PL209104B1 - Sposób prowadzenia reakcji i urządzenie do prowadzenia reakcji - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu prowadzenia reakcji między przynajmniej dwoma reagentami ciekłymi z zastosowaniem reaktora, w którym istnieją elementy ścienne, przestrzenie reakcyjne uformowane w postaci szczelin i wnęki do przeprowadzania przez nie ciekłego nośnika ciepła. Wynalazek dotyczy również urządzenia do prowadzenia reakcji między co najmniej dwoma reagentami ciekłymi.

Podstawa opracowania wynalazku

Z opisu patentowego DE 33 42 749 A1 jest znany reaktor typu p ł ytowego do syntez chemicznych pod wysokim ciśnieniem, w którym płyty przyjmują postać płaskiego prostopadłościanu ograniczonego ścianami z blachy, które każdorazowo tworzą komorę wypełnioną katalizatorem, gdzie obie największe ściany nie są przepuszczalne dla gazów. Przepływ gazów reakcyjnych przez granulowany katalizator odbywa się poziomo lub pionowo, przez dwa otwarte lub perforowane, każdorazowo leżące naprzeciwko wąskie boki prostopadłościanu. Dla ogrzewania lub chłodzenia (zależnie od reakcji, egzotermicznej lub endotermicznej) do cyrkulacji ciekłego nośnika ciepła w komorze przewidziane są kanały chłodzące. Te kanały chłodzące mogą być utworzone przez strukturę blach, które ukształtowane są jako środnik, falista blacha lub podobne, które są trwale złączone z gładkimi ścianami, na przykład poprzez spawanie. Całość ko mór jest przystosowana pod kątem wykonania do kształtu reaktora rurowego, tak, że komory mają częściowo różniące się wymiary i są obmywane kolejno przez gazy reakcyjne, np., także grupowo. Rozwiązanie konstrukcyjne jest wyjątkowo pracochłonne i wydajność produkcji, która już i tak jest mała, może być zwiększona najlepiej przez wydłużenie osiowe i/lub przez równoległe połączenie kilku reaktorów.

Z opisu EP 0 691 701 A1 znany jest generator do reformingu w postaci zestawu, w którym z punktu widzenia prowadzenia reakcji endotermicznych, komory do reformingu ze ś rodkiem odzysku ciepła połączonego za strefą reakcji są załączone w każdym przypadku między dwiema komorami spalania. W tym przypadku kierunki przepływu gazów w komorach do reformingu i w komorach spalania są umieszczone przeciwległe, przy czym półprzepuszczalne ściany są umieszczone przed komorami do odzysku ciepła. Środek odzysku ciepła składa się, przykładowo z kulek z tlenku glinu. Ze względu na polepszenie wymiany ciepła, między poszczególnymi komorami umieszczone zostały poziome blachy przenoszące ciepło, które wyposażone są w otwory do przepuszczania paliwa w obszarze grzania. Z kolei między każdą grupą takich trzech zespołów umieszczona jest z kolei komora rozprowadzania paliwa. Urządzenie to ma bardzo skomplikowaną budowę i ani nie jest wyposażone, ani nie nadaje się do procesów egzotermicznych, ponieważ urządzenie nie posiada kanałów chłodzących, gdyż powinno pracować przeciwnie do istoty i celu znanych rozwiązań. Rozwiązanie konstrukcyjne, które nie nadaje się do pracy pod wysokim ciśnieniem, służy do celu skrócenia całej długości poprzez pominięcie specjalnych stref grzania.

Na podstawie DE 44 44 364 C2 znany jest pionowy reaktor ze stałym złożem, z obudową o prostokątnym przekroju poprzecznym, do reakcji egzotermicznych między gazami, w którym stałe złoże, składające się z katalizatorów, jest podzielone pionowymi ściankami, w celu utworzenia oddzielnych kanałów przepływowych i wymiennika ciepła typu płytowego. Poniżej i powyżej kanałów przepływowych umieszczone są przestrzenie pośrednie, niezawierające katalizatora, w każdym przypadku w ułożeniu przemiennym. Gazy dochodzą do górnego końca złoża stałego z kilku kanałów przepływowych i są prowadzone ponownie przez boczne kanały opływowe poniżej złoża nieruchomego, z którego są zasilane odpowiednio przez inne kanały przepływowe do dyszy wypływowej dla gazów. Urządzenie nie jest wyposażone, ani nie nadaje się do procesów endotermicznych, ponieważ urządzenie nie posiada wyposażenia do doprowadzania ciepła. Dodatkowo, ze względu na prostokątny przekrój poprzeczny obudowy, konstrukcja nie nadaje się do pracy pod wysokim ciśnieniem.

Z opisu EP 0 754 492 A2 znany jest reaktor płytowy do reakcji między oś rodkami ciekłymi, który jest skonstruowany w postaci statycznego mieszalnika z wymianą ciepła. W tym celu, zestawiono szereg płyt jedna nad drugą, z których najniższa jest zamknięta w kierunku na zewnątrz, a najwyższa wyposażona jest w kierunku na zewnątrz jedynie w otwory do wejścia i wyjścia środków poddawanych reakcji lub poddanych już reakcji i środka przenoszącego ciepło. Odpowiednia co druga płyta znajdująca się poniżej i powyżej posiada dodatkowo wybrania, które są otwarte po jednej stronie dla ponownego przeprowadzenia reagentów przez zestaw płyt w kształcie meandra. W płytach umieszczonych pośrednio umieszczone są komory mieszające o kształcie X lub kształcie liści koniczyny i komory reakcyjne, które są połączone ze sobą z kierunku zestawu. Kanał wymiennika ciepła jest także

PL 209 104 B1 prowadzony przez zestaw płyt w kształcie meandrycznym. Płyty składają się z materiału o dobrym przewodnictwie cieplnym, korzystnie z metali i stopów, mającego grubość między 0.25 a 25 mm i mogą być wytwarzane przez mikroobróbkę, trawienie, tłoczenie, procesy litograficzne itd. Są one ciasno i silnie połączone ze sobą swoimi powierzchniami na zewną trz aparatury, tzn., na zewną trz, na przykład klamrami, bolcami, nitami, przez lutowanie, łączenie klejem itp., tworząc laminat. Skomplikowane drogi przepływu przyczyniają się do dużych oporów przepływu cieczy i nie można ich wypełnić katalizatorem. Ze względu na wymaganą obróbkę mechaniczną, proces wytwarzania jest ekstremalnie kosztowny, ponieważ wszystkie powierzchnie kontaktu muszą być dokładnie oszlifowane.

Z opisu DE 197 54 185 C1 znany jest reaktor do katalitycznej konwersji ciekłych mediów reakcyjnych, w którym złoże nieruchome składa się z materiału katalitycznego, który podtrzymywany jest przez płytę sitową podzieloną pionowymi arkuszami cieplnymi, z których każdy składa się z dwóch blach, zdeformowanych powtarzalnie w kształt poduszek, zespawanych ze sobą, obejmując przestrzenie do prowadzenia przez nie ośrodków grzejnych lub chłodzących w punktach, które są rozprowadzane w postaci siatki. Media reakcyjne i ośrodek przenoszący ciepło są prowadzone w przeciwprądzie przez kolumny stałego złoża między arkuszami cieplnymi z jednej strony i wnękami w arkuszach cieplnych z drugiej strony. Zbiornik reaktora jest skonstruowany w postaci pionowego cylindra a arkusze cieplne są dopasowane do cylindra, to znaczy mają róż ne rozmiary. Takż e w tym wypadku wydajność produkcji można najlepiej zwiększyć przez wydłużenie osiowe i/lub przez równoległe połączenie kilku reaktorów.

