專利名稱：在催化反應(yīng)器中冷卻合成氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在催化反應(yīng)中冷卻合成氣體的方法。特別是涉及放熱轉(zhuǎn)化過程中合成氣體的冷卻，這種冷卻是通過將冷卻氣體加入到正通過反應(yīng)器的合成氣體中來進行的。
催化反應(yīng)通常在帶有一個或多個催化劑粒子床的反應(yīng)器中進行。大量的這種反應(yīng)是放熱的，反應(yīng)時會產(chǎn)生很高的熱量。這就需要在催化反應(yīng)進行時除去所產(chǎn)生的熱量，至少在催化劑床上要除熱以維持所需的轉(zhuǎn)化率同時避免催化劑受到破壞。
常規(guī)的方法是用冷卻介質(zhì)進行熱交換，間接地冷卻反應(yīng)合成氣體，或者通過分布聚集體將冷卻氣體，通常是將新產(chǎn)生的合成氣體導(dǎo)入催化劑床上直接進行冷卻。在許多反應(yīng)器中，催化劑是以連續(xù)床的方式安置的，冷卻氣體在催化劑床內(nèi)進行散布。
已知的直接冷卻反應(yīng)合成氣體的方法不足之處在于要求寶貴的反應(yīng)體積以提供催化劑床與床之間或各催化劑床之中散布或混合冷卻氣和合成氣所需的空間。
當(dāng)在催化劑床內(nèi)直接導(dǎo)入冷卻氣體時，冷卻氣流在床內(nèi)的分布效果較差，從而導(dǎo)致冷卻氣體和合成氣體本身流動的差異和混合比率的差異。
常規(guī)設(shè)計的反應(yīng)器的其它缺點有昂貴壓力罩的低利用率、高壓降和由于催化劑粒子的裂解造成的副產(chǎn)物的形成以及在催化劑床各部位冷卻程度的不足。
因此，就需要對直接使用合成氣冷卻的常規(guī)設(shè)計的反應(yīng)器進行改造以避免上述問題的出現(xiàn)以及獲得更高的生產(chǎn)能力。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)常規(guī)的冷卻反應(yīng)器的問題和缺陷均可以避免。這就是利用許多種催化劑在活化時體積減少的性質(zhì)。在活化的催化劑中形成了空腔。在沒有浪費寶貴的反應(yīng)器體積空間的情況下，那些空腔就可方便地用來在殘存氣流中導(dǎo)入的混合冷卻氣體。
在催化劑活化期間當(dāng)還原氣體通過反應(yīng)器與催化劑粒子中的還原金屬氧化物接觸時，催化劑體積就會減少。
本發(fā)明提供在催化劑反應(yīng)器中直接冷卻合成氣體的方法，這種反應(yīng)器帶有一個或多個將金屬氧化物催化劑載于具有分布作用的可透氣間壁上的催化劑床，所述的方法包括在合成氣體通過反應(yīng)器期間將冷卻氣體導(dǎo)至每個間壁下方的混合區(qū)中與合成氣體混合。該混合區(qū)通過在催化劑床上通過還原氣體來獲得，致使在催化劑粒子的還原期間催化劑體積收縮，從而在每個間壁下方提供了用作混合區(qū)所需的空間。
在實踐中，本發(fā)明的應(yīng)用是通過在反應(yīng)器內(nèi)安置一個或多個接有或供有氣體分布和混合的聚集體的間壁來進行，同時在各間壁之間裝入非活性的催化劑粒子。裝入催化劑粒子后，在催化劑床上通過還原氣體如氫氣和氮氣的混合物。這樣，在催化劑中的金屬氧化物被還原成金屬態(tài)，從而使得催化劑體積縮小。
本發(fā)明具體在由上述類型的催化劑催化的放熱反應(yīng)中進行冷卻，在依靠碳氧化合物和氫氣并用金屬氧化物催化劑的放熱轉(zhuǎn)化進行的甲醇的催化合成中尤其有用，這些金屬氧化物催化劑通常包括氧化鋅、氧化銅、三氧化二鉻和氧化鋁?？拷饘傺趸锏倪€原作用，在催化劑活化期間，這些金屬氧化物體積縮小達20%。
本發(fā)明也可用于如上所述的在活化期間沒有或只有很少體積縮小的催化劑上。那些催化劑可以和那些在后續(xù)合成反應(yīng)中無催化活性但在活化時可縮小體積的單獨放置的粒子混合以達到所需的效果，如果單獨放置的粒子在活化時無體積縮小，就必須從催化床中去除。
權(quán)利要求
1.在帶有一個或多個金屬氧化物催化劑床的催化反應(yīng)器中直接冷卻合成氣體的方法，金屬氧化物催化劑裝在具有分布作用的可透氣的間壁上，該方法包括在合成氣體通過反應(yīng)器期間將冷卻氣體導(dǎo)到每個間壁下方的混合區(qū)中與合成氣體混合，其中該混合區(qū)通過在催化劑床上通過還原氣體來獲得，致使在催化劑粒子還原時，催化劑體積收縮，從而在每個間壁下方提供了用作混合區(qū)所需的空間。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中該冷卻氣體是新產(chǎn)生的合成氣體。
3.按照權(quán)利要求1和2的方法，其中用于制備甲醇的合成氣體包括碳氧化合物和氫氣。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中混合區(qū)可通過在催化劑床上的粒子來提供，這種粒子要么在還原氣體通過催化劑床時其體積縮小，要么被去除。
5.用上述任一項權(quán)利要求方法來改進催化反應(yīng)器。
6.在具有一個或多個金屬氧化物催化劑床的氣冷催化劑反應(yīng)器中為冷卻氣和合成氣提供混合區(qū)的方法，金屬氧化物催化劑被裝在帶有將冷卻氣分布到混合區(qū)裝置的可透氣的間壁之間，該方法包括，在合成氣和冷卻氣通過前，在催化劑床上通過還原氣體，還原金屬氧化物催化劑成為體積較小的金屬態(tài)，這樣在間壁之間每個催化劑床的總體積縮小，為每個間壁下面的混合區(qū)留出了空間。
全文摘要
在帶有一個或多個金屬氧化物催化劑床的催化劑反應(yīng)器中直接冷卻合成氣體的方法，金屬氧化物催化劑被裝在具有分布作用的可透氣間壁上，該方法包括將冷卻氣在合成氣通過反應(yīng)器時導(dǎo)致在每個間壁下的混合區(qū)中與其混合，其中混合區(qū)通過將還原氣體通過催化劑床來獲得，致使在催化劑粒子還原時，催化劑體積縮小，從而為在每個間壁下方的混合區(qū)提供了必需的空間。
文檔編號C07C31/04GK1090790SQ9312015
公開日1994年8月17日 申請日期1993年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月7日
發(fā)明者H·F·A·托普瑟 申請人:赫多特普索化工設(shè)備公司