專利名稱：用于催化反應器中液體與供氣流的分離的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及由使供氣與包裝成催化劑管道中的固定床的固體催化劑接觸而形成的液體反應產(chǎn)物的分離。
背景技術：
在許多催化過程中，有利的是從反應供氣連續(xù)地去除反應產(chǎn)物，以便當通過冷凝從氣相到液相去除產(chǎn)品時改善朝產(chǎn)品的平衡產(chǎn)出或反應速率。 這樣的反應的示例是合成氣到甲醇的轉(zhuǎn)化。美國專利No. 5，262，443描述了用于在過程條件下從合成氣的甲醇的制備的過程，其中通過甲醇在催化劑粒子上的冷凝從氣相去除形成的甲醇產(chǎn)品。通過該過程，克服了對于甲醇形成的熱力氣相平衡邊界，并且可通過一次操作達到催化劑床瘤物中接近100%的甲醇產(chǎn)出。催化劑粒子上的液體甲醇的冷凝對催化劑粒子的活性具有不利影響。WO專利申請No. 2009/106232公開了一種用于甲醇生產(chǎn)的改進的催化方法和反應器，其中甲醇當其形成時在不降低催化劑的催化劑活性的情況下從氣相變成液相被去除。通過該專利申請的方法和反應器，調(diào)節(jié)與催化劑粒子間接接觸的液體冷卻劑的溫度以及催化劑床體積與冷卻面的比率，使得甲醇反應產(chǎn)物的冷凝大部分發(fā)生在冷卻面處。通常，理想的是，防止氣態(tài)催化反應中在催化劑粒子上的液體的冷凝，其中從氣相變成液相去除反應產(chǎn)物。作為替代，有利的是，在沒有與催化劑粒子的接觸或者具有與催化劑粒子的減少的接觸的表面上允許液體冷凝物在催化劑床外的冷凝和輸送。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是一種在催化反應器中將液體反應產(chǎn)物與氣態(tài)流分離的方法，其包括步驟
在設置有固體催化劑粒子的固定催化劑床的反應器中，布置冷卻面和將金屬板布置在固定床與冷卻面之間；
在通過冷卻面間接冷卻的金屬板中提供多個滲濾，所述多個滲濾以在板的兩側上的幾何形狀突起的形式，每個具有一個開口基部，開口基部在板的面對催化劑床的一側上向上布置，并且在面對冷卻面的一側上，開口基部面向下；
將由催化劑床中的氣態(tài)流的反應形成的氣態(tài)反應產(chǎn)物在金屬板上冷凝成液體反應產(chǎn)物，并通過面向上的開口基部將液體反應產(chǎn)物輸送至冷卻面；以及
使冷凝的液體反應產(chǎn)物沿著冷卻面和/或金屬板通過，并從反應器的底部取出液體反應產(chǎn)物。如以上及在以下的說明中提及的術語“幾何形狀突起”指的是具有遵守幾何規(guī)律的形狀的突起。當根據(jù)本發(fā)明將滲濾器布置為具有多個突起和在面對催化劑床的一側上指向向上方向的一個開口基部的金屬板的形式時，與催化劑粒子和氣態(tài)流接觸的板的一側用作液體收集器和輸送器，而相對側用作液體整流器。因此，基本上避免液體反應產(chǎn)物進入催化劑床的不利改道。如以上及在以下的說明中提及的術語“向上”和“向下”分別指的是指向與液體反應產(chǎn)物的重力流的方向相反的方向和指向重力流的方向。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，突起的幾何形狀是提供改善的液體整流效應的半金字塔、半錐形或半球形。在本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例中，板的內(nèi)側面上的幾何形狀突起在它們的開口基部處鄰接板的外側面上的幾何形狀突起，因而它們共用一個共同的開口基部。如上所述，本發(fā)明的方法關注于大部分由通過固定催化劑床中的氣態(tài)反應劑的反應形成的反應產(chǎn)物的冷凝而產(chǎn)生的液相從氣相的去除，使得在催化劑床外獲得液相。
催化反應在催化劑管道中頻繁地進行。因此優(yōu)選的是，將金屬板形成為管狀的，以配合催化劑管道的內(nèi)部管狀壁的形狀。然后將催化劑粒子布置在管側、即在管狀金屬板內(nèi)偵U。在這樣的布置中，冷卻面典型地為催化劑管道的管道壁，催化劑管道于是被在催化劑管道的外壁上流動的冷卻劑冷卻。在將一個或多個催化劑床保持在反應器的共同外殼內(nèi)的反應器容器中進行的有些催化反應中，優(yōu)選的是，將根據(jù)本發(fā)明的以管的形式的一個或多個金屬板布置在催化劑床內(nèi)，使得催化劑粒子包圍管狀金屬板的外側，于是所述管狀金屬板間接地被冷卻面冷卻。冷卻面在這樣的實施例中優(yōu)選地以管狀的形式并布置在管側、即在管狀金屬板內(nèi)側。本發(fā)明還提供一種可用于根據(jù)本發(fā)明的方法的設備。根據(jù)本發(fā)明的用于在催化反應器中將液體反應產(chǎn)物與氣態(tài)流分離的設備包括 金屬板，其與冷卻面對準；
