底部具有氣體分配系統的反應器的製作方法

2023-05-14 15:05:36

專利名稱：底部具有氣體分配系統的反應器的製作方法
底部具有氣體分配系統的反應器本發明涉及一種用於進行放熱エ藝，例如費託エ藝的反應器。其尤其涉及在反應器底部包括氣體分配系統的固定床反應器。在優選實施方案中，反應器包含高度多孔催化齊U。本發明進ー步涉及反應器的應用。如W02005/075065中說明的，費託エ藝通常用於使氣態烴進料原料轉化成液體和/或固體烴。進料原料例如天然氣、伴生氣、煤-床甲烷、殘餘(原)油餾分、煤和/或生物質在第一步驟轉化成氫和ー氧化碳的混合物，也稱為合成氣。然後在第二步驟在合適的催化劑上在升高的溫度和壓カ下將合成氣轉化成從甲烷到包含至多200個，或者在特定情形下更多的碳原子的高分子量分子的鏈烷烴化合物。已經開發了許多類型的反應器系統用於進行費託反應。費託反應器系統包括固定床反應器，特別是多管固定床反應器，流化床反應器，例如夾帶的流化床反應器和固定流化 床反應器，和淤漿床反應器，例如三相淤漿泡罩塔和沸騰床反應器。費託反應高度放熱並且溫度敏感，因此需要小心的溫度控制以保持最佳操作條件和烴產品選擇率。商業費託固定床和三相淤漿反應器通常利用沸水除去反應熱。在固定床反應器中，單個反應器管位於包含水/蒸汽的殼內，所述水/蒸汽通常通過殼壁中的法蘭送入反應器。反應熱使每一管內的催化劑床層的溫度升高。該熱能轉移到管壁，迫使周圍的水沸騰。在淤漿設計中，冷卻管設置在淤漿體積內並且熱從液體連續基質轉移到管壁。在管內產生蒸汽提供了冷卻。本發明的目的是提供用於進行放熱エ藝，例如費託エ藝的改進的反應器。本發明涉及一種用於進行放熱エ藝的反應器(I)，包括反應器殼(2)，用於將反應物和冷卻劑弓I入反應器殼(2)的入口(3，7)，用於從反應器殼(2)排出產品和冷卻劑的出ロ(4，8)，至少兩個反應器管(9)，冷卻劑室(6)，和冷卻劑室(6)下方的氣體分配系統(11)，其中至少兩個反應器管(9)延伸穿過冷卻劑室(6)，使得在冷卻劑室(6)下方的空間(15)與冷卻劑室(6)上方的空間(13)之間流體相通，所述反應器(I)包含ー種或多種高度多孔催化劑。所述催化劑具有至少Imm的尺寸。所述催化劑包含多孔體和催化劑材料。多孔體具有50 — 98體積％的孔隙率。具有至少Imm的尺寸的催化劑被定義為具有至少Imm的最長內部直線長度的催化齊U。優選地，高度多孔催化劑具有尺寸超過IOym的孔。催化劑材料包含載體和催化活性組分或其前體。通過使其經受氫或含氫氣體，可以使催化活性組分的前體具有催化活性。根據本發明的反應器具有幾個優點。根據本發明的反應器的ー個優點是與包含固體催化劑顆粒填料的固定床反應器中在催化劑與冷卻介質之間的傳熱相比，在冷卻劑室中在催化劑與冷卻介質之間可以具有非常好的傳熱。與在反應器管中包含高度多孔催化劑，其中反應物氣體從反應器管的頂部向下流過反應器管的多管固定床反應器相比，根據本發明的反應器中的傳熱也更好。好的傳熱允許使用更大的管直徑，和因此單位反應器體積中更少的管。這使得反應器較易建造和操作。
根據本發明的反應器的另ー個優點是與包含固體催化劑顆粒填料的固定床反應器相比，可以獲得沿著反應器管的低壓降。低壓降降低成本和進料氣體和/或循環氣體壓縮機的能量消耗。根據本發明的反應器的另ー個優點是與包含流化催化劑顆粒的淤漿反應器相比，規模擴大可以更容易並且更可靠地進行。這是因為商業反應器的設計可以依賴於單個管的小規模試驗。通過倍增反應器管的數目，規模擴大可以簡單並且可靠地進行。
