JPH02500344A - 熱交換反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱交換反応装置 本発明は、固体と気体との間の合成反応又は分解反応を得るために特に用いるこ とのできる熱交換反応装置に関する。

反応装置を組み込んだ多くのシステムが化学工業に用い°られている。これらの システムは上記の合成又は分解反応が、この反応中に使用される熱量についてあ まり心配することなくできるだけ効率的に行われるように構成されている。

ある用途において、特に反応装置が冷却又は熱の発生のたすることが時宜を得た ものであり、そしてこれがため一方において交換された熱量を制御することと他 方においてエネルギーのレベル、すなわちその温度を制御することを必要とする 。この目的のため、反応装置の技術は、化学反応が正しく行われまた熱交換がそ の量とレベルとの両方の面において制御されるようなものでなければならない。

したがって、上記の条件を満足する反応装置においては、反応材料を取り囲む反 応装置の封じ込め部の中に、反応させるのに必要な熱量をもってこの反応材料を 提供する熱交換流体を導入することができなければならず、また他の流体により 反応熱を消散することができなければならない。

本発明の目的は、簡単な構造で容易に製造できまた上記の種々の課題を達成する ことのできる熱交換反応装置を提供することである。

本発明は、化学物質を収容するようになっている円筒状の金属製の封じ込め部を 具備し、この封じ込め部は、その軸方向を通り熱交換流体を循環させるための金 属チューブを有し、さらにこのチューブと円筒状封じ込め部の内部との間で熱交 換を行わせることのできる手段を具備する熱交換反応装置に関するものである。

本発明によれば、この熱交換反応装置は、チューブが、実質的に円筒状封じ込め 部の全体の高さにわたってまたチューブと円筒状封じ込め部の内側面との間の半 径方向の距離の全長にわたって延びる半径方向のフィンを有し、また円筒状封じ 込め部の外側面が半径方向のフィンを有し、さらに円筒状封じ込め部とフィンを 有するチューブとからなる組立体が一部材となっていることによって、規定され るものである。

熱交換流体が循環するチューブの半径方向フィンはしたがって、円筒状封じ込め 部の内部を反応化学物質を収容する一連の区画室に分割する。

チューブ内を循環する熱交換流体はこのチューブのフィンによって化学物質につ いてその熱を交換する。これらフィンの半径方向の配列とこの化学物質内での配 置とのため、これらフィンは熱交換流体とこの化学物質との間に最良の熱交換表 面を提供する。

円筒状封じ込め部の外側面が半径方向のフィンを有しているので、反応装置が、 例えば本出願人の“固体／気体反応による冷却発生方法及びその装置”と題する １９８７年５月２２日のフランス特許出願第８．７０７．２１０号に記載されて いるような合成反応と分解反応が定期的に交互に起こるようなシステムに使用さ れた時、化学物質と反応装置の中に運ばれる流体との間の発熱合成反応の熱を外 部に消散することができるようになる。

さらに、円筒状封じ込め部とフィンを有するチューブとからなる組立体が一部材 であり例えば押出しによって製造することができるので、単一の製造作用によっ て効率的でしかも安価な反応装置を得ることができるようになる。押出しによっ て得られる断面は、得られるべき反応装置の所望の容量にしたがって可変の長さ の要素に切断することができる。

本発明の他の詳細な特徴と利点とは以下の記載からさらに明らかとなろう。

これに限定されない実例が与えられる添付図面において、第１図は本発明の熱交 換反応装置の縦断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は反応 流体を収集し分配するためのドーナツ型中空体の正面図、 第４図は上記のドーナツ型中空体の平面図である。

第１図及び第２図の実施態様において、熱交換反応装置は本質的に、化学物質を 受け入れるようになっている円筒状の金属製封じ込め部１を具備し、この封じ込 め部はその軸方向を貫通して熱交換流体の循環のための金属チューブ２を有して いる。

本発明によれば、チューブ２は、実質的に円筒状封じ込め部１の高さ全体にわた って延びまたチューブ２と円筒状封じ込め部１の内側面１ａとの間の半径方向の 距離全体にわたって延びる半径方向のフィン３を有している（第２図）。

第２図は、一方において円筒状封じ込め部１の外側面が、以下にさらに詳細に明 らかにされるように、この封じ込め部の内部から熱を外部に消散させることがで きる半径方向のフィン４を有していることを示している。

円筒状封じ込め部１とフィン３を有するチューブ２とからなるこの組立体は一部 材となっており押出しによって製造される。

円筒状封じ込め部とフィン３を持ったチューブ２とからなる組立体は好ましくは アルミニウム又はアルミニウムを基材とする合金で作られる。これらの材料は押 出しに適しており理想的な熱伝導性を有している。

上記の反応装置は、アンモニアのような流体と反応することのできる、金属塩化 物のような固体化学物質を収容するようになっている。

この目的のため、円筒状封じ込め部１はこの流体を封じ込め部の中に運ぶことが できるバイブライン５を有している。

図示の実施態様において、円筒状封じ込め部１０対向端部６ａ、６ｂはこれら端 部に溶接されたフランジ７．８によって閉鎖される。円筒状封じ込め部１の端部 フランジの一方７とチューブ２のフィン３の近接端部との間にチューブ２の軸線 を中心とするドーナツ型の中空体９が配置されている。流体を分配するためのパ イプライン５はこの中空体９の中に開チューブ２のフィン３によって区画された 区画室１１の各々と対向して配設された一連のオリフィス１０（第３．４図にも 見られる）を有している。

