一种催化反应器，其包括多个布置成为叠层并且结合在一起的金属片材，这些金属片材受到成形以在相邻片材之间限定多个第一气体流动通道和在相邻片材之间限定多个第二气体流动通道，在叠层中第一气体流动通道与第二气体流动通道相互交替，并且气体流动通道之间各限定通道的片材部分与相邻的金属片材接触因而提供热接触，由此在第一和第二气体流动通道中的流体之间存在良好的热接触，并提供结构支承使得在第一和第二气体流动通道内的流体可处于不同压力，第一气体流动通道延伸在叠层相对两面之间叠层的整个宽度，并且第二气体流动通道延伸在叠层的相对两面之间叠层的整个宽度，以及第一气体流动通道的取向横向于第二气体流动通道的取向；将流体供给流动通道的头部，头部可将不同的流体供给到第一和第二流动通道；以及在各气体流动通道内的携载催化剂的波纹状金属箔。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及适合用于在升高的压力下进行气相反应的催化反应器，特别但不是专门用于进行吸热反应，并涉及使用催化反应器的化学方法。
技术介绍
应用支持在金属衬底上的催化材料是众所周知的技术。例如英国专利GB 1490 977描述一种催化剂，它包括含铝的铁素体合金衬底，涂覆一层耐熔的氧化物，如氧化铝、二氧化钛或氧化锆，接着涂覆催化的铂系金属。如在GB 1 531 134和GB 1 546 097中描述的那样，催化剂本体可以包括这种材料的基本平的片和有波纹的片，它们交替排列以便限定通过本体的通道，或者几个这样的片排列成一叠层，或者两个这样的片缠绕在一起形成盘管。在这些例子中，平片和波纹片两者都有叠加在它们上面的小尺度的波纹以便有助于涂层的形成。描述的这种催化剂本体适合用于处理车辆的排放气体。在WO 99/64146(DBB Fuel Cell Engines GmbH)中描述一种紧凑催化反应器的结构，其中由布置成叠层的板中的凹槽限定气体的流动通道，和其中板是连接在一起(使用焊接)。至少某些凹槽在其壁上可以含有催化剂，而将传热介质供给另一组凹槽；如果所需的反应是吸热的，热量可由另一组凹槽中燃料的催化氧化直接供给。例如它可用于烃的水蒸汽转化。这样的反应器称为微型反应器，和凹槽称为微型结构；例如所述的板本身其厚度在0.3到0.5mm之间，所以凹槽有非常小的横截面积。对许多化学过程来说这样小尺寸的流动通道是不利的，只是因为使流体沿着它们流动必然需要压力降。EP 0 885 653A(Friedrich等人)描述了另一种类型的催化反应器，其中通道有较大的横截面，由单张长片折叠成手风琴状或锯齿形而限定，以便形成许多平行的流动路径，并有波纹箔放在每个流动路径中。该箔可用合适的催化剂涂覆。该箔可以拆除。这样的反应器不适合用于相邻的流动通道之间有很大压力差的情况，因为每个流动通道的整个面积必须承受任何压力差；和因为每个流动通道的一侧和两端都是开口的。US 6 098 396＝DE 19 923 431(Wen等人)描述与内燃机组合使用的一种催化反应器，包括在相反的表面上有不同催化剂的几个波纹箔，一个催化放热反应，另一个催化吸热反应；燃料/空气混合物在两个表面上流过，吸热反应防止催化剂过热。在各个箔的两个相反侧上的气体之间不存在压力差，因为供应到各个侧的是同一气体混合物。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种催化反应器，其包括多个布置成为叠层并且结合在一起的金属片材，这些金属片材受到成形以在相邻片材之间限定多个第一气体流动通道和在相邻片材之间限定多个第二气体流动通道，在叠层中第一气体流动通道与第二气体流动通道相互交替，并且气体流动通道之间各限定通道的片材部分与相邻的金属片材接触因而提供热接触，由此在第一和第二气体流动通道中的流体之间存在良好的热接触，并提供结构支承使得在第一和第二气体流动通道内的流体可处于不同压力，第一气体流动通道延伸在叠层相对两面之间叠层的整个宽度，并且第二气体流动通道延伸在叠层的相对两面之间叠层的整个宽度，以及第一气体流动通道的取向横向于第二气体流动通道的取向；将流体供给流动通道的头部，头部可将不同的流体供给到第一和第二流动通道；以及在各气体流动通道内的携载催化剂的波纹状金属箔。在本专利技术的催化反应器中，所述携载催化剂的金属箔包括其中结合有催化剂材料的陶瓷涂层。在本专利技术的催化反应器中，所述陶瓷涂层的厚度在10-50微米的范围内。在本专利技术的催化反应器中，第一气体流动通道中波纹状箔上的所述陶瓷涂层与第二气体流动通道中的不同。在本专利技术的催化反应器中，至少第一气体流动通道中的陶瓷涂层包括氧化铝。在本专利技术的催化反应器中，波纹状箔包括含铝铁素钢。在本专利技术的催化反应器中，至少某些所述流动通道的宽度或深度沿其长度是变化的。在本专利技术的催化反应器中，所述第一和第二流动通道两者在至少一个横向于流动方向的方向上宽度都少于5毫米。