根據本發明的反應器的另ー個優點是在反應器內可以獲得催化劑的均勻分布，這與水力操作條件無關。甚至在單個反應器管內可以採用不同催化劑結構的堆疊。這是相對於包括具有多個冷卻劑管的容器或殼的淤漿反應器的大優點。優選使用如下所述的高度多孔催化劑，或者如下所述的不同的高度多孔催化劑的堆疊或梯度。根據本發明的反應器的進ー步優點是產品可以容易地與催化劑分離。這是相對於包含流化催化劑顆粒的淤漿反應器的大優點。冷卻劑室(6)優選包括至少兩個基本平行的板(16，17)，所述板將冷卻劑室(6)與冷卻劑室(6)下方的空間(15)和冷卻劑室(6)上方的空間(13)分開。這種基本平行的板(16，17)優選為基本水平的。優選地，延伸穿過冷卻劑室(6)的至少兩個反應器管(9)也延伸穿過冷卻劑室(6)的至少基本平行的板(16，17)。反應器優選包括少於50000個反應器管，更優選少於30000，甚至更優選少於10000，最優選少於5000。反應器優選包括至少10個反應器管，更優選至少100，甚至更優選至少1000，最優選至少2000。反應器管優選具有多於I米，更優選多於5米，甚至更優選多於7米的長度。反應器管優選具有少於70米，更優選少於40米，甚至更優選少於20米的長度。反應器管優選具有至少Icm,更優選至少2cm,甚至更優選至少5cm的內徑。反應器管優選具有少於30cm，更優選少於20cm，甚至更優選少於15cm的內徑。優選地每一反應器管的至少70%，更優選至少80%在冷卻劑室中。用於將冷卻劑引入反應器殼的入口和用於從反應器殼排出冷卻劑的出口優選在平行板之間，所述平行板將冷卻劑室與冷卻劑室下方的空間和上方的空間分開。更優選地，ー個或多個冷卻劑入口剛好設置在冷卻劑室的最低平行板上方，並且ー個或多個冷卻劑出ロ剛好設置在冷卻劑室的最高平行板下方。用於將反應物引入反應器殼的入口優選在冷卻劑室的下方。用於引入反應物的一個或多個入口可以穿過基本垂直的反應器殼位於冷卻劑室的下方，和/或可以穿過拱頂位於反應器底部。用於引入反應物的入口優選包括噴嘴。反應物氣體優選分配並且供送到單個反應器管。氣體分配系統11優選使來自入ロ 3的氣體通過位於反應器管中和/或下面的分配系統出口到達反應器管9。反應物氣體例如合成氣向上流過反應器管中的催化劑，並且轉化成產品。一般而言，並非所有通過催化劑的合成氣轉化成產品。在一個實施方案中，氣體分配系統包括安裝在管下方，例如安裝成行的基本水平的管。所述管具有幾個反應物氣體出口。管可以例如穿孔。補充或作為替代，管可以例如在垂直方向具有小管，所述小管將氣體導入單個管。在優選實施方案中，小管延伸入管的底部中。
為了最小數目的反應物氣體入ロ穿過反應器殼,一個實施方案包括具有數排包括反應物氣體出ロ的管的氣體分配系統，並且其中數排管與更大的分配管相連。更大的分配管可以例如為環的形式。在優選實施方案中，氣體分配系統設計為使得供送有反應物氣體的每一反應器管接收相似量的反應物氣體。這確保貫穿反應器的均勻轉化。通過均勻轉化和通過反應器中均勻的液體移動，這還有助於好的傳熱。用於排出產品的出口可以在冷卻劑室上方和/或下方。補充或作為替代，用於排出產品的出口可以在冷卻劑室的液面上。在冷卻劑室上方的出口可以例如包括溢流堰。通過冷卻劑室下方的出口抽出的液體可以例如基於液面控制。在液面控制的情形中，反應器中液體產品的液面提供了用於通過流量控制器抽出的設定點。優選地，反應器包括在冷卻劑室下方的出口。當產品在冷卻劑室下方排出吋，將沒有或幾乎沒有氣體隨液體產品一起帶出。與在冷卻劑室上方排出的產品相比，在冷卻劑室下方排出的產品將因此可能包含較少的氣態產品，例如H2OX4-產品、CO2XO和H2。在冷卻劑室下方的出ロ還提供排空反應器 的可能性。最優選地，產品的排出基於液面控制。例如，可以在冷卻劑室上方設置幾米範圍內的液面控制，以調節在冷卻劑室下方用於排出產品的出口中的閥。在所述情形下，基於冷卻劑室上方的液面控制，液體產品通過冷卻劑室下方的出口排出。