反応容器及び熱交換素子

腐食状況に応じて、各種の金属材料を選択して作製し、高圧容器は複合材料を用いて作製し、投資を減らすことができる。伝熱の需要を満たすために、容器の外には一般的にクリップが付いており、内部にコイルが取り付けられており、コイルは一般的に3組を超えず、導流筒を持っているときのコイルの数はもっと多くてもよい。容器の体積が10 m³より大きい場合、内部伝熱素子は中空熱交換板を採用することができ、単位体積内の伝熱面積は1倍以上高めることができる。

複数組のコイル構造：

よく見られる内蔵熱交換素子は、加工が簡単で、投資が小さく、高圧に耐えるなどの特徴があり、反応器内のコイルの面積は一般的に5㎡/m³を超えず、その熱伝達能力は90%以上の反応を満たすことができたが、大容積を満たすことができず、激しい熱放出の化学反応があり、特に熱伝達温度差が小さい場合。

マルチグループコイル構造図

熱交換板構造（ZL反応釜と熱交換板、ZL201420849938.6）：

複数組のコイルチューブがまだ伝熱要件を満たすことができない場合、通常の設計では外循環+外付け熱交換器の形式を採用し、伝熱能力は無限に拡大することができる。しかし、これは装置の投資とエネルギー消費を増加させ、外循環ポンプは高圧と触媒摩耗の下で使用寿命が短い。そのため、内蔵の熱交換板は熱伝達能力を高める有効な方法である。

内蔵熱交換板は一般的に10 m³より大きい容器内部に取り付けられ、数十枚の垂直な熱交換板はすべて容器内に配置され、環状に配置され、熱交換板は一定のラジアンを持ち、取り付け時に適切な後退角を持ち、流体の流れに良好なガイド作用を持つ。各熱交換板は2枚の金属板を溶接して製造され、2枚の板の間にハニカム状の穴が開けられ、冷却媒体が内部を流れて反応熱を持ち帰り、ハニカム構造は熱交換板の強度を大幅に増加させた。この熱交換形式は伝熱面積を10㎡/m³以上に大幅に増加させることができ、しかも伝熱係数はコイルより明らかに向上する。熱伝達能力の大幅な増加により、熱伝達温度差に対する要求が低下し、熱交換板内では温度の高い軟水を用いて循環冷却することができ、また一般的な工業循環水を用いて軟水を冷却することが可能となり、この方法は反応器内の熱交換素子内部構造の問題を根本的に解決することができる。要するに、熱交換板を内蔵する技術は液相触媒水素化装置の熱伝達設計をより柔軟にする。

コイルと比べて、熱交換板の明らかな優位性は熱交換面積が大きく、熱伝達係数が高く、しかも液体の軸方向の流動減衰が減少し、触媒の懸濁に有利である。

内蔵熱交換ボード

反応器内蔵コイルと熱交換板の流れ場比較図