[實用新型]通過使用催化劑層來最大化甲醇產出的反應器

有效

• 申請號: 201820258184.5
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN208532645U
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: S·威爾納;W·蘇弗特;T·亨克爾;T·舒曼;R·弗林德;M·凱澤;H·弗倫德
• 申請（專利權）人: 液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司;科萊恩國際有限公司
• 主分類號: C07C31/04
• 分類號: C07C31/04;C07C29/154;B01J8/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙培訓

本實用新型涉及用于甲醇的催化性生產的反應器，其中布置了至少兩個催化劑層。第一催化劑層被布置在上游且第二催化劑層被布置在下游。第一催化劑層的活性高于第二催化劑層的活性。通過本實用新型的反應器，則消除或至少減少了現有技術中的所存在的缺點并且使得與空間和時間相關的產出增加。

技術領域

本實用新型涉及用于進行甲醇的催化性生產的反應器和用于從合成氣體進行甲醇的催化性生產的方法。

背景技術

通過將包含氫氣和碳氧化物的合成氣體催化性轉化來生產甲醇的方法在本領域中已久為人所知。Ullmann的Encyclopedia of Industrial Chemistry,Six Edition,1998Electronic Release,章節“Methanol”，副章節5.2“Synthesis”描述了用于生產甲醇的單步驟方法。

已知的從一氧化碳、二氧化碳和氫氣的甲醇合成可由以下公式描述：

1)

2)

3)

這三個公式為放熱的。在反應1和2中，甲醇被生產出來。低的溫度和壓力的升高致使了平衡朝向期望的產品——甲醇變動。同時發生的也為放熱的反應3為所謂的“水-氣變換”反應，其中一氧化碳被轉化成二氧化碳。

由于甲醇合成的高放熱本質，對反應器的非常好的溫度控制是防止催化劑的過熱所必需的，催化劑的過熱將由于所謂燒結的金屬微晶的凝結導致的活性金屬表面的損失從而導致過早的失活。除了該熱影響，從現有技術還可知，諸如銅基甲醇合成催化劑這樣的金屬/載體-催化劑在碳氧化物的影響下易于表面重建，這將致使由于燒結導致的活性金屬表面的損失并且由此致使活性的損失。示例性的參考為出版物Nihou et al.,Journal deChimie Physique et de Physico-Chimie Biologique(1988),85(3),p.441-448，其中由EMPA分析示出了CuO/ZnO/Al₂O₃類型的催化劑表面在與氫氣一起的碳氧化物的轉化期間在甲醇合成條件下動態地重建。該重建在高碳氧化物分壓力下比在低碳氧化物分壓力下更加明顯。

目前對于用于甲醇合成的催化劑的開發目的在于提供在低反應溫度下具有高合成活性的催化劑。目前可獲得的用于甲醇合成的催化劑的項目手冊涉及所述催化劑在低溫度時增加的合成活性；一個示例為手冊“MK-121-高活性甲醇合成催化劑”(MK-121–Highactivity methanol synthesis catalyst(Haldor Topsoe A/S))，該手冊可從網站http://www.topsoe.com/獲得。在催化劑表面的提高的銅分散度使得低溫活性能夠增加。其他催化劑生產商的開發具有在同一方向上的目的；Clariant提供了作為催化劑700的進一步開發的催化劑800，其中首次提及的新開發的催化劑由于最優化的銅分散度(Nitrogen+Syngas 290,11-12(2007),26-42)而在低溫時具有更高的活性。

通常，具有高分散度的金屬/載體-催化劑更加容易因燒結而失活。Μοnzón etal.在Applied Catalysis A:General 248(2003),279-289中示出，貴金屬/載體-催化劑的分散度減少速度遵循動力學方法

dD_r/dt＝Ψ_D(D_r-D_rr)ⁿ