在優選實施方案中，在根據本發明的反應器使用期間，即使當沒有反應物氣體流入反應器時，反應器中液體的量足夠大使得反應器管中的催化劑浸入液體。這可以通過液面控制裝置調節。在根據本發明的反應器使用期間，有氣體上升流或者並行的氣體和液體上升流。在優選實施方案中，反應器包括反應器管以及ー個或多個液體循環管。在反應器使用期間，反應器管包含催化劑。液體循環管是在反應器使用期間不含催化劑的管。液體循環管(18)可以延伸穿過冷卻劑室(6)，使得在冷卻劑室(6)下方的空間(15)與冷卻劑室(6)上方的空間(13)之間流體相通。在使用期間，由於通過反應器管的反應物氣體，因此液體在反應器管(9)中向上轉移，並且液體在ー個或多個液體循環管(18)中向下移動。發現通過使用包括液體循環管的反應器，可以實現最佳的傳熱。反應器可以包括不同尺寸的液體循環管作為反應器管它們可以具有不同的內徑和/或不同的長度。作為替代，液體循環管可以具有與反應器管相同的尺寸。在所述情形下，我們可以選擇向大多數管裝入催化劑並且留下ー些空的管，即在使用反應器前使用大多數管作為反應器管和ー些管作為液體循環管。反應物氣體優選不送入液體循環管。在可用作反應器管的管不裝入催化劑以使用該管作為液體循環管的情形下，反應物氣體不送入此液體循環管。在所述情形下，因此可能需關閉氣體分配系統的出口，如果其存在於管下面或者管中。在一個實施方案中，反應器包括一個或多個位於反應器殼外面的液體循環管。所述液體循環管在兩個不同的位置穿過反應器殼。位於反應器殼外面的液體循環管(18)可以在冷卻劑室(6)的上方和下方延伸穿過反應器殼(2)，使得在冷卻劑室(6)上方的空間(13)與冷卻劑室(6)下方的空間(15)之間流體相通。這允許在反應器使用期間液體向下流過反應器殼外的液體循環管。
在優選實施方案中，反應器包括頂部出口 5。在所述情形下未反應的氣體和任選地氣態產品可以通過頂部出口 5離開反應器。如果存在，一個或多個頂部出口 5優選位於在冷卻劑室的上方，並且位置可以穿過冷卻劑室上方的基本垂直的反應器殼和/或位置可以穿過反應器頂部的拱頂。頂部出口優選包括噴嘴。在優選實施方案中，反應器包括穿過反應器頂部的拱頂的頂部出口和在頂部出ロ下面的反應器中的氣-液分離器，例如除霧器或旋風器。氣-液分離器可用於限制通過頂部出口離開反應器的材料的量，並且增加通過產品出口離開反應器的材料的量。本發明的反應器尤其適合於進行費託エ藝。當用作費託反應器時，根據本發明的反應器使得通過延伸穿過冷卻劑室(6 )的至少兩個反應器管(9 )，在冷卻劑室(6 )下方的空間(15)與冷卻劑室(6)上方的空間(13)之間的合成氣和流體烴能夠流體相通。

當用作費託反應器時，合成氣轉化成烴。在反應器操作條件下，轉化產物可以在液相或者部分液相和部分氣相中。在正常工作期間，反應器管裝入液體產品並且反應物氣體起泡通過液體產品。通過液體產品獲得從催化劑到冷卻劑室的這種最佳傳熱方式。以這種方式還可以實現反應物到催化劑結構的良好轉移。在作為費託反應器的正常操作期間，反應器管裝入液體烴並且合成氣起泡通過液體烴。通過液體烴獲得從催化劑到冷卻劑室的這種最佳傳熱方式。冷卻劑優選通過在冷卻劑室下側的ー個或多個入口送入冷卻劑室，並且優選通過在冷卻劑室上側的ー個或多個出口離開冷卻劑室。非常合適的冷卻劑是水和/或蒸汽。沸水可以通過具有蒸汽鼓的自然循環熱虹吸系統循環。作為替代，可以使用沸騰烴例如煤油作為冷卻劑。根據本發明的反應器包含高度多孔催化劑。催化劑具有至少1_的尺寸。具有至少Imm的尺寸的催化劑被定義為具有至少Imm的最長內部直線長度的催化劑。當具有足夠的尺寸時，高度多孔催化劑可以固定在反應器管中。催化劑優選包含多孔體和催化劑材料。催化劑也被稱為催化劑體。