合成反应器的催化床用的壁组件制造技术

用于保持精细颗粒状催化剂(1)的气体可渗透组件(10)，包括：布置成面向催化剂的第一壁(2)，与第一壁(4)间隔开并布置成与催化剂相对的第二壁，介于所述第一壁和所述第二壁之间的催化剂保持芯(3)。催化剂保持芯(3)。催化剂保持芯(3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】合成反应器的催化床用的壁组件


[0001]本专利技术涉及具有催化床的反应器领域，催化床包括处于颗粒形式并且被气态流横穿的催化剂。特别地，本专利技术涉及布置成保持固体催化剂的气体可渗透的壁组件的设计。

技术介绍

[0002]许多工业关注的化学转化器需要将反应物或产物的气态流合适的分配到催化床或从催化床收集，其中该催化剂是处于颗粒形式。明显关注的示例包括用于合成氨和甲醇的反应器。
[0003]催化床通常具有由外壁和内壁界定的圆柱形环状的形状。所述内壁和外壁通常被称作内收集器和外收集器。所述壁中的一个壁用作气体分配器并且另一壁用作气体收集器。通过催化床的气态流可以是基本上径向的或轴向径向的。
[0004]所述收集器需要符合若干冲突的要求。因此，它们的设计是具有挑战性的任务。首先，收集器需要是气体可渗透的以允许反应物和产物的气态流通过。为此目的，收集器必须具有足够的尺寸和数量的开口，以提供所需的通过面积。不足的通过面积将增加气态流的速度，增加压降并影响催化剂的运行。
[0005]收集器还必须能够保持催化剂，这意味着气体通道开口的尺寸可以由催化剂颗粒的尺寸决定。特别地，收集器必须被设计为防止催化剂迁移至收集器外部并且降低由催化剂本身引起的气体通道开口堵塞的风险。气体通道的阻塞将减少可用面积而具有上述缺点，并且将导致输入气体在催化床中的不均匀分布。
[0006]除了上述之外，收集器还必须执行结构功能，特别是抵抗催化剂的压力。在许多关注的反应器中，例如工业氨转化器和甲醇转化器，催化床在轴向方向上具有相当大的尺寸和高度，因此收集器的机械应力是相关的。特别地，与催化剂直接接触的内表面可接收显著实体的切向应力和径向应力。
[0007]所谓的精细催化剂(即由小尺寸颗粒制成的催化剂)的使用存在日益增长的关注。通常，由具有1.5mm或更小的标称尺寸的颗粒制成的催化剂被认为是精细的催化剂。一些细催化剂可具有小至1mm或更小的标称尺寸。催化剂的尺寸是指颗粒的特征尺寸，例如至球形颗粒的直径。尺寸可以遵循统计分布，并且标称尺寸可以指平均尺寸。
[0008]精细催化剂对于转化率是有利的，并且因此对于反应器的经济收益性是有吸引力的。特别地，精细催化剂增加了与气态流的接触面积。然而，包含精细催化剂是具有挑战性的。收集器更暴露于堵塞开口的风险和/或可能不能保持催化剂的小颗粒。
[0009]简单地减小壁开口的尺寸不提供对这个问题的解决方案。小开口可引入过度压降并偏离最佳气体流分布。提供足够气体通路面积的需求可能需要大量的此类小开口，使得穿孔壁不实用地制造。此外，大量的开口可能削弱对机械应力的抗性。
[0010]鉴于这些考虑，清楚的是，催化剂收集器的设计是具有挑战性的任务。理想的组件需要保持精细的催化剂颗粒，避免堵塞开口，维持最佳的气态流分布，同时保持满足收集器完整性所需的机械性能。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是克服如上所述的现有技术的缺点。特别地，本专利技术的目的是提供一种收集器，该收集器能够保持精细颗粒状催化剂并且同时为催化剂的颗粒质量提供结构支撑。
[0012]以上目的是通过根据权利要求所述的气体可渗透组件来实现的。
[0013]组件被适配成保持精细颗粒状催化剂并且包括：第一壁，该第一壁被布置成面向催化剂；第二壁，该第二壁与第一壁间隔开并且被布置成与催化剂相对；催化剂保持芯，该催化剂保持芯介于所述第一壁和第二壁之间。
[0014]通过合适的开口(例如孔或狭槽)使第一壁和第二壁是气体可渗透的。催化剂保持芯借助于其结构中的开口或适合的空隙图案也是气体可渗透的。
[0015]在本专利技术的组件中，支撑催化剂的结构功能主要由第一壁和第二壁执行；保持催化剂的功能主要由芯执行。术语催化剂保持芯表示芯被设计成保持精细颗粒状催化剂，并且保持催化剂的功能主要地或排他地由芯执行，而第一壁和第二壁提供组件的结构支撑。
[0016]第一壁和第二壁可以设计有常规图案的开口，开口被布置为提供期望的横截面通道并且使压降最小化(即使使用精细催化剂)。例如，开口可以大于催化剂颗粒的尺寸。另一方面，催化剂保持芯可以被设计成适当地包含精细催化剂，而不必抵抗精细催化剂的压力。芯具有小于催化剂颗粒尺寸的气体通道，以执行其催化剂保持构件的功能。
[0017]催化剂的尺寸可以是颗粒的最大宽度或可以通过参考筛分过程可操作地限定。
[0018]例如，催化剂的尺寸可以基于保持催化剂的筛的最大方形自由流动面积来限定。更具体地，可以假定催化剂的尺寸等于所述面积的平方根。通过筛分催化剂的尺寸的确定可以优选地根据在ASTMD4513
