用于费－托合成的紧凑型催化反应器，在反应器内限定交替排列的多重第一流动通道和第二流动通道，分别用于携载进行费－托合成的气体混合物，和冷却液。各第一流动通道包括结合金属基体的可移动透气性催化剂结构。通过该催化剂结构限定多重流动通路，和空隙率，即由所述多重流动通路构成的第一流动通道横断面积的比率在２５％至７５％之间。这提供生产力和选择性之间的最佳平衡，因此反应器的操作是经济的和可控的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化反应器本专利技术涉及催化反应器，该反应器适用于将天然气转化成长链烃，尤其是进行费-托(Fischer-Tr叩sch)合成的化学方法，和涉及包括该催化反应器进行处理的设备。在WO 01/51194和WO 03/048034 (Accentus plc)中描述了 一种方 法其中在第一催化反应器中曱烷和蒸气反应，产生一氧化碳和氢 气；所产生的气体混合物然后用于在第二催化反应器中进行费-托合 成。总的结果是将甲烷转化成较高分子量的烃，该烃在环境条件下 通常是液体或蜡状物。该方法的两个步骤，即蒸气/曱烷重整和费-托 合成，需要不同的催化剂，和分别将热量转移到反应气体或从反应 气体转移热量，因为反应分别是吸热和放热的。用于这些反应的反 应器可成型为层式板，在板之间限定流动通道，用于不同流体的流 动通道在堆叠层中交替。在那些需要催化剂的通道中，这优选为在 陶瓷涂层中携带催化剂的金属基体形式，当催化剂用尽时可从通道 中除去这样的结构。该催化剂结构提供大表面面积，用于在反应气 体和催化材料之间接触，但同时它抑制反应气体穿过通道的流动。依照本专利技术，提供用于费-托合成的紧凑型催化反应器，在反应 器内限定交替排列的多重第 一 流动通道和第二流动通道，分别用于 携载进行费-托合成的气体混合物，和冷却液；其中各第 一 流动通道包含可移动的透气性催化剂结构，该催化 剂结构包括无孔金属基体，在该基体的至少一个表面上具有不大于 200 的基本上均匀厚度的连续陶乾涂层，该陶瓷涂层掺入催化材 料，该催化剂结构限定提供在80-120 m2/g范围的孔表面面积的中孔 和大孔，和将催化剂结构成型以便限定在其中通过的多重总体流动 通^^,其中空隙率，即由所述多重总体流动通路构成的第一流动通道横断面积的比率在25%至77%之间。优选空隙率在约35%至75%之间，更优选在60%至72%之间。 应理解，费-托反应是比较慢的反应。费-托合成的目的是产生其 中碳链比曱烷的长的烃，并的确优选至少C5,所以一般是液体和/或 蜡状物。因此，实用的反应器必须每单位时间产生大量这样的长链 烃，和应该选择性形成这样的长链烃而非曱烷。已经发现假如空隙 率小于约25%,那么产率太低而不经济，而假如空隙率超过约77%, 产率可能高，但甲烷的产量将变得过多。费-托反应典型地在约20(TC进行，这样可在宽范围内选择反应 器的材料。例如反应器可由铝合金、不锈钢、高镍合金或其它钢合 金制备。优选催化剂结构的金属基体是当加热后形成氧化铝附着表面涂 层的钢合金，例如含铝的铁素体钢，例如含15%铬、4%铝和0.3%钇 的铁(例如Fecralloy (TM))。当这种金属在空气中加热时，它形成附 着的氧化铝氧化物涂层，防止合金被进一步氧化和腐蚀。当陶瓷涂 层为氧化铝时，这显然结合到在表面上的氧化物涂层。基体优选为 薄的金属箔，例如厚度小于100 和基体可以是波面的、褶状的 或其它形状的，以便限定多重流动通路。催化剂结构优选包含厚度在40 imi-200 pm之间的陶瓷涂层，更 优选厚度在60 pm-lOO pm之间。该涂层限定孔，并掺入催化金属颗粒。可将这样的掺入催化材料的催化剂结构插入反应器的流动通道 中，其中用于费-托反应的流动通道与除去热量的流动通道交替。在 流动通道内催化剂结构的金属基体增强热传递和增加催化剂表面 积。在组件中催化剂结构可从通道除去，因而假如催化剂用尽时它 们可被替换。由催化剂结构限定的流动通路可具有任何合适的截面 形状。至少一些流动通路可沿着它们的长度互相连通，或者所有流 动通路可被催化剂结构互相分开。优选所有形成表面的催化剂结构掺入催化材料。如果通道深度不超过约3 mm,则催化剂结构可例如为单一的成 型箔。或者，特别在通道深度大于约2 mm时，优选的催化剂结构包 含许多由基本上平的箔分开的这样的成型箔；成型箔和平的箔可互 相结合，或者可作为独立的物品插入。