專利名稱：催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供具有混合含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w以產(chǎn)生 混合物的混合區(qū)段和催化地反應(yīng)混合物以產(chǎn)生產(chǎn)品的下游的反應(yīng)區(qū)段 的催化反應(yīng)器。更特別地，本發(fā)明涉及這樣的反應(yīng)器，其中，混合區(qū)段 提供有阻焰器以如果混合物內(nèi)的碳?xì)杌衔镉捎谀撤N原因點(diǎn)燃則防止 形成穩(wěn)定的火焰。
背景技術(shù)：
已經(jīng)存在多種建議用于反應(yīng)氧氣與含碳?xì)浠衔锏恼羝援a(chǎn)生包 含氫和 一 氧化碳的合成的氣體產(chǎn)品的反應(yīng)器。典型的反應(yīng)器為部分氧化 反應(yīng)器，其中，碳?xì)浠衔镱惻c含氧氣的氣體混合并且通過部分氧化催 化劑的輔助部分地氧化。其它反應(yīng)器還注入蒸汽，使得能夠通過已知的 蒸汽曱烷重整反應(yīng)來反應(yīng)碳?xì)浠衔?。在這樣的反應(yīng)器中，部分氧化反 應(yīng)為發(fā)熱的，提供熱量以支持蒸汽甲烷重整反應(yīng)的吸熱的加熱需求。這 樣的反應(yīng)器稱作自熱的反應(yīng)器。再進(jìn)一步的反應(yīng)器為用于生產(chǎn)環(huán)氧乙 烷、醋酸乙烯酯和其它氧合的碳?xì)寤衔锏陌l(fā)熱的選擇性的氧化反應(yīng)的 多管的反應(yīng)器。設(shè)計(jì)為用于部分氧化反應(yīng)的反應(yīng)器預(yù)期這樣的操作，其中，碳?xì)浠?合物和氧氣的比例選擇為將碳?xì)浠衔锎笾峦耆剞D(zhuǎn)化為包含氫和一 氧化碳的合成的氣體。這樣，存在如此大的氧氣含量使得可能自熱地點(diǎn) 燃碳?xì)浠衔?。特別不希望碳?xì)浠衔锖脱鯕庥捎谌魏卧蛟诖呋?反應(yīng)，因?yàn)橥ㄟ^其完全的氧化，導(dǎo)致反應(yīng)物的有害的消耗，導(dǎo)致需要的 產(chǎn)生速率下降并且可能在催化劑上沉積碳。此問題在這樣的反應(yīng)器中惡 化，因?yàn)檠趸磻?yīng)直接以高溫發(fā)生在反應(yīng)區(qū)段內(nèi)的下游，并且從而，在 反應(yīng)區(qū)段內(nèi)的燃燒能夠在混合腔室內(nèi)傳播有害的反應(yīng)。為了解決此問 題，反應(yīng)器已經(jīng)設(shè)計(jì)為使得反應(yīng)物，即，碳?xì)浠衔锖脱鯕?，在混合區(qū) 段內(nèi)混合得足夠迅速，使得它們沒有時(shí)間在到達(dá)包含催化劑以促進(jìn)預(yù)期 的反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)l爻之前反應(yīng)。設(shè)計(jì)為防止反應(yīng)物在混合區(qū)段內(nèi)燃燒的反應(yīng)器的示例能夠在U.S.4,865,820中發(fā)現(xiàn)，U.S. 4,865,820披露了部分氧化反應(yīng)器，其中，混合 腔室提供有具有直的喉部區(qū)段的狹窄的通道，其中，通過形成在狹窄的 通道內(nèi)的小孔引入任一反應(yīng)物蒸汽以在湍流的狀態(tài)下與其它反應(yīng)物蒸 汽混合。結(jié)果的湍流的速度超過由于從反應(yīng)器回火的任何火焰?zhèn)鞑サ乃?度。U.S. 5,886,056提出通過注入器集合管內(nèi)的多個(gè)隔離的通道以高速度 注入反應(yīng)物氣體，以減d、反應(yīng)物在混合區(qū)段內(nèi)的駐留時(shí)間，以防止反應(yīng) 物在混合區(qū)^:內(nèi)的不希望的反應(yīng)。在U.S. 6,471,937中，將熱的反應(yīng)物 氣體引入包含在混合腔室內(nèi)的噴嘴，以產(chǎn)生將反應(yīng)混合物的另 一個(gè)成分 挾帶到噴射內(nèi)的超音速的噴射。隨后將反應(yīng)物混合物引入反應(yīng)區(qū)內(nèi)。在 混合腔室內(nèi)的駐留時(shí)間足夠短，使得反應(yīng)物沒有時(shí)間在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)之前 反應(yīng)。全部這樣的反應(yīng)器的問題為它們不適用于不希望將碳?xì)杌衔锿?全地反應(yīng)為合成的氣體的操作。例如，催化部分氧化反應(yīng)器能夠用作預(yù) 重整器以將更高階的碳?xì)寤衔镒畛醯胤磻?yīng)為甲烷。當(dāng)這樣的反應(yīng)器用 作預(yù)重整器時(shí)，引入的氧氣相對于供給的碳?xì)寤衔锏幕隗w積的量為 五分之一或更少。這與設(shè)計(jì)為用于將碳?xì)浠衔锿耆胤磻?yīng)為一氧化碳 和氫的反應(yīng)器形成對比，在設(shè)計(jì)為用于將碳?xì)杌衔锿耆胤磻?yīng)為 一氧 化碳和氳的反應(yīng)器中，比率為二分之一或更多。這樣，在上面列出的專 利中描述的和全部依靠挾帶的設(shè)備將不會(huì)與這樣的小比例的氧氣一起 工作。在任何情況中，碳?xì)浠衔锏目赡艿娜紵龣C(jī)理在預(yù)重整的情況中 完全不同，因?yàn)?，?dāng)混合反應(yīng)物時(shí)，產(chǎn)生可燃的混合物。然而， 一旦混 合完成，不存在足夠的氧氣以產(chǎn)生可燃的混合物。因此，燃燒能夠在混 合時(shí)產(chǎn)生，但是， 一旦混合完成，存在極小的燃燒危險(xiǎn)。典型地，在這 樣的應(yīng)用中，作為設(shè)計(jì)為迅速地挾帶可燃的氣體的高速度的噴射引入氧 氣，使得最小化可燃的混合區(qū)。還能夠在混合區(qū)之后放置阻焰器，以在 混合物意外地點(diǎn)燃的情況下減小過熱的效果。這些阻焰器包括僅允許軸 向的流動(dòng)的 一 束狹窄的通道。包含催化劑的任何反應(yīng)器中的更進(jìn)一步的問題為最后必須更換催 化劑。這是非常艱巨的任務(wù)，可能需要數(shù)天才能完成。在U.S. 4,865,820 中，試圖從隔離體分離催化劑，隔離體用于隔離反應(yīng)器壁與這樣的反應(yīng) 器內(nèi)發(fā)生的高溫反應(yīng)，通過提供具有包含隔離體的外部的壓力容器、包 含催化劑的內(nèi)部的難熔的金屬護(hù)套的反應(yīng)器。頂部的混合區(qū)段能夠被移 除，以允許當(dāng)需要更換時(shí)取回和重新安裝催化劑。即使催化劑由單塊的 塊形成，取回和重新裝載催化劑仍然是有問題的。如將要討論的，本發(fā)明提供催化反應(yīng)器，其中，抑制混合腔室內(nèi)的 穩(wěn)定的火焰?zhèn)鞑ィ⑶以O(shè)計(jì)為使得能夠容易地安裝和更換催化劑。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，披露了具有混合含氧氣的氣體與含碳氪化合物的氣體 的混合區(qū)段和連接到混合區(qū)段以反應(yīng)含氧氣的氣體與含碳?xì)寤衔锏?氣體的混合物以產(chǎn)生產(chǎn)品的反應(yīng)區(qū)段的催化反應(yīng)器。混合區(qū)段包括混合腔室，混合腔室具有用于含碳?xì)杌衔锏臍怏w的 入口和定位在混合腔室內(nèi)的用于將含氧氣的氣體注入含碳?xì)杌衔锏?氣體內(nèi)的氧氣注入器。阻焰器至少定位在氧氣注入器下方。阻焰器由多 孔材料的塊形成，允許在所述混合腔室的徑向的和軸向的方向混合，以 促進(jìn)含氧氣的氣體與含碳?xì)寤衔锏臍怏w的混合。阻焰器與所述混合腔 室的壁接觸，使得約束所述含氧氣的氣體和所述含碳?xì)寤衔锏臍怏w的 流動(dòng)在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)段之前通過所述阻焰器。從而，如果在本發(fā)明的催化 反應(yīng)器的混合區(qū)段內(nèi)發(fā)生反應(yīng)物的燃燒，抑制火焰的傳播。與之前的設(shè) 計(jì)相反，此阻焰器能夠靠近氧氣注入放置，使得混合的至少部分在阻焰 器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，該部分為過程的最危險(xiǎn)的部分。