用于执行化学反应的方法和反应器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于使用反应器装置

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于执行化学反应的方法和反应器装置


[0001]本专利技术涉及如独立权利要求的前序部分所述的一种用于执行化学反应的方法以及相应的反应器装置
。

技术介绍

[0002]在化学工业的许多过程中，都使用反应器，其中一种或多种反应物通过加热的反应管，在反应管中它们发生催化或非催化反应
。
加热特别用于克服发生化学反应所需的活化能，并且在吸热反应的情况下，用于提供化学反应所需的能量
。
在克服活化能后，反应可以总体上是吸热进行，或者放热进行
。
本专利技术特别涉及强吸热反应，下文将进一步讨论
。
[0003]此类过程的实例是蒸汽裂解
、
各种重整过程，特别是蒸汽重整
、
干重整
(
二氧化碳重整
)、
混合重整过程
、
烷烃脱氢过程等
。
在蒸汽裂解中，反应管以盘管的形式被引导通过反应器，盘管在反应器中具有至少一个反向弯头，而在蒸汽重整中，使用的反应管通常延伸通过反应器，没有反向弯头
。
本专利技术还可以结合用于所谓的“毫秒”或单通道反应器，其特征在于停留时间极短
。
[0004]本专利技术的进一步应用还有：用于进行二氧化碳和氢气的逆水煤气变换
(RWGS)
反应以生成一氧化碳和水
、
含氧化合物的脱氢
(
例如甲醇反应生成甲醛和氢气
、
氨气裂解生成气态氮和氢气r/>)、
技术人员已知的所谓液态有机氢载体
(LOHC)
的脱氢
、
以及甲醇和甘油的重整
(
只要尚未包括在上面使用的术语“重整”中
)
的反应器
。
[0005]本专利技术适用于所有此类过程和反应管的实施例
。
仅出于说明目的，这里参考乌尔曼工业化学百科全书中的文章“乙烯”、“气体生产”和“丙烯”，例如
2009
年4月
15
日的出版物，
DOI
：
10.1002/14356007.a10_045.pub2、2006
年
12
月
15
日的出版物，
DOI
：
10.1002/14356007.a12_169.pub2、
以及
2000
年6月
15
日的出版物，
DOI
：
10.1002/14356007.a22211。
[0006]相应反应器的反应管通常使用燃烧器被加热
。
为此，反应管被引导通过燃烧室，燃烧器也布置在所述燃烧室中
。
[0007]然而，目前对烯烃等合成产品以及合成气和氢气的需求正在增加，这些产品的生产不产生或减少了当地的二氧化碳排放
。
由于通常使用化石燃料，使用燃烧反应器的工艺无法满足这一需求
。
例如，由于成本高昂，其他工艺实际上被排除在外
。
[0008]因此，已经提出通过电加热装置来支持或替换相应反应器中的燃烧器
。
除了直接电加热
(
其中电流被施加到反应管本身，例如在已知的星形
(
点
)
电路中
)
和其他类型的加热
(
在此不做详细解释
)
之外，还存在一些概念，特别是所谓的间接电加热
。
在本专利技术中也使用了这一概念
。
无论加热的具体类型和工艺中实施的加热概念如何，适当加热的反应器也被称为“熔炉”。
[0009]正如
WO 2020/002326 A1
中所解释的，这种间接电加热可以使用适合于加热至所提到的反应所需的高温的电操作辐射加热元件
(“辐射加热器”)
来执行，这种加热元件在炉内的布置方式应使其不与反应管直接接触
。
热量传递主要或完全以辐射热的形式进行
。
因此，术语“间接加热”、“通过辐射热加热”等在下文中同义使用
。
下文将解释相应加热元件的
特性
。
[0010]本专利技术的目的是提供措施，使得使用适当的加热元件间接电加热的所解释类型的反应器有利地操作
。

