CN106999886B - 用于管式反应器中的环形催化剂载体容器 - Google Patents

Abstract

用于***管式反应器的反应器管中的催化剂载体，所述催化剂载体包含：使用时用于容纳催化剂的容器，所述容器具有封闭所述容器的底部表面，和顶部表面；从所述底部表面延伸至所述顶部表面的载体外壁；从所述容器以延伸超过所述载体外壁的距离进行延伸的密封件；所述载体外壁具有位于所述密封件下方的孔。

Description

用于管式反应器中的环形催化剂载体容器

本发明涉及用于管式反应器中的催化剂载体和使用催化剂载体进行的方法。更具体地，其涉及用于其中待进行放热或吸热反应的管式反应器中的催化剂载体。更具体地，其涉及包含多个所述催化剂载体的用于进行放热或吸热反应的反应器中的催化剂载体。

常规的所谓固定床管式反应器包含含有多个管的反应器外壳，所述管通常为圆柱形，并且通常填充有催化剂颗粒。在使用时，热传递介质流经这些管外的反应器外壳，并且由此通过跨越管壁的热交换来调节管中催化剂的温度。因此，在反应为放热反应的情况下，热传递介质将允许从催化剂中去除热量，并且在反应为吸热反应的情况下，热传递介质将向催化剂提供热量。热传递介质的实例包括冷却水、锅炉给水和热传递油，例如由DowChemical Company以商标Dowtherm出售的热传递油。或者，热传递流体为熔融盐混合物的形式。操作期间，气体、液体或气体和液体反应物流过所述管，流经催化剂颗粒，使得发生所需反应。

对于一些反应，反应的热效应为适中的，使得其不成问题或可易于处理。在一些情况下，热效应足够小而可以使用大直径管。这具有在管内存在大体积催化剂的益处。然而，对于放热更多的反应而言，需要存在经由管壁至热传递介质的有效热传递，以能够控制反应器内的条件。为实现所需效率，必须使每单位长度的管壁的表面积最大。这通过安装较多数目的较小直径管来实现。这种多根管的使用增加了反应器的成本和复杂性。

发生中度至高度放热反应的管式反应器在许多情况下热传递受限。其中一个缺点为难以实现更高活性催化剂的益处，因为可用这些催化剂实现的增加的生产率产生增加量的热量，所述热量必须以保持稳定操作温度的速率加以移除，以避免出现不利效果，例如发生副反应，损害催化剂如烧结催化活性位点，以及在最坏的情况下，热失控。在反应为中度至高度放热反应的情况下，由这种增加的加热可以产生各种问题，并且在一些***中，热量可以使得催化剂可以失效并且甚至可以出现对管壁的损害。

在反应为中度至高度放热反应的情况下，由这种增加的加热可以产生问题，并且在一些***中可以出现对管壁的损害，例如不均匀加热可以在管壁上导致温度热点。

常规反应器具有多个缺点，使得其不太理想。对于这些反应器应注意的一个问题为，为有效提取反应的热量，所述管在直径上必须相对较小以确保管的中心区域保持足够冷却，从而避免发生以上详述的问题。

在反应为吸热反应的情况下，尽管问题相反，但应注意类似问题。为了提供热量以使得催化剂可以继续以最佳方式操作，所述管在直径上必须相对较小以确保管的中心区域得到充分加热。

在一些反应中，尺寸限制意指管仅具有约15至40mm的内径的级别。管的小尺寸意味着，为了在反应器中容纳所需体积的催化剂，必须使用大量的管。然而，这种增加的管数增加了反应器的重量，并且由于通常存在就尺寸和重量方面可以装运的反应器的最大尺寸，所以反应器的生产率受到限制。

第二个问题为催化剂颗粒必须具有一定的尺寸、形状及强度，以免对合适的管长造成不当的压降，并且这通常导致使用较大的催化剂颗粒。然而，在反应为质量受限、热量受限或质量和热传递均受限的情况下，使用较大的颗粒可能成问题。尽管这些问题中的一些可以通过确保活性位点仅存在于催化剂颗粒的表面附近来缓解，但这可能限制可以实现的生产率，因为可用的活性位点必须更猛烈地起作用以提供合理的总生产率。尽管这可以在给定时间产生合理生产率，但其可以降低催化剂的寿命。