Z opisu DE 198 16 296 A1 tego samego zgłaszają cego znane jest wytwarzanie wodnego roztworu nadtlenku wodoru z wody, wodoru i tlenu w reaktorze, który może zawierać zarówno wypełnienie ze złoża nieruchomego, składającego się z rozdrobnionych katalizatorów i płaskich monolitycznych nośników, które wyposażone są w kanały, przyjmujące postać wymienników ciepła i są wyposażone w powłoki materiału katalitycznego. Jako katalizatory, wymienione zostały pierwiastki podgrup 8 i/lub 1 Układu Okresowego, takie jak Ru, Rh, Pd, Ir, Pt i Au, z których korzystne są Pd i Pt. Jako materiały nośnikowe podane zostały: aktywny węgiel, tlenki nierozpuszczalne w wodzie, tlenki mieszane, siarczany, fosforany i krzemiany metali ziem alkalicznych, Al, Si, Sn i metali należących do podgrup 3 do 6. Jako korzystne zostały wymienione tlenki krzemu, glinu, cyny, tytanu, cyrkonu, niobu i tantalu oraz siarczan baru. Ścianki z metalu lub ceramiki, spełniające funkcję wymienników ciepła, analogiczne do wymienników ciepła typu płytowego, są wymieniane jako materiały na monolityczne nośniki. Podany reaktor doświadczalny miał wewnętrzną średnicę 18 mm przy długości 400 mm. Temperatury znajdowały się w zakresie od 0 do 90°C, korzystnie 20 do 70°C, ciśnienia wynosiły między ciśnieniem atmosferycznym a około 10 MPa, korzystnie między 0.5 a 5 MPa. Także i w stosunku do tego znanego stanu techniki, wydajność produkcji można najlepiej zwiększyć przez wydłużenie osiowe i/lub przez równoległe połączenie kilku reaktorów.

Reaktory takie, jak reaktor z opisu DE 195 44 895 C1 oraz DE 197 53 720 A1, zawierają wymienniki ciepła typu płytowego, w których ciekły nośnik ciepła przeprowadzany jest przez szczelinę uformowaną między dwiema płytami. Nie ma tam wzmianki na temat działania przestrzeni reakcyjnych uformowanych w postaci szerokiej szczeliny.

Urządzenie takie jak opisano w opisie DE 197 41 645 A1 zawiera mikroreaktor z kanałami reakcji i kanałami chłodzącymi, w których głębokość kanałów reakcyjnych wynosi < 1000 μm i najmniejsza grubość ścianki b między kanałami reakcyjnymi a kanałami chłodzącymi wynosi < 1000 μm. Ten dokument nie podaje wskazówek do stosowania przestrzeni reakcyjnych innych niż wspomniane kanały. Mikroreaktor zawierający wiele równoległych żłobków, jako przestrzeni reakcyjnych, omawiany jest w opisie DE 197 48 481. Wytwarzanie reaktora dla wydajności w dużej skali jest drogie.

Ponadto znane są tak zwane mikroreaktory, w których wymiary kanałów przepływowych wynoszą w zakresie kilku setek mikrometrów (z reguły, < 100 μm). Prowadzi to do wysokich kosztów transportu (parametry przenoszenia ciepła i przenoszenia masy). Drobne kanały służą jako bariera dla płomieni, tak więc eksplozja nie może się rozprzestrzeniać. W przypadku reagentów toksycznych, mała objętość przechowywanych substancji (objętość zatrzymania) prowadzi dodatkowo do reaktorów bezpiecznych wewnętrznie. Lecz wypełnienie kanałów katalizatorem jest niemożliwe ze względu na małe wymiary. Dalszą decydującą wadą jest kosztowny proces produkcji. W celu uniknięcia zatykania drobnych kanałów przewidziano ponadto odpowiednią ochronę filtru na przepływie przed reaktorem. Wysokie wydajności produkcji można uzyskać tylko za pomocą równoległego połączenia wielu takich reaktorów. Ponadto reaktory mogą pracować tylko wtedy pod wysokimi ciśnieniami, kiedy środek chłodzący znajduje się w tym samym zakresie ciśnienia.

PL 209 104 B1

Ogólny opis wynalazku

Podstawowym celem opracowania wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia, za pomocą którego jest możliwe prowadzenie do wyboru procesów egzotermicznych i endotermicznych między wieloma reagentami ciekłymi, reagującymi ze sobą w obecności katalizatora lub bez, przy czym obszar reakcji reaktora skonstruowany jest w układzie modułowym, w taki sposób, że jest możliwe dostosowanie wydajności produkcji do wymagań.

Według wynalazku, postawione zadanie uzyskuje się dzięki sposobowi według wynalazku prowadzenia reakcji między przynajmniej dwoma reagentami ciekłymi z użyciem reaktora, w którym co najmniej dwa reagenty przeprowadza się przez przestrzenie reakcyjne w postaci szczelin, utworzone z elementów ściennych, charakteryzującemu się tym:

a) reagenty przeprowadza się przez przestrzenie reakcyjne w postaci szczelin, utworzonych pomiędzy powierzchniami bocznymi, każdorazowo dwóch zasadniczo o tej samej wielkości i zasadniczo prostopadłościennych elementów ściennych, umieszczonych wymiennie wewnątrz prostopadłościennego bloku,

b) podczas reakcji doprowadza się reagenty z usytuowanych po tej samej stronie bloku obszarów brzegowych do przestrzeni reakcyjnych w postaci szczelin i przeprowadza się je jako mieszaninę reakcyjną w tych samych kierunkach w postaci równoległych strumieni przez przestrzenie reakcyjne oraz

c) podczas reakcji ciekły nośnik ciepła przeprowadza się przez rurowe wnęki, umieszczone wewnątrz elementów ściennych i przy czym szerokość szczeliny przestrzeni reakcyjnych „s wynosi między 0,05 a 5 mm, przy czym tak mała szerokość szczeliny „s przestrzeni reakcyjnych w przypadku wybuchowych mieszanin reakcyjnych uniemożliwia rozprzestrzenianie płomienia.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do prowadzenia reakcji między przynajmniej dwoma reagentami ciekłymi, obejmujące reaktor, który posiada elementy ścienne, przestrzenie reakcyjne w postaci szczeliny i wnęki do przeprowadzania nośnika ciepła, charakteryzujące się tym, że w reaktorze

a) przestrzenie reakcyjne są w postaci szczelin utworzonych między powierzchniami bocznymi, każdorazowo dwóch zasadniczo o tej samej wielkości i zasadniczo prostopadłościennych elementów ściennych, wykonanych z litych płyt i tym, że elementy ścienne ułożone są wymiennie wewnątrz prostopadłościennego bloku,

b) zasilania reagentów do przestrzeni reakcyjnych w postaci szczelin znajdują się po tej samej stronie bloku oraz tym, że

c) elementy ścienne posiadają wnęki rurowe do przeprowadzania przez nie ciekłego nośnika ciepła przez elementy ścienne i przy czym szerokość szczeliny („s) przestrzeni reakcyjnych wynosi między 0.05 a 5 mm, i w przypadku wybuchowych mieszanin reakcyjnych, szerokość szczeliny „s przestrzeni reakcyjnych wybrana jest tak mała, że uniemożliwia rozprzestrzenianie w nich płomienia.