在金屬板的兩側上以幾何形狀突起的形式的多個滲濾，每個具有一個開口基部，在板的面對催化反應器內(nèi)的催化劑床的一側上，該開口基部向上布置，并且在面對冷卻面的一側上，該開口基部指向朝下。在本發(fā)明的設備的優(yōu)選實施例中，幾何形狀突起以半金字塔的形式。在本發(fā)明的設備的又一優(yōu)選實施例中，幾何形狀突起以半錐體的形式。在本發(fā)明的設備的另一優(yōu)選實施例中，板的內(nèi)側面上的幾何形狀突起在它們的開口基部處鄰接板的外側面上的幾何形狀突起，并共用一個共同的開口基部。在本發(fā)明的設備的另一優(yōu)選實施例中，金屬板以管的形式。還優(yōu)選的是，冷卻面以管的形式。


在以下的說明中，參考附圖更詳細地描述本發(fā)明，附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的以設置有突起的金屬板的形式的滲濾器的截面的透視 圖2是在催化劑管道中使用的根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的設置有突起的金屬板的截面的橫截面視 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的設置有以金屬板的形式的多個滲濾器的反應器的橫截面視圖。
具體實施例方式圖I示出了設置有滲濾4、6、8和10的在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的金屬板2。突起形成為在板2的正面2a和背面2b上的半錐體。從正面2a突出的突起4和8、和從背面2b突出的突起6和10分別鄰接并共用共同的開口基部12和14。催化劑粒子(未示出)布置在板的背面2b上。半錐體4和8的錐形端在正面2a上朝上指向，即在如由箭頭16a和16b所示的液體的重力流的相反方向上。在背側2b上，半錐體6和10的錐形端在與液體的重力流相同的方向上朝下指向。開口基部12和14的從背面2b突出到具有催化劑粒子的空間中的部分于是指向與液體流相反的方向并用作液體收集器，并且開口基部12和14的一部分指向液體流的方向并用作板2的正面2a上的液體出口。因此，在背(內(nèi)側)面2b上冷凝的液體流被收集在開口基部12和14中并傳到正面2a。圖2表示具有滲濾的用于根據(jù)本發(fā)明的方法的金屬板的橫截面視圖，所述滲濾以 交替地在液體的重力流16的向上和向下的方向上的半錐形或半金字塔形突起4、6、8、10和開口基部12、13、14、15的形式。催化劑粒子(未示出)布置在面對板2的內(nèi)壁2b的空間中。如由箭頭16所指示地，來自具有催化劑粒子的催化劑床的氣態(tài)反應產(chǎn)物冷凝在內(nèi)壁2b上，并且將通過開口基部12、13、14、15被引導至外壁2a。氣態(tài)產(chǎn)品的次要部分同樣流過開口基部，然后在外壁2a上冷凝并朝板的底部沿著外壁2a與液體產(chǎn)品流一起向下流動。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在催化劑床內(nèi)設置有許多金屬板(僅一個示出)的催化反應器。反應器20將具有多個催化劑粒子的催化劑床24保持在外殼22內(nèi)。以管的形式的金屬板2布置在催化劑床內(nèi)，并被催化劑粒子包圍。金屬板2設置有如在圖I中進一步示出的共用一個開口基部的多個突起6和4。共同的開口基部12的面對催化劑床的部分與冷凝液體反應產(chǎn)物16的重力流相反指向，并且基部12的從板2的內(nèi)壁突出的部分朝著液體流指向。管狀板2通過以冷卻管26的形式的冷卻面冷卻。當操作反應器20時，氣態(tài)流穿過催化劑床24。在催化劑床中，氣態(tài)流與氣態(tài)產(chǎn)品30起反應。反應產(chǎn)物30主要在板管2的外壁上冷凝，并形成液體反應產(chǎn)物32。液體反應產(chǎn)物在沿著板管2的外壁流動時被朝著催化劑粒子突出的開口基部12收集，并通過開口基部12的從板管的內(nèi)壁朝冷卻管26突出的部分輸送至板2的內(nèi)壁。在已傳到管狀板2的內(nèi)壁的情況下，液體反應產(chǎn)物沿著內(nèi)壁并在冷卻管上流動至反應器2的底部，并通過出口(未示出)從反應器被取出。