另一个问题为对管壁的每单位表面积可移除的热量存在限制，并且这对管内所含每单位体积催化剂可容许产生的热量造成了限制。

在WO2011/048361中，提出了在管中封装催化剂的替代方法，其中将催化剂载体装置配置位于反应器管内。这种布置使管壁的热传递最佳，使得可以使用较大的管和较大体积的较小催化剂颗粒。这种布置允许反应器在高生产率下操作，并且甚至在反应高度放热的情况下，伴随可接受的压降。

WO 2011/048361所描述的催化剂载体包含：

使用时用于容纳催化剂的环形容器，所述容器具有限定管的有孔内壁、有孔外壁、封闭所述环形容器的顶部表面和封闭所述环形容器的底部表面；

封闭由所述环形容器的所述内壁形成的所述管的底部的表面；

裙套，其自所述环形容器的有孔外壁，从所述容器的底部表面的位置或底部表面附近的位置向上延伸至密封件的方位下方的位置；

以及密封件，其位于所述顶部表面处或顶部表面附近，并且从所述容器以延伸超过所述裙套的外表面的距离进行延伸。

尽管这些载体提供优于常规封装管的大量优点，但其针对一些应用可能遭受一些劣势及缺陷。特定问题可以归因于以下事实：载体的承载组件为有孔内壁和有孔外壁。当将多个填充载体封装在管中时，各封装载体的重量由下方的载体的有孔内壁和有孔外壁支撑。由于在一些布置中可以在管中存在80个或甚至更多个填充催化剂载体，因此由位于朝向管底部的载体所承受的重量可以相当大。

这意味着主要功能为截留催化剂颗粒的容器的有孔内壁和有孔外壁必须由足够硬和足够坚固的材料制造，使得其在管中位于其上方的填充催化剂载体的负荷下不会发生弯曲或扭曲。在将容器***管中和从管中去除容器期间，这尤其重要。这通常意味着将必须使用较厚的材料。使用较厚材料的需要将增加载体的制造成本。

此外，使用较厚的材料制造有孔内壁和有孔外壁将增加流经较厚的有孔壁的气体压降。这通常将导致增加操作成本，因为在大多数情况下，必须将气体进行压缩以克服压降。必须压缩气体将增加该方法的能量需求。

另一缺点为在有孔内壁和有孔外壁由较厚的材料制造的情况下，其在载体内占据更多体积。尽管在使用较大载体的情况下，例如具有约3英寸(7.62cm)或更大直径的那些载体，这可能不具有显著影响，对于较小的容器，例如具有约1英寸(2.54cm)至约2英寸(5.08cm)的直径的载体，若将具有约2mm厚度的材料用于制造有孔壁，则有孔壁将占据8mm的可用内径。然后这限制可以位于载体内的催化剂的量，并且因此将限制可以实现的反应的量。

此外，若在有孔内壁、有孔外壁或有孔壁两者中沿径向存在任何屈挠，则将对催化剂颗粒施加额外的压缩负荷。因此需要使用具有足够高的压碎强度的催化剂，以避免被反应器管中位于其上方的填充载体的重量压碎催化剂。尽管所需压碎强度将低于常规填充管所需的压碎强度，但是依然期望提供配置为使得当选择催化剂时不必考虑催化剂的压缩强度的催化剂载体。

WO2012/136971公开了在催化剂为整料催化剂的情况下使用的替代催化剂载体。在该布置中，所述催化剂载体包含：

使用时用于容纳整料催化剂的容器，所述容器具有封闭所述容器的底部表面，以及从所述容器的底部表面向上延伸至密封件的方位下方的位置并且与所述密封件隔开的裙套，所述裙套定位为使得在所述整料催化剂的外表面与所述裙套之间存在间距；以及

