專利名稱：用于進(jìn)行非絕熱式催化反應(yīng)的方法和反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行非絕熱式反應(yīng)的方法和反應(yīng)器系統(tǒng)，所述反應(yīng)在催化劑的存在下，按照與合適的換熱介質(zhì)間接換熱的方式放熱或吸熱地發(fā)生在工藝氣體中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的總目的是提供一種用于進(jìn)行非絕熱式反應(yīng)的方法，該方法包括以下步驟并列地將第一反應(yīng)劑物流引入第一反應(yīng)區(qū)以及將第二反應(yīng)劑物流引入第二反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)條件下，使第一反應(yīng)劑物流按照與換熱介質(zhì)間接換熱的方式在第一反應(yīng)區(qū)與催化制接觸，并且使第二反應(yīng)劑流按照與換熱介質(zhì)間接換熱的方式在第二反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸，將第一反應(yīng)區(qū)的催化劑按照與換熱介質(zhì)呈間接換熱關(guān)系的方式布置在管式反應(yīng)器內(nèi)，方法是將所述介質(zhì)引入同心地環(huán)繞著具有第一反應(yīng)區(qū)的管式反應(yīng)器的管狀換熱區(qū)內(nèi)，將第二反應(yīng)區(qū)的催化劑按照與換熱介質(zhì)呈間接換熱關(guān)系的方式布置在換熱區(qū)的管際空間。
本發(fā)明尤其可用于進(jìn)行烴原料的汽蒸重整反應(yīng)，該反應(yīng)所用的熱量由自熱蒸汽重整反應(yīng)器的熱流出氣和蒸汽重整產(chǎn)物氣體提供。


在以下的說明中，參照附圖更詳細(xì)地闡述了本發(fā)明反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中圖1示意性地展示了用于由烴原料的蒸汽重整來生產(chǎn)一種具有高含量的氫氣和/或一氧化碳的氣體的反應(yīng)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
蒸汽重整是一種吸熱的化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)中烴與蒸汽在蒸汽重整催化劑上反應(yīng)，條件是向發(fā)生反應(yīng)的位置提供適當(dāng)?shù)臒崃俊?br> 該實(shí)施方案中采用的反應(yīng)器系統(tǒng)由三個(gè)反應(yīng)器構(gòu)成，其中蒸汽重整反應(yīng)在這三個(gè)反應(yīng)器中完成。三個(gè)反應(yīng)器R1、R2和R3并聯(lián)運(yùn)作。
R1是絕熱式反應(yīng)器。供R1中的反應(yīng)使用的反應(yīng)劑由烴、蒸汽和富氧氣體組成，該反應(yīng)劑在合適的溫度下被引入反應(yīng)器中并混合。氧氣和烴以燃燒的方式反應(yīng)井產(chǎn)生由剩余的烴、蒸汽和燃燒所得產(chǎn)物組成的熱氣。隨后，使該熱氣通過重整催化劑床并催化轉(zhuǎn)化成由氫氣、一氧化碳和二氧化碳組成的熱混合物。
R2和R3是兩個(gè)活塞流反應(yīng)器。供R2和R3中的反應(yīng)使用的反應(yīng)劑是烴與蒸汽的混合物，該混合物在流過重整催化劑床之前被加熱到合適的溫度。R2和R3的催化劑床被器壁環(huán)繞并封閉。熱氣在該器壁外部與催化劑床內(nèi)的反應(yīng)氣體呈逆向流動。熱量通過該器壁由熱氣傳遞給反應(yīng)氣體，同時(shí)該反應(yīng)氣體被轉(zhuǎn)化成為由氫氣、一氧化碳和二氧化碳組成的熱混合物。
將出自R1、R2和R3的產(chǎn)物氣體混合并形成在R2和R3的器壁外部流動的熱氣，在此，它們成為R2和R3內(nèi)反應(yīng)的熱源。該熱氣被稱為加熱氣體。
作為本發(fā)明的一個(gè)一般性優(yōu)點(diǎn)，R2和R3的器壁可以被安排成能給加熱氣體形成最佳通道的布置。
本發(fā)明還提供了一種特別適用于進(jìn)行以上反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)。一般，本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)包括以并聯(lián)方式連接的適于安放催化劑和接納反應(yīng)劑流的第一和第二反應(yīng)室，第一室呈反應(yīng)管的形式，其中第一換熱區(qū)同心且有間隔地環(huán)繞著第一反應(yīng)室，而第二反應(yīng)室環(huán)繞著第二換熱區(qū)。