Krótki opis rysunków

Pokazane zostały:

Figura 1 perspektywiczne przedstawienie grupy złożonej z dwóch elementów ściennych;

Figura 2 perspektywiczne schematyczne przedstawienie szeregowego zestawienia wielu elementów ściennych według Figury 1,

Figura 3 przekrój pionowy przez szeregowy zespół według Figury 2 powyżej dna reaktora wysokociśnieniowego,

Figura 4 szczegół z okręgu A na Figurze 3 w powiększonej skali, uzupełniony widokiem perspektywicznym,

Figura 5 widok częściowego pionowego przekroju przez fragment z Figury 3, po obróceniu o kąt 90 stopni,

Figura 6 przedmiot z Figury 2, schematycznie uzupełniony przestrzeniami dystrybucji i przestrzeniami zbiorczymi dla surowca(ów) i produktu,

Figura 7 przekrój pionowy przez płytę i kształtkę do dystrybucji z kanałami przepływowymi dla reagentów i/lub nośnika ciepła,

Figura 8 częściowy przekrój pionowy przez pierwszą przykładową postać wykonania reaktora ze zbiornikiem ciśnieniowym,

Figura 9 widok z dołu pokrywy zbiornika ciśnieniowego według figury 8,

PL 209 104 B1

Figura 10 częściowy przekrój pionowy przez drugą przykładową postać wykonania reaktora ze zbiornikiem ciśnieniowym.

Szczegółowy opis

Według wynalazku, wyżej podany cel został w pełni zrealizowany; w szczególności możliwe jest prowadzenie, ewentualnie, procesów egzotermicznych i endotermicznych z wieloma reagentami ciekłymi (gazami i/lub cieczami), które reagują ze sobą w obecności katalizatora, lub bez i w którym obszar reakcji reaktora skonstruowany jest w postaci modułowej, tak, że jest możliwe dostosowanie wydajności produkcji do wymagań. Przez zmniejszenie szerokości przestrzeni reakcyjnych z, np., 5 mm do 0.05 mm, zwiększa się stosunek powierzchni do objętości przestrzeni reakcyjnej. W wyniku tego, zmniejszają się problemy wynikające z ograniczonej wymiany ciepła między gazami tak, że można bezpiecznie prowadzić reakcje silnie egzotermiczne lub endotermiczne.

Jednak występują także i dalsze korzyści:

- kombinacja technologii mikroreakcji z korzyś ciami prostoty wytwarzania klasycznymi technikami obróbki,

- ł atwość zamiany indywidualnych elementów ś ciennych (okreś lenie „zasadniczo takiej samej wielkości i zasadniczo prostopadłościenne oznacza, że tolerowane są małe odchylenia spowodowane przez poruszenia),

- faktycznie dowolną grubość elementów ś ciennych bez wpł ywu na działanie,

- zwię kszenie powierzchni wł a ś ciwej przez profilowanie/szorstkowanie,

- bezpoś rednie cał kowite lub częściowe pokrycie powierzchni bocznych róż nym materiał em katalitycznym przez impregnację, natrysk, drukowanie lub podobne różnorodne technologie,

- napełnienie przestrzeni reakcyjnych cząstkami katalizatora o różnych wymiarach,

- moż liwość prowadzenia reakcji gaz/gaz, gaz/ciecz, ciecz/ciecz,

- gniazda dla modeli przepływu i kanałów przepływu, np., dla drenażu i dla odpływu ciekłych produktów reakcji, proste oddzielanie,

- moż liwość zmiany szerokości szczeliny,

- mieszanie reagentów tylko w przestrzeniach reakcyjnych, dobre sterowanie reakcją ,

- unikanie prą dów wstecznych w przestrzeniach reakcyjnych,

- dobre sterowanie przebiegiem reakcji ze względu na wysokie współczynniki przewodzenia ciepła i duże powierzchnie, tzn. szybka odpowiedź na zmiany obciążenia i/lub pożądane wartości temperatury, potrzebne wielkości profilu temperatury i uzyskiwane przez to dłuższe czasy żywotności katalizatora przez unikanie „wysoko aktywnych miejsc,

- wewnę trzne bezpieczeń stwo podczas przebiegu reakcji mieszanin reakcyjnych mają cych skłonność do eksplozji,

- mał a „przestrzeń martwa (przestrzeń zachowawcza),

- moż liwość pracy pod wysokim ciś nieniem, mał e straty ciś nienia w przestrzeniach reakcyjnych,

- możliwość zanurzenia w rozpuszczalnikach ciekłych i pracy z materiałem wyczerpanym, w którym można kontrolować temperaturę (chłodzonym/ogrzewanym) z zewnątrz i który umożliwia dokładne zakończenie reakcji przez gaszenie i/lub wymywanie,

- moż liwość dodawania inhibitorów, w celu zapobiegania reakcjom ubocznym, zmniejszanie objętości gazu/cieczy za pomocą materiałów wypełniających i/lub przekładek w zbiorniku ciśnieniowym z drugiej strony wylotu produktu w materiale wyczerpanym,

- zmniejszenie ilości połączeń i łatwa możliwość uszczelnienia w przypadku przecieków (ważne dla składników toksycznych),

- mał e opory dyfuzyjne, wysokie wydajnoś ci przestrzenno-czasowe, w szczególnoś ci wyż sza zdolność przerobowa, niż w przypadku znanych mikroreaktorów, prostsze „przeskalowanie w górę ze skali laboratoryjnej do skali produkcyjnej przez namnożenie („zwiększenie ilości),

- prosta i zwarta konstrukcja, zmniejszenie kosztów inwestycyjnych i operacyjnych (utrzymanie, zużycie energii),

- moż liwość konstruowania małych instalacji.

