[其他]含一氧化碳、二氧化碳和氫的合成氣的催化甲烷化方法和甲烷化反應(yīng)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87102871
• 申請(qǐng)日: 1987-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN87102871A
• 公開（公告）日: 1987-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬肯·蘭奇;伯恩德·赫爾萊因;漢斯·尼森;沃爾克·沃;小海因里希·希班;霍斯特·霍夫曼;曼弗雷德·沃爾沃克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 于利奇核子研究設(shè)備公司;萊茵褐煤公司
• 主分類號(hào): C07C9/04
• 分類號(hào): C07C9/04;C07C1/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 曹恒興,羅才希

本發(fā)明涉及含一氧化碳、二氧化碳和氫的合成氣的催化甲烷化方法。甲烷化是在由冷卻劑冷卻的固體催化劑床中進(jìn)行的。在催化劑床中，合成氣相繼流經(jīng)合成氣輸入?yún)^(qū)和合成氣高溫度（以下稱為局部過(guò)熱區(qū)），最后流經(jīng)合成氣溫度顯著降低的輸出區(qū)。冷卻劑將固體催化劑床中產(chǎn)生的熱量帶走，有助于產(chǎn)生蒸汽并被轉(zhuǎn)化為過(guò)熱蒸汽。

由于含有一氧化碳、二氧化碳和氫的合成氣的轉(zhuǎn)換是一個(gè)放熱過(guò)程，所以可用來(lái)生產(chǎn)能量。眾所周知，合成氣的轉(zhuǎn)換是在含有催化劑的內(nèi)冷卻反應(yīng)器中進(jìn)行的。為了產(chǎn)生蒸汽，內(nèi)冷卻反應(yīng)器具有冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)是配置在催化劑床內(nèi)并且有冷卻劑流經(jīng)該催化劑床。需要注意工作溫度不超過(guò)催化劑所容許的最高溫度，通過(guò)冷卻以保持催化劑材料的穩(wěn)定。

用于由合成氣甲烷化內(nèi)冷卻反應(yīng)器，在B.Hǒhlein的“關(guān)于NFE項(xiàng)目工作中的甲烷化方法”（于利肴核研究設(shè)備有限公司的報(bào)告，JL-1589，1979年5月）一文中已有介紹。在這篇報(bào)告中所給出的設(shè)備，特別是圖10，可以無(wú)需借助易受干擾的壓縮機(jī)使氣體回路，就可控制整個(gè)過(guò)程。由德國(guó)專利DE-OS 29 49 588中，已知產(chǎn)生過(guò)熱飽和蒸汽是將多個(gè)反應(yīng)器相互連接。其連接的方式是將其中先通過(guò)合成氣的反應(yīng)器作為絕熱反應(yīng)器，相繼連接的一個(gè)反應(yīng)器作為內(nèi)冷卻反應(yīng)器。內(nèi)冷卻反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱量通過(guò)冷卻劑的蒸發(fā)帶走。通過(guò)與由絕熱反應(yīng)器流出的合成氣的熱交換使冷卻劑過(guò)熱。鑒于用脫離絕熱反應(yīng)器的合成氣使內(nèi)冷卻反應(yīng)器產(chǎn)生蒸汽并使蒸汽過(guò)熱，所以德國(guó)專利DE-PS????31????21????991這項(xiàng)已知的甲烷化方法與先前所述的方法并無(wú)區(qū)別。該項(xiàng)已知的方法是合成氣先后流經(jīng)3個(gè)反應(yīng)器，其中第一個(gè)反應(yīng)器是在蒸發(fā)溫度下產(chǎn)生蒸汽，第二個(gè)反應(yīng)器作為絕熱反應(yīng)器，第三個(gè)反應(yīng)器是將冷卻劑加熱到蒸發(fā)溫度。由絕熱反應(yīng)器流出的合成氣使冷卻劑過(guò)熱。

