненасыщенностью, такими, как олефины, сложные эфиры, нитрилы, акрил- и метакриламидами, и виниловыми эфирами, такими как винилацетат.
Выражение "полимеризация винилхлорида" означает, таким образом, как гомополимеризацию винилхлорида, так и его сополимеризацию с одним или более мономерами, выбранными из галогенированных виниловых мономеров и мономеров с этиленовой ненасыщенностью, такими, как олефины, сложные эфиры, нитрилы, акрил- и метакриламиды, и с виниловыми эфирами, такими, как винилацетат. Сополимеры винилхлорида преимущественно содержат по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 60%, особенно предпочтительно по меньшей мере 70% по весу мономерных звеньев винилхлорида. Предпочтительна гомополимеризация винилхлорида.
Выражение "полимеризация в водной дисперсии" в настоящем изобретении следует понимать как радикальную полимеризацию в водной суспензии, радикальную полимеризацию в водной эмульсии и полимеризацию в водной микросуспензии.
Выражение "радикальная полимеризация в водной суспензии" в настоящем изобретении следует понимать как любой процесс радикальной полимеризации, проводимый в водной среде в присутствии маслорастворимых радикальных инициаторов и диспергирующих агентов.
Выражение "радикальная полимеризация в водной эмульсии" в настоящем изобретении следует понимать как любой процесс радикальной полимеризации, проводимый в водной среде в присутствии водорастворимых радикальных инициаторов и
эмульгаторов.
Выражение "полимеризация в водной микросуспензии", называемая также "полимеризацией в гомогенизованной водной дисперсии", в настоящем изобретении следует понимать как любой процесс радикальной полимеризации, в котором применяются маслорастворимые инициаторы, а эмульсию мономерных капель получают путем интенсивного механического перемешивания в присутствии эмульгаторов.
Согласно этому особенно предпочтительному варианту, полимеризационный реактор преимущественно снабжен системой перемешивания, как определена выше, с входным отверстием для мономера или мономеров, с входным отверстием для воды, с входным отверстием для других реагентов (инициатора (ов), диспергирующего агента(ов) и т.д.), с выходным отверстием для извлечения полимера, с по меньшей мере одним смотровым окном, с одним или более датчиками, с по меньшей мере одной защитной установкой для обнаружения возможной перегрузки по давлению и/или для остановки реакции, с по меньшей мере одним элементом защиты, по выбору с по меньшей мере одним анализатором и по выбору с по меньшей мере одним датчиком уровня.
Согласно этому особенно предпочтительному варианту, жидкий теплоноситель преимущественно является деминерализованной водой. Предпочтительно, жидкий теплоноситель является деминерализованной водой с добавками, как определено выше.
Изобретение также преимущественно относится к применению реактора согласно изобретению для поддержания термического режима текучей среды под давлением с помощью жидкого теплоносителя, во время реакции полимеризации, предпочтительно во время полимеризации мономера с этиленовой ненасыщенностью, особенно предпочтительно, галогенированного мономера и, наиболее предпочтительно, во время полимеризации винилхлорида.
Изобретение относится также к способу полимеризации с использованием химического реактора согласно изобретению, в частности, к способу полимеризации мономеров с этиленовой ненасыщенностью, как определено выше.
Определенные выше отличительные признаки для случая
полимеризации галогенированных виниловых мономеров применимы также в случае использования реактора согласно изобретению для реакции полимеризации и в случае способа полимеризации согласно изобретению.
Применение реактора согласно изобретению для полимеризации мономеров с этиленовой ненасыщенностью имеет особенно выгодные преимущества, в частности, в том, что реактор согласно изобретению не нужно обязательно снабжать конденсатором, и он предпочтительно не снабжен им, что таким образом исключает все недостатки, связанные с использованием конденсатора, например, недостатки, связанные с образованием пены.
Контейнер и реактор согласно изобретению могут быть получены любым способом. Хорошие результаты получаются, если они изготавливаются посредством способа согласно изобретению.
