用于精细催化剂固体的化学处理的薄层固定床反应器制造技术

本发明专利技术描述了一种用于化学处理、特别是用于Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ合成催化剂的还原的薄层固定床反应器。该反应器设计为类似的紧凑模块的形式，并且遵循包含在一定界限内的线性压力与出口压力之比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用来实施磨碎固体(压出物、珠或粉末)的氧化或还原化学反应的薄 层固定床反应器，所述颗粒固体用作精炼或石油化学过程中的催化剂或催化剂母体。更具体地，本专利技术可应用至用氢还原用于以液相使用的钴基Fischer-Tropsch合 成催化剂。Fischer-Tropsch合成催化剂通常由直径在30至100微米(在本文的其它地方简 写为μπι)范围内的细固体微粒构成。所述催化剂在合成之后通常为其氧化物的形式(Co3O4)15因此，还原步骤应当在 Fischer-Tropsch合成反应器中使用催化剂之前实施。该还原步骤使用还原气体实施，还原气体为纯氢气或稀释在惰性气体中的氢气。本专利技术涉及可在关于反应气体停留时间、压降及要处理的固体的装卸的最佳条件 下实施所述催化剂还原步骤的反应器
技术介绍
用于催化剂制备及处理的反应器领域内的现有技术主要依赖于要被处理的固体 的粒度测定。通常，当要被处理的固体为毫米量度的颗粒的形式时，反应器为固定床式或者 有时候为移动床式。术语“移动床”意味着以米/小时的量度缓慢流动的一床颗粒，在颗粒 之间具有比较有限的相对位移。当颗粒的粒度测定达到百微米的量度时，通常使用流化床反应器，S卩，使用从底部 至顶部穿过床的流化流体使颗粒相对于彼此分离并移动的反应器。本领域技术人员熟知流化床可混合和传递热量，这使它们在进行放热或吸热反应 时具有特别的优势。相反，它们通常需要气_固分离系统以及用于在床内再循环固体颗粒 的任选系统，所述气_固分离系统依赖于使用的流化率在复杂度上有所不同，并且位于床 的下游。给定要被处理的固体的粒度测定，在30至100微米的范围内，现有技术由流化床 反应器组成，反应气体还用作流化气体。但是，流化床反应器并不非常适于使用氢气还原Fischer-Tropsch合成催化剂。 流化床反应器因其由于固体颗粒的运动而具有的混合性和同质性而出名，其中固体颗粒平 均地(在时间和空间上)与相同的气相接触。另外，在流化床的情况下，反应物被参与流化的惰性气体进行的稀释很快受到最 小固体颗粒的驱动速率的限制。在使用氢气还原Fischer-Tropsch合成催化剂的情况下，必须考虑另外一种现象使用氢气进行的还原伴随有水的释放，该水在反应流出物中的局部压力随着反应的进 展而升高。但是，本领域技术人员将会意识到，这种局部水压力对还原有抑制作用。在这种情形下，以近似活塞状态运行的固定床反应器具有水蒸汽浓度梯度，该水 蒸汽浓度梯度在所有要被处理的固体层上从反应器的入口向出口升高。因此，由于第初几层固体会经历比最后几层低得多的局部水压力，所以它比流化床反应器更加适合。另外，局部水压力可容易地保持在最大值以下，通过精确地计算入口处反应混合物中的氢稀释度，在最后几层固体上达到所述最大值。另外，本专利技术的反应器力求产生在0. InT1到IOnT1范围内的DP/z/Ps比，优选在 0. 5ΠΓ1到5ΠΓ1的范围内。在以上表述中，DP表示穿过床的压降，“ζ”表示床的厚度，Ps表示床出口处的压 力。高的DP/z/Ps比意味着气体在床出口处的速度相对于入口处的速度增大，导致沿 着床形成的水的排出更快，特别是在最后几层上尤为如此。另一方面，必须限制该比值，以 便不会导致过高的压降。通过调节床出口处的压力(Ps)和床厚度(ζ)可获得最佳比，该最佳比在0. InT1到 IOnT1的范围内，优选在0. 5ΠΓ1到5ΠΓ1的范围内。最后，流化床反应器在某些情形下可能在气体的良好分布方面存在困难，除非使 用引起大压降的分布系统。在固定床的情况下，因为小的颗粒尺寸，迅速地达到穿过床的可允许压降极限，因 此要被处理的固体的层厚度就有了限制，也因此要寻找具有较小压降的分布系统。因此本专利技术的处理催化剂的反应器为固定床薄层反应器，这意味着由于压降，要 被穿越的颗粒层具有有限的厚度。该厚度通常在10至500mm范围内，优选在50至300mm 范围内，更优选在100至200mm范围内。本专利技术的反应器在设计上也是模块化的，S卩，所述反应器由并行工作的多个类似 的模块构成，每个模块都包括至少一个薄层，通常包括两个相同厚度的薄层。