本发明专利技术涉及一种容器系统，其具有在安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置，该系统包括反应器(R)；用于工艺气体的入口管线(i)；硫防护(S)；至少一个吸附容器(A)，其含有选择性地吸附反应器吹扫气体的吸附剂；和用于来自反应器(R)的产物流的出口管线(o)。吸附容器(A)与正常管道平行地安装在硫防护(S)的上游或下游，从而降低反应器中碳形成的风险。
Container system for protecting a catalyst during safe interlock, tripping, or shutdown of a reactor
The invention relates to a container system with means for catalyst protection during the safety interlock trip on or off, the system includes a reactor (R); for the entrance process gas pipeline (I); sulfur protection (S); at least one adsorption vessel (A), which contains a selective adsorption reaction for blowing gas and adsorbent Saul; from reactor (R) for the export pipeline production logistics (o). The adsorption vessel (A) is installed parallel to the normal pipe in the upstream or downstream of the sulfur protection (S), thereby reducing the risk of carbon formation in the reactor.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有在反应器的安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置的容器系统本专利技术涉及一种容器系统，其具有在反应器的安全互锁跳闸(interlocktrip)或关闭期间用于催化剂保护的装置。本专利技术还涉及一种用于关闭本专利技术的容器系统同时降低下游反应器中碳形成的风险的方法。如本文所使用的，“安全互锁跳闸”是工艺的自动停止，以便在异常操作危及任何人员、工艺设备或环境的情况下对其进行保护。为了实现最大的安全性，跳闸系统通常独立于正常控制系统。如果工艺值偏离预设值，则系统被激活。更具体地，本专利技术基于与正常管道平行地在硫防护的上游或下游的入口管线上安装吸附容器，其用于在跳闸或关闭的情况下使用。当系统中的压力由于关闭而降低时，则吸附容器上游的气体将通过所述容器，以通过保留CH4和CO而增加氢气浓度，从而降低下游反应器中碳形成的风险，该反应器优选为甲烷化反应器。吸附容器中的填充材料可以例如是在甲烷化工艺中，在催化剂存在下并根据以下反应方案之一或其两者，甲烷由碳氧化物和氢气的形成快速地达到平衡：CO+3H2<＝>CH4+H2O(1)CO2+4H2<＝>CH4+2H2O(2)这些反应会与如下的一氧化碳和二氧化碳之间的平衡偶联：CO+H2O<＝>CO2+H2(3)无论是通过反应(1)或(2)还是其两者，甲烷形成的净反应都是高度放热的。从蒸汽重整领域已知的是，根据操作条件和实际的催化剂配方，催化剂可能形成碳。碳可以在催化剂上由甲烷、一氧化碳或高级烃形成。碳由甲烷和一氧化碳的形成可以通过以下反应表示：CH4<＝>C(s)+2H2(4)2CO<＝>C(s)+CO2(5)CO+H2<＝>C(s)+H2O(6)所形成的碳取决于操作条件和催化剂。通常，Ni-催化剂上的碳是所谓的碳晶须的形式。如上所述，催化剂和操作条件的选择将决定碳是否形成。根据所谓的平衡气体原理，如果热力学预测在反应(1)-(3)的平衡之后由反应(4)-(6)中的一个或多个而形成碳，那么将形成碳。在这种情况下避免碳形成的方法包括降低温度和增加进入反应器的进料气体中的蒸汽含量。应当指出的是，即使平衡气体原理没有预测碳形成，碳也可能以晶须或胶的形式形成。这种可能性取决于实际的催化剂和详细的操作条件，并且通常将基于实验数据进行评估。根据如下给出的(对于乙烷)类似于上述反应(4)的反应，碳也可以由高级烃形成：C2H6<＝>2C(s)+3H2由高级烃形成的碳也可以是晶须、石墨或胶的形式。评估来自高级烃的碳形成的风险是一件复杂的事情。在这种情况下碳形成的风险也取决于催化剂和所选择的操作条件。同样在这种情况下，增加蒸汽含量是确保在碳形成操作条件之外操作的一种方式。在一些情况下，所谓的临界蒸汽与高级烃的比率(S/HHC)可以用作碳是否会在催化剂上形成的指示。关于现有技术，GB专利申请2223237A描述了费-托(Fischer-Tropsch)反应器的关闭方法和反应器本身。更具体地，其描述了用于通过一氧化碳与氢气在升高的温度和压力下并且使用催化剂的催化反应来制备至少部分液体的烃类产物的反应器的关闭方法，所述反应器设置有冷却装置和使气体再循环通过催化剂以使催化剂温度均衡的装置。该方法包括以下步骤：(1)中断合成气的进料；(2)使催化剂下游的反应器减压，向催化剂上游的反应器提供惰性气体；和(3)将催化剂冷却至环境条件。美国专利申请2008/0075986A1涉及一种燃料电池堆关闭吹扫方法；更具体地，涉及一种用于在燃料电池关闭之后吹扫来自燃料电池堆的氢气的方法。该方法包括提供空气流，通过用吸附剂床从空气流中除去氧气来提供临时的氮气流并使氮气流通过燃料电池堆。