DE60220886T2 - Verfahren zur durchführung von chemischen reaktionen unter pseudo-isothermischen bedingungen - Google Patents
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Description
- Gebiet der Anmeldung
- In ihrem breiter gefassten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Ausführung von chemischen Reaktionen unter pseudo-isothermischen Bedingungen, d.h. unter Bedingungen, bei denen die Reaktionstemperatur in einem engen Bereich von Werten um einen vorbestimmten Optimalwert gesteuert wird.
- Diese Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren der vorstehend erwähnten Art zur Steuerung der Temperatur von katalytisch beeinflussten Reaktionen, die auf der Verwendung von in der Reaktionsumgebung, beispielsweise in einem katalytischen Bett, eingetauchten Wärmetauschern beruhen, in der eine ausgewählte chemische Reaktion stattfindet.
- Noch mehr ins Einzelne gehend, obwohl nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren, bei der die Steuerung der Reaktionstemperatur durch Verwendung von plattenförmigen Austauschern erhalten wird, die in ein katalytisches Bett eingetaucht sind und innen von einem geeigneten Wärmeaustausch-Betriebsfluid durchströmt werden.
- Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Wärmetauscher mit einem geeigneten Aufbau zur Ausführung des vorstehend erwähnten Verfahrens.
- Stand der Technik
- Wie man weiß, ist es für exotherme oder endotherme chemische Reaktionen wie etwa die Synthesereaktionen von Methanol, Formaldehyd oder Styrol, zu deren zufriedenstellendem Abschluss notwendig, von der Umgebung, in welcher die Reaktion stattfindet, Wärme abzuziehen bzw. dieser Umgebung bereitzustellen, um so ihre Temperatur in einem engen Bereich um einen vorbestimmten theoretischen Wert zu steuern.
- Es ist ebenfalls bekannt, dass für den vorstehend erwähnten Zweck Wärmetauscher in den verschiedensten Arten vielfach verwendet werden, die in der Reaktionsumgebung (üblicherweise ein katalytisches Bett) ein getaucht sind und innen von einem geeigneten Wärmeaustausch-Betriebsfluid durchströmt werden.
- Der pseudo-isothermische Grad der Reaktion, d.h. der Grad des Fortschritts oder die Beendigung der Reaktion selbst, hängt von der Art ab, in der solche Wärmetauscher verwendet werden, von ihrer Funktionalität und von der Effektivität, mit welcher der Reaktionsumgebung die Wärme bereitgestellt bzw. von dieser abgezogen wird (thermische Ausbeute).
- Obwohl sie vorteilhaft sind, was gewisse Aspekte von ihnen anbelangt, haben die Verfahren aus dem Stand der Technik, die bisher zur Ausführung von chemischen Reaktionen unter pseudo-isothermischen Bedingungen verwendet werden, einen anerkannten Nachteil, der in der Industrie eine Grenze bezüglich des Grads des Fortschritts oder der Beendigung der Reaktion selbst darstellt.
- Und zwar macht das Betriebsfluid, das einen Wärmetauscher gemäß einem vorbestimmten Einlass-/Auslasspfad durchströmt, notwendigerweise eine beträchtliche Temperaturveränderung durch, indem es Wärme mit der Umgebung (zum Beispiel einem katalytischen Bett) austauscht, in welcher der Wärmetauscher angeordnet ist.
- Einer solchen Temperaturveränderung des Betriebsfluids, die im Wesentlichen kontinuierlich entlang des Pfads stattfindet, entspricht zwangsläufig eine kontinuierliche Abnahme des Betriebswirkungsgrads des Wärmetauschers.
- Und zwar ist der Wärmeaustausch zwischen dem Betriebsfluid und der Reaktionsumgebung entlang den Wänden des Wärmetauschers nicht homogen, sondern tendiert dahingehend, dort abzusinken, wo die Temperaturdifferenz zwischen dem innen befindlichen und außen befindlichen Fluid abnimmt.