中空体９のオリフィス１０は管状要素１２が設けられ、これら管状要素１２は、 それ自体が流体に対して浸透性がありかつ中空体９の反対側の円筒状封じ込め部 １の端部まで延びている管状要素１３（第１図参照）によって延長されている。

図示された実施においては、管状要素１３は金属網で作られたスリーブからなり 、この金網の網目は固体生産物がこのスリーブの中に通るのを阻止するよう十分 に密になっている。

フィン３を持ったチューブ２と流体分配バイブライン５とは端部フランジ７と８ に溶接される。フィン３を持ったチューブ２は２つの管状要素２ａ、２ｂによっ て円筒状封じ込め部１の外側に延長され、この管状要素２ａ、２ｂは中央チュー ブ２に２ｃ、２ｄで、すなわち円筒状封じ込め部１の内部に配置されたフィン３ の端部６ａ、６ｂの高さで溶接されている。

上記の反応装置は次のように作動する。

熱オイルのような熱交換流体が外部ポンプ（図示しない）によってチューブ２の 内部を循環される。

空気が、例えば外部モータファンによって円筒状封じ込め部１の外面上に配置さ れたフィン４に向って循環される。

円筒状封じ込め部１内部に収容された固体化学物質と物理的又は化学的に反応す ることのできるガスのような流体がパイプライン５を介して導入される。

フィン３を有するチューブ２内を循環する熱交換流体は、封じ込め部１の中に収 容された固体を完全に加熱しまたそのためこの固体とパイプライン５を介して導 入されたガスとの間の反応によって得られた合成物の分解が起きることができる ようにする。これによって形成されたガスはパイプライン５を介して封じ込め部 １から逃げる。

第２の作動段階において、フィンが付けられたチューブ２の中での熱交換流体の 循環は停止される。代わりに、空気が封じ込め部の外側フィン４に対して吹きつ けられ、そのため固体と封じ込め部１内部のガスとの間の合成反応中に発生した 熱を排除することができるようになる。

もちろん、本発明は上記の実施態様に限定されず、本発明の範囲から逸脱するこ となく、多くの変形がなされ得るものである。

したがって、端部フランジ７と８は封じ込め部１の端部にねじ込みで固定できる 。

さらに、フィン３を持ったチューブ２は円筒状封じ込め部１とは分離されこれに 取りはずし自在に取付ることかできる。

ドーナツ型中空体９は、オリフィス１０のようなオリフィスを有するプレートに よって置き換えられ、そしてチューブ２のフィン３の端部６ａの高さでフランジ ７の下側に締着することができる。

国際調査報告 １−ｗ−１１−ＩＡＩＮ”””Ｎ’　ＰＣＴ／Ｆｌ’１８８１００２５７

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．化学物質を収容するようになっている円筒状金属製封じ込め部（１）を具備 し、この封じ込め部（１）がその軸方向に貫通し熱交換流体を循環させるように なっている金属チューブ（２）を有し、このチューブ（２）と円筒状封じ込め部 （１）との間で熱交換させる手段が設けられ、チューブ（２）が実質的に円筒状 封じ込め部（１）の全高さにわたりまたチューブ（２）と円筒状封じ込め部（１ ）の内側面との間の全半径方向距離にわたって延在する半径方向のフィン（３） を有し、円筒状封じ込め部（１）の外側面が半径方向のフィン（４）を有し、さ らに円筒状封じ込め部（１）とフィン（３）を有するチューブ（２）とからなる 組立体が一部材となっている熱交換反応装置。
2. ２．円筒状封じ込め部（１）とフィン（３）を有するチューブ（２）とからなる 組立体がアルミニウム又はアルミニウム基材合金で作られ、この組立体が押出し によって製造される請求項１に記載の熱交換反応装置。
3. ３．この反応装置が流体と反応できる固体化学物質を収容するようになっており 、円筒状封じ込め部（１）の一方の端部（６ａ）が前記流体を封じ込め部（１） の中に運ぶことができるようにするパイプライン（５）を有している請求項１及 び２のうちの１項に記載の熱交換反応装置。
4. ４．円筒状封じ込め部（１）の対向端部（６ａ，６ｂ）がこれらの端部に溶接さ れたフランジ（７，８）によって密閉されている請求項１から３のうちの１項に 記載の熱交換反応装置。
5. ５．円筒状封じ込め部（１）の一方の端部フランジ（７）とチューブ（２）のフ ィン（３）の近接端部（６ａ）との間にチューブ（２）の軸線を中心とするドー ナツ型の中空体（９）が配設され、流体分配パイプライン（５）が前記中空体（ ９）の中に開口し、この中空体が、チューブ（２）の周りに均一に分配されかつ チューブ（２）のフィン（３）によって区画された区画室（１１）の各々と対向 して配設された一連のオリフィス（１０）を有している請求項３と４のうちの１ 項に記載の熱交換反応装置。
6. ６．中空体（９）のオリフィス（１０）が、流体に対して浸透性を有しかつ前記 中空体（９）の反対側の円筒状封じ込め部（１）の端部まで延びる管状要素（１ ３）によって延長されている請求項５に記載の反応装置。
7. ７．管状要素（１３）が金網で作られたスリーブからなり、この金網の網目がス リーブの中に固体生産物が通るのを阻止するよう十分に密となっている請求項６ に記載の反応装置。