包括分布式温度传感器的催化反应器制造技术

提供了一种催化反应器，包括：包括用于第一反应的催化剂的多个第一流通道；与所述第一流通道交错布置的多个第二流通道；相邻的第一流通道和第二流通道被分隔板（13a、13b）隔开；以及分布式温度传感器，诸如纤维光缆（19）。分布式温度传感器可位于分隔板内，或一个或10多个流通道内。

Catalytic reactor comprising a distributed temperature sensor

Provides a catalytic reactor, including: includes a plurality of first channel first catalyst reaction; a plurality of second channel and the first channel staggered; first and second adjacent channel flow passage is divided by plate (13a, 13b) and separated; distributed temperature sensor such as fiber optic cable (19). A distributed temperature sensor may be located within the partition board or within one or more than 10 flow channels.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括分布式温度传感器的催化反应器
本专利技术涉及化学反应器，具体，但非排他性地，是在其中发生放热反应的化学反应器。本专利技术还涉及对在这种化学反应器中发生的反应的控制。其可涉及例如用于处理天然气以产生液态产品的设备和过程，具体但非排他性地，用于执行蒸汽甲烷重整，其后随有费-托合成（Fischer-Tropschsynthesis）。
技术介绍
WO01/51194和WO03/048034(Accentusplc)描述了一种过程，其中，甲烷与蒸汽反应以在第一催化反应器中产生一氧化碳和氢气；然后所得气体混合物被用于在第二催化反应器中执行费-托合成。总体结果是将甲烷转化成高分子量的烃类，这种烃类在环境条件下通常是液体或蜡。该过程的两个阶段，蒸汽/甲烷重整和费-托合成，分别需要不同的催化剂，并且需要热量被传递到反应气体或从反应气体传递热量，这是因为反应分别是吸热和放热的。用于这些反应的反应器可被形成为一叠板，板之间限定有流通道，用于不同流体的流通道在叠中交错。可以为在流通道中发生的反应提供合适的催化剂。如WO01/51194中所描述的，催化剂可被支撑在可呈箔形式的插入件上。替代性地，催化剂可直接应用于流通道的壁。在另一替代方案中，催化剂可被提供成催化剂颗粒，该催化剂颗粒可形成颗粒床。术语“颗粒”表示例如丸、球、挤出物、三叶形物、粉末、细粒、纤维、微粒、微粒固体或包括合适用于催化反应器中的催化剂材料的任何固体成分。颗粒可被布置在颗粒床中。具有运载不同流体的交错流通道的这种反应器配置的一个优点在于，可在第一和第二流通道之间高效地传递热量。结果是可以使用非常高活性的催化剂，导致高水平的过程强化。但是，如果未能足够快速地传递走热量，则可能发生热失控，这可导致损坏催化剂。反复的热失控甚至可损害反应器作为整体的完整性。结果是，对这些反应器内发生的反应的控制是确保催化剂和反应器的耐久的关键。通常采用热电偶监控温度。WO2014/096779公开了具有多个交错布置的流通道的反应器块，其中，多个流通道被布置成使得在至少两个相邻流通道中的流体可通过中间壁换热；并且其中，中间壁限定在反应器块中延伸并且与块的外侧表面连通的至少一个通道，并且该中间壁的尺寸被设定为容纳温度传感器。温度传感器是直径约1mm的热电偶，并且它们被放置在通道之间的中间壁内。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种催化反应器，包括：包括用于第一反应的催化剂的多个第一流通道；与所述第一流通道交错布置的多个第二流通道；相邻的第一流通道和第二流通道被分隔板隔开；以及被提供在所述分隔板内的分布式温度传感器。与本领域使用的热电偶相比，提供分布式温度传感器，提供了与测量频率及测量位置相关的更大的灵活度。所述分布式温度传感器可以是纤维光缆。所述纤维光缆沿曲折路径通过分隔板，以便为所有相邻的第一流通道和第二流通道的提供温度数据。纤维光缆可被提供在每个分隔板中。分布式温度传感器不提供点温度测量，而是提供在其长度上的相继部分上的平均温度。优选在温度变化小的方向上执行这种平均。与横向于流方向的方向相比，温度在流方向上的变化通常更加显著，因此有益的是将分布式温度传感器的路径布置成使其横向于第一流通道中的流方向。替代性地，在本专利技术的另一方面，分布式温度传感器（诸如纤维光缆）可提供在一个或更多个第一流通道内，和/或一个或更多个第二流通道内。这种配置提供了对过程流体温度的更直接的测量。但是，流通道内的环境比分隔板内的环境更为恶劣，这可能限制纤维光缆的使用寿命。