[發明專利]一種催化工藝開發裝置

無效

• 申請號: 200710307533.4
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101274257A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 理查德·F·鮑曼
• 申請（專利權）人: 亞申科技研發中心（上海）有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;G01N31/10;C40B30/08;C40B60/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種催化工藝開發的裝置，該裝置可用于以較低的成本快速開發一種從其最初發現到商業應用的催化劑及其平推流催化工藝。特別的，本發明尤其是指一種平推流反應器裝置并涉及快速的放大(Scale-up)其催化工藝的方法。

【背景技術】

為了放大(Scale-up)一種平推流催化工藝，就需要研究反應時間(Time?onStream)、反應物停留時間(Residence?Time)、催化劑顆粒尺寸、形狀和其其他特征及溫度曲線(Temperature?Profile)對反應速率和催化劑選擇性的影響。在傳統的放大的研究中，第一步通常先涉及到的是選擇催化劑及確定所選擇催化劑的一些本質特性。為了減小質傳對操作過程的影響，此步驟的操作常是選擇經過稀釋后的壓碎的或粉末狀催化劑在等溫條件下進行。在此步驟的操作開始時，需要對反應工藝的可變性進行測試，其主要目的在于確定空速、壓力及反應物停留時間對反應速率和催化劑選擇性的影響。這樣，對該步驟所使用的催化劑活性及選擇性的確定常需要六個多月到一年的時間。在此步驟操作過程的最后，仍需要對反應工藝的可變性再進行測試，用于確定以上特性是否會隨著反應時間而變化。

其次，選擇工業規格的所述催化劑在等溫反應器中進行測試。所謂的工業規格的催化劑，其相較于上述壓碎的催化劑具有較大的顆粒尺寸或具有特定的形狀，用來減小操作過程中的壓降。由于在反應過程中反應物或生成物進入或離開催化劑孔洞過程中質量傳遞的限制，一般大尺寸顆粒催化劑的反應速率及選擇性較差。在此操作過程的開始及結束時，也常同樣需要對工藝的可變性進行研究以測試催化劑活性及選擇性，這樣就又需要大約一年的時間。此外，此步驟常使用實驗室規模的反應器來進行。

最后一步通常是選用設有一個或多個反應管的驗證性規模的反應器，在絕熱的條件下測試所述工業規格的催化劑。所述反應管的內徑大約25.4mm(1英寸)。另外，為了更好的探究熱量傳遞的影響，所述反應器常設置6-8個反應管，且反應管間的距離按照工業規模采用的距離設置。在一個放熱反應中，如在管式反應器中或在不具有特別的除熱設備的平推流反應器中，溫度曲線的變化依賴于連續移除反應熱的程度。溫度的變化對催化劑的選擇性、反應速率及活性具有顯著的影響。在此步驟的測試中，常可對反應產生熱點或溫度失控的趨勢進行測量。同樣，此步驟往往需要一年多的時間。

可見，這一系列步驟的完成常需要三年多的時間，而且常常不一定能得到所有用于放大所需要的數據。對于很多催化劑來說，其反應速率及選擇性與反應物停留時間和反應器持續進行反應的時間有關。這種關系是催化劑狀態或規格變化的結果，而這種結果是由于催化劑反應的時間或從反應器入口至出口過程中氣體或液體組成的不斷變化而引起的。比如催化劑在遇到硫化氫及氨等物質并與其反應中，催化劑會被轉化過程中形成的水氧化，于其表面會形成覆蓋層及催化劑中毒等，從而引起催化劑狀態或規格變化。另外，由于反應物和產物在催化劑孔中發生表面催化反應及其在孔中的蓄積也可導致質傳速率(MassTransfer?Rate)的降低。

近來，高通量實驗技術被用來對新型催化劑及其催化工藝進行研究。這些高通量實驗技術一般在減小熱傳及質傳的影響下進行，其僅需要很少量(少于2毫升)的催化劑并具有很高的熱傳速率。然而，這種技術，比如美國專利第6,149,882號及第6,869,799號所揭示的，雖然可以對不同的待選催化劑的本征性能進行比較，但卻不能提供用于放大所需要的數據。

所以，需要一種新的高通量催化工藝的研究裝置用以克服現有技術的不足。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種具有較低成本的裝置及涉及使用該裝置的方法，該裝置及方法用于開發一種從其最初發現到商業應用的催化流程。

所述使用催化裝置的方法可以同時以一種或多種形式對一種或多種催化劑進行測試。