使反应器中气体最优分配的方法和器壁技术

为实现通过多相合成反应器的全部催化床的气体最优分配、消除气流梯度并对催化床中的催化剂提供最小尺寸的机械支承，形成了一种多层器壁，它由下列三部分组成：一个获得必需的气体压力降并几乎专门用作气体分配器的薄的部分；一个基本上没有压力降而只用作催化剂容器的部分；以及一个非常厚的中间部分，基本上用作唯一的机械支承并形成一个空气空间，用于避免高速气体直接冲击催化剂，并消除该气体通过整个催化床的气流梯度。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法，用于催化床中气体的最优分配、消除气流梯度，并利用多相合成反应器中催化剂的最小尺寸进行支承。本专利技术还涉及用此方法获得的反应器筒体的器壁。众所周知，在多相合成如合成氨、甲醇或其它物质用的固定床反应器中使气体均匀分配地通过全部催化剂是何等重要。分配气体并盛装催化床中的催化剂的器壁，除了合适地分配气体本身(对催化床整个长度均匀地分配气体;气体尽可能小地冲击催化剂，以免催化剂形成沟道和受到损伤)以外，还必须对催化床提供必要的机械支承。众所周知，如果实行起来，由于催化剂的沉降和所用高温引起的热膨胀，上述的器壁会遇到相当大的热应力和机械应力。因此，除了保证气体的均匀分配外，机械支承的功能对于系统的正确操作也是十分重要的。因此，构成支承催化床同时又必须保证气体最优分配的器壁的各个部分的最优机械尺寸是系统的一个关键的方面。另一个关键的方面是是否可能以尽可能小的尺寸或径向厚度来制造上述的器壁，以便保证得到最大体积的催化床，而同时在高压下操作的昂贵的容器即反应器的冲击部分的体积却最小。为此目的，上述的器壁通常是由具备不同功能的几部分组成的。如已经由申请人在欧洲专利NO.0265654中说明的，盛装催化剂的器壁可以由下列部分组成a)一个可以透过气体的部分(例如一个穿孔壁)，用于产生必需的压力降，以保证气体均匀分配地通过整个催化床;b)一个支承催化剂的部分(例如网);c)一个位于部分a)和部分b)之间的中间部分，用于产生一个空气空间，以便更好地分配气体，此部分例如由一个具有“桥”式穿孔的壁构成。上述空气空间必须完成下列功能-避免从部分a)来的高速气体直接冲击催化剂，产生一个压力降;为此，必须将离开部分a)中的穿孔的径向气流偏转进入轴向;-使送入催化床的气流沿整个催化床均匀化。在例如英国专利NO.1118750和NO.1352550中已经提出了非常复杂的解决方案，其中并没有在最优状态下同时全部解决气体分配的问题、催化床中催化剂的可靠机械支承问题以及最大地利用盛装催化剂的筒体中容器的可用容积(器壁的最小厚度或尺寸)的问题。事实上，在现有技术中说明的已知气体分配壁通常在一个部件中结合两种功能(气体分配和机械支承)，这两种功能通常具有不同的结构要求。例如当利用厚的器壁提供机械支承时，同时要利用该壁借助于适当的穿孔分配气体，以保证必要的压力降，这时我们遇到的不是一种最优的解决方案，其理由如下1.厚壁的穿孔是非常费钱的;2.任何情况下都需要一种方法，用以在厚的穿孔壁和催化剂支承体(如网)之间产生一个空气空间;3.除去有价值的催化剂空间外，上述部件的总尺寸(径向厚度)是相当大的。如上所述，重要的是使上述壁能够满足所有要求的功能但具有尽可能小的径向厚度。申请人惊奇地发现，利用一个以下列事实为特征的方法可以解决以上问题1)部分a)很薄，几乎专用于产生必要的压力降，而不产生对催化剂的机械支承作用，如果多少要起点支承作用的话，也只是在很小程度上;2)部分b)的开孔小于催化剂的最小尺寸，因此几乎只起催化剂容器的作用，对催化床的机械支承不起作用，并具有低的压力降;3)部分c)比其它部分厚，以便实现双重作用，即对催化床给予机械支承和在部分a)和b)之间形成必要的空气空间，以获得气体的最优分配，不存在高速气体对催化剂的直接冲击，同时实现气流在催化床整个长度上的均匀化。在本专利技术的一个最佳实施例中，部分a)的厚度(s)小于8mm，最好在3mm和2mm之间;部分(C)的厚度(S)大于3mm，最好在5mm和20mm之间，从而产生一个厚度(S′)小于45mm最好在8mm和16mm之间的空气空间。最好部分C)由一个形成厚度为(S′)的空气空间的具有“桥”式穿孔的壁组成。该空气空间分成两个区域位于气体入口穿孔(f)前面的区域(A)，用于使沿径向流动的高速气体发生偏转，进入大体上沿轴向的方向(GA)，避免直接冲击催化剂，穿孔(f)位于桥式壁中的凹陷处的前面;上述气体(GA)由此送入空气空间(S′)的区域(B)或气体均匀化室，从而使气体能够均匀分配地通过催化床的整个长度。