W połączeniu z tymi korzyściami jest szczególnie korzystne w zakresie dalszych wariantów i odmian sposobu wedł ug wynalazku jeś li - indywidualnie lub w kombinacji:

- przynajmniej jeden reagent doprowadza się przez elementy ścienne i wprowadza się do omawianej przestrzeni reakcyjnej przez przynajmniej jedną boczną powierzchnię elementów ściennych,

- zasila się reagentami przestrzenie reakcyjne z ś rodka rozprowadzają cego, umieszczonego na przynajmniej jednej stronie prostopadłościennego bloku,

PL 209 104 B1

- jako środek rozprowadzający stosuje się stałą kształtkę z grupami kanałów, których przekrój wybiera się tak mały, że przy doprowadzeniu reagentów tworzących mieszaninę wybuchową nie jest możliwe rozprzestrzenianie się w nich płomienia,

- jako ś rodek do rozprowadzania/dystrybucji wykorzystuje się materiał wypełniający o wymiarach ziaren i z przestrzeniami pośrednimi takimi małymi, że uniemożliwia się rozprzestrzenianie się w nich płomienia w przypadku zasilania reagentami tworzącymi mieszaninę wybuchową,

- przestrzenie reakcyjne wypeł nia się granulowanym katalizatorem,

- powierzchnie boczne elementów ś ciennych, od strony przestrzeni reakcyjnych, pokrywa się przynajmniej częściowo materiałem katalitycznym,

- powierzchnie boczne elementów ś ciennych, od strony przestrzeni reakcyjnych, zaopatruje się w profilowaną strukturę zwię kszając ą pole powierzchni,

- elementy ścienne zanurza się przynajmniej częściowo w rozpuszczalniku wodnym lub organicznym, lub mieszaninie rozpuszczalników,

- jako rozpuszczalnik wykorzystuje się szczególnie wodę , ewentualnie z dodatkiem przynajmniej jednego dodatku stabilizującego (inhibitora), który zapobiega rozkładowi i/lub degradacji produktu reakcji i/lub,

- sposób wykorzystuje się do wytwarzania nadtlenku wodoru z wody (pary), wodoru i powietrza, ewentualnie wzbogacanego tlenem, lub tlenu, zwłaszcza do bezpośredniej syntezy nadtlenku wodoru z wodoru i tlenu lub gazu zawierającego O2, w obecnoś ci katalizatora, zawierają cego przynajmniej jeden pierwiastek z podgrup 8 i/lub 1 Układu Okresowego Pierwiastków i wody lub pary wodnej,

- sposób stosuje się do bezpośredniego wytwarzania propenalu z propenu i gazu zawierającego O2, w obecności katalizatora,

- sposób stosuje się do wytwarzania kwasu akrylowego z propenu i gazu zawierają cego O2, w obecnoś ci katalizatora,

- sposób stosuje się do wytwarzania tlenku etylenu lub tlenku propylenu, odpowiednio z etylenu lub propylenu i gazowego nadtlenku wodoru, w obecności katalizatora tlenkowego lub krzemianowego.

Sposób i urządzenie nadają się, przykładowo, do następujących procesów:

- selektywnego uwodorniania i utleniania,

- wytwarzania propenalu przez katalityczne utlenianie propenu gazem zawierają cym O2 o zwiększonym stężeniu tlenu w stosunku do powietrza, z towarzyszącym zwiększeniem selektywności, na przykład, w obecności katalizatora zawierającego Mo, w temperaturach w zakresie od 350 do 500°C i pod ciśnieniem w zakresie od 0.1 do 5 MPa,

- wytwarzania kwasu akrylowego przez katalityczne utlenianie propenu, na przykł ad, w obecności katalizatora zawierającego Mo i promotora, w temperaturach w zakresie od 250 do 350°C i pod ciśnieniem w zakresie od 0.1 do 0.5 MPa,

- wytwarzania tlenku etylenu lub tlenku propylenu, odpowiednio z etylenu i propylenu i gazowego nadtlenku wodoru w obecności katalizatora tlenkowego lub katalizatora krzemowego, takiego jak silikalit tytanu w temperaturach w zakresie od 60 do 200°C i pod ciśnieniem w zakresie od 0.1 do 0.5 MPa,

- bezpoś redniej syntezy nadtlenku wodoru z H2 i O2 lub gazów zawierają cych O2, w obecnoś ci katalizatora z metalu szlachetnego i wody lub pary wodnej, na przykład zgodnie ze sposobem ujawnionym w opisie DE-A 198 16 296 i zgodnie ze sposobami ujawnionymi w cytowanym opisie. W związku z tym, jako katalizator można stosować pierwiastki z podgrup 8 i/lub 1 Układu Okresowego Pierwiastków, takie jak Ru, Rh, Pd, Ir, Pt i Au, przy czym szczególnie korzystne są Pd i Pt. Katalizator może być stosowany jako taki, np., jako katalizator zawiesinowy lub w postaci katalizatora na nośniku za pomocą wypełnienia w przestrzeni reakcyjnej ukształtowanej w postaci szczeliny, lub mogą być one umocowane na elementach ściennych bezpośrednio lub za pośrednictwem materiałów nośnikowych tworzących warstwę. Jako materiały nośnikowe można stosować węgiel aktywny, tlenki nierozpuszczalne w wodzie, tlenki mieszane, siarczany, fosforany i krzemiany metali ziem alkalicznych, Al, Si, Sn i metali należących do podgrup 3 do 6. Korzystne są tlenki krzemu, glinu, cyny, tytanu, cyrkonu, niobu, tantalu oraz siarczan baru. W przypadku bezpośredniej syntezy nadtlenku wodoru temperatura reakcji zawiera się przykładowo, w zakresie od 0 do 90°C, korzystnie 20 do 70°C, a ciśnienie w zakresie od ciśnienia atmosferycznego do około 10 MPa, korzystnie między około 0.5 a 5 MPa.

W zwią zku z tym jest szczególnie korzystne, w zakresie dalszych odmian i wariantów urządzenia według wynalazku, jeśli pojedynczo, lub w kombinacji:

PL 209 104 B1

- w elementach ściennych umieszczony jest, w każdym przypadku, przynajmniej jeden kanał zasilający dla przynajmniej jednego reagenta, który prowadzi do wnętrza omawianej przestrzeni reakcyjnej przez przynajmniej jedną powierzchnię boczną elementów ściennych,

- na przynajmniej jednej stronie bloku umieszczony jest ś rodek rozprowadzający/do dystrybucji, z którego przestrzenie reakcyjne moż na zasilać reagentami,

- środek rozprowadzający/do dystrybucji jest stałą kształtką z grupami kanałów, których przekrój jest tak mały, że uniemożliwia rozprzestrzenianie się w nich płomienia podczas zasilania reagentami w postaci mieszaniny wybuchowej,

- środek rozprowadzający/do dystrybucji jest materiałem wypełniającym o rozmiarach ziaren i przestrzeniami pośrednimi między nimi, które są tak małe, że uniemożliwiają rozprzestrzenianie się w nich pł omienia podczas zasilania reagentami w postaci mieszaniny wybuchowej,

- szerokość szczeliny przestrzeni reakcyjnych korzystnie wynosi między 0.05 do 0.2 mm,

- przestrzenie reakcyjne wypeł nione są granulowanym katalizatorem,

- powierzchnie boczne elementów ś ciennych, od strony przestrzeni reakcyjnych, pokryte są przynajmniej częściowo materiałem katalitycznym,

- powierzchnie boczne elementów ś ciennych od strony przestrzeni reakcyjnych są zaopatrzone w profilowaną strukturę , zwiększającą pole powierzchni,

- elementy ścienne są częściowo lub całkowicie umieszczone w zbiorniku,

- przestrzenie reakcyjne od strony wą skich boków elementów ś ciennych rozcią gają cych się równolegle do kierunku przepływu reagentów są zamknięte płytami, w których są umieszczone otwory do zasilania i odprowadzania nośnika ciepła do elementów ściennych i na zewnątrz elementów ściennych,