密封件，其位于所述整料催化剂的顶部表面处或顶部表面附近并且从所述整料催化剂以延伸超过所述裙套外表面的距离进行延伸。

因此，在该布置中，不存在有孔内壁或有孔外壁，并且载体和催化剂的堆叠的重量必须由整料催化剂自身承载。这对可以使用的整料催化剂的组成提出了额外的限制。若必须增加整料(monolith)内的壁厚度以提供所需强度，则整料内的空隙度将降低。这将减少气流的自由区域，并且可以导致压降增加。

微粒催化剂和整料催化剂的催化剂载体的另一个问题为，由于从容器的底部表面向上延伸的裙套仅在底部表面处或底部表面附近与载体连接时，取决于其厚度，其可能沿一个方向屈挠并且在反应器管内不再是同心的。若裙套扭曲使得其在顶部成卵形，则反应物将优选沿较大间隙向下流动，这将导致较差的热传递。

尽管裙套可由较厚的材料制造以使扭曲风险最小，但这将增加生产成本和增加载体的重量。此外，载体将更难以制造，因为更难将较厚的材料卷绕成完美的圆筒。

因此期望提供其中可以处理和优选克服一个或多个上述问题的改良催化剂载体。

本发明通过提供催化剂载体来解决上述问题，在所述催化剂载体中，使现有技术的向上延伸的裙套进行延伸，以使其与封闭所述管的底部的表面和顶部表面接合。因此，现有技术载体的裙套变成载体的外壁。将提供朝向外壁的顶部的孔以允许流体流动。因此在本发明的催化剂载体中，催化剂载体的主要承载部分为外壁。在一些布置中，负荷将由顶部表面、底部和外壁承受。通过这种方法，可处理并且优选消除现有技术布置所指出的问题。

因此根据本发明，提供了用于***管式反应器的反应器管中的催化剂载体，所述催化剂载体包含：

使用时用于容纳催化剂的容器，所述容器具有封闭所述容器的底部表面，和顶部表面；

从所述容器的底部表面延伸至所述顶部表面的载体外壁；

从所述容器以延伸超过所述载体外壁的距离进行延伸的密封件；

所述载体外壁具有位于密封件下方的孔。

在催化剂为微粒或泡沫催化剂的情况下尤其适合的一个布置中，催化剂载体包含：

使用时用于容纳催化剂的环形容器，所述容器具有限定内通道的有孔内容器壁、有孔外容器壁、封闭所述环形容器的顶部表面和封闭所述环形容器的底部表面；

封闭由所述环形容器的内容器壁所形成的所述内通道的底部的表面。

为避免疑义，任何方向(例如，诸如向上、下方、下部等术语)的讨论为了易于参考已经参照如附图所示例的催化剂载体的方向进行讨论。然而，本发明的催化剂载体也可以用于替代方向，例如水平。因此，所述术语应相应地进行理解。

催化剂载体通常进行尺寸设定，以使得其尺寸小于使用时放置催化剂载体的反应器管的内部尺寸。设定密封件的尺寸以使得当本发明的催化剂载***于反应器管内时，密封件与反应器管的内壁相互作用。选择诸如载体长度和直径的参数以适应不同反应和配制。

在使用时，在向下流的立式反应器中，反应物向下流过反应器管并且由此首先接触催化剂载体的上表面。由于密封件阻碍反应物围绕载体侧面通过，所以其顶部表面将反应物导入由内容器壁所限定的内通道中。然后，反应物经过有孔内容器壁进入环形容器，并且随后朝向有孔外容器壁径向通过催化剂床。在从内容器壁通过至外容器壁期间，反应物接触催化剂并且发生反应。未反应的反应物和产物随后经过有孔外容器壁流出容器。然后载体外壁引导反应物和产物在载体外壁的内表面与环形容器的有孔外容器壁之间向上，直至其到达载体外壁中的孔。然后将它们引导通过位于载体外壁中的孔，并且在载体外壁的外表面与反应器管的内表面之间向下流动，其中发生热传递。