- Dementsprechend ist der pseudo-isothermische Grad der Reaktionsbedingungen, der durch die Verfahren und die Austauscher aus dem Stand der Technik erreicht wird, durch eine Reaktionstemperatur gekennzeichnet, die in einem stets relativ breiten Bereich von Werten um den einen Wert herum gesteuert wird, welcher der Referenzisotherme ent spricht. Diese Situation steht auch in Verbindung mit einem begrenzten Grad des Abschlusses der betrachteten chemischen Reaktion.
- In der
US-A-2 745 823 ist ein Verfahren zur Herstellung eines polymeren Materials unter pseudo-isothermischen Bedingungen beschrieben. - Zusammenfassung der Erfindung
- Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren zum Ausführen von chemischen Reaktionen unter so genannten pseudo-isothermischen Bedingungen bereitzustellen, das auf dem Einsatz von Wärmetauschern beruht, die in der Umgebung arbeiten, in der eine vorbestimmte Reaktion ausgeführt wird, und dazu ausgelegt sind, einen vorbestimmten konstanten Wert der Reaktionstemperatur beizubehalten, oder jedenfalls die Temperatur in einem sehr engen Bereich von Werten zu halten, um so den Grad des Fortschritts oder der Beendigung der Reaktion wesentlich zu steigern, bezüglich dessen, was bisher mit den Verfahren aus dem Stand der Technik möglich war.
- Der Gedanke zur Lösung des Problems besteht darin, die Temperatur eines Wärmeaustausch-Betriebsfluids auf dem vorerwähnten vorbestimmten Wert zu halten, wenn es den jeweiligen Wärmetauscher durchströmt.
- Gemäß diesem Gedanken wird das oben angegebene technische Problem gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur kontinuierlichen Ausführung einer ausgewählten chemischen Reaktion unter pseudo-isothermischen Bedingungen in einer vorbestimmten Reaktionsumgebung wie zum Beispiel einem katalytischen Bett, die Schritte umfassend, in der Reaktionsumgebung mindestens einen Wärmetauscher bereitzustellen, der mit einem ersten Strom eines Wärmeaustausch-Betriebsfluids bei einer entsprechenden vorbestimmten Einlasstemperatur gespeist wird, wobei das Betriebsfluid den mindestens einen Wärmetauscher gemäß einem entsprechenden Einlass-/Auslasspfad durchströmt;
welches Verfahren gekennzeichnet ist durch:
Einspeisen eines zweiten Stroms eines Betriebsfluids mit einer entsprechenden vorbestimmten Einlasstemperatur in den mindestens einen Wärmetauscher an einer oder mehreren Zwischenpositionen des Pfads. - Durch geeignete Auswahl der Einlasstemperatur des zweiten Stroms und der Anzahl der Zwischenpositionen, an denen eine Vermischung des zweiten Stroms mit dem Fluid des ersten Stroms stattfindet, ist es möglich, die Temperatur des Betriebsfluids zurück auf die Einlasstemperatur zu drücken, oder zumindest auf eine Temperatur, die dieser sehr nahe kommt. Von daher ist es möglich, die Temperatur des Wärmeaustausch-Betriebsfluids innerhalb eines sehr schmalen Bereichs von Werten um einen vorbestimmten Wert herum zu regeln, wenn nicht sogar die Temperatur des Fluids im Wesentlichen konstant zu halten, während es den jeweiligen Austauscher durchströmt.
- Überdies bezieht sich die Erfindung auf einen Wärmetauscher mit baulichen und funktionellen Merkmalen, die dazu ausgelegt sind, das vorstehend erwähnte Verfahren auszuführen.