- w pł ytach umieszczone są dalsze otwory do zasilania przynajmniej jednym reagentem do elementów ściennych i każdy element ścienny zaopatrzony jest w przynajmniej jeden kanał zasilający, który, poprzez otwory wylotowe prowadzi, w każdym przypadku, do jednej z przestrzeni reakcyjnych,

- każ dy z elementów ś ciennych wyposaż ony jest w grupę rurowych wnę k, które rozcią gają się równolegle do powierzchni bocznych elementów ściennych i są zamknięte na końcach płytami zamontowanymi na wąskim boku elementów ściennych, w których znajdują się otwory dla nośnika ciepła zbiegające się z wnękami,

- płyty na ich zewnętrznych powierzchniach i przed otworami zaopatrzone są w kanały przepływowe, przebiegające poprzecznie do elementów ściennych, dla przynajmniej jednego z reagentów i/lub nośnika ciepła,

- pł yty na ich zewn ę trznych powierzchniach, odwróconych wzglę dem elementów ś ciennych, pokryte są kształtkami rozprowadzającymi/dystrybucyjnymi, w których umieszczone są kanały przepływowe, do których prowadzą otwory w płytach,

- elementy ś cienne są utworzone przez dwa elementy skł adowe maj ą ce pół cylindryczne lub inaczej ukształtowane wgłębienia, przez co tworzą się rurowe wnęki z dwóch odpowiednich elementów składowych złączonych silnie razem,

- elementy ścienne są umieszczane w postaci bloku w zbiorniku ciśnieniowym,

- zbiornik ciśnieniowy nadaje się do napełniania przynajmniej częściowo rozpuszczalnikiem,

- zbiornik ciśnieniowy ma pokrywę ze ścianką dzielącą i dwoma króćcami doprowadzającymi do wprowadzania dwóch reagentów i ścianka dzieląca zamontowana jest na środku rozprowadzającym,

- przez zmianę szerokości przekładek dystansowych można zmieniać szerokość szczeliny przestrzeni reakcyjnych.

Przykładowe postaci wykonania przedmiotu wynalazku zostaną objaśnione bardziej szczegółowo poniżej na podstawie figur 1 do 10.

Na Figurze 1 pokazane zostały - w sposób rozłożony, pokazujący wzajemne położenie części dwa elementy ścienne 1 z powierzchniami bocznymi 2, które obejmują między sobą przestrzenie reakcyjne 3, przez które reagenty płyną w kierunku strzałki 4. W każdym z elementów ściennych umieszczone są wnęki 5 w postaci otworów przelotowych, które przebiegają równolegle do powierzchni bocznych 2 i kończą się na wąskich bokach 6 elementów ściennych 1. Alternatywne rozwiązania są podane dalej poniżej.

Elementy ścienne 1 wytworzone są jako płaskie prostopadłościany, których największe powierzchnie są powierzchniami bocznymi 2. Te powierzchnie boczne 2 mogą, jak to pokazano, być wyposażone w profilowane struktury, to znaczy mogą być, na przykład, zszorstkowane, w celu zwiększenia pola powierzchni. Powierzchnie boczne 2 mogą być następnie całkowicie lub częściowo

PL 209 104 B1 zaopatrzone w powłoki powierzchniowe, składające się z materiału katalitycznego, lecz nie jest to tu oddzielnie przedstawione. Dalsze szczegóły są widoczne z Figury 4. Jest także możliwe, alternatywnie lub dodatkowo, wprowadzenie do przestrzeni reakcyjnej 3 katalizatora w postaci cząstek, których wymiar dopasowany jest do szerokości szczeliny „s (Figura 4).

Figura 2 pokazuje kombinację trzynastu takich elementów ściennych 1 tej samej wielkości, tak, że tworzą one prostopadłościenny blok 24; jednak ilość ta jest zmienna, przy czym jeden z głównych celów wynalazku zawiera się mianowicie w możliwości przystosowania do zmiennych wydajności produkcji i procesów. Transport materiału w postaci jednokierunkowych równoległych strumieni przepływu - tu w kierunku od góry do dołu - jest tylko wskazany za pomocą strzałek.

Figura 3 pokazuje przekrój pionowy przez szeregowe zestawienie z figury 2 powyżej dna 7 reaktora ciśnieniowego, dla którego jest tu pokazane dolne połączenie kołnierzowe 8. Zasilanie ciekłego rozpuszczalnika realizowane jest przez przewód rurowy 9, usuwanie gazów resztkowych realizowane jest przez przewód rurowy 10, usuwanie produktu końcowego realizowane jest przez przewód rurowy 11, usuwanie materiału wyczerpanego realizowane jest przez przewód rurowy 12, ewentualnie z możliwością mycia.

Figura 4 pokazuje szczegół z koła A z figury 3 w skali powiększonej i uzupełniony widokiem perspektywicznym, tzn. sytuację z obu stron przestrzeni reakcyjnej 3. Szerokość szczeliny „s przestrzeni reakcyjnej 3 utrzymywana jest w granicach założonych wymiarów za pomocą przekładek dystansowych 13 i wybrana jest przykładowo w zakresie między 0.05 a 5 mm. W przypadku reakcji silnie egzotermicznych i endotermicznych, szczególnie obejmujących mieszaninę gazów wybuchowych, szerokość szczeliny można zmniejszać, aż uniknie się rozprzestrzeniania się płomienia. Optymalny wymiar szerokości zależy od ośrodka i typu reakcji i jest określany doświadczalnie. Jak to można zauważyć z figur 4 i 6, szerokość szczeliny „s urządzenia według wynalazku, jest znacznie mniejsza niż grubość elementów ściennych. W orurowanych elementach ściennych umieszczone są wnęki 5, które już zostały opisane, do prowadzenia przez nie ciekłego nośnika ciepła. Zależnie od kontroli temperatury, w przypadku procesów egzotermicznych ciepło może być odprowadzane lub w przypadku procesów endotermicznych może być doprowadzane. Jako nośnik ciepła można stosować wodę, oleje, gazy i ewentualnie takż e sam produkt.

W elementach ś ciennych 1 umieszczone są nastę pnie półcylindryczne wybrania 14, które uzupełniają się wzajemnie tak, żeby tworzyć zasadniczo cylindryczny kanał zasilający 15 dla pierwszego reagenta. W elementach ściennych umieszczone są dalsze kanały zasilające 16 dla przynajmniej jednego dalszego reagenta. Kanały zasilające 16 są połączone z odpowiednią przestrzenią reakcyjną 3 za pomocą otworów wylotowych 17, przy czym otwory wylotowe 17 wychodz ą w bocznych powierzchniach 2 elementów ściennych tak, żeby reagenty mogły mieszać się w przestrzeniach reakcyjnych 3. Wnęki rurowe 5, kanały zasilające 15 i 16 oraz także rząd(rzędy) otworów wylotowych 17 przebiegają równolegle do siebie i do powierzchni bocznych 2 elementów ściennych 1 i rozciągają się na ich całej długości - patrząc w kierunku poziomym.