權利要求
1.在催化反應器中將液體反應產(chǎn)物與氣態(tài)流分離的方法，包括步驟 在設置有固體催化劑粒子的固定催化劑床的所述反應器中，布置冷卻面和在所述固定床與所述冷卻面之間的金屬板； 在通過所述冷卻面間接冷卻的所述金屬板中在所述板的兩側上提供以幾何形狀突起的形式的多個滲濾，每個具有一個開口基部，所述開口基部在所述板的面對所述催化劑床的一側上向上布置，并且在面 對所述冷卻面的一側上，所述開口基部面向下； 將由所述催化劑床中的氣態(tài)流的反應形成的氣態(tài)反應產(chǎn)物在所述金屬板上冷凝成所述液體反應產(chǎn)物，并通過面向上的所述開口基部將所述液體反應產(chǎn)物輸送至所述冷卻面；以及 使所述冷凝的液體反應產(chǎn)物沿著所述冷卻面和/或所述金屬板傳送，并從所述反應器的底部取出所述液體反應產(chǎn)物。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述幾何形狀突起以半金字塔的形式。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述幾何形狀突起以半錐體的形式。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述幾何形狀突起以半球體的形式。
5.根據(jù)權利要求I至4中的任一項所述的方法，其中所述板的內(nèi)側上的所述幾何形狀突起在它們的開口基部處鄰接所述板的外側上的所述幾何形狀突起，并共用共同的開口基部。
6.根據(jù)權利要求I至5中的任一項所述的方法，其中所述金屬板以管的形式。
7.根據(jù)權利要求I至6中的任一項所述的方法，其中所述冷卻面以管的形式。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其中所述固定催化劑床布置在所述管狀金屬板的外側上。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其中所述固定催化劑床布置在所述管狀金屬板的內(nèi)側上。
10.一種用于在催化反應器中將液體反應產(chǎn)物與氣態(tài)流分離的設備，包括 金屬板，其與冷卻面對準； 在所述金屬板的兩側上以各自具有開口基部的幾何形狀突起的形式的多個滲濾，在所述板的面對所述催化反應器內(nèi)的催化劑床的一側上，所述開口基部向上布置，并且在面對所述冷卻面的一側上，所述開口基部指向朝下。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述幾何形狀突起以半金字塔的形式。
12.根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述幾何形狀突起以半錐體的形式。
13.根據(jù)權利要求10至12中的任一項所述的設備，其中所述板的內(nèi)側上的所述幾何形狀突起在它們的開口基部處鄰接所述板的外側上的所述幾何形狀突起，并共用共同的開口基部。
14.根據(jù)權利要求10至13中的任一項所述的設備，其中所述金屬板以管的形式。
15.根據(jù)權利要求10至14中的任一項所述的設備，其中所述冷卻面以管的形式。
全文摘要
方法和設備用于借助于金屬板在催化反應器中將液體反應產(chǎn)物與氣態(tài)流分離，所述金屬板被冷卻面間接冷卻并具有在板的兩側上以幾何形狀突起的形式的多個滲濾，每個具有一個開口基部，開口基部在板的面對催化劑床的一側上是向上布置的，并且在面對冷卻面的一側上，開口基部面向下。
文檔編號C07C29/151GK102917782SQ201080066895
公開日2013年2月6日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權日2010年5月20日
發(fā)明者M.托爾豪格 申請人:赫多特普索化工設備公司