容器的顶部表面可具有任何适合的尺寸和配置。在其中载体包含有孔内容器壁和有孔外容器壁的布置中，顶部表面将至少从有孔外容器向外延伸并且与载体外壁连接。在一个替代布置中，顶部表面可以从有孔内容器壁延伸至载体外壁。应理解，顶部表面可以是环形物，所述环形物从有孔内容器壁与有孔外容器壁的位置之间的点延伸至载体外壁。

在一个布置中，帽盖可以封闭通过有孔内容器壁所形成的内通道。该帽盖将包括一个或多个孔以允许流体流入内通道中。

选择内容器壁和外容器壁中的穿孔尺寸以便允许反应物和产物均匀流经催化剂，同时将催化剂保持在容器内。因此，应理解，穿孔尺寸将取决于所用催化剂颗粒的尺寸。在一个替代布置中，可以将穿孔设定尺寸为使得它们是大的，但具有覆盖穿孔的滤网以确保将催化剂保持在环形容器内。这使得能够使用较大的穿孔，其将促进反应物的***而无显著的压力损失。

应理解，穿孔可以具有任何适合的配置。实际上在将壁描述为有孔的情况下，所需的是存在允许反应物和产物通过所述壁的手段。这些可以为任何配置的小孔，它们可以是长孔，它们可以通过金属丝网筛或通过产生多孔或可渗透表面的任何其他手段来形成。

尽管封闭容器的顶部表面通常位于内容器壁和/或外容器壁的上边缘，但可以期望将顶部表面位于上边缘下方以使得载体外壁的上边缘的部分延伸至顶部表面上方。类似地，底部表面可以位于内容器壁和/或外容器壁的下边缘，或可以期望将底部表面位于使得其在外容器壁的底部边缘上方，以便外容器壁的底部边缘延伸至底部表面下方。在载体外壁延伸超过顶部表面和/或底部表面时，这可以有助于在使用时使容器彼此堆叠。此外或可选地，这种配置可以配置为在使用时有助于将催化剂载体与邻近的催化剂载体连接。

环形容器的底部表面和封闭内通道底部的表面可以形成为单一单元形成或其可以是连接在一起的两个单独零件。环形容器的底部表面和封闭内通道底部的表面可以是共平面的，但是在一个布置中，它们处于不同平面。在一个布置中，封闭内通道底部的表面在低于环形容器的底部表面的平面中。当使用多个催化剂载体时，这可以用于帮助一个催化剂载体定位于布置在其下方的催化剂载体上。应理解，在一个替代布置中，封闭内通道底部的表面可在高于环形容器的底部表面的平面中。这可以帮助一个载体定位于布置在其下方的载体上。

尽管底部表面通常是实心的，但其可以包括一个或多个放泄孔。在存在一个或多个放泄孔的情况下，其可由滤网覆盖。类似地，任选地以滤网覆盖的放泄孔可以存在于封闭内通道的表面中。在非垂直方向使用载体的情况下，放泄孔(若存在)将位于替代位置中，即使用时在催化剂载体中的最低点的位置。

一个或多个间隔构件可以从催化剂载体的底部表面向下延伸。间隔构件或各间隔构件可以形成为单独组件，或其可通过底部表面中的凹陷形成。在存在这些间隔构件的情况下，其有助于在使用时为反应物和产物在第一载体的底部表面与第二较低载体的顶部表面之间流动提供顺畅路径。间隔件可以为约4mm或约5mm至约6mm至约25mm深的级别。可选地或此外，间隔构件可存在于顶部表面上。

顶部表面可以在其上表面上包括在使用时将催化剂载体相对于堆叠在所述载体上方的催化剂载体进行定位的构件。用于定位所述载体的构件可以具有任何适合的布置。在一个布置中，其包含其中具有孔或间距以允许反应物进入的直立套环。