技术实现思路

[0011]在此背景下，本专利技术提出了一种用于执行化学反应的方法和相应的反应器装置，其包括独立权利要求的特征
。
本专利技术的实施方式是从属权利要求和下文描述的主题
。
[0012]本专利技术涉及一种用于执行化学反应的方法，其中使用反应器装置，其中布置在反应器容器中的反应管在反应期期间使用辐射热被加热，所述辐射热通过布置在反应器容器中的一个或多个电加热元件来提供
。
执行加热以特别是在反应管表面和
/
或反应管内部处达到一温度水平，以下称为“反应管温度水平”，所述温度水平在
400℃
与
1,500℃
之间，特别是
450℃
与
1300℃
之间，更特别是
500℃
与
1200℃
之间，进一步特别是在
600℃
与
1100℃
之间
。
在反应期期间，一种或多种可燃组分经过反应管
。
反应管温度可以选择为与燃烧炉或其他电加热炉的温度相同或相当
。
由于在相应的反应管
(“冷”入口和“热”出口，特别是随着焦化的增加
)
中总是会出现不小的温度梯度，因此它们覆盖相对较宽的温度范围
。
当使用辐射加热元件时，上述反应管温度水平的设置需要更高的加热元件温度
。
[0013]如前所述，本专利技术特别可用于通过蒸汽裂解生产烯烃和
/
或其他合成产品，或通过蒸汽重整生产合成气或氢气，如开头所提到的
。
然而，本专利技术原则上适用于所有类型的反应，其中供给混合物以气态经过从外部加热至适当温度水平的反应管，从而进行反应
。
[0014]反应管能够以任何可以想象到的方式被引导通过反应器容器，所述反应器容器特别是有或没有一个或多个反向点或反向弯头
。
特别地，反应管可以单排布置在竖直布置的平面中，并通过布置在该平面两侧的辐射加热元件被加热
。
也可以在两个平面之间的中间区域进行多排布置，并从中间区域外进行相应的加热
。
特别地，反应管的长度为
5m
至
100m
，和
/
或直径为
20mm
至
200mm。
此外，各个反应管可被设计成两股或者多股平行的管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于使用反应器装置
(100
‑
400)
执行化学反应的方法，其中，布置在反应器容器
(1)
中的反应管
(2)
在反应期期间使用辐射热被加热到在
400℃
与
1500℃
之间的反应管温度水平，所述辐射热通过设置在所述反应器容器
(1)
中的一个或多个电加热元件
(3)
来提供，其中，在所述反应期期间，一种或多种易燃组分经过所述反应管
(2)
，其特征在于，在设有所述电加热元件
(3)
的所述反应器容器
(1)
的至少一部分中，气态气氛在所述反应期期间或在部分所述反应期期间被提供，其中，所述气态气氛包括体积分数在
500ppm
与
10
％之间的氧气
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述气态气氛包括体积分数在
1000ppm
与5％之间或在
5000ppm
与3％之间的氧气
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其中，执行所述一种或多种气体或气体混合物的连续或断续供给，所述一种或多种气体或气体混合物的连续或断续供给用于向所述反应器容器
(1)
提供所述气体气氛和
/
或从所述反应器容器
(1)
移除所述气体气氛的至少一部分
。4.
根据权利要求3所述的方法，其中，在所述反应器容器
(1)
中提供低于大气压的压力水平
。5.
根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所述反应器容器
(1)
中提供高于大气压的压力水平
。6.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应器容器
(1)
的壁
(1)
不包括用于目视检查所述反应器容器
(1)
的内部空间的检查口，或者仅包括用于目视检查所述反应器容器
(1)
的内部空间的检查口，所述检查口由透明材料被气密封闭
。7.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用一种
、
两种或更多种气体或气体混合物来提供所述气体气氛
。8.
根据权利要求7所述的方法，其中，使用两种或更多种气体或气体混合物，所述两种或更多种气体或气体混合物包括第一气体或气体混合物
、
和第二气体或气体混合物，所述第一气体或气体混合物具有第一氧气体积分数，所述第二气体或气体混合物具有第二氧气体积分数，所述第二氧气体积分数小于所述第一体积分数
。9.
根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一气体或气体混合物的至少一部分被供给至所述反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司SABIC，
类型：发明
国别省市：