[發(fā)明專利]一種甲醇裂解生產(chǎn)氫氣或合成氣的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780025276.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN109071216B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·M·莫滕森;M·奧斯特伯格;P·E·霍伊隆德尼爾森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 托普索公司
• 主分類號(hào): C01B3/22
• 分類號(hào): C01B3/22
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;于磊

一種通過甲醇裂解制備氫氣或合成氣的方法，其中甲醇在吸熱反應(yīng)中被催化分解成氫氣和一氧化碳，該反應(yīng)發(fā)生在反應(yīng)區(qū)內(nèi)具有直接感應(yīng)加熱的反應(yīng)器中，所述加熱是通過對(duì)位于反應(yīng)器內(nèi)的金屬線圈連通交流電而獲得，或使用鐵磁結(jié)構(gòu)形式的感應(yīng)加熱的催化硬件而獲得，該催化硬件涂覆有用催化活性相浸漬的氧化物。

本發(fā)明涉及一種通過甲醇裂解生產(chǎn)氫氣或合成氣(即H₂和CO混合物)的方法。甲醇裂解是以下方法，其中依據(jù)吸熱反應(yīng)

CH₃OH-CO+2H₂

甲醇在通常包含Cu(如Cu/ZnO)的催化劑上被催化分解成氫氣和一氧化碳。反應(yīng)發(fā)生在中等溫度，即200℃～400℃，優(yōu)選200℃～350℃。

由于上述反應(yīng)為吸熱過程，因此需要加熱。結(jié)果表明，感應(yīng)加熱是提供甲醇裂解反應(yīng)所必需的熱量的良好選擇，因?yàn)槠涮峁┝嗽S多工藝優(yōu)勢(shì)：

首先，感應(yīng)加熱使極速啟動(dòng)成為可能，使供應(yīng)給催化劑的能量可通過使感應(yīng)磁場(chǎng)的通電線圈適合于催化床來實(shí)現(xiàn)控制。此外，磁感應(yīng)加熱可滲透多種材料，因此可直接在反應(yīng)活躍區(qū)內(nèi)應(yīng)用。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑的感應(yīng)加熱，一種可能是使用感應(yīng)加熱的催化硬件。在本實(shí)施方式中，可使用一種涂覆有用催化活性相浸漬的氧化物的鐵磁結(jié)構(gòu)。

另一種可能是將鐵磁材料與催化劑混合。在本實(shí)施方式中，鐵磁材料可以是FeCr小合金球或另一種表面具有保護(hù)性氧化膜的磁性材料。此技術(shù)對(duì)銅基催化劑尤為適用。

本文所用的術(shù)語“催化硬件(catalysed hardware)”指一種催化劑系統(tǒng)，其中將一層催化劑設(shè)置在另一材料如金屬的表面。術(shù)語“多孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的催化硬件(porousstructure stabilised catalysed hardware)”指一種催化劑系統(tǒng)，其中由比催化劑強(qiáng)度更高的材料制成的多孔結(jié)構(gòu)附著于其他材料上，并將催化劑沉積于多孔結(jié)構(gòu)的腔中。盡管一般認(rèn)為多孔結(jié)構(gòu)由金屬制成，原則上任何強(qiáng)度高于催化材料的多孔材料都可使用。

不同形式的催化硬件可用于多種用途。例如，使用催化硬件進(jìn)行甲醛合成反應(yīng)尤其可從美國(guó)申請(qǐng)人的EP1 570 901中得知。此處，催化硬件以結(jié)構(gòu)元件形式存在，其涂有催化層。催化層可直接涂于管路外部。而且，結(jié)構(gòu)元件可以是其中一層催化劑固定在另一材料的表面的催化劑系統(tǒng)，另一材料充當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)提供強(qiáng)度。另一材料可為金屬或陶瓷。實(shí)例是整體式結(jié)構(gòu)、交叉波紋結(jié)構(gòu)、高表面積結(jié)構(gòu)元件、泡沫、板材、附著在管壁的結(jié)構(gòu)或其他適宜形狀。

此外，申請(qǐng)人的WO 2000/005168涉及通過烴進(jìn)料與催化硬件接觸進(jìn)行蒸汽重整來生產(chǎn)合成氣。

感應(yīng)加熱是通過磁感應(yīng)來加熱導(dǎo)電物體(通常為金屬)的工藝，通過渦流(也稱傅科電流，其為根據(jù)法拉第感應(yīng)定律，通過導(dǎo)體內(nèi)的變化磁場(chǎng)在導(dǎo)體中感應(yīng)的電流回路)和/或磁滯損耗在物體中產(chǎn)生熱量。在導(dǎo)體內(nèi)，渦流在垂直于磁場(chǎng)的平面中以閉合回路流動(dòng)。

感應(yīng)加熱器是由電磁鐵和電磁振蕩器構(gòu)成，電磁振蕩器使高頻交流電(AC)穿過電磁鐵。快速交變磁場(chǎng)滲透物體，由此產(chǎn)生稱為渦流的導(dǎo)電體內(nèi)部電流。由于焦耳熱，流經(jīng)材料電阻的渦流加熱該材料。渦流加熱也稱為歐姆加熱。在鐵磁材料(兼有鐵磁性與反鐵磁性的材料)如鐵中，可能會(huì)通過磁滯損耗替代地或額外地產(chǎn)生熱量。這稱為鐵磁加熱。使用的電流頻率取決于物體大小、材料類型、耦合(感應(yīng)線圈與被加熱材料間)和穿透深度。感應(yīng)線圈是電磁體的一個(gè)實(shí)例，其包括彎折成多個(gè)圓環(huán)或線圈形式的導(dǎo)體。

通常，感應(yīng)加熱使用交流電(多為高頻)來進(jìn)行，該交流電通過金屬線圈。將待加熱的目標(biāo)放在線圈內(nèi)。然而，由于線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)將會(huì)延伸到線圈外部，該過程不是非常有效的。盡管通過將線圈設(shè)定為環(huán)形可以避免此缺陷，但通常該方式仍將會(huì)因線圈電阻而產(chǎn)生損耗，即歐姆熱，其通常在該方法中將被損耗。