在尤其适用于整料催化剂的替代布置中，将容器配置为用于在使用时容纳整料催化剂。

在一个布置中，整料催化剂是实心的，因为在所述整料的主体内基本上不存在未经催化剂占据的空间。当在向下流动的立式反应器中使用整料时，反应物向下流经反应器管，反应物首先接触整料催化剂的上表面，并且沿平行于催化剂载体的轴线的方向流经其中。容器的密封件防止反应物围绕所述整料流动并且有助于将反应物导入催化剂中。然后反应将在整料催化剂内发生。随后产物也沿平行于催化剂载体的轴线的方向向下流经所述整料。

在催化剂为整料催化剂的布置中，顶部表面将至少从整料催化剂向外延伸并且将与载体外壁连接。应理解，顶部表面可以是环形物，其在整料催化剂的至少部分的上方延伸至载体外壁。

一旦反应物和产物到达容器的底部表面，将它们导向载体外壁。为了促进这种流动，可在容器内于底部表面的上表面上提供支脚，使得在使用时，催化剂整料支撑在支脚上，并且在催化剂整料的底部与容器的底部表面之间存在间隙。载体外壁将引导反应物和产物在载体外壁的内表面与整料催化剂的外表面之间向上，直至它们到达顶部表面的下侧。然后将它们通过顶部表面的下侧引导经过载体外壁中的孔，并且随后它们在载体外壁的外表面与反应器管的内表面之间向下流动，其中发生热传递。

在一个布置中，整料催化剂具有纵向延伸通过其中的通道。通常，所述通道将位于整料催化剂的中心轴上。因此，在反应器管具有环形横截面的情况下，这种布置的整料催化剂将具有环形横截面。在这种布置中，使用时，在向下流动的立式反应器中，反应物向下流经反应器管并且因此首先接触容器顶部表面的上表面，并且被导入所述整料的通道中。然后反应物进入环形整料催化剂并且朝向催化剂整料的外表面径向通过催化剂。在通过催化剂整料期间发生反应。未反应的反应物和产物然后穿过其外表面流出整料催化剂。然后载体外壁在载体外壁的内表面与整料催化剂的外表面之间向上引导反应物和产物，直至其到达顶部表面。然后通过顶部表面的下侧将它们引导经过载体外壁中的孔，并且在载体外壁的外表面与反应器管的内表面之间向下流动，其中发生热传递。

在其中整料催化剂包括通道的布置中，顶部表面可以在整料催化剂的上方延伸，但保持通道未覆盖。在另一布置中，顶部表面可跨越所述通道延伸，但将在该区域中包括孔以允许流体流动。

应理解，在反应器为向上流动的反应器或例如呈水平方向的情况下，流动路径将不同于以上所述的路径。然而，通过催化剂载体的路径的原理将如所述。

通常，多个催化剂载体将堆叠在反应器管内。在这种布置中，反应物/产物在第一载体的外壁的外表面与反应器管的内表面之间向下流动，直至其接触第二催化剂载体的顶部表面和密封件，并且向下导入所述第二催化剂载体内。然后重复以上所述的流动路径。

催化剂载体可以由任何适合的材料形成。通常选择此类材料以耐受反应器的操作条件。通常，催化剂载体将由碳钢、铝、不锈钢、其它合金或能够耐受反应条件的任何材料制造。

内容器壁和/或外容器壁可以具有任何适合的厚度。适合的厚度将为约0.1mm至约1.0mm的级别。在一个布置中，其可以为约0.3mm至约0.5mm的级别。催化剂载体外壁可以具有高于形成有孔内容器壁和有孔外容器壁(若存在)的壁的厚度。因为有孔内容器壁和/或外容器壁(若存在)在本发明中不承受负荷，所以其可由比现有技术布置中可能的材料更薄的材料制成。这将使得其较容易制造并且因此较便宜。

在其中整料催化剂具有纵向通道的布置中，封闭通道底部的表面和容器的底部可以形成为单一单元或其可以为连接在一起的两个单独零件。两个表面可以是共平面的，但在优选布置中，它们处于不同的平面。在一个布置中，在整料催化剂中封闭通道底部的部分在低于容器其余部分的底部表面的平面中。当使用多个容器时，这用于帮助一个催化剂载体定位于布置在其下方的催化剂载体上。应理解，在替代布置中，在整料催化剂中封闭通道底部的表面可以在高于容器其余部分的底部表面的平面中。