Наконец, изобретение, таким образом, относится к способу получения емкости и реактора согласно изобретению, включающему следующие этапы:
(1) установку двух пластин, одна из которых толще другой, напротив друг друга;
(2) сварку двух пластин по их периметрам, оставляя незаваренную зону;
(3) далее, сварку двух пластин в соответствии с желаемой геометрией циркуляционных каналов;
(4) в зависимости от желаемой формы контейнера и реактора, придание узлу, состоящему из двух сваренных пластин, или нескольким скрепленным вместе узлам из двух сваренных пластин, желаемой формы, чтобы определить требуемый объем, причем помещая всякий раз более толстую пластину снаружи объема, образуя наружную пластину, а более тонкую пластину - внутри объема, образуя внутреннюю пластину;
(5) введение, через незаваренную зону в периметре, текучей среды под давлением в пространство между двумя сваренными пластинами, чтобы определить пространство между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя; и
(6) факультативно, присоединения любой единицы оборудования, которую необходимо добавить, чтобы замкнуть
контейнер и реактор, и присоединения устройства, предназначенного для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением, причем этап (6) можно провести полностью или частично до или после этапа (5).
В способе согласно изобретению порядок следования этапов (4) и (5) может быть обратным. Предпочтительно этап (4) проводится перед этапом (5).
Способ изготовления согласно изобретению может также включать этап присоединения любой единицы оборудования, необходимой для применения емкости и реактора, причем этот этап проводится целиком или частично перед, после или между этапами (1)-(6) .
В частном случае, когда контейнер/реактор имеет форму по существу прямого кругового цилиндра, способ изготовления согласно изобретению преимущественно включает следующие этапы:
(1) установку двух пластин, одна из которых толще другой, напротив друг друга;
(2) сварку двух пластин по их периметрам, оставляя незаваренную зону;
(3) далее, сварку двух пластин в соответствии с желаемой геометрией циркуляционных каналов;
(4) придание узлу из двух сваренных пластин или нескольким скрепленным вместе узлам из двух сваренных пластин желаемой цилиндрической формы, помещая всякий раз более толстую пластину снаружи цилиндра, образуя наружную пластину, а более тонкую пластину внутри цилиндра, образуя внутреннюю пластину;
(5) введение, через незаваренную зону в периметре, текучей среды под давлением в пространство между двумя сваренными пластинами, чтобы создать пространство между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя; и
(6) скрепление образованного таким обрезом цилиндра с двумя основаниями, чтобы замкнуть контейнер, и установку устройства для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением жидкости или газа под давлением, причем этап (6) можно провести полностью или частично до или после этапа (5).
Способ изготовления согласно изобретению может включать также этап подсоединения любой единицы оборудования, необходимой для применения контейнера и реактора, причем этот этап проводится полностью или частично до, после или между этапами (1)- (6).
Признаки, определенные выше для случая контейнера и реактора согласно изобретению, применимы также в случае способа изготовления согласно изобретению.
В способе изготовления согласно изобретению две пластины are преимущественно сваривают на этапах (2) и (3) путем способа сварки, выбранного из указанных ниже способов, причем способ сварки, используемый для этапа (2) , такой же или отличающийся от способа, используемого на этапе (3) , а именно, лазерная сварка, контактная сварка, электродная сварка, сварка с огнеупорным электродом в среде защитного инертного газа, сварка с расходуемым электродом в среде защитного инертного газа, сварка с расходуемым электродом в среде защитного активного газа, сварка с порошковой электродной проволокой, сварка с погруженной дугой или плазменная сварка. Предпочтительно, две пластины сваривают на этапах (2) и (3) одним и тем же способом сварки, выбранным из лазерной сварки и контактной сварки. Особенно предпочтительно, две пластины сваривают на этапах (2) и (3) лазерной сваркой.
Текучая среда под давлением, используемая на этапе (5) для создания пространства между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя, может быть водой или любой другой жидкостью, такой, например, как гидравлические масла или расплавленные соли. Предпочтительно, текучая среда под давлением является водой или гидравлическим маслом. Особенно предпочтительно текучая среда под давлением является деминерализованной водой или гидравлическим маслом. Наиболее предпочтительно текучая среда под давлением является деминерализованной водой с добавками или гидравлическим маслом.
Пространство между соединениями может иметь любую форму (геометрию). Так, оно может быть в форме вертикальных каналов, в форме горизонтальных каналов, в форме наклонных каналов, в
форме V-образных каналов или быть свободной формы. В способе согласно изобретению на этапе (3) предпочтительно проводят сварку, чтобы определить вертикальные каналы или горизонтальные каналы. Ширина и глубина этих каналов предпочтительно такие, как определено выше для случая контейнера согласно изобретению.
Преимущественно, способ изготовления согласно изобретению обеспечивает возможность сохранения качества обработки поверхности внутренней пластины после этапов (1)-(4). Однако в способе изготовления согласно изобретению этап обработки, проводимый на поверхности внутренней пластины (этап Т) , проводится до этапа (5) введения текучей среды под давлением.