为了保证必需的良好热接触， 用于费-托反应的通道优选小于20 mm深度，更优选小于10 mm深度。 期望在通道宽度内，使通道内的温度均匀保持在约2-4。C内，通道越 大，这实现起来就越困难。反应器组件可包含堆叠的板。例如，可由各板中的槽限定第一 和第二流动通道，将板堆叠，然后结合在一起。或者可由堞形的和 与平片交替堆叠的薄金属片限定流动通道；可由密封带限定流动通 道的边缘。例如，通过扩散粘结、铜焊接或热等静压将形成反应器 组件的堆叠板结合在 一起。因此，加工天然气以获得长链烃的设备可加入使曱烷和蒸气反 应形成合成气体的蒸气/曱烷重整反应器，和产生长链烃的本专利技术费-托反应器。现在，本专利技术仅通过实施例，并结合附图进一步和更具体地描 述，其中附图说明图1显示适用于费-托合成的反应器的部分剖视图； 图2显示用于图1中反应器的催化剂载体。 本专利技术是关于将天然气(主要是曱烷)转化成长链烃的化学方法。 该方法的第一步涉及蒸气重整，即以下类型的反应H20 + CH4 — CO + 3H2该反应是吸热的，可由流动通道中的铑或铂/铑催化剂催化。通 过易燃气体例如甲烷或氢气的燃烧，可提供引起该反应所需的热量， 该燃烧是放热的，可由临近第二气体流动通道中的铂/钇催化剂催化。通过蒸气/甲烷重整所产生的气体混合物然后用于进行费-托合 成，以产生长链烃，即nCO + 2nH2 — (CH2)n + nH20该反应是放热反应，在催化剂例如铁、钴或熔融磁铁矿存在下， 在通常190。C-28(TC之间的高温，和通常1.5 MPa-2.5 MPa (绝对值)之 间的高压下发生。费-托合成的优选催化剂包含比表面积140-230ni2/g 的y-氧化铝涂层，具有约10-40%钴(与氧化铝相比的重量比)，和具 有小于10%重量钴的助催化剂例如钌、柏或钆，和碱性助催化剂例 如氧化镧。在陶覺的沉积和浸渍，然后还原提供催化剂颗粒之后， 比表面积优选为约80-110 m2/g (通过BET气体吸附技术测量)，例如 90 m2/g。通过压汞法测量，提供(as-supplied)的氧化铝的比孔体积优 选为0.37-0.47 cm3/g，而含催化剂的陶瓷的比孔体积为0.20-0.26 cm3/g (通过BET技术测量)，例如0.24cm3/g。将蒸气曱烷重整所产生的高压一氧化碳和氢气流冷却和压缩至 高压，即2.0 MPa，然后加到催化费-托反应器中，该反应器是由上 述板堆叠形成的紧凑型催化反应器；反应物混合物流动穿过一组通 道，同时冷冻剂流动穿过另 一组通道。通过穿过热交换器和旋风分离器，然后是分离室的通路，将费-托合成的反应产物(主要是水和烃例如石蜡)冷却以使液体凝结，其中 三相水、烂和尾气分离，在大气压下烃产物是稳定的。收集和分离 保留在气相和过量氢气(费-托尾气)中的烃。 一部分可通过减压阀， 在重整器(如上述)中提供催化燃烧处理的燃料。剩下的尾气可加入准 备发电的燃气轮机中。所必需的主要电力设备是压缩机，该压缩机 用于将压力提高到费-托反应所必需的压力；也可用电运转真空蒸馏单元，为蒸气的产生提供方法用水。现在参考图1，该图显示了适合用作费-托反应器的反应器10的 一部分，为了清晰，反应器10以截面显示并具有分开的組件。反应 器10由厚度1 mm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于费－托合成的紧凑型催化反应器，在所述反应器内限定交替排列的多重第一流动通道和第二流动通道，该第一流动通道和第二流动通道分别携载进行费－托合成的气体混合物，和冷却液；其中各第一流动通道含有可移动的透气性催化剂结构，该催化剂结构包括无孔金属基体，并且在该基体的至少一个表面上具有不大于２００μｍ的基本上均匀厚度的连续陶瓷涂层，该陶瓷涂层掺入催化材料，所述催化剂结构限定提供在８０－１２０ｍ↑［２］／ｇ范围内孔表面面积的中孔和大孔，和将所述催化剂结构成型，以便限定从其中穿过的多重总体流动通路，其中空隙率，即由所述多重总体流动通路构成的第一流动通道的横断面积的比率在２５％－７７％之间。
【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：CD李塔夫内尔，
申请(专利权)人：康帕克特GTL有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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