[發明專利]具有射流沖擊熱傳遞的管狀反應器

有效

• 申請號: 200910163844.7
• 申請日: 2009-08-12
• 公開（公告）號: CN101648124A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 何筱毅;R·R·布羅克休斯;D·加格;金波;W·R·利希特;S·C·坦塔雷里
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;B01J19/24;B01J12/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 蘇 娟

1.一種用于在管狀反應器中生產產物混合物的方法，所述管狀 反應器包括具有管壁的管，所述管狀反應器具有管狀反應器入口和 位于管狀反應器入口下游的管狀反應器出口，其中管狀反應器具有 包括催化劑的插入物，所述插入物位于所述管內，并且所述插入物 具有用于形成流體射流的多個孔，所述多個孔的特征在于水力直徑d 和與管壁的間隔h，其中對于所述多個孔來說，h/d的范圍為從0.5 到10，所述方法包括：

(a)將包括一種或多種反應物的反應物混合物在第一壓力p₁以 入口表觀軸向速度v_s引入到所述管狀反應器入口中；

(b)使來自反應物混合物的一種或多種反應物與所述插入物的 第一部分上的催化劑接觸，以使所述一種或多種反應物在對形成包 括一種或多種反應物和一種或多種產物的第一中間體混合物有效的 反應條件下進行反應；

(c)利用所述第一中間體混合物的至少一部分形成多個第一流 體射流；

(d)使所述多個第一流體射流沖擊在管壁上，從而在管與來自 多個第一流體射流的第一中間體混合物之間傳遞熱量；

(e)使來自多個第一流體射流的第一中間體混合物的至少一部 分遠離管壁轉向，從而形成包括一種或多種反應物和一種或多種產 物的回流；

(f)使來自回流的一種或多種反應物與所述插入物的第二部分 上的催化劑接觸，以使所述一種或多種反應物在對形成包括一種或 多種反應物和一種或多種產物的第二中間體混合物有效的反應條件 下進行反應；

(g)利用所述第二中間體混合物的至少一部分形成多個第二流 體射流，所述多個第二流體射流位于所述多個第一流體射流的下游；

(h)使多個第二流體射流沖擊在管壁上，從而在管與第二中間 體混合物之間傳遞熱量；

(i)使來自多個第二流體射流的第二中間體混合物的至少一部 分遠離管壁轉向；和

(j)在第二壓力p₂將包括一種或多種產物的產物混合物從管狀 反應器出口抽出；

其中，管狀反應器中的累積壓降Δp_射流從經過多個孔的流動得到， 并且

ΔP_射流/(p₁-p₂)≥0.5。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，多個第一流體射流具有 范圍為2×v_s到25×v_s的徑向速度分量，并且多個第二流體射流具有 范圍為2×v_s到25×v_s的徑向速度分量。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，使來自多個第一流體射 流的第一中間體混合物的至少一部分遠離管壁轉向的步驟包括使所 述第一中間體混合物的至少一部分通過形成于管壁與插入物之間的 多個腔。

4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：

在燃燒反應中在管壁外面燃燒燃料，和

將來自燃燒反應的熱量傳遞到管壁，使所述管與所述第一中間 體混合物之間的熱傳遞是從管向所述第一中間體混合物進行的。

5.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：

提供管狀反應器。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述一種或多種反應物 包括CH₄和H₂O，所述一種或多種產物包括H₂和CO，并且，所述 催化劑是蒸汽轉化催化劑。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，對形成第一中間體混合 物有效的反應條件包括從400℃到1000℃范圍的溫度和從100KPa到 4200KPa范圍的壓力，并且，對形成第二中間體混合物有效的反應 條件包括從400℃到1000℃范圍的溫度和從100KPa到4200KPa范圍 的壓力。

8.根據權利要求1所述的方法，其中，ΔP_射流/(p₁-p₂)≥0.75。