多孔體充當催化劑材料用的載體。催化劑材料包含載體和催化活性組分或用於其的前體。通過使其經受氫或含氫氣體，可以使催化活性組分的前體具有催化活性。對於此規格，催化劑或催化劑體被定義為催化活性的體或者通過使其經受氫氣或含氫氣體，可以使其具有催化活性的體。例如，金屬鈷在費託反應中是催化活性的。在催化劑或催化劑體包含鈷化合物的情形下，通過使其經受氫或含氫氣體，鈷化合物可以轉化成金屬鈷。經受氫或含氫氣體有時被稱為還原或活化。當催化劑被稱為包含一定量的催化活性金屬時，參考當為金屬形式時催化活性的催化劑中金屬原子的量。例如包含鈷化合物的催化劑因此被認為是具有一定量的催化活性鈷原子的催化劑。因此催化劑包含一定量的催化活性金屬，與其的氧化態無關。多孔體可以為規則或不規則形狀，或者它們的混合物。這些包括圓柱體、立方體、球體、卵形體和其它成型多邊形體。在優選實施方案中，多孔體具有選自紗網、蜂窩、整料、海綿、泡沫、網格、絲網、箔結構和編織墊形式，或者這些的任意組合的形式或形狀。多孔體可以是ー些形式例如上面列出的那些的組合。例如，多孔體可以由蜂窩形材料製成並且具有環形外形。另ー個例子是由編織墊製成的圓柱體。
多孔體可由能夠承受反應器內條件的任何惰性材料製成。多孔體可由難熔氧化物，例如氧化鈦、ニ氧化矽、氧化鋁製成。多孔體優選由金屬，例如不鏽鋼、鐵或銅製成。多孔體中的孔隙率，即催化劑材料施加在多孔體上之前多孔體的內空隙度為50 一 98體積％ ;優選地內空隙度為少於95體積％ ;優選地內空隙度為多於60體積％，更優選多於70體積％,甚至更優選多於80體積％,並且最優選多於90體積％,基於多孔體的圓周體積計算。催化劑或催化劑體，即包括催化劑材料和多孔體的孔隙率為至少50體積％並且優選至少65體積％,更優選約85體積％,基於催化劑體的圓周體積計算。原位在反應器管中的催化劑或催化劑體，即包括催化劑材料和多孔體的外空隙度為O — 60體積％，基於反應器管中催化劑或催化劑體的圓周體積之外的反應器管體積計算。換句話說，反應器管可以全部裝入ー種或多種多孔催化劑(催化劑體)。在這樣的 情形下原位在反應器管中的外空隙度為O體積％，並且所有反應物氣體和液體產品將通過催化劑體的多孔結構。作為替代，原位在反應器管中的催化劑體的圓周體積周圍可以有空間。在該情形下原位在反應器管中的外空隙度可以高達60體積％，並且反應物氣體和液體產品將通過催化劑體的多孔結構和催化劑體的圓周體積的周圍。例如在由覆蓋有催化劑材料的金屬線製成的環形多孔催化劑體的情形下，圓周體積將不包括環形的內孔。在不規則堆疊的環形催化劑體的情形下，反應物氣體和液體產品將通過催化劑體的多孔結構和催化劑體的圓周體積的周圍。當通過催化劑體的圓周體積的周圍時，流體可以在所有側面通過催化劑體，包括通過環形催化劑體的內孔。催化劑體的孔隙率，換句話說催化劑體內的開ロ體積須足以促進反應物的有效流過，同時每ー催化劑體的比表面積應該儘可能大以增加反應物對催化劑材料的暴露。催化劑材料可以施加於其上的合適的多孔體可以在室內製備或者商購獲得。合適的多孔體的生產商的例子是 Fraunhofer-Institute for Manufacturing and AdvancedMaterials in Dresden, Germany Fraunhofer-Institute 做廣告並且銷售例如溶體萃取的金屬纖維，和可以為圓柱形或球形的高度多孔纖維結構。合適的多孔體的生產商的另ー個例子是Rhodius。Rhodius做廣告並且銷售例如各種形狀、具有各種厚度並且具有各種密度的針織線網格。合適的多孔體的生產商的另ー個例子是Fibretech。催化劑材料可以施加於多孔體。優選地，將催化劑薄層施加於多孔體。催化劑材料層優選足夠薄以避免在催化劑材料層內合成氣組分的擴散質量傳輸限制(催化劑層內CO和/或氫氣分壓的降低和/或氫氣/ 一氧化碳比例不利的變化)。催化劑材料層的厚度優選增加直到質量傳輸限制開始。出於水力原因，除了催化劑材料施加於多孔體後餘下的空隙度外，對催化劑材料層在多孔體上的厚度沒有上限。優選催化劑體的催化劑材料分數為至少約I體積％並且優選大於約4體積％ (相對於催化劑體的體積)，優選最大25體積％。優選地，催化劑材料作為層施加於多孔體，通常厚度約I ー約300 μ m並且優選約5 —約 200 μ m。製備催化劑或材料的一般方法是本領域已知的，參見例如US4409131、US5783607、US5502019、W00176734、CAl 166655、US5863856 和 US5783604。這些包括通過共沉澱和浸潰製備。這些エ藝還可以包括突然的溫度變化。
催化劑材料可以包含ー種或多種金屬或金屬氧化物作為促進劑，更特別地ー種或多種d-金屬或d-金屬氧化物。優選地，催化劑為費託催化劑。費託催化劑是本領域已知的，並且通常包括8 — 10族金屬組分，優選鈷、鐵和/或釕，更優選鈷。本文使用的對「族」和周期表的提及涉及例如在化學和物理手冊(CRC Press)第87版中所述的元素周期表的新IUPAC版本。合適的金屬氧化物促進劑可以選自元素周期表的2 — 7族，或者錒系元素和鑭系元素。特別地，鎂、 丐、銀、鋇、鈧、乾、鑭、鋪、鈦、錯、鉿、 土、鈾、銀、鉻和猛的氧化物是最合適的促進劑。
合適的金屬促進劑可以選自周期表的7 — 10族。錳、鐵、錸和8 — 10族貴金屬特別合適，尤其優選鉬和鈀。任何促進劑通常以O. I — 60重量份/每100重量份載體的量存在。然而將理解的是對於充當促進劑的相應元素，促進劑的最佳量可以變化。典型地，催化劑材料包含載體材料例如多孔無機氧化物，優選氧化鋁、ニ氧化矽、氧化鈦、氧化鋯或它們的混合物。最優選的載體材料是氧化鈦。載體可以在加入催化劑活性金屬之前例如通過浸潰加在多孔體上。補充或作為替代，催化活性金屬和載體材料可以混合併且然後加入多孔體。例如，可以使催化劑材料的粉末形式形成漿液，並且然後噴塗在多孔體上。合適的催化劑包含鈷作為催化活性金屬和鋯作為促進劑。另ー種合適的催化劑包含鈷作為催化活性金屬和錳和/或釩作為促進劑。在一個實施方案中，本發明的反應器包含多孔體，所述多孔體的多於95重量％(wt%),更優選多於99wt%,最優選多於99. 9wt%具有Imm — 50mm,優選Imm — 30mm的尺寸，
基於反應器中多孔體的總重量計算。包含具有Imm的最小尺寸和至多50mm的最大尺寸的多孔體的催化劑體可以固定在反應器管內。作為替代，它們可以在反應器管內移動以尋求最均勻的催化傳遞和傳熱，但不固定在反應器管內。藉助於催化劑保留器，可以確保可移動的催化劑體留在反應器管內。在一個實施方案中，本發明的反應器包含大的催化劑體，即大於50mm，例如至多500mm，甚至至多2m。優選地，本發明的反應器包含多孔體，所述多孔體的多於95重量％(wt%),更優選多於99wt%,最優選多於99. 9wt%具有50mm — 2m,優選50cm — Im的尺寸，基於反應器中多孔體的總重量計算。多於50_的催化劑體可以固定在反應器管內。在優選實施方案中，根據本發明的反應器中的反應器管包括在反應器管頂部和/或底部的催化劑保留器。最優選地，反應器中的反應器管包括頂部的催化劑保留器和底部的催化劑保留器。催化劑保留器允許氣體和液體通過，但不允許催化劑體通過。合適的催化劑保留器的例子是由具有足夠網格尺寸的紗網製成的催化劑保留器。催化劑保留器可以設置在催化劑管的開ロ處，並且優選設置在催化劑管內。在一個實施方案中，根據本發明的反應器中的反應器管可以堆疊方式裝入多孔催化劑體。在一個實施方案中，根據本發明的反應器中的反應器管可以裝入多孔催化劑體以形成梯度。在反應器管的長度上，幾種性質可以變化。例如，在反應器管頂部催化劑體的內空隙度可以低於底部。例如，在反應器管頂部催化劑體的外空隙度可以小於底部。例如，在反應器管頂部多孔體上的催化劑材料的量可以大於底部。反應器管頂部的多孔體上的催化劑材料中的催化活性材料的量可以大於底部。與底部的催化劑體相比，在反應器管頂部的催化劑體可以包含不同的催化活性金屬。與管底部的催化劑體相比，在反應器管頂部的催化劑體可以具有不同的形狀。在一個實施方案中，反應器管可以堆疊的方式裝入催化劑體，例如通過使2 — 4層裝載在彼此的頂上，其中每層具有不同的催化活性。在所述情形下，放置在另ー層頂上的每一層可以具有比下面的層高的固有催化活性。在根據本發明的反應器中，反應器因此可以包括一個或多個反應器管，其中在反應器管頂部的一個或多個催化劑體層具有比反應器管底部的一個或多個催化劑體層高的固有活性。本發明延伸至根據本發明的反應器作為費託反應器的應用。本發明進一歩延伸至一種用於進行費託反應的方法，所述方法包括以下步驟一將合成氣提供到根據本發明的反應器一從反應器中取出費託產品。費託反應優選在125 — 400 0C，更優選175 — 300 °C，最優選200 — 260 °C的溫度下進行。壓カ優選為5 — 150bar，更優選20 — 80bar。氣時空速可以在寬的範圍內變化，並且通常為500 — 10000Nl/l/h，優選1500 — 4000Nl/l/h。當其送入催化劑床時，進料的氫氣/CO比例通常為O. 5:1 - 2:1。費託合成的產品可以從甲烷到重質烴。優選地，甲烷的生產被最小化並且製備的大部分的烴具有至少5個碳原子的碳鏈長度。優選地，C5+烴的量為總產品的至少60重 量％，更優選至少70重量％，甚至更優選至少80重量％，最優選至少85重量％。整個エ藝的CO轉化率優選為至少50%。反應器管的形狀、尺寸和構型以及它們在反應器內的排列主要由一些因素例如反應器的容量、工作條件和冷卻要求控制。反應器管可以具有提供用於催化劑在反應器內有效填充的任何橫截面，例如反應器管可以為環形、正方形、三角形、矩形、梯形(尤其是包括三個等邊的三角形)或者六邊形橫截面。就容易製造、機械穩定性和提供均勻傳熱而言，具有環形橫截面的反應器管是有利的。現在將參照附圖
更詳細地說明本發明，附圖示出了根據本發明的反應器的例子。附圖I是根據本發明的反應器的垂直橫截面；反應器管中的催化劑未示出。附圖I表示用於進行放熱エ藝例如費託エ藝的反應器1，其包括反應器殼2、反應物入口 3、產品出口 4、頂部出口 5、包括用於冷卻劑的入口 7和出口 8的冷卻劑室6，和反應器管9。反應器I進ー步包括冷卻劑室6下方的氣體分配系統11。冷卻劑室6下方的空間在附圖I中用數字15表示。平行板16和17將冷卻劑室6與冷卻劑室6下方的空間15和冷卻劑室6上方的空間13分開。在工作期間，合成氣通過入口 3送入氣體分配系統11並且進入包含催化劑的反應器管9。如附圖I中所示，氣體分配系統11使氣體通過分配系統出口通入反應器管9，在該情形下所述出ロ設置在每一反應器管內。如附圖I中用箭頭10所示,氣態反應物通過反應器管9。
液體循環將通過液體循環管18進行。如在液體循環管18中用箭頭所示，液體將向下流過管18。反應器I的上部包括拱頂12，其具有等於反應器I的主要圓柱形截面的內徑。冷卻劑室上方的空間在附圖I中用數字13表示。在冷卻劑室6上方的空間13中，產品可以升至一定的液面。在附圖I中示出了產品的液面14。廢氣可以通過冷卻劑室6上方的空間13到達頂部出ロ 5。液體產品基於在冷卻劑室6上方的液面控制(未示出)通過冷卻劑室6下方的出口 4排出。在操作期間，冷卻劑，通常為水和/或蒸汽通過入口 7送入冷卻劑室6。在那裡冷卻劑被加熱並且通過出ロ 8排出。熱從反應器管9中的催化劑轉移到冷卻劑室6中的冷卻
