專利名稱：用于進行非絕熱式催化反應的方法和反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于進行非絕熱式反應的方法和反應器系統(tǒng)，所述反應在催化劑的存在下，按照與合適的換熱介質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行非絕熱式反應的方法，該方法包括以下步驟并列地將第一反應劑物流引入第一反應區(qū)以及將第二反應劑物流引入第二反應區(qū)，在反應條件下，使第一反應劑物流按照與換熱介質間接換熱的方式在第一反應區(qū)與催化制接觸，并且使第二反應劑流按照與換熱介質間接換熱的方式在第二反應區(qū)與催化劑接觸，將第一反應區(qū)的催化劑按照與換熱介質呈間接換熱關系的方式布置在管式反應器內(nèi)，方法是將所述介質引入同心地環(huán)繞著具有第一反應區(qū)的管式反應器的管狀換熱區(qū)內(nèi)，將第二反應區(qū)的催化劑按照與換熱介質呈間接換熱關系的方式布置在換熱區(qū)的管際空間。
本發(fā)明尤其可用于進行烴原料的汽蒸重整反應，該反應所用的熱量由自熱蒸汽重整反應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，參照附圖更詳細地闡述了本發(fā)明反應系統(tǒng)的一個具體實施方案，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系統(tǒng)。
具體實施例方式
蒸汽重整是一種吸熱的化學反應，該反應中烴與蒸汽在蒸汽重整催化劑上反應，條件是向發(fā)生反應的位置提供適當?shù)臒崃俊?br> 該實施方案中采用的反應器系統(tǒng)由三個反應器構成，其中蒸汽重整反應在這三個反應器中完成。三個反應器R1、R2和R3并聯(lián)運作。
R1是絕熱式反應器。供R1中的反應使用的反應劑由烴、蒸汽和富氧氣體組成，該反應劑在合適的溫度下被引入反應器中并混合。氧氣和烴以燃燒的方式反應井產(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是兩個活塞流反應器。供R2和R3中的反應使用的反應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)的反應氣體呈逆向流動。熱量通過該器壁由熱氣傳遞給反應氣體，同時該反應氣體被轉化成為由氫氣、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)反應的熱源。該熱氣被稱為加熱氣體。
作為本發(fā)明的一個一般性優(yōu)點，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行以上反應的反應系統(tǒng)。一般，本發(fā)明的反應系統(tǒng)包括以并聯(lián)方式連接的適于安放催化劑和接納反應劑流的第一和第二反應室，第一室呈反應管的形式，其中第一換熱區(qū)同心且有間隔地環(huán)繞著第一反應室，而第二反應室環(huán)繞著第二換熱區(qū)。
反應器R2包含安放在管內(nèi)的催化劑。反應器R3將催化劑安就在管外。組合的反應器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，即反應器R3。來自由反應器R1、R2和R3產(chǎn)生的混合產(chǎn)物氣體的顯熱被循環(huán)回反應器R2和R3。產(chǎn)物氣體按照與反應器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)壁供給反應器R2，而反應器R3由雙重管的外璧供熱。
如圖2所示的組合反應器的優(yōu)點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，這還使設備的設計非常緊湊，同時達到了低的壓降。
在冷卻產(chǎn)物氣體時，存在一定程度的金屬塵腐蝕的危險。組合反應器設計的另一個優(yōu)點就是將這種金屬塵的危險限制在有限的表面。
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。
權利要求
1.一種用于進行非絕熱式反應的方法，該方法包括以下步驟并列地將第一反應劑物流引入第一反應區(qū)以及將第二反應劑物流引入第二反應區(qū)；在反應條件下，使第一反應劑物流按照與換熱介質間接換熱的方式在第一反應區(qū)與催化劑接觸，并且使第二反應劑物流按照與換熱介質間接換熱的方式在第二反應區(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；以及將第一反應區(qū)的催化劑按照與換熱介質呈間接換熱關系的方式布置到管式反應器內(nèi)，方法是將所述介質引入同心地環(huán)繞著具有第一反應區(qū)的管式反應器的管狀換熱區(qū)內(nèi)，將第二反應區(qū)的催化劑按照與換熱介質呈間接換熱關系的方式布置在換熱區(qū)的管際空間。
2.權利要求1的方法，其中非絕熱式反應是烴原料的吸熱蒸汽重整反應。
3.權利要求1的方法，其中換熱介質包括來自烴原料自熱蒸汽重整反應的流出物流和/或該反應的產(chǎn)物氣體。
4.一種用于進行非絕熱式催化反應的反應系統(tǒng)，該反應系統(tǒng)包括以并聯(lián)方式連接的適于安放催化劑和接納反應劑流的第一和第二反應室，第一室呈反應器管的形式，其中第一換熱區(qū)同心且有間隔地環(huán)繞著第一反應室，而第二反應室環(huán)繞著第二換熱區(qū)。
5.權利要求4的反應系統(tǒng)，其中第一和第二反應室被布置在共同的殼體內(nèi)。
6.權利要求4的反應系統(tǒng)，其中第一和第二換熱區(qū)由共同的通道形成。
全文摘要
用于非絕熱式反應的方法，包括將第一反應劑流引入第一反應區(qū)以及將第二反應劑流引入第二反應區(qū)；按照與換熱介質間接換熱的方式使第一反應劑在第一反應區(qū)與催化劑接觸，使第二反應劑在第二反應區(qū)與催化劑接觸，并各自排出經(jīng)蒸汽重整的產(chǎn)物氣體；按照與換熱介質呈間接換熱關系的方式將第一反應區(qū)的催化劑布置到管式反應器內(nèi)，將第二反應區(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:赫多特普索化工設備公司