反應(yīng)器R2包含安放在管內(nèi)的催化劑。反應(yīng)器R3將催化劑安就在管外。組合的反應(yīng)器R2和R3包含一些雙重管，其中的內(nèi)管填裝有催化劑(R2)，該雙重管另外還被布置成使雙重管之間的空間也填裝有催化劑的形式，即反應(yīng)器R3。來自由反應(yīng)器R1、R2和R3產(chǎn)生的混合產(chǎn)物氣體的顯熱被循環(huán)回反應(yīng)器R2和R3。產(chǎn)物氣體按照與反應(yīng)器R2和R3中的流動呈逆流的方式在雙重管形成的環(huán)形通道中流動。熱量通過雙重管的內(nèi)壁供給反應(yīng)器R2，而反應(yīng)器R3由雙重管的外璧供熱。
如圖2所示的組合反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是以最佳的方式使用了換熱通道，即內(nèi)壁和外壁均被用作換熱表面，因此使昂貴的材料得到了最佳利用。與其它類型的熱交換量整器相比，這還使設(shè)備的設(shè)計(jì)非常緊湊，同時(shí)達(dá)到了低的壓降。
在冷卻產(chǎn)物氣體時(shí)，存在一定程度的金屬塵腐蝕的危險(xiǎn)。組合反應(yīng)器設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是將這種金屬塵的危險(xiǎn)限制在有限的表面。
雙重管的尺寸一般為內(nèi)管的外徑(OD)為50-140mm，外管的外徑為80-170mm。該管的布置可以(但不是必須)按以下方式進(jìn)行使內(nèi)管的熱交換/面積/催化劑體積的比值與外管的該比值相等。
權(quán)利要求
1.一種用于進(jìn)行非絕熱式反應(yīng)的方法，該方法包括以下步驟并列地將第一反應(yīng)劑物流引入第一反應(yīng)區(qū)以及將第二反應(yīng)劑物流引入第二反應(yīng)區(qū)；在反應(yīng)條件下，使第一反應(yīng)劑物流按照與換熱介質(zhì)間接換熱的方式在第一反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸，并且使第二反應(yīng)劑物流按照與換熱介質(zhì)間接換熱的方式在第二反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸，并排出經(jīng)蒸汽重整的第一和第二產(chǎn)物氣體；以及將第一反應(yīng)區(qū)的催化劑按照與換熱介質(zhì)呈間接換熱關(guān)系的方式布置到管式反應(yīng)器內(nèi)，方法是將所述介質(zhì)引入同心地環(huán)繞著具有第一反應(yīng)區(qū)的管式反應(yīng)器的管狀換熱區(qū)內(nèi)，將第二反應(yīng)區(qū)的催化劑按照與換熱介質(zhì)呈間接換熱關(guān)系的方式布置在換熱區(qū)的管際空間。
2.權(quán)利要求1的方法，其中非絕熱式反應(yīng)是烴原料的吸熱蒸汽重整反應(yīng)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中換熱介質(zhì)包括來自烴原料自熱蒸汽重整反應(yīng)的流出物流和/或該反應(yīng)的產(chǎn)物氣體。
4.一種用于進(jìn)行非絕熱式催化反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括以并聯(lián)方式連接的適于安放催化劑和接納反應(yīng)劑流的第一和第二反應(yīng)室，第一室呈反應(yīng)器管的形式，其中第一換熱區(qū)同心且有間隔地環(huán)繞著第一反應(yīng)室，而第二反應(yīng)室環(huán)繞著第二換熱區(qū)。
5.權(quán)利要求4的反應(yīng)系統(tǒng)，其中第一和第二反應(yīng)室被布置在共同的殼體內(nèi)。
6.權(quán)利要求4的反應(yīng)系統(tǒng)，其中第一和第二換熱區(qū)由共同的通道形成。
全文摘要
用于非絕熱式反應(yīng)的方法，包括將第一反應(yīng)劑流引入第一反應(yīng)區(qū)以及將第二反應(yīng)劑流引入第二反應(yīng)區(qū)；按照與換熱介質(zhì)間接換熱的方式使第一反應(yīng)劑在第一反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸，使第二反應(yīng)劑在第二反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸，并各自排出經(jīng)蒸汽重整的產(chǎn)物氣體；按照與換熱介質(zhì)呈間接換熱關(guān)系的方式將第一反應(yīng)區(qū)的催化劑布置到管式反應(yīng)器內(nèi)，將第二反應(yīng)區(qū)的催化劑式布置在換熱區(qū)的管際空間。
文檔編號C01B3/26GK101015784SQ20061008990
公開日2007年8月15日 申請日期2000年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月2日
發(fā)明者S·G·湯姆森 申請人:赫多特普索化工設(shè)備公司