Kanały chłodzące (= rurowe wnęki 5) w sposób analogiczny do tworzenia kanałów zasilających 15 według Figury 4, mogą być także utworzone w taki sposób, że każdy z elementów ściennych 1 jest podzielony równolegle do powierzchni bocznych 2 na dwa pod-elementy a w powierzchniach szczeliny umieszczone są półcylindryczne lub podobne kształtowo wybrania. W rezultacie sprasowania odpowiednio dwóch odpowiadających sobie pod-elementów razem, tworzą się wnęki 5, przez które może płynąć ciekły nośnik ciepła. Określenie „rurowy obejmuje kanały o kształcie okrągłym lub kwadratowym lub rury.

Szerokość szczeliny „s wybiera się tak, żeby płomień nie mógł się rozprzestrzeniać w przestrzeniach reakcyjnych 3 w przypadku wybuchowych mieszanin reakcyjnych. W szczególnych przypadkach, można dopuścić miejscowe powstawanie wybuchów w przestrzeniach reakcyjnych, w którym to przypadku należy zabezpieczyć tylko konstrukcyjnie, żeby eksplozja nie przedostawała się do przyległych przestrzeni reakcyjnych.

W związku z tym ważne jest, żeby kanały zasilające 15 i 16 przebiegały w (górnym) obszarze bocznym elementów ściennych 1 lub przestrzeni reakcyjnych 3 tak, żeby rzeczywiście cała (pionowa) długość przestrzeni reakcyjnych 3 była dostępna dla reakcji. Dalsze szczegóły i alternatywne postaci wykonania zasilania i usuwania reagentów oraz nośników ciepła zostaną objaśnione bardziej szczegółowo na podstawie dalszych Figur.

Figura 5 pokazuje widok z boku częściowego przekroju przez przedmiot z Figury 3 po obrocie wokół pionowej osi o kąt 90 stopni. Przez przewody zasilające 18 i 19 do układu zasilane są dwa rePL 209 104 B1 agenty: w przypadku wytwarzania nadtlenku wodoru powietrze zasilane jest przewodem zasilającym 18 a wodór przewodem zasilającym 19. Transport ciekłego nośnika ciepła przez wnęki 5 zostanie także objaśniony bardziej szczegółowo na podstawie Figury 5: wąskie boki 6 elementów ściennych 1 są zamknięte przez zamontowaną płytę 20, w której utworzone są kanały 21 ukształtowane w postaci U do połączenia, w każdym przypadku, dwóch wnęk 5. Jednak tak dzieje się tylko na lewej stronie bloku. Nośnik ciepła dostarczany jest przez przewód zasilający 22 i usuwany jest przez odpływ 23.

W przypadku elementów ściennych stosuje się płyty o wystarczającym przewodzeniu ciepła, korzystnie metalowe, zasadniczo prostopadłościenne. Elementy ścienne 1, które wykonane są korzystnie z metalu (np. stali nierdzewnej), mogą składać się ze stałych płyt z odpowiednimi otworami (wnęki 5 i kanały zasilające 16) oraz wybraniami 14. Alternatywnie, wnęki 5 mogą być łączone, ewentualnie także i w grupy, w którym to przypadku umieszczane są urządzenia łączące, np., użebrowania, do prowadzenia nośników ciepła w obrębie wnęk, które mogą być w tym wypadku większe. Elementy ścienne 1 mogą także składać się z dwóch pod-elementów podobnych do płyt, które są szczelnie razem ze sobą złączone, na przykład śrubami. Jedynym ważnym punktem, który muszą one wytrzymać, są, w niektórych przypadkach, znaczne różnice ciśnień (do 10 MPa lub 100 barów) między nośnikiem ciepła a reagentami.

Figura 6 pokazuje przedmiot z Figury 2, w sposób schematyczny i uzupełniony grubymi liniami przez (górną) przestrzeń rozprowadzającą/dystrybucyjną 48, z centralnym przewodem zasilającym 49 dla surowca(ów) do reakcji i (niższą) przestrzeń zbiorczą 50 z odpływem 51 dla produktu. Jeden z reagentów lub mieszanina reagentów R1 i R2 może być zasilana przez przestrzeń rozprowadzającą 48. W przypadku mieszanin można zrezygnować z kanałów zasilających 15 i 16 (z Figury 4), jeś li przekładki dystansowe 13 są przerywane. W przypadku wybuchowych mieszanin reakcyjnych, obok procedury zgodnej z przedstawioną na Figurze 2, można dostosować także procedurę zgodną z konstrukcjami przedstawionymi na Figurach 8 do 10.

Otwarte, wąskie boki 6 elementów ściennych 1 mogą być pokryte kombinacją płyt składającą się z płyty 41 i kształtki rozprowadzającej 47, która jest wykonana jako nieprzerwana na szerokości i wysokości całego elementu ściennego 1 i która jest przedstawiona w znacznie powię kszonej skali na Figurze 7. Figura 1 pokazuje przekrój pionowy przez obszar górnego rogu takiej kombinacji płyty 41, pokrytej na zewnętrznej powierzchni 44 kształtką rozprowadzającą 47 z kanałami przepływowymi 45 dla jednego z reagentów i kanałami przepływowymi 46 dla nośnika ciepła. Dla ich zasilania i/lub rozładowywania, w płycie 41 umieszczone są otwory 42 i 43, które są połączone z kanałami przepływowymi 45 i 46 w kształtce rozprowadzającej 47.

Kanały przepływowe 45 i 46, które rozciągają się pionowo do płaszczyzny rysunku są utworzone, na przykład, przez wy żłobienia (rowkowanie) w kształtce rozprowadzającej 47. Wyżłobienia mogą być wykonane przez wycięcie w metalu, odlewanie lub kucie. Prowadzi to do większej trwałości postaci, która wytrzymuje wymagane różnice ciśnień. Ta kombinacja płyty 41, kształtki 47, z ich otworami 42 i 43 zbiegającymi się z przyległymi kanałami w elementach ściennych 1, jest teraz mocowana śrubami w szczelny sposób za pomocą uszczelnienia 54 do wszystkich wąskich boków elementów ściennych 1 bloku 24. Przedstawione zostało tylko kilka połączeń śrubowych 52. Tym sposobem realizuje się zasilanie elementów ściennych 1 stosownie do strzałek 53 z Figury 6. Za pomocą linii przerywanych 55 wskazane jest, że można łączyć także szereg kanałów przepływowych 46 do postaci zwykłego kanału przepływowego lub przestrzeni rozprowadzającej.

Kombinacja płyty 41 i kształtki 47 może być także ukształtowana w inny sposób, w celu uzyskania postaci nadającej się do zasilania elementów ściennych 1 zgodnie z Figurą 4.

Figura 8 pokazuje teraz, na podstawie częściowego przekroju pionowego, schematyczne przedstawienie całego reaktora, np., do wytwarzania nadtlenku wodoru. Prostopadłościenny blok 24, składający się z wielu elementów ściennych 1 według Figur 1 i 2, jest zanurzony od góry w zbiorniku ciśnieniowym 25, który wypełniony jest rozpuszczalnikiem 27, na przykład wodą, do poziomu 26. Przestrzenie reakcyjne 3 w kształcie szczeliny rozciągają się równolegle do płaszczyzny rysunku.

