專利名稱：隔離器單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多用途流動模塊(諸如連續(xù)板式反應(yīng)器)的隔離器單元，和在多用途流動模塊中這種隔離器單元的使用。
背景技術(shù)：
在連續(xù)板式反應(yīng)器或用于其它目的的流動模塊中，兩個(gè)或更多個(gè)流動板的疊層與任選的換熱器板、阻擋板和/或端板夾緊在一起，從而形成一個(gè)或多個(gè)流動通道。板在高壓下夾緊在一起，以便確保流動通道的良好密封。反應(yīng)器的不同部分可需要與反應(yīng)器的鄰近部分熱隔離，以減少與傳熱相關(guān)的問題。鄰近流動通道可需要彼此隔離，以便最小化在反應(yīng)通道之間的任何熱串?dāng)_。反應(yīng)器的端板可需要與板的疊層的其它部分熱隔離，以便維持在疊層中的流動通道的良好密封。在遭受急劇升降的溫度梯度之后，諸如在快速加熱或冷卻 流動板期間，這種端板可變形并且由此未能維持統(tǒng)一的壓力分布和因而在板的疊層中的良好密封。由具有合適的隔離特性的聚合材料(諸如PTFE(聚四氟乙烯))制造的隔離器板經(jīng)受如下缺點(diǎn)它們可在高壓下和高溫下塑性變形，從而導(dǎo)致降低的性能和再使用性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供可在多用途流動模塊中經(jīng)得住高壓和高溫的組合的熱隔離器。進(jìn)一步的目的為提供容易操作、堅(jiān)固并且能夠再使用的這種熱隔離器。因而，本發(fā)明涉及用于多用途流動模塊的隔離器單元，其包括多個(gè)熱隔離層，該熱隔離層與多個(gè)板一起布置在夾層結(jié)構(gòu)中，使得橫跨夾層結(jié)構(gòu)提供熱隔離。優(yōu)選地該單元包括限定夾層結(jié)構(gòu)的第一和第二外側(cè)的第一和第二板，在夾層結(jié)構(gòu)中熱隔離層布置成在所述第一和第二外側(cè)之間提供熱隔離。該單元可為以隔離器板的形式的板狀，其具有比橫跨夾層結(jié)構(gòu)的厚度大或大很多的橫向范圍。作為包括所述板和隔離層的夾層結(jié)構(gòu)的作用，隔離器單元被提供成易于操作、SP使在遭受高壓和高溫下可被使用并且再使用、并且可被以充分保存形式插入多用途流動模塊并且以充分保存形式從多用途流動模塊取出。夾層結(jié)構(gòu)還可包括至少一個(gè)彈性部件，該至少一個(gè)彈性部件可為多個(gè)隔離層中的一個(gè)或多個(gè)。因而，熱隔離器可當(dāng)遭受輕微的不均勻的壓力分布時(shí)提供壓力的分布。隔離層還優(yōu)選地為可延展的，由此減少在遭受高應(yīng)力之后破裂的風(fēng)險(xiǎn)。板優(yōu)選地為比隔離層更硬，并且可具有大于lOGPa、優(yōu)選地大于IOOGPa的楊氏模量。因而改善了隔離器單元的操作和該單元的壓力分布特性。板優(yōu)選地由抗蠕變材料制造。板還可由沿著板提供傳熱的材料制造，由此在夾層結(jié)構(gòu)的橫向方向上分配熱。各隔離層可為以隔離材料的連續(xù)板片的形式。該隔離層還相對它們的橫向尺度為薄的。該隔離材料優(yōu)選地具有高屈服強(qiáng)度、低水平的蠕變并且/或者可抵抗在60°C和200°C之間的溫度。
用于隔離層的合適的材料包括膨脹PTFE (膨脹聚四氟乙烯),PEEK(聚醚醚酮)和PPS (聚苯硫醚)。板中的至少一個(gè)的樣式(pattern)可形成為具有如下結(jié)構(gòu)，即使得在結(jié)構(gòu)的壓縮之后將鄰近隔離層保留在夾層結(jié)構(gòu)中。該樣式可為規(guī)律的或不規(guī)律的并且布置成使得在遭受樣式板和在夾層結(jié)構(gòu)中的鄰近隔離層之間的剪切力之后改善夾緊。由此所述隔離層更好地保留在夾層結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選地在夾層中的多個(gè)板的樣式被形成。樣式板可具備以延伸通過相同板的多個(gè)開口的形式的樣式，該開口分布在板之上。由此板可容易地具備在板的兩側(cè)上的所述樣式。開口還可提高單元的熱隔離特性。限定夾層結(jié)構(gòu)的外側(cè)的至少一個(gè)板可形成為基本上不具有這種開口，以便保護(hù)由板覆蓋的隔離層免于環(huán)境。
