通过使包含合成气的气体流与颗粒状催化剂接触而将合成气转化为甲醇的方法，所述方法在具有入口和出口的管式反应器中进行，所述出口位于所述入口的下游，所述反应器包括一个或多个管和与所述管接触的冷却介质，所述管具有位于其内的一个或多个用于颗粒状催化剂的载体；其中所述催化剂载体包括：用于在使用中容纳催化剂的环形容器，所述容器具有界定管的穿孔内壁、穿孔外壁、闭合所述环形容器的顶表面，以及闭合所述环形容器的底表面；闭合所述管底部的表面，该管由所述环形容器的内壁形成；裙部，其从所述环形容器的穿孔外壁由位于或邻近于所述容器底表面的位置向上延伸至低于密封件位置的位置；以及密封件，其位于或邻近于所述顶表面并从所述容器延伸一定距离，其延伸超过所述裙部的外表面；所述方法包括：(a)引导所述气体反应物经过入口；(b)使所述反应物向下经过所述至少一个管，到达催化剂载体或第一催化剂载体的上表面，然后它们进入由所述容器的穿孔内壁界定的通路，然后经过催化剂床径向地流向穿孔外壁；(c)当合成气体接触催化剂时，反应发生；(d)使未反应的反应物和产物通过所述穿孔外壁离开所述容器，然后在所述裙部的内表面和所述环形容器的外壁之间向上流动，直至它们达到所述密封件，然后它们被引导越过所述裙部的末端，并导致在所述裙部的外表面和发生热传递的反应器管的内表面之间向下流动；(e)在任意的随后的催化剂载体中重复步骤(b)至(d)；以及(f)从所述出口除去产物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术涉及在甲醇合成催化剂的存在下，将共同称为合成气的一氧化碳、ニ氧化碳和氢转化为液体产物的方法。合成气可以源自许多来源，例如重整的天然气或通过煤或生物质的汽化。甲醇合成领域近年来已变为重新引人关注的领域，因为甲醇的用途已经扩展至作为燃料添加剂和用于制备烯烃的这类领域中。许多关注起源于中国，在中国在大量煤所在的地区已经建立了 “煤变化学品”和“煤变燃料”エ厂。这为位于偏远地区并且难以运输和/或运输昂贵的煤提供了货币化的机会。因此，期望使甲醇制备方法最优化。已经进行了用于制备甲醇的几个方法，并且这些通常涉及反应器设计或催化剂配制。对于该方法的主要问题之一在于释放出的热(虽然，对于所转化的相同质量的碳氧化物而言，其为在Fischer-Tropsch反应中产生的约ー半的热)、催化剂活性的改进和/或更活性的煤成气的使用开始挑战现有设计的热传递能力。·处理所释放出的热的ー个方法是在固定床反应器中进行反应。适当的反应器设计的实例能在GB 1364357中找到。在该布置中，催化剂颗粒装载在轴向反应器的管内。在管周围供给冷却介质，例如汽化的水。然后，反应物气体经过管，在那里它们接触催化剂并发生甲醇形成反应。释放的热通过管壁传递至周围的冷却介质。然而，从管中心到壁的热阻是显著的，由此，考虑到需要控制管内的热，管的尺寸受到限制以使热易于从管的中心传递至发生热交換的壁。因此，通常管具有小于约40mm的直径以确保所需的热传递水平并且防止位于朝向管中心的催化剂过热，这将增加副产物的产生。这表示不仅损失向所需产物的转化，而且导致分离副产物的需求，这增加了成本。管的小尺寸造成这些反应器构造的高成本。此外，必须仔细选择诸如表观流速和气时空速等条件，从而保持所需的热传递并在合理的总压カ下降下实现所需转化。这些反应器难以负载催化剂，因为催化剂必须装载入单独的管，同时采取措施以确保管被均匀地装载。可替代的方法是在鼓泡浆态反应器中进行反应，例如在US4628066中所述。在该布置中，小催化剂颗粒，例如150 u m或更小的那些，悬浮在烃产物中，并且通过在反应器底部注入反应气体而搅动。气体高度分散在整个反应器中，并且用高反应性煤气能特别有效地传递由反应产生的热。对如何浓缩浆体存在限制，并因此由热传递液体占据反应器的大部分。当操作这些反应器时，在浆体内气体滞留量是显著的。这需要额外的反应器容量以容纳气化状态的浆态床。为了适应上述情况，反应器通常比气相反应中使用的那些反应器更大。尽管这些反应器提供了更简单的催化剂装载的益处，但它们好像未广泛应用。可替代的方法为在壳形设计反应器中使用通常所说的催化剂，例如在US 4778662中所述的反应器，其中冷却的反应物气体轴向流动，其与在整个催化剂床中垂直布置的一系列管中的反应气体逆流。通过吸收在管周围的催化剂床中产生的甲醇反应热来加热供给至反应器的冷的反应物气体。当气体从催化剂床上方的开管排出时，其处于反应温度。然后，其向下流经催化剂床，在那里产生甲醇。当反应在许多情况下为受限的平衡时，可以容易地布置所需要的吸收反应热的再循环。由于该类型反应器的轴向长度受压カ下降方面的考虑所限制，因此反应器的直径必须增加以容纳所需的容量。如果逻辑上的考虑限制了能被配置的反应器尺寸，则反应器的容量也同样受限。在US 4339413中描述的设计是复杂的，并且在更大尺寸下进行构建是昂贵的，未看到在制备甲醇中的广泛应用。可替代的方法是使用在US 4321234中首次公开的径流产生型反应器。该类型的反应器具有各种优势，包括它们具有简单的设计，易于构建，易于装载和卸载，具有低的压力下降和高的单个反应器容量。对于现有的催化剂，其为广谱的合成气体提供了非常有效的设计，井能在单个的具有非常适中的直径和重量的反应器中实现非常大的容量。然而，随着出现新一代的现有技术催化剂，例如在W02010/0146380中所描述的，除去热的能力变得更困难。可替代的方法在CA1251019中描述，其中使用四阶段绝热反应系统，其在第一和第二阶段之后使用外部冷却。这使得有效地使用催化剂。然而，其对于布置而言相对昂贵。因此，应理解，尽管实施制备甲醇反应的各种方法各自提供了一些优势，但是它们同样各自具有自身的缺点。因此，还需要提供改善的甲醇合成方法，其解决了现有技术布置的ー个或多个问题。根据本专利技术，提供了通过使包含合成气的气体流与颗粒状催化剂接触而将合成气转化为甲醇的方法，所述方法在具有入口和出口的管式反应器中进行，所述出口位于所述入ロ的下游，所述反应器包括一个或多个管和与所述至少ー个管接触的冷却介质，所述管具有位于其内的一个或多个用于所述颗粒状催化剂的载体；其中所述催化剂载体包括容纳催化剂的环形容器，所述容器具有界定管的穿孔内壁、穿孔外壁、闭合所述环形容器的顶表面，以及闭合所述环形容器的底表面；闭合所述管的底部的表面，所述管由环形容器的内壁形成；裙部(skirt)，其从所述环形容器的穿孔外壁由位于或邻近于所述容器的底表面的位置向上延伸至低于密封件位置的位置；以及密封件(seal)，其位于或邻近于所述顶表面并从所述容器延伸一定距离，其延伸超过所述裙部的外表面；所述方法包括(a)引导入气体反应物通过入口 ；(b)使所述反应物向下经过所述至少ー个管，到达所述催化剂载体或第一催化剂载体的上表面，在那里它们进入由容器的穿孔内壁界定的通路，然后经过催化剂床径向地流向穿孔外壁；(C)当合成气体接触催化剂时，反应发生；(d)使未反应的反应物和产物通过穿孔外壁离开所述容器，然后在裙部的内表面和环形容器的外壁之间向上流动，直至它们到达密封件，在那里它们被引导越过裙部的末端并引起在所述裙部的外表面和发生热传递的反应器管的内表面之间向下流动；(e)在任意的随后的催化剂载体上重复步骤(b)至⑷；以及(f)从出口除去产物。催化剂载体在2010年10月19日提交的PCT/GB2010/001931中详细描述，其通过參考方式并入本文。为了避免疑问，任何方向的讨论，例如诸如向上、低于和较低等术语，出于易于參考的目的，以相对于催化剂载体的方向来讨论，如附图所示。然而，当以可替代的方向使用管以及催化剂载体吋，应相应地解释术语。通常改变催化剂容器的大小，以便其具有比其所位于的反应器管的内部尺寸更小的尺寸。改变密封件的大小，以便当本专利技术的催化剂载体位于所述管内的适当位置时，所述密封件与反应器管的内壁相互作用。密封件不需要是完美无缺的，只要其足以有效地导致大部分的流动气体经过该载体。 通常，多个催化剂载体将叠堆在反应器管内。在该布置中，反应物/产物在第一载 体的裙部的外表面和反应器管的内表面之间向下流动，直至它们接触第二载体的上表面和密封件，并且它们被向下引导进入由第二载体的环形容器的穿孔内壁界定的第二载体的管内。然后，重复上述流动途径。催化剂载体可以由任何合适的材料形成。通常选择这样的材料，其能经受反应器的操作条件。通常，催化剂载体由碳钢、铝、不锈钢、其它合金或能经受反应条件的任何材料制成。环形容器的壁能具有任何合适的厚度。合适的厚度为约0. Imm至约I. Omm,优选为约 0. 3mm 至约 0. 5_。选择环形容器的内壁和外壁的孔眼大小，使得反应物和产物均匀流经催化剂，同时将催化剂保本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·道格拉斯·加姆林，
申请(专利权)人：戴维加工技术有限公司，
类型：
国别省市：
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