在使用时，第一流通道可包括费-托催化剂，并且所述第二通道运载热传递流体。替代地，第一流通道包括蒸汽甲烷重整催化剂，并且所述第二通道还包括燃烧催化剂。本专利技术的反应器可与数据分析装置一起被包括在用于执行费-托合成的设备中。所述设备还可包括操作地链接到所述数据分析装置的控制系统。所述控制系统被配置成，如果所述数据分析装置检测到温度变化率超过预定值，关闭所述反应器。与WO2014/096779中描述的热电偶相比，从纤维光缆获得的温度测量值更不易受噪声的影响。反应器可包括一叠板。例如，流通道可由薄的金属片限定，该金属片是雉堞状的并且与平的片交错堆叠；流通道的边缘可由密封条限定。替代地流，通道可被隔离棒限定在平板之间。形成反应器的一叠板结合在一起，例如通过扩散结合、钎焊或热等静压。附图说明仅以示例的方式，现在将参照附图进一步且更具体地描述本专利技术，在附图中：图1a示出适于费-托合成的反应器的一部分的剖视图；图1b示出图1a的反应器的改型的剖视图；图2a示出根据本专利技术的反应器块的立体图；图2b示出图2a的反应器块的切开图；图3a和3b是示出在不同环境下沿图2a的反应器的长度的温度分布的图表；图4示出图2a的反应器块的改型。具体实施方式本专利技术涉及用于将天然气（主要是甲烷）转化成长链烃类的化学过程。此过程的第一阶段可利用蒸汽重整来形成合成气体，也就是说以下类型的反应：H2O+CH4→CO+3H2此反应是吸热的，并且可被流通道中的铑或铂/铑催化剂催化。引起此反应所需的热可由易燃气体（诸如甲烷或氢气）的燃烧提供，这种燃烧是放热的并且可被相邻第二气体流通道中的铂/钯催化剂催化。然后合成气体被用于执行费-托合成，以产生长链烃类，也就是说：nCO+2nH2→(CH2)n+nH20上述反应是放热反应，在存在催化剂（诸如铁、钴或熔融磁铁矿）的情况下，在通常在190℃和280℃之间的高温，以及通常在1.5MPa和2.5MPa（绝对值）之间的高压下发生。用于费-托合成的合适的催化剂包括比表面积为140-230m2/g的γ-氧化铝涂层，该涂层具有约10-40%的钴（相对于氧化铝的重量比）并且具有促进剂（诸如少于或等于钴重量的10%的钌、铂或钆），以及碱性促进剂（诸如氧化镧）。合成气体蒸汽被冷却并压缩至高压（如2.0MPa），然后被供应到催化费-托反应器。费-托反应器可以是由一叠板形成的紧凑催化反应器，如本文中所描述的；反应混合物流过一组通道，同时冷却剂流过另一组。现在参照如图1a，示出了适合用于执行费-托合成的反应器块10a，反应器块10a仅以局部剖面示出。反应器块10a包括分隔开的厚1mm的一叠平板12，由此以限定用于冷却剂流体的通道15，该通道15与用于费-托合成的通道17交错。冷却剂通道15由厚0.75mm的成形为平顶锯齿波纹的片14限定。在本例子中，波纹的高度（通常在1至4mm的范围内）为2mm，并且沿侧面提供相应厚度的实心边缘条16，并且波纹的波长为12mm（下文更详细地描述该布置）。用于费-托合成的通道17的高度为5mm（通常在1mm至10mm的范围内），通道17由5mm高、间隔开80mm（该间隔通常在20mm至100mm的范围内）的正方形或矩形剖面的棒18限定，并由此限定直的穿过通道。现在参照图1b，示出了适合用于执行费-托合成的替代性反应器块10b，反应器块10b仅以局部剖面示出。反应器块10b在许多方面类似反应器块10a，相同的部件由相同的附图标记表示。反应器块10b包括间隔开的厚1mm的一叠平板12，由此以限定用于冷却剂流体的通道15，该通道15与用于费-托合成的通道17交错。冷却剂通道15还被如上所述的厚0.75mm的成形为平顶锯齿波纹的片14限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化反应器，包括：包括用于第一反应的催化剂的多个第一流通道；与所述第一流通道交错布置的多个第二流通道；相邻的第一流通道和第二流通道被分隔板隔开；以及被提供在所述分隔板内的和/或一个或更多个第一流通道内的和/或一个或更多个第二流通道内的分布式温度传感器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.04 GB 1412000.01.一种催化反应器，包括：包括用于第一反应的催化剂的多个第一流通道；与所述第一流通道交错布置的多个第二流通道；相邻的第一流通道和第二流通道被分隔板隔开；以及被提供在所述分隔板内的和/或一个或更多个第一流通道内的和/或一个或更多个第二流通道内的分布式温度传感器。2.如权利要求1所述的催化反应器，其中，所述分布式温度传感器是纤维光缆。3.如权利要求2所述的催化反应器，其中，所述纤维光缆沿曲折路径通过分隔板，以便就所有相邻的第一流通道和第二流通道提供温度数据。4.如权利要求2或3所述的催化反应器，其中，纤维光缆被提供在每个分隔板中。5.如权利要求2所述的催化反应器，其中，所述纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW邦纳，B达纳特，
申请(专利权)人：康帕克特GTL有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB