ПРОВОЛОЧНЫЕ ПРОСТАВКИ ДЛЯ НАРАЩИВАЕМЫХ СТРУКТУРНЫХ РЕАКТОРОВ Российский патент 2017 года по МПК G21C1/00 F28D7/10 F28F13/08 

ПОДАННАЯ ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к усовершенствованным наращиваемым структурным реакторам, имеющим повышенную эффективность и производительность, и, в частности, усовершенствованным наращиваемым структурным реакторам, имеющим одно или несколько устройств проволочных проставок для увеличения теплопередачи и эффективности реактора.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Компоненты реактора для осуществления каталитических реакций, таких как те, которые используются для получения синтетического газа и водорода, могут, в целом, касаться труб реактора, подвергающихся воздействию источника тепла, например печи, для поддержания реакции. В отличие от этого, другие типы реакций, например, экзотермические реакции, могут нуждаться в источнике охлаждения, таком как рубашка охлаждения. Трубы реактора могут быть заполнены различными устройствами компонентов, например, поддерживаемыми фольгой или структурированными катализаторами в виде веерных разветвлений, оребрений, вспененных материалов, спиралей или монолитов. В некоторых случаях компоненты реактора могут быть расширяемыми, такие как те, которые образованы из фольги, например, веерное разветвление.

[0003] Для улучшения теплопередачи и потока текучей среды через реактор устанавливаемые поддерживаемые фольгой катализаторы могут быть усовершенствованы. В трубе реактора расширяемые, покрытые катализатором компоненты реактора могут быть установлены для увеличения теплоотдачи, например, размещением рядом со стенкой реактора, подвергаясь нагревающему или охлаждающему источнику. Таким образом, желательно устанавливать реакторы со вспомогательным оборудованием для содействия увеличенной теплопередаче и эффективности реактора, например, элементами, которые создают турбулентный поток текучей среды через компоненты реактора. Различные варианты осуществления проволочных проставок и подобных устройств для увеличения производительности реакторов обсуждаются здесь.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Реактор включает в себя внешнюю трубу, которая вмещает один или несколько компонентов реактора и проволочную проставку. Один или несколько компонентов реактора могут иметь круговой диаметр и иметь внешнюю окружную поверхность, так что внешняя диаметральная поверхность одного или нескольких компонентов реактора не находится в непосредственном контакте с внешней трубой. Проволочная проставка может включать в себя участок ее, который расположен между внутренней поверхностью стенки внешней трубы и внешней диаметральной поверхностью одного или нескольких компонентов реактора. Как устроено, проволочная проставка предотвращает один или несколько компонентов реактора от соприкосновения с внутренней поверхностью стенки внешней трубы, но сама проволока может находиться в непосредственном контакте со стенкой трубы и одним или несколькими компонентами реактора. Проволочная проставка может быть закреплена к одному или нескольким компонентам реактора или одной или нескольким кольцевым прокладкам, также расположенным во внешней трубе.

[0005] Проволочная проставка для использования в реакторе. Проволочная проставка может быть металлической проволокой. Металлическая проволока может иметь участок, установленный между внешней трубой и компонентом реактора, где компонент реактора расположен внутри внешней трубы. Как устроено в реакторе, участок металлической проволоки, отделяющий внешнюю трубу и компонент реактора от соприкосновения, может сам быть в непосредственном контакте с внешней трубой и компонентом реактора. Металлическая проволока может иметь первую концевую часть и вторую концевую часть, ограничивающие ее наконечники. Первая концевая часть металлической проволоки может быть закреплена к компоненту реактора или кольцевой прокладке, содержащейся в реакторе. Подобным образом вторая концевая часть может быть закреплена к компоненту реактора или кольцевой прокладке реактора. Для целей закрепления одной из двух концевых частей металлической проволоки к кольцевой прокладке металлическая проволока может иметь крючок. Металлическая проволока может на концевой части иметь прямолинейный участок для закрепления проволоки к компоненту реактора, например веерному разветвлению, где концевая часть продолжается внутрь в компонент реактора и проходит его внешнюю окружную поверхность.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Следующие чертежи иллюстрируют различные аспекты одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения, но не предназначены для ограничения настоящего изобретения в представленных вариантах осуществления.

[0007] Фиг. 1 представляет вид сечения трубы реактора, имеющей несколько проволочных проставок, расположенных вдоль внешней диаметральной поверхности компонентов реактора и между внешней трубой и компонентами.

[0008] Фиг. 2 представляет вид в перспективе стопки компонентов реактора, имеющих несколько проволочных проставок, расположенных вдоль внешней диаметральной поверхности компонентов реактора, где проволочные проставки пересекают поверхность нескольких компонентов.

[0009] Фиг. 3 представляет вид сечения проволочной проставки, расположенной на кольцевой прокладке для целей закрепления проволочной проставки на кольцевой прокладке.

[0010] Фиг. 4 представляет вид сечения проволочной проставки, расположенной на кольцевой прокладке для целей закрепления проволочной проставки на кольцевой прокладке.

[0011] Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе стопки компонентов реактора, имеющих несколько проволочных проставок, расположенных вдоль внешней диаметральной поверхности компонентов реактора.

[0012] Фиг. 6 представляет вид сечения проволочной проставки, расположенной на кольцевой прокладке для целей закрепления проволочной проставки на кольцевой прокладке.

[0013] Фиг. 7 представляет вид сечения проволочной проставки, расположенной через отверстие в кольцевой прокладке для целей закрепления проволочной проставки на кольцевой прокладке.

[0014] Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе стопки компонентов реактора, имеющих несколько проволочных проставок, расположенных вдоль внешней диаметральной поверхности компонентов реактора.

[0015] Фиг. 9 представляет вид в перспективе проволочной проставки, имеющей крюковые концы для закрепления проволочной проставки к компонентам реактора или кольцевой прокладке.

[0016] Фиг. 10 представляет собой вид в перспективе стопки компонентов реактора, имеющих несколько проволочных проставок, расположенных вдоль внешней диаметральной поверхности компонентов реактора.

[0017] Фиг. 11 представляет вид в перспективе проволочной проставки, имеющей зигзагообразную конфигурацию и концевые части, имеющие прямолинейный участок, для закрепления проволочной проставки к компоненту реактора.

[0018] Фиг. 12 представляет собой вид в перспективе стопки компонентов реактора, имеющих несколько проволочных проставок, расположенных вдоль внешней диаметральной поверхности компонентов реактора.

[0019] Фиг. 13 представляет вид в перспективе проволочной проставки, имеющей прямые концы для закрепления проволочной проставки к одному или нескольким компонентам реактора.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] В данном контексте, если дан диапазон, например, 5-25, это означает по меньшей мере или более чем 5 и, по отдельности и независимо друг от друга, меньше или не больше чем 25. Конструкционные материалы для всех компонентов реактора или его частей, например, носителей катализаторов, веерных разветвлений, монолитов, спиралей, кольцевых прокладок и внутренних и внешних труб, как описано в данном документе, могут включать в себя любой подходящий материал, который известен в данной области техники, например, металл, нечерный металл, металлическую фольгу, сталь, нержавеющую сталь, сплавы, фольгу, неметаллы, такие как пластмасса или стекло, керамика, или их комбинацию.

[0021] Реакторы, которые описаны здесь, иногда называемые составными структурными реакторами ("ССР"), могут включать в себя несколько компонентов носителей катализатора, расположенных вокруг или установленных друг над другом на центральной опоре, например, центральном стержне или сердечнике, трубе, стойке или подобном, для образования монолитного общего кольцеобразного поперечного сечения, если смотреть в направлении потока текучей среды через реактор. Монолитные или установленные друг над другом носители катализатора могут занимать всю или часть кольцевого пространства между двумя концентрически расположенными трубами, такими как реактор или внешняя труба и внутренняя труба. Альтернативно, компоненты реактора могут заполнять трубу реактора с или без центральной опоры таким образом, что ни один центральный пустой участок не образуется концентрическими трубами. Как описано здесь, различные модификации и варианты осуществления реакторов и связанных с ними компонентов реактора могут быть использованы вместе с проволочными проставками для содействия теплоотдаче и эффективности реактора.

[0022] Внешняя труба 3, имеющая внутреннюю поверхность стенки и внешнюю поверхность стенки, например труба реактора риформинга, может вмещать один или несколько компонентов 2 реактора, таких как вертикально установленные друг над другом веерные разветвления 2, расположенные на центральном стержне 1. Диаметр внешней трубы 3 предпочтительно является постоянным вдоль всей ее длины. Компоненты 2 реактора, например веерные разветвления, могут быть выполнены с возможностью иметь центральное отверстие или окно 12 для приема центрального стержня 1 так, что компоненты могут скользить по центральному стержню и быть установленными во внешней трубе. Например, цилиндрический стержень 1 может использоваться, как представлено, для поддержки компонентов 2 реактора, имеющих центрированные круглые отверстия 12. Цилиндрический стержень 1 может иметь диаметр приблизительно тот же самый или немного меньший, чем диаметр отверстий 12 в компонентах реактора. Центральный стержень 1 может иметь длину для размещения длины внешней трубы 3.

[0023] Центральный стержень 1 может дополнительно включать в себя кронштейн, втулку, опорную плиту и т.п. для обеспечения стопорной арматуры так, чтобы компоненты не соскальзывали с центрального стержня. Опорная плита может быть расположена на или около нижнего конца центрального стержня и может иметь форму и диаметр или размеры для возможности легкой установки во внешнюю трубу. Например, стопорная пластина может иметь круглую форму с диаметром, приблизительно тем же самым или меньше, чем внутренний диаметр внешней трубы. Центральный стержень может быть предварительно загружен некоторым количеством компонентов реактора или кольцевыми прокладками прежде, чем быть вставленным внутрь внешней трубы.

[0024] Как представлено на чертежах, веерные разветвления 2 могут быть установлены друг над другом вертикально, одно поверх другого, для образования слоев компонентов 2 реактора. Несмотря на то, что представленные здесь компоненты реактора установлены друг над другом вертикально, компоненты могут быть расположены альтернативным образом, например, горизонтально для приспособления ориентации реактора или определенных требований технологии. Кольцевые прокладки 4, как описано ниже, могут быть вставлены между одним или несколькими компонентами 2 реактора (например, веерными разветвлениями) по желанию, например, каждое веерное разветвление может быть отделено кольцевой прокладкой, при этом кольцевая прокладка создает открытое пространство между компонентами. Кольцевые прокладки 4 в форме колец могут действовать как разделители и компоненты реактора, и кольцевые прокладки могут быть расположены в чередующейся последовательности. Установленные один на другой компоненты реактора могут быть расположены вертикально, по желанию, например, на расстоянии от 0,5 до 4 футов, для создания сборочного узла. Несколько сборочных узлов могут быть установлены друг над другом вместе в реактор, например, от 1 до 60 сборочных узлов могут быть установлены друг над другом. Установленные друг над другом сборочные узлы могут иметь высоту в диапазоне от 2 до 60 футов.

[0025] Текучая среда 10, такая как газ или жидкость, которая должна реагировать, как правило, течет вертикально, или восходящим или нисходящим потоком 10а, 10b, по желанию, через внешнюю трубу 3 и через каждый компонент 2, расположенный на центральном стержне 1. Компоненты 2 реактора ориентируют поток текучей среды в другое не вертикальное направление для увеличения теплоотдачи, например, веерные разветвления ориентируют или направляют поток текучей среды радиально (перпендикулярно к общему вертикальному направлению) к стенке внешней трубы. Веерные разветвления могут быть в контакте или рядом с внутренней поверхностью стенки внешней трубы 3, которая эффективно передает тепло от внешней стороны реактора к компонентам 2 реактора и текучей среде 10, содержащейся в нем. Предпочтительно веерные разветвления, расположенные внутри внешней трубы, имеют диаметр меньше, чем внутренний диаметр трубы реактора, для создания зазора или свободного пространства 7 между внешней окружной поверхностью веерных разветвлений и внутренней поверхностью стенки внешней трубы. Зазор 7 между внешней диаметральной поверхностью веерных разветвлений и внутренней поверхностью стенки внешней трубы может быть по меньшей мере 0,5, 1, 2, 3, 5, 10 или 15 мм, предпочтительно в пределах от 0,5 до 6, а более предпочтительно от 1 до 3 мм. Зазор 7 способствует теплоотдаче и вынуждает поток текучей среды перемещаться к внутренней поверхности стенки реактора для того, чтобы быть направленным обратно к внутреннему участку реактора.

[0026] Многоярусное размещение компонентов 2 реактора предназначено для содействия теплопередаче для осуществления каталитических реакций так, что компоненты 2 реактора и кольцевые прокладки 4 могут быть покрыты катализатором для эффективного распределения катализатора, контактирующего с большей частью объема текучей среды 10, протекающей через реактор. Каталитический материал для покрытия компонентов реактора известен в данной области техники и может включать в себя, но не ограничивается этим, никель, палладий, платину, цирконий, родий, рутений, иридий, кобальт и окислы алюминия, церия и циркония.

[0027] Как описано ниже, проволочные проставки 5 могут иметь различные конструкции и конфигурации и могут быть установлены и расположены по-разному с компонентами 2 реактора и кольцевыми прокладками 4. Обращаясь к чертежам, Фиг. 1 представляет реактор, имеющий проволочные проставки, расположенные внутри внешней трубы 3 для предотвращения компонентов реактора и кольцевых прокладок от контактирования с внутренней поверхностью стенки внешней трубы. Как представлено, компоненты 2 реактора расположены вертикально, установленными, в некотором смысле, друг над другом, чередуясь с кольцевыми прокладками внутри внешней трубы 3. Компоненты реактора расположены на центральном стержне, который пересекает длину внешней трубы. Для предотвращения установленных друг над другом компонентов реактора и кольцевых прокладок от проскальзывания вниз и с центрального стержня стопорная пластина 6 установлена на или вблизи нижнего конца центрального стержня 1. Текучая среда 10 может течь через компоненты 2 реактора вниз/вверх через внешнюю трубу 3. Текучая среда 10 контактирует с носителями катализатора для осуществления реакции во внешней трубе.

[0028] Закрепленные к кольцевым прокладкам 4 или компонентам 2 реактора проволочные проставки 5 установлены вокруг наружной диаметральной поверхности компонентов 2 или кольцевых прокладок 4. Проволочные проставки 5 могут быть сделаны из любого подходящего материала, такого как металл, сталь, нержавеющая сталь, сплавов, таких как никель и/или хром, фольга и неметаллические материалы, такие как пластик. Например, проволочная проставка может быть металлической проволокой, тросом, шнуром или нитью. Предпочтительно проволочные проставки 5 являются гибкими, так что соответствующие структурные модификации могут быть сделаны для изменения проволочной проставки для конкретного компонента реактора или компонентов. Проволочные проставки 5 могут быть предпочтительно изготовлены из гибкого провода с круглым диаметром, который может иметь постоянный диаметр вдоль всей длины проволоки. Проволочная проставка может иметь круговой диаметр по меньшей мере 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 мм, а предпочтительно в диапазоне от 0,25 до 5 мм, более предпочтительно от 0,5 до 2 мм. При желании, квадратная или альтернативная форма сечения может использоваться для изготовления проволочных проставок.

[0029] Проволочные проставки 5 могут быть сконструированы для продолжения в продольном направлении, например вертикально, вдоль наружной диаметральной поверхности 2а одного или нескольких компонентов 2 реактора, как представлено на чертежах. В некоторых случаях проволочные проставки 5 могут проходить вертикально через по меньшей мере один компонент реактора или в других случаях через, по существу, весь рукав реактора из установленных друг над другом компонентов. Проходя по наружной диаметральной поверхности 2а одного или нескольких компонентов 2 реактора, проволочные проставки 5 предотвращают один или несколько компонентов реактора, а также любые кольцевые прокладки 4 в стопке от непосредственного соприкосновения с внешней трубой 3. Как представлено на виде сечения, несколько проволочных проставок 5 могут быть установлены для обеспечения, по существу, постоянного кольцевого зазора 7 между внешней диаметральной поверхностью компонентов реактора и кольцевых прокладок и внутренней поверхностью стенки внешней трубы. Любое количество проволочных проставок может быть использовано для обеспечения кольцевого зазора, например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 проволочных проставок могут быть использованы. Зазор 7 между внешней диаметральной поверхностью компонентов реактора и кольцевых прокладок и внутренней поверхностью стенки внешней трубы 3, создаваемый проволочными проставками, может быть по меньшей мере 0,25, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5 или 10 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 6 мм, а более предпочтительно от 1 до 3 мм.

[0030] Проволочные проставки 5 могут иметь обращенные внутрь концевые части 5а на каждом конце (первом и втором) таким образом, что обращенные внутрь концевые части изгибаются или продолжаются внутрь компонента 2 реактора или вокруг кольцевой прокладки 4, как представлено, что может предотвратить концевые части 5а проволочной проставки 5 от зацепления за трубу 3 реактора во время установки или эксплуатации. Проволочная проставка имеет два конца, первый конец или концевую часть и второй конец или концевую часть. Фиг. 1 представляет концевую часть 5а проволочной проставки, имеющую крючок для закрепления концевой части 5а к кольцевой прокладке 4. Крючок концевой части 5а проволочной проставки может иметь угол изгиба в диапазоне от 70 до 180 градусов. Как представлено, концевая часть проволочной проставки может продолжаться внутрь через внешнюю диаметральную поверхность плоскости 2а компонента 2 реактора, такого как веерное разветвление, выше верхней поверхности кольцевой прокладки 4 и изгибаться вниз на угол около 90 градусов вокруг внутренней диаметральной поверхности 4а кольцевой прокладки 4 для закрепления проволочной проставки 5. В этом устройстве концевая часть 5а проволочной проставки имеет крючок 90 градусов для закрепления проволочной проставки к кольцевой прокладке.

[0031] Отдельно от концевых частей 5а проволочная проставка 5 имеет другую часть, например, средний участок или часть, устанавливаемую между внешней диаметральной поверхностью 2а компонентов реактора и внутренней поверхностью стенки внешней трубы 3. Проволочные проставки 5 могут отстоять радиально вокруг диаметра кольцевой прокладки 4, по желанию, и вдоль других кольцевых прокладок, расположенных выше и/или ниже, как представлено, для обеспечения периферийного покрытия для компонентов реактора.

[0032] Фиг. 2 представляет две проволочные проставки 5, установленные по диагонали через внешнюю диаметральную поверхность трех установленных друг над другом компонентов 2 реактора. Каждый компонент реактора имеет отверстие 12 для размещения центрального стержня для позиционирования компонентов в многоярусном размещении во внешней трубе. Кольцевые прокладки 4 в форме колец, имеющие внешний диаметр 4b, плоский участок тела и внутренний диаметр 4а, расположены между каждым компонентом 2 реактора. Первая и вторая концевые части 5а двух проволочных проставок 5 закреплены к верхней большей части кольцевой прокладки и нижней большей части кольцевой прокладки. Первая и вторая концевые части проволочных проставок продолжаются внутрь к центру компонентов реактора и пересекают по горизонтали верхнюю часть плоского участка тела каждой кольцевой прокладки 4. Как можно видеть, по нижней большей части кольцевой прокладки концевые части 5а проволочных проставок изогнуты вблизи внутреннего диаметра 4а кольцевых прокладок таким образом, что концевые части продолжаются вниз для зацепления крючка вокруг внутреннего диаметра 4а кольцевых прокладок. Как отмечалось выше, проволочные проставки 5 могут иметь крюковой участок для закрепления проволоки к кольцевым прокладкам, где крюковой участок может иметь изгиб в диапазоне от 70 до 180 градусов.

[0033] Как устроено во внешней трубе, веерные разветвления 2 имеют несколько радиальных протоков 2b, 2с для текучей среды для направления потока текучей среды 10 через реактор. Как представлено, радиальные протоки для текучей среды имеют приблизительно треугольную форму и продолжаются наружу от центрального отверстия 12 для образования кругового поперечного сечения, если смотреть сверху веерных разветвлений 2. Радиальные протоки для текучей среды вдоль внешней диаметральной поверхности каждого веерного разветвления для образования треугольных отверстий обращены к внутренней поверхности стенки внешней трубы. Если смотреть в направлении вниз по потоку текучей среды, текучая среда течет в один конец 10а стопки веерных разветвлений 2 радиально, через треугольной формы протоки 2b, открыто обращенные вверх, к внешней диаметральной поверхности веерных разветвлений 2 для контакта с трубой реактора, вокруг внешней диаметральной поверхности веерных разветвлений 2 внутрь треугольной формы протоков 2с, открыто обращенных вниз, радиально к центру веерных разветвлений 2 и на следующее веерное разветвление и/или сердцевину в том же порядке, пока текучая среда не выходит из стопки веерных разветвлений на другом конце 10b. В одном устройстве, например, представленном на Фиг. 2, веерные разветвления 2 могут быть установлены друг над другом в устройстве, чтобы вертикально выравнивать приблизительно треугольной формы протоки 2b, открыто обращенные вверх, одного веерного разветвления с приблизительно треугольной формы протоками 2с, открыто обращенными вниз, веерного разветвления 2, установленного непосредственно выше или ниже.

[0034] Между двумя концевыми частями 5a каждой проволочной проставки 5 имеется участок, расположенный между внешней трубой и внешней поверхностью компонентов 2 реактора, для предотвращения компонентов от вхождения в контакт с наружной трубой (не показана). Средний участок для обеспечения зазора между внешней трубой и компонентами реактора может проходить по диагонали, как показано, вдоль внешней диаметральной поверхности веерных разветвлений или в другом направлении или конфигурации, по желанию, например, вертикально или с искривленной конфигурацией, такой как форма буквы "C", спиралеобразно, волнисто или зигзагообразной конфигурацией. Диагональное расположение среднего участка проволочных проставок 5 может быть под углом в диапазоне от 5 до 70 градусов. Несколько проволочных проставок могут быть расположены вокруг внешней диаметральной поверхности установленных друг над другом веерных разветвлений 2 для обеспечения 360-градусного охвата установленных друг над другом компонентов для обеспечения нормированного зазора, поддерживаемого вокруг компонентов и между внутренней стенкой наружной трубы. Хотя представлены три компонента, стопка может включать в себя больше компонентов, а проволочные проставки могут иметь длину для приспособления к любому количеству компонентов.

[0035] Конец 5а и средние участки проволочных проставок 5 могут быть прикреплены к кольцевой прокладке 4 или компоненту 2 реактора несколькими различными способами. Проволочные проставки, как здесь описано, могут иметь один или несколько закрепляющих элементов. Например, каждая концевая часть 5а проволочной проставки может иметь различный закрепляющий элемент, например крючок, а средний участок этой проставки может дополнительно включать в себя еще один вариант осуществления закрепляющего элемента. Отбор и разновидность закрепляющих элементов для проволочной проставки могут быть выбраны по желанию. Закрепляющие элементы проволочных проставок являются предпочтительно неотъемлемой частью конструкции проставок. Например, металлическая проволока может быть изогнута и регулироваться для формирования крючка или зазубрины на обоих концах или в среднем участке для крепления проволочной проставки к кольцевой прокладке или компоненту реактора.

[0036] Фиг. 3 представляет один вариант осуществления для закрепления концевой части 5а проволочной проставки 5 к кольцевой прокладке 4. Как показано на виде в разрезе, кольцевая прокладка 4 имеет концевую часть 5а проволочной проставки 5, продолжающуюся вдоль ее ширины над верхней частью участка ее тела. По внутреннему диаметру 4а кольцевой прокладки 4 концевая часть 5а проволочной проставки имеет изгиб под углом примерно 90 градусов так, что изогнутый конец образует крючок, который помещается на внутренний диаметр 4а кольцевой прокладки. Крючок предотвращает проволочную проставку 5 от скольжения или отхода от кольцевой прокладки 4 во время установки или эксплуатации реактора. Крючок может быть закреплен на кольцевой прокладке посредством натяжения. Например, проволочная проставка может быть изогнута или продвинута на кольцевую прокладку для вставки с усилием крючка вокруг внутреннего диаметра 4а кольцевой прокладки 4. Концевая часть 5а проволочной проставки 5 может быть приварена, например, прихваточным сварным швом или лазерной сваркой на кольцевой прокладке 4 для окончательного закрепления проволочной проставки к кольцевой прокладке.

[0037] Фиг. 4 представляет другой вариант осуществления для закрепления проволочной проставки 5 к кольцевой прокладке 4. Концевая часть 5а проволочной проставки 5 может иметь крюковой участок, который образован приблизительно 180-градусным изгибом для зацепляющейся концевой части вокруг внутреннего диаметра 4а кольцевой прокладки. Как представлено, внутренний диаметр кольцевой прокладки находится в непосредственном контакте с внутренней поверхностью крючка концевой части. Угол изгиба крючка может быть менее чем 180 градусов, например, по меньшей мере 120, 130, 140, 150, 160 или 170 градусов.

[0038] Проволочные проставки 5 могут быть закреплены к кольцевым прокладкам 4, установленным во внешней трубе, посредством концевых частей 5а проволочных проставок, вставленных внутрь отверстий или окон 14, расположенных в кольцевых прокладках 4, например, в участке тела. Кольцевые прокладки 4 могут иметь одно или несколько отверстий 14 для размещения концевой части 5а проволочной проставки. Например, кольцевая прокладка 4 может иметь 1, 2, 3, 4, 5, 6 или более отверстий 14 для закрепления проволочных проставок. Отверстия могут отстоять вдоль участка тела кольцевой прокладки, по желанию, и могут быть выбраны для размещения проволочных проставок для обеспечения охвата всей поверхности установленных друг над другом компонентов реактора. Отверстия 14 могут быть любой формы и иметь размеры больше, чем диаметр или площадь поперечного сечения концевой части проволочной проставки. Например, отверстия 14 кольцевых прокладок могут быть круглыми и иметь диаметр круга по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 или 25 мм.

[0039] Фиг. 5 представляет проволочную проставку 5, диагонально расположенную через внешнюю диаметральную поверхность двух вертикально установленных друг над другом веерных разветвлений 2, где проволочная проставка имеет две концевые части 5а, первую и вторую, которые продолжаются через отверстия 14 в кольцевых прокладках 4. Концевые части 5а могут образовывать крючок, имеющий изгиб в диапазоне от 70 до 180 градусов. Крючок может быть с усилием вставлен через отверстие 14 в кольцевой прокладке для закрепления проволочной проставки. Фиг. 7 представляет концевую часть 5а проволочной проставки 5, продолжающуюся вниз через отверстие 14 в кольцевой прокладке 4. Концевая часть имеет крючок, имеющий угол изгиба около 90 градусов.

[0040] В другом варианте осуществления закрепления проволочной проставки к кольцевой прокладке Фиг. 5 представляет проволочную проставку со средним участком, имеющим крючок или выемку 5b, которая образует открытое установочное место. Крючок или выемка 5b может быть вдавленным участком вдоль длины проволочной проставки 5, например, на участке, который расположен между внешней трубой и компонентами реактора. Одна или несколько выемок 5b могут быть расположены где угодно вдоль длины проволочной проставки для совмещения с требуемыми компонентами 2 реактора. Например, кольцевая прокладка 4 может быть установлена или вложена в открытое установочное место крючка 5b для закрепления проволочной проставки к кольцевой прокладке. Проволочная проставка может быть изогнута или вставлена с усилием вокруг внутреннего диаметра 4а кольцевой прокладки для скольжения открытого установочного места среднего участка над кольцевой прокладкой для закрепления проволочной проставки. Остальные две концевые части 5а проволочной проставки могут включать в себя крепежные элементы, как описано здесь, такие как крючок, имеющий угол изгиба в диапазоне от 70 до 180 градусов. Фиг. 6 представляет вид сечения кольцевой прокладки 4, установленной в открытое установочное место среднего участка проволочной проставки, имеющей выемку 5b. Как представлено, внутренняя диаметральная поверхность 4а кольцевой прокладки находится в непосредственном контакте с открытым установочным местом, образованным выемкой 5b в проволочной проставке. Может быть желательно иметь одно или несколько открытых установочных мест 5b крючков между двумя концевыми частями 5а проволочной проставки для закрепления проставки к вертикальному устройству кольцевых прокладок 4. Несколько открытых установочных мест могут обеспечить структурную целостность и жесткость участков проволочной проставки, расположенной между внешней трубой и внешней диаметральной поверхностью компонентов реактора.