- Die Merkmale und Vorteile eines Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden Beschreibung eines aufzeigenden und nicht einschränkenden Beispiels einer Ausführungsform davon, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
-
1 zeigt schematisch eine axonometrische Ansicht eines Wärmetauschers, der zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. -
2 zeigt schematisch und in einer vergrößerten und in ihre Einzelteile zerlegten Ansicht ein Detail des Austauschers von1 . -
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie III-III des Austauschers von1 . -
4 zeigt eine schematische und perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Austauschers von1 . -
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von4 . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Mit Bezugnahme auf die vorstehenden Figuren ist ein Wärmetauscher, der zur Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in seiner Gänze mit der Bezugszahl
1 angegeben. - Dieser Wärmetauscher
1 , der nur aus schematischen Gründen und der Einfachheit halber eine flache quaderförmige Gestaltung hat, weist zwei breite Wände2 und3 auf, die vorzugsweise aus Metallblechen gefertigt, im Wesentlichen flach und nebeneinander gesetzt sind, und in vorbestimmter beabstandeter Beziehung durch Umfangswände4 mit verringerter Breite miteinander verbunden sind. - Zwischen den Wänden
2 ,3 und4 ist eine Kammer5 gebildet, die dazu gedacht ist, durch ein Anschlussstück6 für den Fluideinlass auf einer Seite mit einer Quelle (nicht gezeigt) eines Wärmeaustausch-Betriebsfluids in Verbindung zu stehen, und auf der anderen Seite über ein Anschlussstück7 für den Fluidauslass mit einem Sammelrohr (ebenfalls nicht gezeigt) zum Ausleiten des Fluids in Verbindung zu stehen. - Über Einrichtungen wie Umlenkbleche, Trennwände und dergleichen, die nicht gezeigt sind, da sie von herkömmlicher Natur sind, ist in der Kammer
5 ein Pfad für das Betriebsfluid gebildet. Der Pfad erstreckt sich zwischen den Anschlussstücken6 ,7 und ist so ausgelegt, dass er mit den gesamten gegenüberliegenden Wänden2 ,3 des Wärmetauschers1 in Kontakt ist. - Zwei (oder mehr) gleiche Verteiler
8 ,9 sind an einer der Wände des Wärmetauschers1 befestigt, zum Beispiel an der Wand3 , und zwar an vorbestimmten Zwischenpositionen des Pfads. Die Verteiler8 ,9 erstrecken sich parallel zueinander unter vorbestimmten Abständen vom Anschlussstück6 für den Fluideinlass bzw. vom Anschlussstück7 für den Fluidauslass. - Die Verteiler
8 und9 , die in gegenseitig beabstandeter Beziehung stehen, sind auf einer Seite in Fluidverbindung mit der Kammer5 des Wärmetauschers1 , und auf der anderen Seite durch Anschlussstücke11 bzw.12 mit einer Leitung10 zur Einspeisung von Betriebsfluid. - Insbesondere umfasst gemäß der bevorzugten Ausführungsform (
2 ) jeder Verteiler8 ,9 eine Vielzahl von Durchgangslöchern13 , die in der Wand3 ausgebildet und wenigstens in einer geradlinigen Ausrichtung gleichmäßig angeordnet sind, wobei die Ausrichtung längs des Verteilers8 ,9 selbst und längs eines Gehäuses14 verläuft. Das Gehäuse14 hat im Wesentlichen eine Röhrenform, die, wenn es an der Wand3 zur Überdeckung der Vielzahl von Löchern13 befestigt ist, mit dieser eine Verteilerkammer15 für das Betriebsfluid bildet, wie aus der nachfolgenden Beschreibung klar hervorgehen wird. - Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist zur Steuerung der Temperatur einer chemischen Reaktion, zum Beispiel der stark exothermen Synthese von Methanol, eine Vielzahl von Wärmetauschern
1 der vorstehend beschriebenen Art in geeigneter Weise in der Umgebung angeordnet, wo die Reaktion kontinuierlich stattzufinden hat, wie etwa in einem ausgewählten katalytischen Bett. - Jeder der Austauscher
1 ist an einer Seite an eine Quelle (nicht gezeigt) des Wärmeaustausch-Betriebsfluids durch das jeweilige Anschlussstück6 für den Fluideinlass angeschlossen, und auf der anderen Seite durch das jeweilige Anschlussstück7 für den Fluidauslass mit einem gemeinsamen Abströmsammelrohr (nicht gezeigt) verbunden. - Die Verteiler
8 ,9 jedes Wärmetauschers sind über die Leitung10 wiederum an die Betriebsfluidquelle angeschlossen. - Sobald dieser vorbereitende Schritt ausgeführt ist, kann die ausgewählte chemische Reaktion in Gang gesetzt werden.