Zbiornik ciśnieniowy 25 posiada na górze pokrywę 28, po dzieloną ścianką 29 na dwie komory 30 i 31, przy czym ścianka 29 jest w szczelny sposób umocowana na środku do rozprowadzania 37, który składa się ze stałej kształtki (korzystnie wykonanej z metalu) z dwoma oddzielnymi grupami wąskich kanałów 39 i 40. Kanały 39 w kształtce stałej prowadzą od komory 30 do górnego końca komory reakcyjnej 3, kanały 40 w kształtce stałej prowadzą od komory 31 do górnego końca komory reakcyjnej 3. W tych kanałach 39 i 40 reagenty nie mogą się więc zmieszać, lecz, nawet jeśli to się zdarzy, przez kanały 39 i 40 nie mogą rozprzestrzeniać się płomienie. Mieszanie reagentów zachodzi tylko

PL 209 104 B1 w przestrzeniach reakcyjnych 3, w których podobnie nie mogą rozprzestrzeniać się pł omienie, nawet jeśli sama omawiana mieszanina reakcyjna jest wybuchowa. Własności wybuchowe mieszaniny reakcyjnej są zależne od materiału i od reakcji i w danym przypadku muszą być ograniczone.

Króćcem doprowadzającym 34 do komory 30 doprowadzany jest pierwszy reagent „R1 a dalszym króćcem doprowadzającym 35 do komory 31 doprowadzany jest drugi reagent „R2. Gazy odlotowe, które są niepotrzebne, odprowadzane są zgodnie ze strzałką 32, produkt odciągany jest zgodnie ze strzałką 33, część z materiałem wyczerpanym może być opróżniana przez przewód rurowy 12.

Figura 8 pokazuje dodatkowo inny króciec doprowadzający 36 dla trzeciego reagenta „R3 i/lub dla rozpuszczalnika, takiego jak woda. Płyty 41, które są przymocowane z obu końców pokazane są tylko bardzo schematycznie.

Figura 9 pokazuje widok z góry pokrywy 28 zbiornika ciśnieniowego 25 według Figury 8. Otwory 28a służą do łączenia śrubami.

Figura 10 różni się od Figury 8 tym, że środek rozprowadzający 38, który jest umieszczony powyżej bloku 24 z elementów ściennych 1, jest materiałem wypełniającym, który składa się z cząstek przewodzących ciepło, na przykład piasku, żwiru, wiórów metalowych, włókiem metalowych lub podobnych, które leżą na płycie sitowej, której nie pokazano. W środku rozprowadzającym 38 reagenty R1 i R2 już są zmieszane zgodnie z rozkładem losowym zanim dostaną się do przestrzeni reakcyjnych 3. Jednak środek rozprowadzający tworzy wąskie przestrzenie pośrednie tak, że, podobnie, nie mogą w nich rozwinąć się płomienie z konsekwencją wybuchu.

Przestrzenne umieszczenie elementów ściennych 1 jest praktycznie dowolne: zgodnie z Figurami mogą być one ułożone w poziomych seriach, lecz mogą być także ułożone w pionowych zestawach. Kierunek przepływu równoległych strumieni może być także dostosowany do potrzeb praktycznych: jak to pokazano, równoległe przepływy mogą być prowadzone pionowo od góry do dołu, lecz mogą być także prowadzone w inny sposób, także naokoło z dołu do góry. Równoległe przepływy mogą być prowadzone także poziomo. W wyniku tego blok 24 z płytami 41 i połączenia mogą być „obracane w różnych położeniach przestrzennych.

Oznaczenia odsyłające liczbowe elementy ścienne powierzchnie boczne przestrzenie reakcyjne strzałka wn ęki wąskie boki dno połączenie kołnierzowe przewód rurowy przewód rurowy przewód rurowy przewód rurowy przekładka dystansowa wybrania kanał zasilający kanał zasilający otwory wylotowe przewód zasilający przewód zasilający płyty kanały przewód zasilający odpływ blok zbiornik ciśnieniowy poziom rozpuszczalnik pokrywa

28a otwory

PL 209 104 B1 ścianka dzieląca komora komora strzałka strzałka króciec doprowadzający króciec doprowadzający króciec doprowadzający środek rozprowadzający/do dystrybucji środek rozprowadzający/do dystrybucji kanały kanały płyty otwory otwory powierzchnia zewnętrzna kanały przepływowe kanały przepływowe kształtka rozprowadzająca/dystrybucyjna przestrzeń rozprowadzająca/dystrybucyjna 49 przewód zasilający 50 przestrzeń zbiorcza 51 odpływ połączenie śrubowe strzałki uszczelnienie linie

R1 reagent

R2 reagent

R3 reagent s szerokość szczeliny

Claims (31)

1. Sposób prowadzenia reakcji między przynajmniej dwoma reagentami ciekłymi z użyciem reaktora, w którym co najmniej dwa reagenty przeprowadza się przez przestrzenie reakcyjne w postaci szczelin, utworzonych z elementów ściennych, znamienny tym, że

a) reagenty przeprowadza się przez przestrzenie reakcyjne w postaci szczelin, utworzonych pomiędzy powierzchniami bocznymi, każdorazowo dwóch zasadniczo o tej samej wielkości i zasadniczo prostopadłościennych elementów ściennych, umieszczonych wymiennie wewnątrz prostopadłościennego bloku,

b) podczas reakcji doprowadza się reagenty z usytuowanych po tej samej stronie bloku obszarów brzegowych do przestrzeni reakcyjnych w postaci szczelin i przeprowadza się je jako mieszaninę reakcyjną w tych samych kierunkach w postaci równoległych strumieni przez przestrzenie reakcyjne oraz

c) podczas reakcji ciekły nośnik ciepła przeprowadza się przez rurowe wnęki, umieszczone wewnątrz elementów ściennych i przy czym szerokość szczeliny przestrzeni reakcyjnych „s wynosi między 0,05 a 5 mm, przy czym tak mała szerokość szczeliny „s przestrzeni reakcyjnych w przypadku wybuchowych mieszanin reakcyjnych uniemożliwia rozprzestrzenianie płomienia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej jeden reagent doprowadza się przez elementy ścienne i wprowadza się go do przestrzeni reakcyjnej przez przynajmniej jedną powierzchnię boczną elementów ściennych.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zasila się reagentami przestrzenie reakcyjne z środka rozprowadzającego, umieszczonego na przynajmniej jednej stronie prostopadłoś ciennego bloku.

PL 209 104 B1

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako środek rozprowadzający stosuje się stałą kształtkę z grupami kanałów, których przekrój wybiera się tak mały, że przy doprowadzeniu reagentów tworzących mieszaninę wybuchową nie jest możliwe rozprzestrzenianie się w nich płomienia.

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako środek rozprowadzający stosuje się materiał wypełniający o rozmiarach ziaren i przestrzeniami pośrednimi między nimi tak małymi, że przy doprowadzeniu reagentów tworzących mieszaninę wybuchową nie jest możliwe rozprzestrzenianie się w nich płomienia.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzenie reakcyjne wypełnia się granulowanym katalizatorem.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie boczne elementów ściennych od strony przestrzeni reakcyjnych pokrywa się przynajmniej częściowo materiałem katalitycznym.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie boczne elementów ściennych od strony przestrzeni reakcyjnych zaopatruje się w profilowaną strukturę zwiększającą pole powierzchni.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy ścienne zanurza się, przynajmniej częściowo, w rozpuszczalniku.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się wodę.