開口的面積可占據(jù)樣式板的表面面積的至少5%。開口的面積還可占據(jù)樣式板的表面面積的小于20%。優(yōu)選地,開口的面積可占據(jù)樣式板的表面面積的6-10%。在樣式板上的開口的面積被選擇成使得一方面達(dá)到良好的保持作用，并且另一方面限制由板提供到隔離層的接觸壓力。隔離層中的至少一個(gè)可包括膨脹PTFE(膨脹聚四氟乙烯)。由此隔離層可被提供成具有良好的隔離特性并且可在高壓和高溫下使用。另外，由于夾層結(jié)構(gòu)，膨脹PTFE層的形狀在遭受壓力循環(huán)之后可維持。優(yōu)選地，在夾層結(jié)構(gòu)中的所有的隔離層由膨脹PTFE制造。隔離層的材料還優(yōu)選地抗工藝助劑。板中的至少一個(gè)可為金屬板，優(yōu)選不銹鋼板?？蛇x地，至少一個(gè)板可由鎳基合金制造，該鎳基合金諸如在商標(biāo)Hastelloy 下已知的合金。其它可能的材料可為鈦、鉭或具有高度抗腐蝕性的任何其它合金或金屬。由此該單元可被使得抗各種工藝助劑。隔離器單元優(yōu)選地為以整體單元的形式并且還可包括將夾層結(jié)構(gòu)保持在一起的緊固裝置，由此提供特別容易操作的隔離器單元。所述緊固裝置可包括至少一個(gè)鉚釘，其至少部分地延伸通過夾層結(jié)構(gòu)，并且其中，所述鉚釘包括熱隔離材料，優(yōu)選PTFE，或者由熱隔離材料，優(yōu)選PTFE構(gòu)成。由此最小化橫跨夾層結(jié)構(gòu)的熱橋的風(fēng)險(xiǎn)。夾層結(jié)構(gòu)還可通過以隔離層和板之間的結(jié)合物的形式的緊固裝置而保持在一起，該結(jié)合物諸如粘性結(jié)合物或非粘性結(jié)合物。所述緊固裝置可包括至少一個(gè)剛性元件，其至少部分地延伸通過夾層結(jié)構(gòu)，該剛性元件布置成在隔離器單元的壓縮之后提供熱隔離間隙到第一或第二板。剛性元件可以以螺釘?shù)男问奖惶峁?，用于將隔離器單元緊固到多用途流動模塊。本發(fā)明還涉及流動模塊，其包括一個(gè)或多個(gè)流動板，各流動板具有流動通道，該流動通道在流動通道的各端處具有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口，和根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元。在本發(fā)明的另一方面中，它涉及在包括一個(gè)或多個(gè)流動板的流動模塊中隔離器單元的使用，用于使多用途流動模塊的部分彼此熱隔離?？砂ǜ鶕?jù)本發(fā)明的隔離器單元或者其中這種隔離器單元可被使用的流動模塊或板式反應(yīng)器或其它布置的實(shí)例可在W02007050013、W0200707328U PCT/SE2010/050397,W02008066447 和 W02009142579 中找到。根據(jù)本發(fā)明的隔離器單元還適合用于其它流動模塊，諸如其它板式反應(yīng)器或換熱器。本發(fā)明的進(jìn)一步的可選實(shí)施例在權(quán)利要求中限定。本發(fā)明的各種實(shí)施例現(xiàn)將參考附圖更詳細(xì)地解釋。附圖的目的在于示出本發(fā)明并且不意圖限制它的范圍。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的隔離器單元的分解圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的隔離器單元的部分的截面圖。
具體實(shí)施方式
隔離器單元I以分解圖在圖I中示出，其中，三個(gè)隔離層2、3和4定位在四個(gè)板
5、6、7和8中間。隔離層和板形成夾層結(jié)構(gòu)9。隔離層由在未壓縮狀態(tài)下具有Imm厚度的膨脹PTFE(膨脹聚四氟乙烯)制造。板5、6、7和8為由耐酸不銹鋼制造的金屬板。限定夾層結(jié)構(gòu)9的外側(cè)中的一個(gè)的板5具有2_厚度。板6和7、和限定夾層結(jié)構(gòu)的另一外側(cè)的板8為Imm厚。隔離單元的橫向尺寸大于100mm,優(yōu)選在范圍200_600_內(nèi)，但是可能大于IOOOmm0板5、6和7中的各個(gè)依靠在各板之上分布的多個(gè)孔10而在板的兩側(cè)上具備樣式表面。孔占據(jù)板5、6和7中的各個(gè)的表面面積的大約9%?？诪閳A形的并且在樣式板的表面之上規(guī)律地隔開。限定夾層結(jié)構(gòu)的外表面的板8的主要部分沒有以孔的形式的這種樣式。