根据本专利技术，还提供了一种运用包括有第一气体流动通道和第二气体流动通道的反应器进行气体间化学反应的方法，其中供应到所述第一气体流动通道的气体混合物不同于供应到所述第二气体流动通道的气体混合物，各气体混合物进行某种反应，其中一种反应是吸热反应而另一种反应是放热反应，从而在相邻通道之间传导热量，特征在于运用如上述任一权利要求所述的反应器。在本专利技术的上述方法中，所述吸热反应是甲烷/蒸汽转化。根据本专利技术，还提供了一种用于处理甲烷以便生产较高分子重量烃的方法，该方法包括在具有第一和第二气体流动通道的第一催化反应器中，通过在升高的压力下将蒸汽和甲烷供给第一催化反应器的第一气体流动通道，进行蒸汽/甲烷转化，并在第一催化反应器的第二气体流动通道内进行甲烷燃烧以便产生热量；将蒸汽/甲烷转化产生的气体混合物供给第二催化反应器来进行费-托合成；并且冷凝由费-托合成产生的流体混合物中的液体组份；其中至少所述第一催化反应器是如前面所述的本专利技术的催化反应器。现在通过仅以示例子的方式和参考附图进一步更具体地描述本专利技术。附图说明图1是不属于本专利技术的催化反应器的纵向剖面图；图2是图1的反应器的横剖面图；图3是用图1和2的反应器可以进行的化学过程的流程图；图4是形成本专利技术催化反应器的层叠板的剖面图；具体实施方式参考图1，不属于本专利技术的催化反应器10包括Fecralloy钢制的几个套装的同心压力管12，每个壁厚为0.5mm(在图中仅表示4个，但实际上管12的数目可以比方说是15或16)。最内部的管12包括电加热元件14。如在图2中所示，在管12之间的环形通道15定位有波纹状Fecralloy钢的箔16，它的波纹一般是2.0mm高(峰到峰)有2.0mm的间距。当已经装配好所有的管12和波纹箔16时，用氧化锆溶胶涂覆第1、第3、第5等环形通道15a的表面，和用氧化铝溶胶涂覆第2、第4、第6等环形通道15b的表面。这可以通过例如用蜡暂时堵塞一组环形通道的端部，并将组件浸没到合适的溶胶中进行。然后慢慢干燥该组件，接着烧结，例如在空气炉中，经过4小时将温度升到例如1100℃然后保持该组件于那个温度再经过4小时。在冷却该涂覆的组件之后，接着例如以适宜的金属的盐的形式引入催化剂材料在这个例子中将钯引入到通道15a中氧化锆涂层上，和将铑引入到通道15b中氧化铝涂层上。通过热处理使盐分解(或还原)然后生成催化剂金属。然后将环形端帽18激光焊接到每个环形通道15的端部上，每个端帽18与入口或出口导管20连通。所得的反应器10的外直径是50mm，和它的长度是500mm。反应器10特别适合进行蒸汽/甲烷的转化反应，也就是这个反应 这个反应是吸热反应，被通道15b中的铑催化剂催化。使这个反应进行所需的热量可由甲烷的燃烧提供，也就是说 它是放热反应，由通道15a中的钯催化剂催化。由这个燃烧反应产生的热量通过管12的壁传导到相邻的通道15b中。因此在使用中，反应器10首先用电加热元件14加热。在接近大气压下将甲烷和空气的混合物供应给所有的15a通道，在那里进行催化燃烧。将蒸汽和甲烷混合物供应给另一组通道15b，在那里产生蒸汽/甲烷转化反应；最好蒸汽和甲烷混合物是在升高的压力下，因为这提高质量流速从而能处理较大量的甲烷气。例如这些15b通道可以处于1Mpa压力下。然后可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种催化反应器（４０），其包括多个布置成为叠层并且结合在一起的金属片材（４２），这些金属片材受到成形以在相邻片材之间限定多个第一气体流动通道（４４）和在相邻片材之间限定多个第二气体流动通道（４４），在叠层中第一气体流动通道与第二气体 流动通道相互交替，并且气体流动通道（４４）之间各限定通道的片材（４２）部分（４５）与相邻的金属片材（４２）接触因而提供热接触，由此在第一和第二气体流动通道（４４）中的流体之间存在良好的热接触，并提供结构支承使得在第一和第二气体流动通道（４４）内的流体可处于不同压力，第一气体流动通道（４４）延伸在叠层相对两面之间叠层的整个宽度，并且第二气体流动通道（４４）延伸在叠层的相对两面之间叠层的整个宽度，以及第一气体流动通道（４４）的取向横向于第二气体流动通道（４４）的取向；将流 体供给流动通道（４４）的头部，头部可将不同的流体供给到第一和第二流动通道（４４）；以及在各气体流动通道（４４）内的携载催化剂的波纹状金属箔（４６）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：MJ波维，JW斯泰尔曼德，IF齐默曼，JA毛德，
申请(专利权)人：康帕克特GTL有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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