在这种布置中，尽管底部表面通常是实心的，但其可以包括一个或多个放泄孔。在存在一个或多个放泄孔的情况下，其可以由滤网覆盖。类似地，任选地由滤网覆盖的放泄孔可以存在于封闭内通道底部的表面中。在将催化剂载体用于非垂直方向的情况下，放泄孔(若存在)将位于替代位置中，即使用时在催化剂载体的最低点的位置。

一个或多个间隔构件可以从容器的底部表面向下延伸。间隔构件或各间隔构件可以形成为单独组件，或其可以通过底部表面中的凹陷形成。在存在这些间隔构件的情况下，其有助于在使用时为反应物和产物在第一催化剂载体的底部表面与第二较低催化剂载体的顶部表面之间流动提供顺畅路径。间隔件可以为约4mm或约5mm至约6mm至约25mm深的级别。可选地或另外，间隔构件可以存在于顶部表面上或可以从密封件向上延伸。

密封件或顶部表面可在其上表面上包括在使用时将催化剂载体相对于堆叠在所述载体上方的催化剂载体进行定位的构件。将载体进行定位的构件可以具有任何适合的布置。在一个布置中，其包含一个或多个其中具有孔或间距以允许反应物进入的直立套环。所述构件可以用作挡板以引导流动。

无论哪种布置用于催化剂载体，套环均可以从顶部表面向上延伸，其在使用时将相对于堆叠在其上的催化剂载体的下表面定位。这种套环通常包括孔以允许在使用时流经其中。在一个布置中，套环将与载体外壁共线，因为这将使催化剂载体的强度最大化。

无论哪种配置用于催化剂载体，载体外壁均可以是光滑的或其可以是有形状的。若其是有形状的，则可使用任何适合的形状。适合的形状包括褶状、波纹状等。褶状、波纹状等通常沿载体的长度纵向布置。使载体外壁具有形状将增加载体外壁的表面积，并且有助于将催化剂载体***反应器管中，因为其允许适应反应器管的内表面上的任何表面粗糙度或反应器管中的容差的差异。

载体外壁中的孔可以具有任何配置。然而，选择其数目、尺寸、配置和位置以确保不阻碍反应物和产物的流动，同时确保载体外壁保留有足够的材料以提供用于承载的所需强度。在一个布置中，孔可以是孔洞或长孔。

孔将具有任何适合的尺寸和间距。适合尺寸的选择将取决于制备催化剂载体的材料的固有强度、所用材料的厚度、待堆叠于反应器管中的催化剂载体的重量及数目、所提及的压降、反应器管的长度等。在一个布置中，孔的尺寸对于反应器管中的不同催化剂载体可以是不同的。因此在一个布置中，在使用时，位于朝向反应器管的顶部的催化剂载体可以具有制成多至90％孔的孔位于其中的区域，然而设计为位于朝向反应器管的底部的催化剂载体可以具有仅约10％的区域作为孔。这是因为位于朝向反应器管的底部的催化剂载体所承受的重量显著多于位于顶部的催化剂载体所承受的重量。考虑到用于提供必要的结构完整性和支撑所需保留壁的量，技术人员将易于能够计算孔的尺寸和形状。

在孔位于载体外壁的情况下，可以去除壁材料，或可以保持壁材料与载体外壁部分地附着。在这种配置中，可以选择材料的位置以诱导流体流动的方向。在一个实例中，所述孔可以是长孔，并且例如通过向外打孔以形成长孔而将被去除的材料保持附着在长孔的四个边缘中的至少一个上。可以将所述材料向外倾斜，使得当流体通过所述长孔流出催化剂载体时，其发生偏转，并且在载体外壁的外表面与反应器管的内表面之间的空间中诱导涡流流型。使流体以此方式涡流将增加气流速度，并且进一步增强当流体沿反应器管壁向下流动时所实现的热传递。在一个替代布置中，可以将去除的材料用于增强其中保留所述材料的载体外壁。例如，可以将去除的材料保持部分地附着并且随后在附着处周围弯曲，从而铺放在剩余的壁上，进而变厚并且由此增强壁的所述部分。