各种模块在形状方面称作“类似的”，但是可具有不同的尺寸而保持形状的类似 性。这就是上述表述“类似的模块”的含义。在某些特定情形下，模块可具有相同的尺寸， 因此将是相同的。所述模块封闭在构成反应器的包壳的共用容器中。使用两种主要的结构薄层具有环状形式的环形结构、以及薄层具有平行立面体 形式的平面结构。因此，反应器包括封装类似模块的组件的外包壳、用于收集穿过所述模块之后的 流出物的系统、用于将要被处理的固体收纳进模块的系统、以及用于从模块排出处理后的 固体的系统，其中每个模块都具有反应流体分布系统，该系统用于确保在所考虑的模块上 实现尽可能均勻的分布。这些不同系统中的某些系统可以为多个模块所共有。在大多数情形下，构成反应器的模块共用用于引入或分布流体及用于收集或排出 固体的4个系统中的至少一个。在本专利技术的背景下，模块共用的系统的任意组合都是可以想象到的，但是优选的 组合是每个模块具有两个薄层、两个反应流体分布系统、用于收集反应流出物的系统、用于 收纳供应各薄层的固体的系统、以及所有模块共用的用于排出处理后的固体的系统，其中 所述两个反应流体分布系统中的一个与相邻的模块共用。在这种结构中，即便某些模块由于维护或任何其它原因而不得不被停用，该反应 器也可通过减少数量的模块来运行。另外，本专利技术的反应器不连续地工作，对应于每模块要处理的固体量在30kg到 2500kg的范围内，优选在50kg到IOOOkg的范围内，更优选在IOOkg到500kg的范围内。并行工作的模块的数量通常在2到20的范围内，优选在4到12的范围内。附图说明图Ia和Ib对应于具有根据本专利技术的一个模块的反应器的截面图(Ia)和透视图 (Ib)，其中阴影线示出了要被处理的固体薄层。所述模块具有平面几何形状。图2a对应于根据本专利技术的采用平面几何形状的反应器的截面图，所述反应器包 括3个模块。图2b示出了具有相同尺寸的模块的相同反应器的顶视图。图2c示出了具有 不同尺寸模块的该反应器的顶视图。图3对应于整个单元的图解，该整个单元包括在本专利技术反应器上游的上游计量装 置和在本专利技术反应器下游的下游计量装置。该图还示出了允许所述反应器不连续地运行的 阀 VI、V2、V3、V4、V5、V6。
技术实现思路
本专利技术由用于对直径在30至500微米范围内的固体颗粒实施化学或热处理的反 应器组成。更具体地，本专利技术的反应器的一种应用涉及使用氢气还原Fischer-Tropsch合成 催化剂的步骤。该催化剂通常为直径在30至100微米范围内的细颗粒形式的钴基催化剂 (其可被支撑或不被支撑)。本专利技术的反应器的另一应用涉及对用于重整蒸馏范围在80°C到300范围内的汽 油类馏分方法中使用的贵金属基催化剂进行的还原。本专利技术的反应器的另一可能应用涉及干燥粉末，例如直径在30至300微米范围内 的催化裂化催化剂颗粒。本专利技术的反应器包括并行运行的模块组件，反应器中各种模块的布置构成了反应 器的特征元素。使用了两种主要结构一模块为环状形式的环状结构、及模块具有平行立面体形 式的平面结构。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄层固定床反应器，用于处理尺寸在３０至１００微米范围内的固体颗粒，所述薄层具有在１０至５００ｍｍ范围内的厚度，所述反应器由并行工作的类似模块（Ｍ）的组件构成，所述模块（Ｍ）被封装在构成所述反应器的包壳的共用容器（Ｒ）中，每个模块（Ｍ）包括：●至少一个局部多孔的包壳（Ｐ），其封装颗粒的各薄层（ＣＭ），并具有与反应器外部连通以收纳固体的装置，以及不同于前述装置、用于从所述包壳排出固体的装置；●反应气体扩散器（Ｄ），其毗邻所述多孔包壳（Ｐ）的多孔进口面；●流出物收集器（ＣＬ），其毗邻所述多孔包壳（Ｐ）的多孔出口面；●管道（Ｅ），用于将反应气体收纳进所述扩散器（Ｄ）中，与所述反应器的外部连通；●管道（Ｃ），用于回收反应流出物，与所述反应器的外部连通；●管道（Ｓ），用于将要被处理的固体收纳进所述多孔包壳（Ｐ）中；●管道（Ｖ），用于将处理后的固体从所述多孔包壳（Ｐ）排出；这组模块（Ｍ）布置在所述反应器（Ｒ）的内部，以形成具有平面或圆柱几何形状的组件。

【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：D多齐克，G考塞，E卡普拉尼，JC维吉，JM施韦特泽，A福雷特，
申请(专利权)人：IFP公司，恩尼有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]