[0041] Фиг. 8 представляет другой вариант осуществления проволочной проставки 5. Проволочная проставка 5 может быть выполнена с возможностью иметь средний участок, имеющий V-образную форму. Угол V-образной формы может быть в диапазоне от 30 до 90 градусов. V-образная форма среднего участка может быть расположена вверх, как представлено, или вниз для пересечения в поперечном направлении внешней диаметральной поверхности одного или нескольких установленных друг над другом компонентов реактора. Альтернативно, V-образная форма проволочных проставок может быть расположена вокруг внешней диаметральной поверхности компонентов реактора в направлении вверх/вниз в чередующейся конфигурации для обеспечения 360-градусного охвата внешней диаметральной поверхности компонентов для гарантирования, что компоненты реактора не войдут в контакт с внешней трубой. Любое количество проволочных проставок может быть использовано для охвата внешней диаметральной поверхности одного или нескольких компонентов реактора. Участок V-образной формы может охватывать по меньшей мере 1, 2, 3, 4 или более компонентов реактора, таких как веерные разветвления.

[0042] Как представлено на Фиг. 9, две концевые части 5а проволочной проставки 5 V-образной формы могут иметь крючок для закрепления проставки к кольцевой прокладке. Крючок может иметь угол изгиба в диапазоне от 70 до 180 градусов. Крючок может образовывать выемку для вложения кольцевой прокладки, или, альтернативно, концевая часть может иметь крючок для продолжения через отверстие в кольцевой прокладке.

[0043] В другом варианте осуществления проволочная проставка может быть закреплена к компоненту реактора. Концевая часть 5а проволочной проставки может иметь прямолинейный участок без крючка. Прямолинейная концевая часть может продолжаться внутрь в по меньшей мере один компонент 2 реактора, через внешнюю окружную поверхность, например, в канал текучей среды или проток 2b, 2c. Например, как представлено на Фиг. 10, прямолинейный участок или сегмент концевой части 5а может продолжаться внутрь канала 2b, 2с потока веерного компонента 2 реактора. Концевая часть может быть закреплена к компоненту реактора сваркой или натяжением, вызываемым изгибом проволочной проставки 5, для помещения концевой части в канал 2b, 2c потока. Противоположная концевая часть проволочной проставки может быть подобным образом закреплена к компоненту реактора, или, альтернативно, она может быть закреплена к кольцевой прокладке, как описано выше.

[0044] Фиг. 10 представляет, что средний участок проволочной проставки между двумя концевыми частями 5а, закрепленными к компонентам реактора, может иметь зигзагообразную последовательность чередующихся "Z"-образных конфигураций. Несколько проволочных проставок, имеющих зигзагообразную конфигурацию, могут быть использованы для охвата внешней диаметральной поверхности одного или нескольких компонентов 2 реактора. Расположенная на внешней диаметральной поверхности компонентов реактора проволочная проставка может иметь высоту по меньшей мере 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более компонентов реактора или от 4 до 30 дюймов.

[0045] Фиг. 11 представляет проволочную проставку, имеющую средний участок с зигзагообразной конфигурацией, для установки между внешней трубой и одним или несколькими компонентами реактора. Каждая концевая часть 5а проволочной проставки 5 имеет прямолинейный участок или ножку для продолжения внутрь к центру реактора. Прямолинейный участок концевой части должен иметь достаточную длину для предотвращения проволочной проставки от отсоединения от компонентов реактора во время установки. Прямолинейный участок концевой части проволочной проставки может быть в диапазоне от 20 до 80 мм.

[0046] Проволочная проставка 5 может быть установлена на внешней диаметральной поверхности компонентов 2 реактора сгибанием или изгибом проставки для выравнивания обеих концевых частей с каналом потока в одном или нескольких веерных разветвлениях. Однажды установленная в определенное положение проволочная проставка может быть освобождена для обеспечения неизогнутого состояния и, тем самым, создания напряжения на обеих концевых частях. Концевые части 5а могут нажимать и обеспечивать напряженную установку в канал потока для закрепления проволочной проставки к одному или нескольким компонентам реактора. Как отмечалось выше, концевые части 5а проволочных проставок могут быть приварены к каналам 2b, 2с потока компонентов 2 реактора для их закрепления.

[0047] Фиг. 12 и 13 представляют другой вариант осуществления проволочной проставки 5, которая может быть закреплена к компонентам 2 реактора. Каждая концевая часть 5а проволочной проставки может иметь прямолинейный участок, который может продолжаться внутрь компонента 2 реактора. Прямолинейный участок может продолжаться внутрь компонента реактора в направлении, которое является, по существу, перпендикулярным к внешней окружной поверхности компонента реактора и внутренней поверхности стенки внешней трубы. Между двумя концевыми частями 5a каждой проволочной проставки имеется участок, расположенный между внешней трубой и внешней поверхностью компонентов 2 реактора для предотвращения компонентов от вхождения в контакт с внешней трубой. Как представлено, средний участок проволочной проставки, для гарантирования зазора между внешней трубой и компонентами реактора, может быть, по существу, прямолинейным и пересекать диагонально вдоль поверхности компонентов.