不希望受任何理论的束缚，认为载体外壁用于聚集来自容器的有孔外壁或整料催化剂的反应物/产物，并且将其导向催化剂载体的顶部，随着其向上移动，收集较多离开容器外壁或整料催化剂的反应物/产物。如上所述，然后在反应器管壁与载体外壁的外侧之间向下引导反应物/产物。通过这种方法，热传递沿载体的全长向下增强，但是当热交换与催化剂分离时，可以视情况在反应器管壁处使用较热或较冷的热交换流体而不淬灭反应，并且同时确保适当调节朝向容器中心的催化剂的温度。

可以按任何适合的方式形成密封件。然而，其通常可充分压缩的，以适应反应器管的最小直径。密封件通常是柔韧的滑动密封件。在一个布置中，可以使用O形环。可以使用可压缩开口环或具有高膨胀系数的环。密封件可以由任何适合的材料形成，条件是其可耐受反应条件。在一个布置中，其可以是从载体外壁或催化剂载体的顶部表面延伸的可变形凸缘。可以将所述凸缘设置尺寸为大于反应器管的内径，使得当催化剂载体***反应器管中时，其发生变形以配合反应器管内部并且与反应器管相互作用。

由于在本发明中载体外壁通过与底部和顶部表面连接而在两端受到限制，因此载体外壁不能扭曲。这确保催化剂载体将以载体外壁与反应器管的内壁之间的恒定间隙保持居中位于反应器管内。

应理解，尽管载体外壁描述为从底部表面延伸至顶部表面，但载体外壁可继续超出密封件。因此可将密封件位于载体的顶部，任选地作为顶部表面的部分，或可以将其位于载体外壁上的适合位置处，条件是其位于载体外壁中的孔上方。密封件可以位于之处具有柔韧性意指，密封件可以比现有布置更厚，并且提供与反应器管壁的较大接触面积，以及由此增加可用的密封量。

本发明的一个优点为可在本发明的载体内向使用者提供催化剂，其随后可易于以最少的停机时间安装在反应器管内。因此可在催化剂制造位置将催化剂装载入催化剂载体内。其可以进行预还原并且稳定或封装，避免现场处理催化剂的需要。一旦催化剂被消耗，可以将载体作为离散单元容易地从反应器去除，并且易于输送以视情况进行处理或再生。

可例如使用扁平带对载体外壁中的孔进行密封以用于输送。这对于保持催化剂处于惰性气氛下或保护操作人员免受催化剂影响可以是至关重要的。然后将在使用之前去除这种密封。类似地，可对载体的顶部进行密封。

本发明的另一个优点为消除现有技术布置中所提及的确保对管式反应器的各反应器管进行同等填充的问题。

本发明的催化剂载体允许催化剂用于中度至高度放热或吸热反应的介质中。装置允许使用大反应器管，导致指定容量的反应器的重量大并且成本下降，因为热传递有效发生在反应器管壁的微通道区域中。这产生传递至冷却/加热介质或从冷却/加热介质传递的优良的热传递。另外，由于催化剂与冷却/加热介质分离，因此可以因为热交换作用与反应分离而允许较大的温差。在多个本发明的催化剂载体***反应器管中的情况下，这种效果在各反应器管中有效地提供多个串联的绝热反应器。

催化剂载体可以用于广泛的方法中。适合方法的实例包括用于放热反应的反应器，所述放热反应例如产生甲醇的反应、产生氨的反应、甲烷化反应、转移反应、氧化反应例如顺丁烯二酸酐和环氧乙烷的形成、费歇尔-托普希(Fischer-Tropsch)反应等。吸热反应例如预重组、脱氢等可以在包括本发明的催化剂载体的反应器中进行。