- Während der Reaktion wird die dabei erzeugte oder absorbierte Wärme durch die Vielzahl der Wärmetauscher
1 zumindest teilweise von der Reaktionsumgebung entfernt bzw. dieser zur Verfügung gestellt. Die Austauscher1 setzen die Umgebung mit einem ersten Strom des Betriebsfluids in Wärmeaustauschbeziehung, der in jeden der Austauscher durch die jeweiligen Einlassanschlussstücke6 eingespeist wird. - Die Durchflussrate des ersten Stroms sowie die Temperatur des Betriebsfluids werden vorab in einer an und für sich bekannten Art und Weise gemäß den chemischen und kinetischen Eigenschaften der spezifi schen Reaktion berechnet, wobei berücksichtigt wird, dass der "Ertrag" des Wärmeaustauschs (und somit der Grad des Fortschritts der Reaktion) auch von der Temperaturdifferenz abhängt, die zwischen der Reaktionsumgebung und dem Betriebsfluid besteht.
- In dem Bereich der Austauscher
1 , der näher an den jeweiligen Einlassanschlussstücken6 Liegt, wo die Temperaturdifferenz ihr Maximum hat, findet man den maximalen Ertrag des Wärmeaustauschs vor. Aber gerade wegen dieses Wärmeaustauschs verändert sich die Temperatur des Betriebsfluids, wenn es von den Einlassanschlussstücken wegströmt, auf ihrem Pfad durch die Austauscher, und zeigt somit die Tendenz, sich der Temperatur der Reaktionsumgebung anzugleichen. - Um zu vermeiden, dass aufgrund der obigen Veränderung die Temperatur des Betriebsfluids aus einem vorbestimmten Bereich von Werten "herausfällt", welches ein um einen vorab berechneten Wert liegender enger Bereich ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein zweiter Strom des Betriebsfluids in jeden Austauscher durch die Einspeiseleitung
10 bzw. die mehreren Verteiler8 ,9 eingespeist. - Natürlich ist die Fluidtemperatur dieses zweiten Stroms so ausgewählt, dass bei Vermischung der beiden Ströme innerhalb der Austauscher an der Position der Verteiler diese Temperatur so nahe wie möglich an der Einlasstemperatur des ersten Stroms liegt.
- Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es bei geeigneter Wahl der Temperatur des zweiten Stroms und der Anzahl und Position der Verteiler
8 ,9 an jedem Austauscher somit möglich, die Temperatur des Wärmeaustausch-Betriebsfluids auf seiner Bahn durch einen Wärmetauscher innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Werten zu halten. - In Anbetracht der engen Korrelation zwischen der Temperatur der Reaktionsumgebung und derjenigen des Wärmeaustauschfluids, welches in solch einer Umgebung arbeitet, ist es gleichermaßen möglich, die Temperatur der Reaktionsumgebung zu steuern, die im Wesentlichen der Temperatur der Reaktion entspricht.
- Ein weiterer, sich aus der vorliegenden Erfindung ergebender Vorteil besteht in der Möglichkeit der Steuerung des Wärmeaustauschkoeffi zienten zwischen dem in einem Wärmetauscher strömenden Fluid und einem in der Reaktionsumgebung strömenden Reaktionsfluid.
- Und zwar ist es durch Einspeisen des Betriebsfluids in den Wärmetauscher durch eine Vielzahl von getrennten Strömen möglich, die Durchflussrate und Durchflussgeschwindigkeit dieser Ströme unabhängig voneinander zu variieren, und folglich die Durchflussrate und Durchflussgeschwindigkeit des Betriebsfluids innerhalb des Wärmetauschers in geeigneter Weise zu steuern.
- Da diese Parameter direkt den Wärmeaustauschkoeffizienten beeinflussen (wobei man sagen kann, dass, je höher die Durchflussrate und Durchflussgeschwindigkeit des Betriebsfluids ist, desto höher ist der Wärmeaustauschkoeffizient, und umgekehrt), ist es dank der vorliegenden Erfindung somit möglich, den gewünschten Wärmeaustausch entlang des gesamten Wärmetauschers zu erhalten, womit man in der Lage ist, den Fortschritt der chemischen Reaktion optimal zu steuern.