Этот этап обработки поверхности может состоять в операции химического полирования, операции механического полирования, операции электрополирования или операции цинкования (покрытия тонким слоем цинка). Предпочтительно, этот этап обработки поверхности состоит из операции механического полирования или операции электрополирования.
Способ изготовления согласно изобретению может также включать этап дополнительной обработки (этап (РТ)), проводимый на внутренней пластине после всех предыдущих этапов. В частности, это будет операция химического полирования, операция электрополирования, операция эмалирования или операция покрытия эбонитом. Предпочтительно, этот этап дополнительной обработки проводится электрополированием.
Признаки, определенные выше в случае любой единицы оборудования, необходимой для использования контейнера и реактора, применимы также в случае способа изготовления согласно изобретению.
Контейнер и реактор согласно изобретению имеют преимущество в том, что позволяют значительно повысить коэффициент теплообмена между текучей средой под давлением и жидким теплоносителем, причем этот коэффициент составляет минимум около 1200 Вт/м2оС, но может быть до 2000 Вт/м2оС, в то время как контейнеры с рубашкой предшествующего уровня техники с двойными стенками, закрепленными на наружной стенке емкости, обычно характеризуется коэффициентом теплообмена около 600
Вт/м2оС.
Рассматривая термическое сопротивление стенки в контакте с текучей средой под давлением, следует отметить, что термическое сопротивление наружной стенки, выполненной из 25-миллиметровой углеродистой стали, плакированной 4 мм нержавеющей стали, для контейнера с рубашкой с двойными стенками, закрепленной на наружной стенке контейнера, составляет 0,00086 м2°С/Вт, но для такого контейнера, как контейнер согласно изобретению, оно уменьшается до значения 0,0001 м2оС/Вт для внутренней стенки, выполненной из нержавеющей стали толщиной 1,5 мм.
По сравнению с контейнерами предшествующего уровня, в которых рубашка с двойными стенками закреплена на внутренней стороне наружной стенки контейнера, как в случае, когда рубашка с двойными стенками является полуцилиндрическим рукавом, который должен быть намотан витками, он имеет то преимущество, что является простым по конструкции и поэтому отличается низкими затратами на его изготовление. В частном случае его применения для полимеризации, он имеет преимущество уменьшения длительности цикла полимеризации и, таким образом, повышение производительности. Когда он применяется для полимеризации винилхлорида, он, по сравнению с устройством предшествующего уровня с рубашкой с двойными стенками, которая является полуцилиндрическим змеевиком, и по сравнению с емкостью, показанной схематично в патентной заявке FR 2746488, которая имеет очень острые углы, имеет также преимущество при котором благодаря неразрывности внутренней пластины предотвращается прилипание к ней полимерных частиц к зонах, где она соединяется с наружной пластиной. Это обеспечивает возможность снижения частоты, с какой нужно чистить полимеризационный реактор, и позволяет существенно повысить производительность такого процесса.
Реактор согласно изобретению, когда он используется для полимеризации винилхлорида, имеет также преимущество повышения производительности по сравнению с устройством такого же размера предшествующего уровня техники, даже если он не снабжен конденсатором. Способ изготовления контейнера и реактора
согласно изобретению имеет преимущество в том, что он недорог, прост и может быть автоматизирован. Он также отличается высокой воспроизводимостью.
Особые признаки и детали изобретения станут ясны из следующего описания приложенных фигур, которые схематически показывают предпочтительный вариант осуществления
контейнера/реактора согласно изобретению.
На фиг. 1 показан вид сбоку одного частного варианта осуществления контейнера/реактора согласно изобретению, которые являются емкостью/реактором с формой по существу прямого кругового цилиндра, в частности, реактором для полимеризации винилхлорида.
На фиг. 2 показано сечение вдоль оси Х-Х (в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической части) контейнера/реактора, показанных на фиг. 1.
На этих фигурах одинаковые позиции означают одинаковые элементы.
На фиг. 1 показан контейнер/реактор 1 по существу цилиндрической формы, ограниченный по меньшей мере на части своей поверхности, обращенной наружу, наружной пластиной 3, а на части, обращенной внутрь, внутренней пластиной 4, причем внутренняя пластина 4 соединена с наружной пластиной 3 соединениями 5, чтобы определить пространство 2 между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя. Заданное пространство 2 имеет форму вертикальных каналов, в которые жидкий теплоноситель входит в позиции б и циркулирует, выходя из позиции 7.