[0048] Диагональное расположение среднего участка проволочных проставок может быть под углом в диапазоне от 5 до 70 градусов. Несколько проволочных проставок могут быть расположены вокруг внешней диаметральной поверхности установленных друг над другом веерных разветвлений для обеспечения 360 градусов охвата установленных друг над другом компонентов для обеспечения нормированного зазора, поддерживаемого вокруг компонентов и между внутренней стенкой наружной трубы. Хотя представлены три компонента, стопка может включать в себя больше компонентов, а проволочные проставки могут иметь длину для размещения любого количества компонентов.

[0049] В то время как различные варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением были представлены и описаны, следует понимать, что изобретение не ограничено этим и допускает многочисленные изменения и модификации, как известно специалистам в данной области техники. Таким образом, данное изобретение не ограничивается деталями, представленными и описанными здесь, и включает в себя все такие изменения и модификации, которые охватываются объемом прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в реакторах реформинга. Проволочная проставка включает в себя участок или сегмент, установленный между внешней трубой реактора и одним или несколькими компонентами реактора, расположенными внутри трубы. Компоненты реактора и внешняя труба предотвращены от вхождения в непосредственный контакт друг с другом расположением проволочной проставки. Проволочная проставка может быть закреплена к компоненту реактора на одном из ее концов или кольцевой прокладке, расположенной между компонентами реактора, установленными друг над другом. Предотвращение компонентов реактора от контакта с внешней трубой способствует потоку текучей среды через реактор и может улучшить теплоотдачу и эффективность реактора для проведения каталитических реакций. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Реактор, содержащий:

а) внешнюю трубу;

b) один или более компонентов реактора, при этом один или более компонентов реактора имеют внешнюю окружную поверхность, и один или более компонентов реактора установлены во внешней трубе;

с) проволочную проставку, участок которой установлен между внешней трубой и одним или более компонентами реактора для предотвращения соприкосновения одного или более компонентов реактора с внешней трубой.

2. Реактор по п. 1, в котором проволочная проставка имеет диаметр в диапазоне от 0,25 до 10 мм.

3. Реактор по п. 1 или 2, в котором внешняя окружная поверхность одного или более компонентов реактора расположена на расстоянии по меньшей мере от 0,25 до 10 мм от внешней трубы.

4. Реактор по п. 1 или 2, в котором проволочная проставка прикреплена к по меньшей мере одному из одного или более компонентов реактора.

5. Реактор по п. 1 или 2, в котором проволочная проставка имеет концевую часть, имеющую прямолинейный участок, при этом концевая часть проходит внутрь в по меньшей мере один компонент реактора через его внешнюю окружную поверхность.

6. Реактор по п. 1 или 2, в котором участок проволочной проставки, установленный между внешней трубой и внешней окружной поверхностью одного или более компонентов реактора, находится в непосредственном контакте с внешней трубой и одним или более компонентами реактора.

7. Реактор по п. 1 или 2, дополнительно содержащий кольцевую прокладку, установленную во внешней трубе, при этом проволочная проставка прикреплена к кольцевой прокладке.

8. Реактор по п. 7, в котором проволочная проставка имеет концевую часть, при этом концевая часть прикреплена к кольцевой прокладке.

9. Реактор по п. 8, в котором концевая часть проволочной проставки имеет крючок для прикрепления концевой части к кольцевой прокладке, при этом крючок концевой части проволочной проставки имеет угол изгиба в диапазоне от 70 до 180 градусов.

10. Реактор по п. 7, в котором кольцевая прокладка имеет отверстие для прикрепления проволочной проставки, при этом проволочная проставка имеет концевую часть, причем концевая часть проходит через отверстие в кольцевой прокладке для прикрепления проволочной проставки к кольцевой прокладке.

11. Реактор по п. 7, в котором проволочная проставка имеет крючок, образующий открытое установочное место, при этом кольцевая прокладка устанавливается в открытое установочное место крючка для закрепления проволочной проставки к кольцевой прокладке.

12. Проволочная проставка для использования в реакторе, содержащая:

металлическую проволоку, при этом металлическая проволока имеет участок, установленный между внешней трубой реактора и компонентом реактора так, что участок непосредственно касается внешней трубы и компонента реактора, а внешняя труба и компонент реактора не находятся в непосредственном контакте друг с другом;

металлическую проволоку, имеющую первую концевую часть и вторую концевую часть, при этом первая концевая часть и вторая концевая часть металлической проволоки прикреплены к компоненту реактора или кольцевой прокладке, установленным внутри внешней трубы.

13. Проволочная проставка по п. 12, в которой металлическая проволока имеет крючок, образующий открытое установочное место, при этом кольцевая прокладка устанавливается в открытое установочное место крючка для закрепления металлической проволоки к кольцевой прокладке.

14. Проволочная проставка по п. 12, в которой первая концевая часть металлической проволоки имеет крючок для прикрепления первой концевой части к кольцевой прокладке.

15. Проволочная проставка по п. 12, в которой компонент реактора имеет внешнюю диаметральную плоскость поверхности, при этом первая концевая часть металлической проволоки проходит внутрь в компонент реактора через его внешнюю окружную поверхность для прикрепления первой концевой части к компоненту реактора.