反應(yīng)區(qū)段包括定位為接收含氧氣的氣體與含碳?xì)寤衔锏臍怏w的 混合物的內(nèi)部腔室。催化劑定位在內(nèi)部腔室內(nèi)以促進(jìn)涉及混合物的反 應(yīng)。外部壓力容器與內(nèi)部腔室和外部壓力容器之間的熱隔離體一起提 供。出口穿透外部壓力容器并且與內(nèi)部腔室連通以放出包含產(chǎn)品的產(chǎn)品 氣體。這樣的裝置的優(yōu)點(diǎn)為催化劑和發(fā)生在其中的反應(yīng)與隔離體隔離以 防止在隔離體和催化劑之間的反應(yīng)。此外，從反應(yīng)發(fā)生的內(nèi)部腔室隔離 的外部壓力容器以較低的溫度操作以允許使用更少的昂貴的材料用于 這樣的壓力容器，并且對于圍繞催化反應(yīng)器的人員和環(huán)境更加安全。優(yōu)選地，阻焰器由金屬的泡沫材料整料制造。金屬的泡沫材料整料 能夠包括金屬的泡沫材料整料的層，并且，混合腔室還能夠提供有定位 在所述層之間以更進(jìn)一步地促進(jìn)含氧氣的氣體與含碳?xì)杌衔锏臍怏w 的混合的擋板元件。氧氣注入器能夠包括突出到混合腔室內(nèi)的入口管和 具有開口以放出含氧氣的氣體的圓形的分配器。如果必要，靜態(tài)的混合
器能夠定位在阻焰器下方，以更進(jìn)一 步地促進(jìn)含氧氣的氣體與含碳?xì)寤?合物的氣體的混合。為了促進(jìn)安裝和從內(nèi)部容器取回催化劑，催化劑能夠包括定位在集 合內(nèi)的單塊的塊的堆，集合包括陶瓷管和固定件，以將單塊的塊的堆在 陶瓷管內(nèi)保持為單一的單元，使得集合能夠作為單一的單元安裝和從內(nèi) 部容器取回。優(yōu)選地，催化劑為大致圓柱形的構(gòu)造，并且固定件包括兩 個(gè)相對的環(huán)形的構(gòu)造的端部一反和連接該兩個(gè)相對的端部一反的系桿。端部 板構(gòu)造為在端部板之間保持陶資管，并且從而在陶資管內(nèi)并且在端部板 之間保持單塊的塊的堆。在這點(diǎn)上，陶瓷管能夠沿其長度分開，以促進(jìn) 安裝單塊的塊的堆和通過系桿接附端部板。


雖然說明書以清楚地指出申請人看作他們的發(fā)明的主題的權(quán)利要求書作為結(jié)束，相信結(jié)合附圖將更好地理解本發(fā)明，其中 圖1為根據(jù)本發(fā)明的催化反應(yīng)器的示意性的剖視圖； 圖2為用于圖1所示的催化反應(yīng)器的混合區(qū)段內(nèi)的氧氣注入器的底視平面圖；圖3為將要結(jié)合圖1所示的催化反應(yīng)器使用的包含催化劑的陶瓷管 和固定件的組件的透一見圖；圖4為保持在催化劑管內(nèi)的單塊的催化劑區(qū)段和保持催化劑管并且 從而作為單元集合保持單塊的催化劑區(qū)段的固定件的示意性的正視圖； 及圖4A為催化劑管的半部的分解片段端視圖，示出了用于接收系桿 的凹入的邊纟彖部分。
具體實(shí)施方式
參考圖1,示出了根據(jù)本發(fā)明的催化反應(yīng)器1。催化反應(yīng)器1為圓 柱形的構(gòu)造并且提供有混合區(qū)段IO和反應(yīng)區(qū)段12?；旌蠀^(qū)段IO起作用 以混合能夠?yàn)槔缪鯕饣蚋谎蹩諝獾暮鯕獾臍怏w與諸如天然氣的含 碳?xì)浠衔锏臍怏w。結(jié)果的混合物隨后在反應(yīng)區(qū)段12內(nèi)反應(yīng)。預(yù)期催 化反應(yīng)器以非常高的溫度、壓力和生產(chǎn)量水平工作，即，高達(dá)大約860 攝氏度、40barg和高達(dá)200,000每小時(shí)的空間速度。然而，這僅是為了
示例性的目的，并且大致以催化反應(yīng)器1的形式的反應(yīng)器能夠在苛刻程 度較低的操作狀態(tài)下使用?；旌蠀^(qū)段IO提供有用于將含碳?xì)寤衔锏臍怏w引入混合區(qū)段10的 混合腔室16的入口 14。能夠提供已知的流動(dòng)分配器18以將含碳?xì)寤?物的氣體分配到混合腔室16內(nèi)。流動(dòng)分配器18能夠以通過腿19從頂 部法蘭20懸掛的具有開口的圓形的板的形式。頂部法蘭20能夠通過已 知的有螺紋的緊固件(沒有示出)連接到又連接到混合區(qū)段10的下部 部分24的底部法蘭22,以允許為了維護(hù)的目的打開混合腔室16。還在混合腔室16內(nèi)提供氧氣注入器26，以作為通過箭頭"A"指 示的蒸汽注入含氧氣的氣體。氧氣注入器26從入口管28懸掛，入口管 28還連接到頂部法蘭20并且通過提供在流動(dòng)分配器18內(nèi)的凹口狀的凹 入處(沒有示出)。參考圖2,通過具有開口 29以遍及混合腔室16分配含氧氣的氣體 的環(huán)狀的分配器形成氧氣注入器26。其它構(gòu)造，諸如中心地連接并且具 有開口的十字形地設(shè)置的管，為另一種可能的構(gòu)造。阻焰器30位于氧氣注入器20下面，以防止在氧氣和碳?xì)杌衔锘?合完成之前并且在事實(shí)上形成可燃的混合物的混合階段形成穩(wěn)定的火 焰。優(yōu)選地，阻焰器30由金屬的海綿狀材料形成，諸如能夠從Porvair Advanced Materials at 700 Shepherd Street, Hendersonville, NC, USA獲 得的。這樣的材料具有非常開放的結(jié)構(gòu)和相對小的孔尺寸，在每6.45平 方厘米大約10到IOO孔之間，孔的直徑小于1毫米。優(yōu)選地，材^+應(yīng) 該具有每6.45平方厘米大約80孔，并且孔的直徑為大約0.25毫米。選 擇的材料能夠?yàn)楦哝嚭辖?，諸如Inconel 600或HastelloyC-276。海綿狀 材料將給予徑向的和軸向的流型，以幫助促進(jìn)在這樣的方向混合。當(dāng)在某些流動(dòng)形態(tài)中，由海綿狀材料形成的阻焰器可以足夠混合含 氧氣的氣體與含碳?xì)寤衔锏臍怏w。用于催化反應(yīng)器1為其設(shè)計(jì)的高流 動(dòng)速率狀態(tài)的類型的阻焰器30優(yōu)選地由6到12個(gè)2.54厘米的層(示出 為6個(gè)層30a、 30b、 30c、 30d、 30e和30f)形成，以允許將擋澤反32方文 置在這樣的區(qū)段之間，以更進(jìn)一步地促進(jìn)徑向流動(dòng)并且增強(qiáng)氧氣與碳?xì)?化合物的混合。在說明中，擋板32在環(huán)型板和盤狀板之間交替，環(huán)形 板向內(nèi)朝向其中心開口偏斜流動(dòng)，盤狀板向外圍繞這樣的盤狀板偏斜流 動(dòng)。用于偏斜流動(dòng)并且由此增強(qiáng)混合的其它構(gòu)造是可能的。另外，任何 類型的阻焰材料的層定位在氧氣注入的點(diǎn)上方是可能的?？蛇x地，為了更進(jìn)一步地促進(jìn)混合，能夠提供靜態(tài)的混合元件34以更進(jìn)一步地混合含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w。應(yīng)該注意，存 在許多不同類型的靜態(tài)的混合元件，這些不同類型的靜態(tài)的混合元件能 夠在本發(fā)明中起作用并且全部容易地從許多不同的廠商獲得。在任何靜 態(tài)的混合器中，擋板狀的元件導(dǎo)致混合物流動(dòng)改變方向，并且從而，更 進(jìn)一步地混合在一起。應(yīng)該指出，適合的靜態(tài)的混合器能夠?yàn)镃hemmeer，s Kemcs⑧靜態(tài)的混合器、North Andover, MA, USA的KM 型號系列。這樣的靜態(tài)的混合器以具有向內(nèi)突出的葉片狀擋板元件的圓 柱形的套筒的形式以提供增強(qiáng)的混合?？蛇x的特征提供器械入口 35、 36和38，熱電偶和采樣端口能夠提 供在器械入口 35、 36和38內(nèi)以測量氣體成分和溫度。在如上所述混合之后，反應(yīng)物隨后流入反應(yīng)區(qū)段12。反應(yīng)區(qū)段12 包括包含定位在內(nèi)部腔室42內(nèi)的催化劑組件44的內(nèi)部腔室42。內(nèi)部腔 室42能夠由適用于高溫碳化氣氛的鋼合金形成，諸如能夠從Rolled Alloys of Temperance, MI, USA獲得的RA 602 CA合金。內(nèi)部腔室42 不是壓力容器，但是能夠暴露于上述高溫和壓力水平和空間速度。