На фиг. 1 и 2 показано в разных видах, что пространство 2 между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя находится внутри контейнера/реактора, и что наружная пластина 3 является пластиной с толщиной больше, чем у внутренней пластины 4 .
На этих фигурах показано также, что внутренняя пластина 4 и наружная пластина 3 соединены вместе соединениями 5 посредством зонной сварки (сварные швы), чтобы определить между соединениями пространство для циркуляции жидкого теплоносителя,
внутренняя пластина является выпуклой между соединениями, наружная пластина не имеет точек перегиба, внутренняя пластина направлена по касательной к наружной пластине в местах соединения, и внутренняя пластина имеет две точки перегиба между каждым соединением.
Наконец, на фиг. 1 показано, что контейнер/реактор снабжен устройством 8, предназначенным для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Контейнер для поддержания термического режима текучей среды под давлением, который ограничен по меньшей мере на части его поверхности, обращенной наружу, по меньшей мере одной наружной пластиной, а на части, обращенной внутрь поверхности, по меньшей мере одной внутренней пластиной, причем наружная пластина толще, чем внутренняя пластина, наружная пластина и внутренняя пластина соединены в некоторых местах, чтобы определить пространство между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя, причем контейнер снабжен устройством для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением.
2. Контейнер по п. 1, в котором соединения являются сварными соединениями, полученными лазерной сваркой.
3. Контейнер по п. 1 или 2, в котором внутренняя пластина направлена по касательной к наружной пластине у мест соединения.
4. Контейнер по любому из п.п. 1-3, в котором внутренняя пластина имеет толщину самое большее 2,5 мм.
5. Контейнер по любому из п.п. 1-4, который имеет форму по существу прямого кругового цилиндра.
6. Контейнер по п. 5, в котором пространство между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя имеет форму вертикальных каналов, и угол, образованный в этом пространстве между касательной к одной из точек перегиба внутренней пластины и касательной к наружной пластине в соответствующей точке, причем касательные проведены в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической части контейнера, преимущественно меньше или равен 80°.
7. Применение контейнера по любому из п.п. 1-6 для поддержания термического режима текучей среды под давлением.
8. Химический реактор, образованный контейнером по любому из п.п. 1-6.
9. Реактор по п. 8, который является полимеризационным реактором.
10. Реактор по п. 9, в котором его объем составляет по меньшей мере 20 м3.
11. Реактор по п. 9 или 10, который является реактором для полимеризации винилхлорида.
12. Способ полимеризации с использованием химического реактора по любому из п.п. 9-11.
13. Способ изготовления контейнера по любому из п.п. 1-6 и реактора по любому из п.п. 8-11, который включает следующие этапы:
(1) установку двух пластин, одна из которых толще другой, напротив друг друга,
(2) сварку двух пластин по их периметрам, оставляя незаваренную зону,
(3) далее, сварку двух пластин в соответствии с желаемой геометрией циркуляционных каналов,
(4) в зависимости от желаемой формы контейнера и реактора придание узлу, состоящему из двух сваренных пластин, или нескольким скрепленным вместе узлам из двух сваренных пластин, желаемой формы, чтобы определить требуемый объем, причем размещая всякий раз более толстую пластину снаружи объема, образуя наружную пластину, а более тонкую пластину - внутри объема, образуя внутреннюю пластину,
(5) введение через незаваренную зону в периметре текучей среды под давлением в пространство между двумя сваренными пластинами для создания пространства между соединениями для циркуляции жидкого теплоносителя, и
(6) факультативно, присоединение любой единицы оборудования, которую нужно добавить, чтобы замкнуть контейнер и реактор, и присоединение устройства для выравнивания давления жидкого теплоносителя с давлением текучей среды под давлением, причем этап (6) проводят полностью или частично до или после этапа (5) .
14. Способ по п. 13, в котором две пластины сваривают на этапах (2) и (3) с помощью лазерной сварки.
15. Способ по п. 13 или 14, в котором сварку на этапе (3) проводят так, чтобы образовать вертикальные каналы или
горизонтальные каналы.
16. Способ по любому из п.п. 13-15, в котором этап обработки поверхности проводят на поверхности внутренней пластины (этап (Т) ) до этапа (5) введения текучей среды под давлением.
По доверенности
2/2
Фиг.2