这样做是为了避免碳基质和催化剂面积的损失，否则其会降低操作电压并最终限制堆的寿命。WO2005/101556涉及具有蒸汽吹扫的燃料电池关闭，更具体地涉及用于蒸汽吹扫固体氧化物燃料电池堆的方法和设备。用蒸汽吹扫SOFC堆具有物理冲洗效应，从负极区域去除包含一氧化碳的重整物和游离的氧气，从而降低镍氧化物或羰基镍形成的可能性。EP0157480A2描述了一种通过变压吸附(PSA)工艺从包含氢气、二氧化碳和中等沸点气体(包括超过氨合成气中所需比例的氮)的原料气体制备氨合成气的方法。将原料气体进料到吸收剂，其中气体氢气和总的中等沸点气体以1.25-2.5的体积比存在，并且中等沸点气体包含总的这种气体的至少90体积％的程度的氮。在正常操作期间使用PSA，主要用于除去对氨催化剂有毒的一氧化碳。同样去除甲烷以改善效率，但其不是毒物，且该EP申请未涉及碳形成。最后，US2012/0077096A1公开了一种燃料电池系统，其包括氧去除装置，该氧去除装置具有流体连接到至少一个反应气体源的入口和正极气体流场的出口，以及流体连接到每个负极控制阀的出口和正极控制阀的出口。不去除甲烷，并且在关闭(燃料气体源关闭)时的进料不同。同样，该美国申请未涉及碳形成。根据本专利技术的具有在反应器的安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置的容器系统包括-反应器R，-用于工艺气体的入口管线i，-硫防护S，-至少一个吸附容器A，其含有选择性地吸附吹扫气体的吸附剂，和-用于来自反应器R的产物气流的出口管线o，其中吸附容器与正常管道平行地安装在硫防护的上游或下游并且用于在安全互锁跳闸或关闭的情况下使用。有利地，可以使用平行布置的两个吸附容器。这样，当一个容器在使用过程中时，另一个容器能够被再生。吸附容器的再生可以通过例如向火炬(flare)释放压力来进行。本专利技术的系统中的吸附容器优选基于变压吸附(PSA)的使用，变压吸附(PSA)是用于根据物质的分子特性和其对给定吸附剂材料的亲合力在压力下从气体混合物中分离气体物质的技术。PSA在接近环境温度下操作，并且与例如气体分离的低温蒸馏技术显著不同。特定的吸附材料，例如沸石、活性炭、分子筛等被用作捕集器，优先在高压下吸附目标气体物质。PSA方法依赖于这样的事实，即在高压下，气体倾向于被吸引到固体表面或被“吸附”。压力越高，则被吸附的气体越多。当压力降低时，气体被释放或“解吸”。PSA方法可以被用于有效地分离混合物中的气体，因为不同的气体倾向于被更强烈地或不那么强烈地吸引到不同的固体表面。如果，例如气体混合物如空气在压力下通过包含沸石吸附剂床(与氧气相比，该吸附剂床更强烈地吸引氮)的容器，则部分或全部的氮将保留在床中，并且从容器出来的气体将富含氧。当该床达到其吸附氮的容量的终点时，它可以通过降低压力来再生，从而释放所吸附的氮。然后其准备好用于生产富氧空气的另一个循环。除了它们区分不同气体的能力之外，用于PSA系统的吸附剂通常是非常多孔的材料，选择它们是因为其具有大的表面积。典型的吸附剂是活性炭、硅胶、氧化铝和沸石。虽然吸附在这些表面上的气体可以仅由一个或至多几个分子的厚度的层组成，但是每克数百平方米的表面积使得能够吸附是吸附剂重量的很大一部分的气体。根据本专利技术的容器系统具有如附图所示的布局。入口气流(i)通过硫防护装置S并且可能经由热交换器和/或在与一些再循环气体(未示出)混合后进入优选为甲烷化反应器的反应器R；或者进入包含选择性地吸附反应器吹扫气体的吸附剂的吸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种容器系统，其具有在反应器的安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置，所述系统包括‑反应器(R)，‑用于工艺气体的入口管线(i)，‑硫防护(S)，‑至少一个吸附容器(A)，其含有选择性地吸附吹扫气体的吸附剂，和‑用于来自反应器(R)的产物气流的出口管线(o)，其中所述吸附容器与正常管道平行地安装在所述硫防护的上游或下游。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.15 EP 14189005.31.一种容器系统，其具有在反应器的安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置，所述系统包括-反应器(R)，-用于工艺气体的入口管线(i)，-硫防护(S)，-至少一个吸附容器(A)，其含有选择性地吸附吹扫气体的吸附剂，和-用于来自反应器(R)的产物气流的出口管线(o)，其中所述吸附容器与正常管道平行地安装在所述硫防护的上游或下游。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附容器基于变压吸附(PSA)的使用。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中与正常管道平行布置的所述吸附容器通过关闭所述正常管道上的阀V1并打开平行管道上的两个阀V2和V3而被激活。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述反应器是甲烷化反应器。5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中使用平行布置的两个吸附容器，使得当一个容器在使用过程中时，另一个容器能够被再生。6.根据权利要求1-5中任一项所述的系...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·威克斯，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK
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