參考圖3和4,催化劑組件44能夠包含保持在由可移除的陶瓷管 48和包括環(huán)形的構(gòu)造的端部壽反49和50和將在下文中更加詳細(xì)地討-論的 系桿51a和51b的固定件形成的集合內(nèi)的由大致圓柱形的構(gòu)造的單塊的 區(qū)段46制造的催化劑。優(yōu)選地，在單塊的催化劑區(qū)段46的堆的頂部和 底部處，提供防護(hù)的塊53以保持催化劑內(nèi)的熱。這些在本技術(shù)領(lǐng)域中 眾所周知并且典型地由陶瓷制造，諸如氧化鋁、堇青石或金屬的泡沫材 料。單塊的催化劑區(qū)段46典型地由支撐貴金屬催化劑的堇青石或其它 高溫材料制造，該貴金屬催化劑適用于促進(jìn)感興趣的催化反應(yīng)，例如， 含碳?xì)杌衔锏臍怏w的部分氧化反應(yīng)。陶瓷管48優(yōu)選地由能夠沿這樣的管的縱軸線分開的兩個(gè)區(qū)段48a 和48b形成。實(shí)踐中，單塊的催化劑區(qū)段46與防護(hù)的塊53—起定位在 管48的一半內(nèi)，例如，48a。隨后裝配管48的兩個(gè)區(qū)段48a和48b。隨 后，端部板49和50定位在管的每個(gè)端部，并且，通過提供有螺紋的端 部52和54,將系桿51a和51b螺紋連接到端部澤反50內(nèi)。系桿51a和51b 的有螺紋的端部55和56隨后延伸通過提供在端部板49內(nèi)的開口 ，并 且通過螺母57和58保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，螺?7和58螺紋連接到系桿 上以將端部板49和50保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩６瞬堪?9和50分別提供有 側(cè)壁59和60 j妄收管48的半部48a和48b的端部，并且由此將半部48a 和48b保持在裝配好的狀態(tài)作為管48。特別地參考圖4,管48的半部 48a和48b中的每個(gè)的縱向的邊緣提供有沿其縱向的邊緣的半圓形的橫 截面62的伸長的凹入處，以接收放置在其中并且在管48的半部48a和 48b的縱向的邊鄉(xiāng)彖之間的系桿51a和51b。應(yīng)該注意，端部寺反49和50 能夠設(shè)計(jì)為將系桿51a和51b定位在管48的外部上，由此將管48的半 部48a和48b保持在一起。然而，這樣安裝比如圖所示的穩(wěn)健性差。另 外，不由半?yún)^(qū)段形成管是可能的。然而，這樣的管將更難裝載催化劑。作為催化劑組件44的部件的整個(gè)集合能夠隨后作為單元插入內(nèi)部 腔室42,端部才反49定位在內(nèi)部腔室42的頂部處。如能夠理解的，這是 有利的，因?yàn)樵诖呋瘎┑氖褂脡勖Y(jié)束并且因此用盡時(shí)，必須作為單元 移除并且更換催化劑。應(yīng)該注意，陶瓷管48優(yōu)選地由能夠從Rex Matenlas Group或 Fowlerville， MI, USA獲得的地幔巖制造，并且能夠具有大約1.25厘米 的厚度。此外，能夠使用圍繞單塊的催化劑區(qū)段46并且圍繞催化劑組 件44纏繞的陶瓷隔離墊。還應(yīng)該注意，雖然前述集合是優(yōu)選的，能夠 在不使用這樣的陶瓷管48和固定件部件的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。 事實(shí)上，本發(fā)明預(yù)期'J 、球的催化劑能夠代替這里示出并且描述的單塊的 催化劑使用。催化反應(yīng)器1的更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)為包含在單塊的催化劑區(qū)段46內(nèi) 的催化劑從圍繞內(nèi)部腔室42的隔離材料60隔離。在許多反應(yīng)器中，不 是這種情況，并且，通常再次由氧化鋁形成的隔離體隨著時(shí)間降級。另 外，反應(yīng)物和氧化鋁之間的反應(yīng)能夠降級催化劑自身。通過陶瓷管48 和內(nèi)部腔室42提供的隔離幫助防止此現(xiàn)象。如能夠理解的，內(nèi)部腔室 42不是氣密的并且可能發(fā)生泄露。再次特別地參考圖1,為了保持催化反應(yīng)器1的整體性，提供外部 壓力容器63以包含隔離體64和內(nèi)部腔室42。優(yōu)選地，隔離體64為^氐 密度陶瓷，諸如能夠從Umfrax of Niagara Falls, NY, USA獲得的 FIBERFRAX LDS。在以大約860 4i氏度才喿作的反應(yīng)器內(nèi)，大約15厘 米這樣的隔離體應(yīng)該足夠在外部壓力容器63的外部表面上產(chǎn)生小于大