由于合成氣先后通過(guò)多個(gè)反應(yīng)器以及為了使產(chǎn)生的蒸汽過(guò)熱需要把配置附加的熱交換器，因此，除了儀器設(shè)備的費(fèi)用，上述方法在實(shí)施方面也遇上困難。為了避免催化劑過(guò)熱，需要對(duì)各個(gè)反應(yīng)器之間的合成氣進(jìn)行中間冷卻。使整個(gè)甲烷化過(guò)程可逐步進(jìn)行。

本發(fā)明的任務(wù)在于提供由合成氣甲烷化一步法。該方法產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽也產(chǎn)生富甲烷產(chǎn)物的氣體，并且確保包括局部過(guò)熱區(qū)的催化劑床內(nèi)維持足夠的工作溫度而不影響催化劑穩(wěn)定性。

解決本發(fā)明的任務(wù)是通過(guò)在由冷卻劑冷卻的固體催化劑床中使含有一氧化碳、二氧化碳和氫的合成氣催化甲烷化。在催化劑床中，合成氣先后流經(jīng)合成氣輸入?yún)^(qū)和合成氣高溫區(qū)（局部過(guò)熱區(qū)），最后流經(jīng)合成溫度顯著降低的輸出區(qū)。通過(guò)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量的傳遞使冷卻劑轉(zhuǎn)化為過(guò)熱蒸汽，其特征在于至少在沸點(diǎn)溫度下在催化劑床的輸出區(qū)蒸發(fā)，所形成的蒸汽在局部過(guò)熱區(qū)過(guò)熱。通過(guò)實(shí)施該方法，可繼續(xù)保持輸出區(qū)中冷卻劑和局部過(guò)熱區(qū)中所形成的蒸汽過(guò)熱的溫度基本上不變，這個(gè)方法可非常簡(jiǎn)單地在催化劑床的最佳工作區(qū)進(jìn)行。

在蒸發(fā)冷卻劑時(shí)，除了利用輸出區(qū)外，也可利用局部過(guò)熱區(qū)中最高溫度的下限。因此局部過(guò)熱區(qū)中產(chǎn)生的反應(yīng)熱不僅可用于產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，部份熱量也可以用來(lái)蒸發(fā)冷卻劑，該過(guò)程的變化根據(jù)需要很容易調(diào)整。

下面將以實(shí)施例并參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的方法和實(shí)施本發(fā)明方法的反應(yīng)器（也是本發(fā)明的內(nèi)容）。附圖簡(jiǎn)介如下：

圖1甲烷化一步法的裝置流程圖;

圖2甲烷化一步法所使用的帶有蒸汽室（在蒸發(fā)器和過(guò)熱器之間）的裝置;

圖3冷卻劑與合成乞逆向流動(dòng)時(shí)，在甲烷化反應(yīng)器的催化劑床中溫度的分布;冷卻劑不流經(jīng)輸入?yún)^(qū);

圖4冷卻劑與裝有冷卻系統(tǒng)的合成氣反向流動(dòng)時(shí)，催化劑床中的溫度分布（該冷卻系統(tǒng)在甲烷化逆應(yīng)器中由輸出區(qū)延伸至輸入?yún)^(qū)）;

圖5冷卻劑與合成氣逆向流動(dòng)時(shí)，甲烷化反應(yīng)器催化劑床中溫度的分布，在該反應(yīng)器中有分開配置的蒸發(fā)器和過(guò)熱器;冷卻劑不流經(jīng)輸入?yún)^(qū);

圖6甲烷化反應(yīng)器的催化劑床中溫度的分布，該反應(yīng)器中有分開配置的蒸發(fā)器、過(guò)熱器和甲烷化反應(yīng)器輸入?yún)^(qū)的附加冷卻器（用于冷卻劑的改變）;

圖7帶有蒸發(fā)器和過(guò)熱器分開配置的甲烷化反應(yīng)器的催化劑床中溫度的分布;蒸汽與合成氣并流通過(guò)過(guò)熱器而過(guò)熱;

圖8冷卻劑在甲烷化反應(yīng)器的局部過(guò)熱區(qū)和輸入?yún)^(qū)中蒸發(fā)時(shí)，催化劑床中的溫度分布。