本发明的催化剂载体可以包括在GB1401518.4中描述的温度量测布置，其内容通过引用并入。

本发明的催化剂载体可以由任何适合的催化剂填充或部分填充。

根据本发明的第二方面，提供包含多个本发明的上述第一方面的催化剂载体的反应器管。

根据本发明的第三方面，提供包含一个或多个上述第二方面的反应器管的反应器。

根据本发明的第四方面，提供进行反应的方法，其中反应物进入上述第一方面的催化剂载体、上述第二方面的反应器管或上述第三方面的反应器中。

反应物流经催化剂床优选是径向的。

现将通过实例、参照附图描述本发明，其中：

图1为本发明的催化剂载体的一个实施方案的透视图；

图2为侧视截面图；

图3为载体外壁中的孔的一个配置的透视图；

图4为通过孔的气流的示意图；以及

图5为一个替代布置的截面图。

本发明的催化剂载体1的一个实例示例于图1至图3中。载体1包含具有有孔内容器壁3和有孔外容器壁4的环形容器2。有孔壁3限定了内通道5。顶部表面6在顶部封闭环形容器。其位于距环形容器2的内容器壁3和外容器壁4的顶部的点处，使得形成唇缘7。底部表面8封闭环形容器2的底部并且表面9封闭由内容器壁3所形成的内通道5。表面9位于高于底部表面8的平面中。

密封件10从上表面6延伸，并且提供与内通道5同轴的直立套环11。

帽盖12封闭内通道5的顶部。帽盖中的孔13允许流体进入。

载体外壁14包围容器2。孔16允许流体从催化剂载体流出。

本发明的催化剂载体1位于反应器管15中。气体的流动由箭头示意性地示例在图2中。

如图3所示，载体外壁材料中的一些可以与载体外壁保持相连。如图4所示，这种凸缘引起气体在从催化剂载体离开时发生涡流。

在图5中所示例的布置中，间隔件20可以位于催化剂载体上方，间隔件20的侧壁可以与载体外壁成一体或可以是单独物件。孔21位于间隔件壁中以允许流入催化剂载体的顶部表面上方的空间中。

在这种配置中，反应物流经间隔件20中的孔21并且流入顶部表面6上方的空间。然后流动与图2中所示相同。

Claims (10)

1.用于***管式反应器的反应器管中的催化剂载体，所述催化剂载体包含：

使用时用于容纳催化剂的环形容器，所述容器具有限定内通道的有孔内容器壁、有孔外容器壁、封闭所述环形容器的顶部表面和封闭所述环形容器的底部表面；

封闭由所述环形容器的内容器壁所形成的所述内通道的底部的表面；

从所述底部表面延伸至所述顶部表面的载体外壁；

在所述载体外壁与所述有孔外容器壁之间的区域，反应物和产物能够穿过所述区域；

从所述容器以延伸超过所述载体外壁的距离进行延伸的密封件；

所述载体外壁具有位于所述密封件下方的孔。

2.如权利要求1所述的催化剂载体，其包含封闭由所述有孔内容器壁所形成的所述内通道的帽盖，所述帽盖包括一个或多个孔。

3.如权利要求1至2中任一项所述的催化剂载体，其中所述载体外壁是光滑的或有形状的。

4.如权利要求1至2中任一项所述的催化剂载体，其中所述载体外壁中的所述孔为长孔。

5.如权利要求1至2中任一项所述的催化剂载体，其中当所述孔形成时，壁材料保持与所述载体壁部分地附着。

6.如权利要求5所述的催化剂载体，其中将所述附着材料配置为诱导流体流动的方向。

7.如权利要求1至2中任一项所述的催化剂载体，其还包括催化剂。

8.反应器管，其包含多个权利要求1至7中任一项所述的催化剂载体。

9.反应器，其包括一个或多个权利要求8所述的反应器管。

10.进行反应的方法，其中反应物进入权利要求1至7中任一项所述的催化剂载体、权利要求8所述的反应器管或权利要求9所述的反应器中。

Images