約200攝氏度的溫度。因?yàn)樵诜磻?yīng)發(fā)生的位置，外部壓力容器63從內(nèi) 部腔室42隔離，其能夠由諸如316和304的不銹鋼制造。為了在外部 壓力容器63內(nèi)的大約40barg的高壓，由于這樣的相對低的操作溫度， 小于2.54厘米的壁厚度是可能的。能夠用更加適合支撐內(nèi)部腔室42的 重量的為硬鑄造陶瓷的能夠從Phbrico Company of Chicago, IL USA獲 得的PLICAST LWI 22隔離體65填充外部壓力容器63的底部。提供一組法蘭66和68以通過沒有在圖中示出但是在本技術(shù)領(lǐng)域中 眾所周知的有螺紋的連接器將反應(yīng)區(qū)段12連接到混合區(qū)段10。而且， 如眾所周知的，能夠提供高溫墊圈材料以密封混合區(qū)段10和反應(yīng)區(qū)段 12之間的連接。這樣的墊圈能夠?yàn)槟軌驈腇lexitallic Group Inc. of Houston TX, USA獲得的FLEXITALLIC高溫墊圈。當(dāng)要移除或安裝催 化劑時(shí)，分開法蘭66和68并且簡單地移除催化劑組件44。優(yōu)選地，通過支撐件72、 74和76支撐的平臺(tái)70焊接在壓力容器 58內(nèi)，并且L狀的支撐區(qū)段78又焊接到平臺(tái)70以支撐內(nèi)部容器42。 雖然示出了兩個(gè)支撐區(qū)段78,實(shí)踐中使用三個(gè)，圍繞內(nèi)部腔室44相等 地分開。催化反應(yīng)器1自身能夠通過連接到外部壓力容器63的支撐件 80支撐。提供出口 82以如通過箭頭"B，，指示地放出產(chǎn)品氣體。出口 82包 括設(shè)定在外部壓力容器63內(nèi)的截頭圓錐形區(qū)段84、肘86和直的區(qū)段 88。這在內(nèi)部腔室42之間提供連通并且穿透外部壓力容器63。提供圓 柱形的構(gòu)造的壓力容器63的出口區(qū)段90以裝入直的區(qū)段88。出口區(qū)段 90裝入隔離體60的區(qū)段，隔離體60的區(qū)段還圍繞直的部分88。能夠 提供連接法蘭92以將催化反應(yīng)器1連接到下游的處理裝備。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人 員應(yīng)該理解，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下實(shí)現(xiàn)許多改 變、添力o和省略。
權(quán)利要求
1. 催化反應(yīng)器，包括混合含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w的混合區(qū)段和連接到混合區(qū)段以反應(yīng)含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w的混合物以產(chǎn)生產(chǎn)品的反應(yīng)區(qū)段；所述混合區(qū)段包括混合腔室，混合腔室具有用于含碳?xì)浠衔锏臍怏w的入口、定位在混合腔室內(nèi)的用于將含氧氣的氣體注入含碳?xì)浠衔锏臍怏w內(nèi)的氧氣注入器和至少定位在氧氣注入器下方的阻焰器；阻焰器由多孔材料的塊形成，允許在所述混合腔室的徑向的和軸向的方向混合，以促進(jìn)含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w的混合，并且，阻焰器與所述混合腔室的壁接觸，使得約束所述含氧氣的氣體和所述含碳?xì)浠衔锏臍怏w的流動(dòng)在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)段之前通過所述阻焰器；并且所述反應(yīng)區(qū)段包括定位為接收含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w的混合物的內(nèi)部腔室，定位在所述內(nèi)部腔室內(nèi)以促進(jìn)涉及所述混合物的反應(yīng)的催化劑，外部壓力容器，所述內(nèi)部腔室和所述外部壓力容器之間的熱隔離體和穿透外部壓力容器并且與內(nèi)部腔室連通以放出包含產(chǎn)品的產(chǎn)品氣體的出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，所述阻焰器由金屬的泡 沫材料整料制造。