- Mit Bezug auf
4 und gemäß einer bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform des Wärmetauschers der vorliegenden Erfindung ist die Einspeiseleitung des zweiten Stroms des Betriebsfluids durch den Wärmetauscheraufbau selbst gebildet. - Insbesondere umfasst der Wärmetauscher
20 zwei Metallbleche21 ,22 mit verringerter Dicke, so dass sie plastisch verformt werden können, die miteinander im Wesentlichen in Nebeneinanderlage mittels einer Umfangsschweißung23 verbunden sind. - Die Schweißung
23 wird ausgeführt, indem an entgegengesetzten Seiten20a ,20b der Bleche das Vorhandensein von Einlass- und Auslassanschlussstücken24 bzw.25 für ein Betriebsfluid berücksichtigt wird. - Diese Bleche
21 ,22 sind darüber hinaus miteinander durch eine im Wesentlichen L-förmige Schweißlinie27 verbunden, die parallel zu einer Seite20c des Wärmetauschers20 verläuft, ohne Fluideinlass- oder Fluidauslassanschlussstücke, und unter einem verringerten Abstand dazu. Auf der Seite20a des Wärmetauschers20 , und auf der Seite der Schweißung27 , ist ein drittes Anschlussstück28 für den Einlass eines zweiten Stroms des Betriebsfluids vorgesehen, wie aus der nachfolgenden Beschreibung klarer hervorgehen wird. - Durch eine elastische Verformung der Bleche
21 ,22 , die erhalten wird, indem man beispielsweise ein Druckgas zwischen sie einbläst, bildet sich eine Kammer26 , die dazu gedacht ist, von einem Wärmeaustausch-Betriebsfluid durchströmt zu werden, sowie eine Leitung29 zur Einspeisung des zweiten Stroms des Betriebsfluids. Die Leitung29 erstreckt sich in dem Bereich, der zwischen der L-förmigen Schweißlinie27 und der Seite20c des Wärmetauschers liegt. - Es wäre festzuhalten, dass die zwischen den Wänden
21 ,22 des Austauschers20 gebildete Einspeiseleitung29 vollständig von der Kammer26 getrennt ist, und zwar durch eben diese Schweißung27 , welche auch die flüssigkeitsdichte Abdichtung garantiert. - An einem Blech, zum Beispiel dem Blech
22 des Wärmetauschers20 , sind zwei oder mehr Verteiler30 ,31 befestigt, die baulich und funktionell ähnlich den zuvor mit Bezug auf die1 -3 beschriebenen Verteilern sind. Diese Verteiler31 ,30 stehen über eine Vielzahl von Löchern32 , die in dem entsprechenden Blech gebildet sind, in Fluidverbindung mit der Kammer26 , und auch über jeweilige Öffnungen33 , die an geeigneten Positionen der Leitung29 vorgesehen sind, in Fluidverbindung mit der Einspeiseleitung29 . - An der so erdachten Erfindung können Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden, die alle in den Schutzumfang fallen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
- Beispielsweise können gemäß einer nicht gezeigten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verteiler
8 -9 und30 -31 symmetrisch an beiden Wänden2 ,3 und21 ,22 des Wärmetauschers befestigt werden. - Auf diese Weise ist während des Einspeisens des Betriebsfluids des zweiten Stroms in den Wärmetauscher dessen Druckabfall vermindert. Dies ermöglicht es, mit einer geringeren Einspeisegeschwindigkeit des zweiten Stroms bezüglich des vorstehend beschriebenen Beispiels zu arbeiten, und lässt damit seinen Einlass in den Wärmetauscher leichter werden. Darüber hinaus bedeutet eine solche Abnahme des Druckabfalls in vorteilhafter Weise einen geringeren Gesamtdruckabfall des Wärmetauschers.