由此板8保護(hù)在下面的隔離層2免于損害，并且當(dāng)安裝時(shí)優(yōu)選地限定隔離器單元的外側(cè)。夾層結(jié)構(gòu)9通過以多個(gè)PTFE鉚釘11的形式的緊固裝置而保持在一起，該多個(gè)PTFE鉚釘11沿著線AB插入通過在板中的孔12、13和14以及在隔離層中的孔15。在圖2中，隔離單元I的夾層結(jié)構(gòu)9的特寫以截面示出，從而更詳細(xì)地描述這種緊固裝置。夾層結(jié)構(gòu)仍包括三個(gè)隔離層2、3和4，其定位在四個(gè)板5、6、7和8中間。延伸通過在夾層結(jié)構(gòu)9中的孔12、13、14和15的鉚釘11依靠與限定夾層結(jié)構(gòu)的外側(cè)中的一個(gè)的板5接合的錐形頭部分16和變形成與限定夾層結(jié)構(gòu)的另一外側(cè)的板8接合的端部分17而將夾層結(jié)構(gòu)保持在一起。外部板5和8合適地具備圍繞孔12和14的錐形表面18和19，用于與鉚釘接合。錐形表面可依靠示出為圍繞孔12的錐形孔口 18、或依靠示出為圍繞孔14的錐形凹陷部19而提供。具備孔口的板5合適地厚于具備凹陷部的板8。板8中的凹陷部的尺寸、和板6和7中的孔13的尺寸使得以避免在夾層結(jié)構(gòu)中的板之間的任何物理接觸，以便最小化橫跨隔離器單元的任何熱橋。因此孔13的尺寸與圍繞孔14的凹陷部的外部尺寸大約相同。當(dāng)被完全地壓縮時(shí)，凹陷部的深度小于板6和7和隔離層2、3和4的總厚度。當(dāng)組裝夾層時(shí)，鉚釘11沿著線AB插入通過孔12、13、14和15，并且鉚釘?shù)亩瞬糠?7通過施加壓力而變形成與板8接合。當(dāng)在板式反應(yīng)器中使用時(shí)，隔離器單元處于壓縮應(yīng)力下。在這種板式反應(yīng)器中的壓力可為在10-30MPa內(nèi)，典型地20MPa。在這種板式反應(yīng)器中的溫度還可為在從60°C到200°C的范圍內(nèi)。隔離層2、3和4當(dāng)遭受大約7-8MPa的壓力時(shí)將壓縮到初始厚度的大約30%。因而，在隔離層遭受由圍繞的板傳遞的壓縮應(yīng)力的區(qū)域中，層將壓縮。在孔10的區(qū)域中，隔離層將不會任何更大程度地壓縮。由此孔將在壓縮期間將隔離層鎖緊在橫向位置中，并且將在壓縮期間減少剪切應(yīng)力對隔離層的作用，其原本可導(dǎo)致隔離層中的材料塑性地流動。然而，即使沒有孔，夾層結(jié)構(gòu)本身將依靠與板的表面的機(jī)械互鎖而在結(jié)構(gòu)內(nèi)包含薄的隔
尚層O在圖I中示出的隔離器單元還包括孔，用于將隔離器單元安裝到例如板式反應(yīng)器的板。用于安裝的這種孔20、21、22和23以與用于鉚釘?shù)目?2、13、14和15類似的方式沿著線CD延伸通過在夾層結(jié)構(gòu)中的板和隔離層。當(dāng)安裝時(shí)限定隔離器單元的外側(cè)的板8中的孔22具備錐形凹陷部或錐形孔口，其類似于用于鉚釘?shù)目?。隔離器單元通過插入并且拉緊具有錐形頭的螺栓或螺釘(未示出)、沿著線CD通過用于安裝的孔而優(yōu)選地安裝。在用于板式反應(yīng)器的隔離器單元的壓縮期間，彈性膨脹PTFE隔離層將變成壓縮的，由此減小夾層結(jié)構(gòu)的總厚度。用于安裝的螺釘或螺栓的頭然后將使與圍繞孔22的凹陷部部分的接觸松弛。凹陷部的尺寸和/或螺栓或螺釘?shù)念^的尺寸為使得頭將不延伸到處于壓縮狀態(tài)的板8的外表面。由于這些特征，螺釘或螺栓仍將不由于夾層結(jié)構(gòu)的外表面之間的熱橋效應(yīng)而危害熱隔離。作為替換物，隔離器板可通過已經(jīng)具有熱隔離特性的螺栓等(諸如由熱隔離材料制造)而安裝。·
權(quán)利要求