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11中公开的标准测试方法并且特别是根据ATSME11
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17的标准规范执行。
[0019]本专利技术的另一优点是芯仅在小区域处与催化剂直接接触。在整个表面上与催化剂直接接触将引起磨损，例如，由于运行中的催化剂颗粒的置换。在本专利技术的组件中，芯实际上通过第一壁被保护免于这种相对位移和相关摩擦。因此，芯可以主要被选择或设计用于保持催化剂而不必满足严格的结构要求。
[0020]催化剂保持芯可以包括以下各项中的至少一项：多孔介质；网；网的重叠部；纤维介质；微纤维介质；织物；金属纤维毡；穿孔板。在各种实施例中，芯具有与催化剂尺寸相容的合适特征尺寸。
[0021]本专利技术的组件实现了为精细催化剂提供安全且可靠的容纳并且同时在抵抗应力性方面提供良好性能的目的。可以理解的是，本专利技术提供了一种复合壁结构，其中不同的部件协作以满足机械要求和工艺要求。
[0022]本专利技术还包括催化反应器，该催化反应器包括至少一个催化床和根据本文描述的任一实施例的气体可渗透组件。反应器优选为氨转化器或甲醇转化器。特别地，本专利技术涉及包括圆柱形环状形状的催化床的反应器，圆柱形环状形状由内收集器和外收集器界定，其中，内收集器和外收集器中的至少一个包括根据本专利技术的气体可渗透组件。催化床和收集器可以是插入压力容器中的催化筒的一部分。
[0023]优选地，反应器的催化床由具有不大于1.5mm、优选不大于1.2mm、更优选不大于1.0mm的催化剂颗粒的标称尺寸的精细催化剂制成。
[0024]芯可以部分地或完全地填充第一壁与第二壁之间的间隙。在实施例中，间隙由芯完全填充。在实施例中，芯夹在第一壁和第二壁之间，与两个壁接触。在优选实施例中，组件具有由上述第一壁、第二壁和形成夹层壁的中央芯构成的三层结构。
[0025]通过填充第一壁与第二壁之间的间隙，芯可以有助于机械应力从一个壁到另一个壁的传递，使得这两个壁在结构上协作。因此，第一壁和第二壁承受机械力；然而，芯有助于力从一个到另一个的分配。
[0026]为了使整个组件可渗透气体，第一壁、第二壁和催化剂保持芯具有气体通道。壁的气体通道可为形成在壁中的孔或孔口。特别是当芯是多孔介质、纤维或微纤维介质、织物或金属纤维时，芯的气体通道可以是空隙图案的形式。
[0027]催化剂保持芯具有比所述第一壁和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在催化反应器中使用的用于保持颗粒状催化剂(1)的气体可渗透壁组件(10)，所述组件包括第一壁(2)、第二壁(4)以及催化剂保持芯(3)，所述第一壁(2)布置成面向所述催化剂；所述第二壁(4)与所述第一壁间隔开并且布置成与所述催化剂相对；所述催化剂保持芯(3)介于所述第一壁与所述第二壁之间。2.根据权利要求1所述的组件(10)，其中，所述芯(3)填充所述第一壁(2)与所述第二壁(4)之间的间隙。3.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其中，所述催化剂保持芯(3)包括以下各项中的至少一项：多孔介质；网；网的重叠部；纤维介质；微纤维介质；织物；金属纤维毡；穿孔板。4.根据权利要求3所述的组件(10)，其中，所述催化剂保持芯(3)包括多孔介质，并且所述多孔介质是金属烧结板。5.根据权利要求3所述的组件(10)，其中，所述催化剂保持芯(3)包括纤维介质并且所述介质是非织造的。6.根据权利要求3所述的组件(10)，其中，所述催化剂保持芯(3)包括织物，并且所述织物是陶瓷或烧结金属。7.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述催化剂保持芯(3)包括夹在加强穿孔板之间的网状物元件。8.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述芯(3)具有气体通道，所述气体通道小于所述第一壁和所述第二壁两者的气体通道开口(5)。9.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述催化剂保持芯(3)具有刚度，所述刚度适于将由所述催化剂施加的部分压力从所述第一壁传递至所述第二壁。10.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述第一壁(2)在结构上连接至所述第二壁(4)。11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：妮古拉，
申请(专利权)人：卡萨乐有限公司，
类型：发明
国别省市：