齊 。本發明不限於上述實施方案，在權利要求的範圍內本發明可以數種方式變化。例如，可以使用多於ー個的冷卻劑室。在進ー步的例子中，根據本發明的反應器可用於其它放熱エ藝，包括加氫、加氫甲醯化、鏈燒醇合成、使用一氧化碳的芳族氨基甲酸酯的製備、K01be I -Engelhard合成,和聚烯烴合成。
權利要求
1.一種用於進行放熱工藝的反應器(I)，包括反應器殼(2),用於將反應物和冷卻劑引入反應器殼(2)的入口(3，7)，用於從反應器殼(2)排出產品和冷卻劑的出口(4，8)，至少兩個反應器管(9)，冷卻劑室(6)，和冷卻劑室(6)下方的氣體分配系統(11)，其中至少兩個反應器管(9)延伸穿過冷卻劑室(6)，使得在冷卻劑室(6)下方的空間(15)與冷卻劑室(6)上方的空間(13)之間流體相通，所述反應器(I)包括一種或多種高度多孔催化劑，所述催化劑具有至少Imm的尺寸並且包含多孔體和催化劑材料，其中多孔體具有50 - 98體積％的孔隙率。
2.根據權利要求I的反應器(1)，特徵在於其另外包括頂部出口(5)。
3.根據權利要求I或2的反應器(1)，特徵在於其另外包括至少兩個基本平行的板(16，17)，所述板(16，17)將冷卻劑室(6)與冷卻劑室(6)下方的空間(15)和冷卻劑室(6)上方的空間(13)分開。
4.根據上述權利要求任一項的反應器(1)，特徵在於其另外包括一個或多個液體循環管。
5.根據上述權利要求任一項的反應器(1)，特徵在於其另外包括在反應器管(9)頂部和底部的催化劑保留器，優選位於反應器管(9)內的催化劑保留器。
6.根據上述權利要求任一項的反應器(1)，特徵在於多孔體具有選自紗網、蜂窩、整料、海綿、網格、絲網、箔結構和編織墊形式，或者這些的任意組合的形式或形狀。
7.根據上述權利要求任一項的反應器(1)，特徵在於多孔體由金屬，優選由不鏽鋼、鐵和/或銅製成。
8.根據上述權利要求任一項的反應器(1)，其中基於催化劑的圓周體積計算，催化劑的孔隙率為至少50體積％，並且其中基於反應器管中催化劑的圓周體積之外的反應器管體積計算，在一個或多個反應器管(9)原位的催化劑的外空隙度為0 — 60體積％。
9.根據上述權利要求任一項的反應器(1)，特徵在於反應器包括一個或多個反應器管，其中反應器管頂部的一個或多個催化劑層具有比反應器管底部的一個或多個催化劑層高的固有活性。
10.一種用於進行費託反應的方法，所述方法包括以下步驟 一將合成氣提供到根據權利要求I 一 9任一項的反應器(I)； 一從反應器中取出費託產品。
全文摘要
本發明涉及一種用於進行放熱工藝的反應器(1)，包括反應器殼(2)，用於將反應物和冷卻劑引入反應器殼(2)的入口(3，7)，用於從反應器殼(2)排出產品和冷卻劑的出口(4，8)，至少兩個反應器管(9)，冷卻劑室(6)，和冷卻劑室(6)下方的氣體分配系統(11)，其中至少兩個反應器管(9)延伸穿過冷卻劑室(6)，使得在冷卻劑室(6)下方的空間(15)與冷卻劑室(6)上方的空間(13)之間流體相通，所述反應器(1)包括一種或多種高度多孔催化劑，所述催化劑具有至少1mm的尺寸並且包含多孔體和催化劑材料，其中多孔體具有50－98體積%的孔隙率。
文檔編號C10G2/00GK102686308SQ201080059666
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月22日 優先權日2009年12月28日
發明者F·J·M·施勞溫 申請人:國際殼牌研究有限公司