按照本专利技术的一种特定情况，L∶D的比例小于3的催化床的壁基本上由部分b)和c)组成。本专利技术包括盛装催化剂的筒体，筒体的壁是按照所讨论的方法得到的。从附图中表示的并不受限制的最佳实施例的下述说明中，可以更加清楚地理解本专利技术的目的。附图说明图1A是以非常小的尺度表示的反应器的截面图，具有包含催化剂筐cci(图1C)的外壳(M)，催化剂筐由气体分配外壁(Pe)和内壁(Pi)构成。如上所述，图1B是反应器(如图1C中以小尺度表示的)的一段器壁的纵向剖面图，它由外壳(M)和包围催化剂的外壁(Pe)组成，外壁(Pe)由下列组成1)部分a)，用于分配气体，由可以透过气体的薄壁构成，具有产生必需的压力降的独有功能和机械支承的有限功能，该薄壁具有小的厚度(s)并设置了穿孔(f);2)部分b)，具有盛装催化剂的独有功能，例如由可以透过气体的网(r)组成，网孔尺寸小于催化剂最小尺寸，不具有支承催化床的功能;3)部分c，由厚壁(S)构成，兼有两种功能，一种是机械支承催化床，另一种是在部分a)和b)之间形成厚度为(S′)的必需空气空间，以保证气体的正确分配(避免直接冲击催化剂以便均匀地流过催化床)。图1C表示具有三个催化床(CC1，CC2，CC3)的筒体(CU)的示意图，图中L为催化床长度，D为催化床直径。在一种并不受限制的最佳实施例中，特别是按照上面说明和图中所示的例子，部分a)的厚度(s)为3mm，由具有“桥”式穿孔的壁构成的部分C)的厚度(S)为6mm，而a)和b)之间的空气空间(S′)为11mm。上述空气空间分成两个区域区域(A)，位于气体入口穿孔(f)的前面，它使沿径向流动的高速气体(GR)发生偏转，使它基本上沿轴向流动(GA)，避免直接冲击催化剂，因为穿孔(f)位于桥形壁中凹陷处的前面;而后上述气体(GA)送入遍及催化床长度的空气空间(S′)的区域(B)或气体均匀化室。权利要求1.用于获得在多相合成的径向或轴向一径向反应器中使气体最优分配和支承催化床中催化剂的最小尺寸的器壁的方法，上述器壁包括一个可以透过气体的部分a)，一个催化剂的支承部分b)，一个位于部分a)和部分b)之间的中间部分c)，其特征在于1)部分a)很薄，几乎专用于产生必要的压力降，只对催化剂的机械支承产生最小的作用，或者甚至完全不起作用；2)部分b)具有小于催化剂最小尺寸的开孔，因此几乎只起催化剂容器的作用，对催化床的机械支承不起作用，并具有低的压力降；3)部分c)比其它部分厚，以便实现双重作用，即对催化床的机械支承和在部分a)和b)之间形成必要的空气空间，以获得气体的上述最优分配，而不存在高速气体对催化剂的任何直接接触，同时产生沿催化床整个长度的均匀气流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于部分a)的厚度(s)小于8mm，最好在3mm和2mm之间;而部分(c)的厚度(S)大于3mm，最好在5mm和20mm之间，产生一个厚度(S′)小于45mm并最好在8mm和16mm之间的空气空间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于部分c)由一个具有形成厚度为(S′)的空气空间的“桥”式穿孔的壁构成，上述空气空间被分成本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于获得在多相合成的径向或轴向一径向反应器中使气体最优分配和支承催化床中催化剂的最小尺寸的器壁的方法，上述器壁包括：一个可以透过气体的部分ａ），一个催化剂的支承部分ｂ），一个位于部分ａ）和部分ｂ）之间的中间部分ｃ），其特征在于：１）部分ａ）很薄，几乎专用于产生必要的压力降，只对催化剂的机械支承产生最小的作用，或者甚至完全不起作用；２）部分ｂ）具有小于催化剂最小尺寸的开孔，因此几乎只起催化剂容器的作用，对催化床的机械支承不起作用，并具有低的压力降；３）部分ｃ）比其它部分厚，以便实现双重作用，即对催化床的机械支承和在部分ａ）和ｂ）之间形成必要的空气空间，以获得气体的上述最优分配，而不存在高速气体对催化剂的任何直接接触，同时产生沿催化床整个长度的均匀气流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤姆博托扎克迪，盖奥尔古彼干，
申请(专利权)人：阿莫尼卡萨尔公司，尤姆博托扎尔迪，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]