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中，所述金屬的泡沫材料整 料包括所述金屬的泡沫材料整料的層，并且，所述混合腔室還具有定位 在所述層之間以更進(jìn)一步地促進(jìn)含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w 的混合的擋板元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，所述氧氣注入器包括突 出到所述混合腔室內(nèi)的入口管和具有開口以放出含氧氣的氣體的圓形 的分配器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，還包括定位在阻焰器下方的靜 態(tài)的混合器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，催化劑包括定位在集合 內(nèi)的單塊的塊的堆，集合包括陶瓷管和固定件，以將單塊的塊的堆在陶 瓷管內(nèi)保持為單一的單元，使得集合能夠作為單一的單元安裝和從內(nèi)部 容器取回。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所迷的反應(yīng)器，其中，催化劑為大致圓柱形的 構(gòu)造，并且固定件包括兩個(gè)相對的環(huán)形的構(gòu)造的端部壽反和連接所述兩個(gè) 相對的端部板的系桿，端部板確定尺寸為在端部板之間保持陶瓷管，并 且從而在陶瓷管內(nèi)并且在端部板之間保持單塊的塊的堆。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所迷的反應(yīng)器，其中，陶瓷管能夠沿其長度分 開，以促進(jìn)形成單塊的塊的堆和通過系桿接附端部板。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其中，所述阻焰器通過金屬的 泡沫材料整料的層形成，并且，所述混合腔室還具有定位在所述層之間 以促進(jìn)含氧氣的氣體與含碳?xì)浠衔锏臍怏w的混合的擋板元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，還包括定位在阻焰器下方的靜 態(tài)的混合器。
全文摘要
催化反應(yīng)器，具有連接到下游的反應(yīng)區(qū)段(12)的混合區(qū)段(10)，反應(yīng)區(qū)段(12)包含催化劑(44)以促進(jìn)供給催化反應(yīng)器的氧氣和碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)?；旌蠀^(qū)段(10)提供有阻焰器(30)以防止在混合期間氧氣和碳?xì)浠衔镏g發(fā)生任何反應(yīng)時(shí)穩(wěn)定的火焰的傳播。阻焰器(30)允許在軸向的和徑向的方向的流動(dòng)以促進(jìn)混合。還能夠使用擋板元件(32)和下游的靜態(tài)的混合器(34)。催化劑(44)優(yōu)選地以通過陶瓷管(48)裝入的單塊的塊(46)的形式，作為整體的催化劑組件(44)，能夠移除整體的催化劑組件(44)以作為整體更換和安裝催化劑(44)。
文檔編號B01J19/24GK101400439SQ200780008809
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者P·帕庫盧特, S·M·塞庫拉, T·E·加耶夫斯基, V·帕帕瓦西利歐 申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司