1.一種用于多用途流動模塊的隔離器單元，其包括多個(gè)熱隔離層，所述多個(gè)熱隔離層與多個(gè)板一起布置在夾層結(jié)構(gòu)中，以橫跨所述夾層結(jié)構(gòu)提供熱隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的隔離器單元，其特征在于，所述夾層結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)彈性部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔離器單元，其特征在于，所述至少一個(gè)彈性部件為至少一個(gè)隔離層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元，其特征在于，各隔離層為以隔離材料的連續(xù)板片的形式。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元，其特征在于，所述板中的至少一個(gè)的樣式形成為使得在壓縮之后將鄰近隔離層保留在所述夾層結(jié)構(gòu)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔離器單元，其特征在于，所述樣式板具備多個(gè)開口，其延伸通過相同板，所述開口分布在所述板之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔離器單元，其特征在于，所述開口的面積占據(jù)所述樣式板的表面面積的至少5%并且優(yōu)選小于20%。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元，其特征在于，所述隔離層中的至少一個(gè)包括膨脹PTFE或從由膨脹PTFE、PEEK和PPS組成的組中的材料中的一種或多種選取的材料。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元，其特征在于，所述板中的至少一個(gè)為金屬板，優(yōu)選不銹鋼板。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元，其特征在于，所述隔離器單元還包括使所述夾層結(jié)構(gòu)保持在一起的緊固裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔離器單元，其特征在于，所述緊固裝置包括至少部分地延伸通過所述夾層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)鉚釘，并且其中，所述鉚釘包括熱隔離材料，優(yōu)選PTFE，或者由熱隔離材料，優(yōu)選PTFE構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔離器單元，其特征在于，所述緊固裝置包括至少部分地延伸通過所述夾層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)剛性元件，所述剛性元件布置成在所述隔離器單元的壓縮之后提供熱隔離間隙到所述第一板或所述第二板。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的隔離器單元，其特征在于，所述至少一個(gè)剛性元件以螺釘?shù)男问接糜趯⑺龈綦x器單元緊固到多用途流動模塊。
14.一種多用途流動模塊，其包括一個(gè)或多個(gè)流動板，各流動板具有流動通道，所述流動通道在所述流動通道的各端處具有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口 ；和根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元。
15.在包括一個(gè)或多個(gè)流動板的多用途流動模塊中根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任一項(xiàng)所述的隔離器單元的使用，用于使所述多用途流動模塊的部分彼此熱隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于多用途流動模塊(諸如板式反應(yīng)器)的隔離器單元，其包括多個(gè)熱隔離層，該多個(gè)隔離層與多個(gè)板一起布置在夾層結(jié)構(gòu)中，以橫跨夾層結(jié)構(gòu)提供熱隔離。本發(fā)明還涉及在包括一個(gè)或多個(gè)流動板的多用途流動模塊中這種隔離器單元的使用，用于使多用途流動模塊的部分彼此熱隔離。
文檔編號F28D9/00GK102958600SQ201180032833
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者K.赫格倫, M.林格瓦爾 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司