- Ein weiterer, aus dieser Ausführungsform resultierender Vorteil besteht in der Tatsache, dass es möglich ist, die Verteiler mit einer geringeren Dicke auszulegen. Dies fördert eine homogene Setzung des Katalysators, der möglicherweise in der Reaktionsumgebung vorhanden ist, in welcher der Wärmetauscher angeordnet ist, und erleichtert den Vorgang des Befüllens der Reaktionsumgebung mit dem Katalysator bzw. den Vorgang der Entfernung des Katalysators aus der Reaktionsumgebung.
Claims (6)
- Verfahren zur kontinuierlichen Ausführung einer ausgewählten chemischen Reaktion unter so genannten pseudo-isothermischen Bedingungen in einer vorbestimmten Reaktionsumgebung wie zum Beispiel einem katalytischen Bett, die Schritte umfassend, in der Reaktionsumgebung mindestens einen Wärmetauscher bereitzustellen, der mit einem ersten Strom eines Wärmeaustausch-Betriebsfluids bei einer entsprechenden vorbestimmten Einlasstemperatur gespeist wird, wobei das Fluid den mindestens einen Wärmetauscher gemäß einem entsprechenden Einlass-/Auslasspfad durchströmt, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass in den mindestens einen Wärmetauscher an einer oder mehreren Zwischenpositionen des Pfads ein zweiter Strom eines Betriebsfluids mit einer entsprechenden vorbestimmten Einlasstemperatur eingespeist wird.
- Wärmetauscher für das Verfahren nach Anspruch 1, mit zwei breiten Wänden (
2 ,3 ;21 ,22 ), einer zwischen den Wänden (2 ,3 ;21 ,22 ) gebildeten Kammer (5 ,26 ), die dazu gedacht ist, von einem Wärmeaustausch-Betriebsfluid durchströmt zu werden, einem Anschlussstück (6 ,24 ) für den Fluideinlass und einem Anschlussstück (7 ,25 ) für den Fluidauslass, die in die Kammer (5 ,26 ) bzw. aus ihr heraus führen, mindestens einem Verteiler (8 ,9 ;30 ,31 ) für Betriebsfluid, der an wenigstens einer der Wände (2 ,3 ;21 ,22 ) unter einem vorbestimmten Abstand zu den Anschlussstücken (6 ,7 ;24 ,25 ) in Fluidverbindung mit der Kammer (5 ,26 ) befestigt ist, und wenigstens einer Leitung (10 ,28 -29 ) zum Einspeisen des Betriebsfluids, die in Verbindung mit dem wenigstens einen Verteiler (8 ,9 ;30 ,31 ) steht. - Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (
8 ,9 ;30 ,31 ) mehrere in der Wand (3 ,22 ) gebildete Durchgangslöcher (13 ,32 ) umfasst, und ein außen an der Wand (3 ,22 ) befestigtes Gehäuse (14 ), um die Löcher (13 ,32 ) zu überdecken und mit ihr eine Fluidverteilerkammer (15 ) zu bilden. - Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (
13 ,32 ) entsprechend einer zumindest geradlinigen Ausrichtung angeordnet sind. - Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseleitung (
10 ) dem Austauscher (1 ) außenseitig zugeordnet ist und über ein entsprechendes Anschlussstück (11 ,12 ) in Fluidverbindung mit dem zumindest einen Verteiler (8 ,9 ) steht. - Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseleitung (
29 ) flüssigkeitsdicht von der Kammer (26 ) abgetrennt zwischen den großen Wänden (21 ,22 ) gebildet ist, und über wenigstens ein in der Einspeiseleitung (29 ) gebildetes Durchgangsloch (33 ) mit dem zumindest einen Verteiler (30 ,31 ) in Fluidverbindung steht.
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FR2625692B1 (fr) * | 1988-01-13 | 1990-06-22 | Inst Francais Du Petrole | Reacteur a controle thermique interne par plaques creuses echangeuses de chaleur |
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EP1079194B1 (de) * | 1999-08-23 | 2004-01-21 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Verfahren zur Verhinderung von Verstopfungen in einem Plattenwärmetauscher |
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