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że do rozpuszczalnika dodaje się przynajmniej jeden dodatek stabilizujący przeciw rozkładowi lub degradacji produktu reakcji.

12. Sposób według przynajmniej jednego z zastrz. 1 do 11, znamienny tym, że stosuje się do bezpośredniej syntezy nadtlenku wodoru z wodoru i tlenu, lub gazu zawierającego O2, w obecności katalizatora, zawierającego przynajmniej jeden pierwiastek z podgrup 8 i/lub 1 Układu Okresowego Pierwiastków i wody lub pary wodnej.

13. Sposób według przynajmniej jednego z zastrz. 1 do 11, znamienny tym, że stosuje się do bezpośredniego wytwarzania propenalu z propenu i gazu zawierającego O2, w obecności katalizatora.

14. Sposób według przynajmniej jednego z zastrz. 1 do 11, znamienny tym, że stosuje się do wytwarzania kwasu akrylowego z propenu i gazu zawierającego O2, w obecności katalizatora.

15. Sposób według przynajmniej jednego z zastrz. 1 do 11, znamienny tym, że stosuje się do wytwarzania tlenku etylenu lub tlenku propylenu, odpowiednio z etylenu lub propylenu i gazowego nadtlenku wodoru, w obecności katalizatora tlenkowego lub krzemianowego.

16. Urządzenie do prowadzenia reakcji między przynajmniej dwoma reagentami ciekłymi według zastrz. 1 do 11 obejmujące reaktor, który posiada elementy ścienne (1), przestrzenie reakcyjne (3) w postaci szczeliny i wnęki (5) do przeprowadzania nośnika ciepła, znamienne tym, że w reaktorze

a) przestrzenie reakcyjne (3) są w postaci szczelin utworzonych między powierzchniami bocznymi (2), każdorazowo dwóch zasadniczo o tej samej wielkości i zasadniczo prostopadłościennych elementów ściennych (1), wykonanych z litych płyt i tym, że elementy ścienne (1) ułożone są wymiennie wewnątrz prostopadłościennego bloku (24),

b) zasilania reagentów do przestrzeni reakcyjnych (3) w postaci szczelin znajdują się po tej samej stronie bloku (24) oraz tym, że

c) elementy ścienne (1) posiadają wnęki rurowe (5) do przeprowadzania przez nie ciekłego nośnika ciepła przez elementy ścienne (1) i przy czym szerokość szczeliny („s) przestrzeni reakcyjnych (3) wynosi między 0.05 a 5 mm, i w przypadku wybuchowych mieszanin reakcyjnych, szerokość szczeliny „s przestrzeni reakcyjnych (3) wybrana jest tak mała, że uniemożliwia rozprzestrzenianie w nich płomienia.

17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że w elementach ściennych (1) jest umieszczony, w każdym przypadku, co najmniej jeden kanał zasilający (16) dla przynajmniej jednego reagenta, który prowadzi do omawianej przestrzeni reakcyjnej (3) przez przynajmniej jedną powierzchnię boczną (2) elementów ściennych (1).

18. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że na przynajmniej jednej stronie bloku (24) umieszczony jest środek do rozprowadzania (37, 38), z którego przestrzenie reakcyjne (3) zasilane są reagentami (R1, R2).

19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że środkiem do rozprowadzania (37) jest stała kształtka z grupami kanałów (39, 40), których przekrój wybrany jest tak mały, że w przypadku zasilania reagentami (R1, R2) tworzącymi mieszaninę wybuchową jest uniemożliwione rozprzestrzenianie w nich płomienia.

PL 209 104 B1

20. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że środkiem do dystrybucji (38) jest materiał wypełniający o rozmiarach ziaren i przestrzeniami pośrednimi między nimi, które są tak małe, że w przypadku zasilania reagentami (R1, R2) tworzącymi mieszaninę wybuchową jest uniemoż liwione rozprzestrzenianie w nich płomienia.

21. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że przestrzenie reakcyjne (3) wypełnione są granulowanym katalizatorem.

22. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że powierzchnie boczne (2) elementów ściennych (1) od strony przestrzeni reakcyjnych (3) pokryte są przynajmniej częściowo materiałem katalitycznym.

23. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że powierzchnie boczne (2) elementów ściennych (1) od strony przestrzeni reakcyjnych (3) zaopatrzone są w profilowaną strukturę zwiększającą pole powierzchni.

24. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że przestrzenie reakcyjne (3) przykryte są na rozciągających się równolegle do kierunku przepływu reagentów (R1, R2), wąskich bokach (6) elementów ściennych (1), płytami (41), w których umieszczone są otwory (43) do zasilania i odprowadzania nośnika ciepła do elementów ściennych (1) i od elementów ściennych (1).

25. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że w płytach (41) umieszczone są dalsze otwory (42) do zasilania przynajmniej jednego z reagentów (R1, R2) do elementów ściennych (1) i każdy z elementów ś ciennych (1) zaopatrzony jest w przynajmniej jeden kanał zasilają cy (16), który przez otwory wylotowe (17) prowadzi, w każdym przypadku, do jednej z przestrzeni reakcyjnych (3).

26. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że każdy z elementów ściennych (1) zaopatrzony jest w grupę wnęk (5), przebiegających równolegle do powierzchni bocznych (2) elementów ściennych (1) i zamkniętych na końcach płytami (41), nałożonymi na wąskie boki (6) elementów ściennych (1), w których umieszczone są zbiegające się z wnękami (5) otwory (43) dla nośnika ciepła.

27. Urządzenie według zastrz. 24 albo 25, znamienne tym, że płyty (41) na ich zewnętrznej powierzchni (44) i przed otworami (42, 43) zaopatrzone są w przebiegające poprzecznie do elementów ściennych (1) kanały przepływowe (45, 46) dla co najmniej jednego z reagentów (R1, R2) i/lub nośnika ciepła.

28. Urządzenie według zastrz. 27, znamienne tym, że płyty (41) na ich zewnętrznych powierzchniach (44) odwróconych względem elementów ściennych (1), przykryte są kształtką rozprowadzającą (47), w której znajdują się kanały przepływowe (45, 46), do których wpadają otwory (42, 43) płyty (41).

29. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że elementy ścienne (1) są umieszczone w postaci bloku (24) w zbiorniku ciś nieniowym (25).

30. Urządzenie według zastrz. 18 albo 29, znamienne tym, że zbiornik ciśnieniowy (25) posiada pokrywę (28) ze ścianką dzielącą (29) i dwoma króćcami doprowadzającymi (34, 35) do wprowadzania dwóch reagentów (R1, R2), przy czym wspomniana ścianka dzieląca (29) może być zamontowana na środku rozprowadzającym (37, 38) .

31. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że szerokość szczeliny („s) przestrzeni reakcyjnych (3) może być zmieniana przez zmianę grubości przekładek dystansowych (13).