DK169696B1 - Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor - Google Patents
Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor Download PDFInfo
- Publication number
- DK169696B1 DK169696B1 DK146592A DK146592A DK169696B1 DK 169696 B1 DK169696 B1 DK 169696B1 DK 146592 A DK146592 A DK 146592A DK 146592 A DK146592 A DK 146592A DK 169696 B1 DK169696 B1 DK 169696B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- catalyst
- gas
- synthesis gas
- cooling
- reactor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B61/00—Other general methods
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
DK 169696 B1 - 1 -
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til køling af syntesegas ved katalytiske reaktioner og af den i krav l's indledning angivne art.
Mange katalytiske processer gennemføres i reaktorer, der indeholder et eller flere lejer af katalysatorpartikler. En del af disse processer forløber eksotermt med en kraftig varmeudvikling. For at opretholde et højt udbytteniveau og for at undgå destruktion af katalysatoren ved for høje temperaturer i reaktoren er det nødvendigt ved disse processer at bortskaffe syntesevarme i det mindste fra dele af katalysatorlejerne.
Dette opnås konventionelt, enten ved indirekte køling af den reagerende syntesegas ved varmeveksling med et kølemiddel eller ved direkte køling med tilførsel af kold gas, almindeligvis frisk syntesegas, gennem distributions- og fordelingsaggregater monteret imellem katalysatorlejerne. Såfremt katalysatoren findes som et kontinuert leje i reaktoren, som eksempelvis i den kendte "Kellogg"-type reaktor, tilføres kølegassen i selve katalysatormassen.
Ved de kendte metoder til direkte køling af reagerende syntesegas tabes kostbart reaktionsvolumen til det for tilførsel og opblanding af køle- og syntesegas nødvendige frivolumen mellem katalysatorlejerne.
Ved kølegastilførslen direkte i katalysatormassen er ulemperne en uhensigtmæssig fordeling af kølegasstrømmen i lejet med store lokale variationer i strømningshastigheden og blandingsforholdene mellem kølegas og reagerende syntesegas til følge.
Ovennævnte ulemper ved de konventionelt designede reaktorer giver anledning til problemer under driften af disse, bl.a. en uhensigtmæssig udnyttelse af den kostbare højtryksreaktorskal, forøget tryktab, samt dannelse af biprodukter som følge af katalysatornedbrydning ved utilstrækkelig køling i dele af katalysatormassen.
- 2 - DK 169696 B1
Det er af interesse at ombygge reaktorer med direkte tilførsel af kølegas med fordelings- og blandeaggregater for at opnå en bedre køling og en øget produktionskapacitet.
Det har nu vist sig, at problemerne og ulemper ved direkte køling og tilførsel og opblanding af kølegas kan undgås ved at udnytte en ved aktivering af mange katalysatortyper forekommende skrumpning af katalysatormassen.
Herved opstår hulrum i den aktiverede katalysatormasse, der passende kan udnyttes til tilførsel og opblanding af kølegas i den øvrige gasstrøm uden at spilde dyrt reaktorvolumen, som ved de kendte metoder. Her skabes kunstigt rum til opblanding af gasserne før katalysatoren aktiveres.
Skrumpning af katalysatormassen skyldes reduktion af katalysatorpartiklernes metaloxidiske bestanddele, når disse under aktivering bestryges af reducerende gas, der ved katalysatoraktivering sendes gennem reaktoren.
Med udgangspunkt i ovenstående fænomen tilvejebringes ved opfindelsen en fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor med flere katalysatorlejer af metal katalysatorpartikler hvilende på en gasper-meabel mellembund, der er forsynet med distributionsaggregater, ved hvilken fremgangsmåde syntesegassen under dens passage gennem reaktoren opblandes med en kølegas, der gennem distributionsaggregaterne føres til opblandingsrum under hver mellembund. Fremgangsmåden er ejendommelig ved at opbl åndings rummene er tilvejebragt ved at sende en reducerende gas gennem lejer af metaloxidiske katalysatorpartikler af den art, der skrumper ved reduktion, således at katalysatorpartiklerne reduceres til frit metal med skrumpning til følge, hvorved der under hver mellembund dannes det til opblandingsrummene nødvendige volumen.
- 3 - DK 169696 B1 I praksis udføres opfindelsen ved i reaktoren at indlægge en eller flere mellembunde tilsluttet eller forsynet med gasdistributions- og blandingsaggregater og udfylde rummene mellem bundene med ikke-aktiverede katalysatorpartikler. Efter katalysatorindfyldningen sendes reducerende gas af eksempelvis en hydrogen/kvælstofblanding gennem katalysatormassen. Herved reduceres metaloxiderne i katalysatoren til frie metaller med en skrumpning af det samlede katalysatorvolumen til følge.
Fremgangsmåden er særlig velegnet ved udførelse af kølede eksoterme processer, der katalyseres af ovennævnte katalysatortyper, især katalytisk syntese af metanol, der foregår eksotermt ved omsætning af kuloxider og hydrogen over metaloxid katalysatorer hovedsageligt baseret på zinkoxid, kobberoxid, kromoxid og aluminiumoxid. Disse metaloxider skrumper ved reduktion under aktivering med op til 20 volumen procent.
Ved katalysatortyper, der udviser kun ringe skrumpning under aktiveringen som beskrevet ovenfor, er det muligt at anbringe i selve katalysatormassen eller separat derfra partikler, der skrumper eller på anden måde fjernes ud af katalysatormassen uden at disse partikler deltager i den katalytiske virkning ved den efterfølgende synteseproces .
Opfindelsen forklares nærmere i det følgende Eksempel:
Eksempel I Eksemplet etableres et blanderum i en direkte kølet metanolreaktor ved en specifik udførelsesform af opfindelsen.
- 4 - DK 169696 B1 I en metanolsyntesereaktor med en indre diameter på 3 meter anbringes 100 m3 metanolkatalysator. Metanolkatalysatoren er baseret på zink- og kobberoxider og er kommercielt tilgængelig fra Haldor Topsøe A/S under navnet "MK-101".
Katalysatoren anbringes i reaktoren ved følgende procedure:
Ved et første trin lades en portion på 70 m3 katalysator i reaktoren som et bundleje med en højde på ca. 5 meter.
På toppen af lejet lægges et gasdistributionsaggregat i form af et trådnetgitter forsynet med gasfordelingskanaler og med en størrelse og form, der svarer til reaktorens indre tværsnitsareal. Trådnetgitteret svejses fast på reaktorens væg. I et -efterfølgende trin hældes resten af katalysatoren ovenpå trådnetgitteret til etablering af et topkatalysatorleje med en højde på ca. 2 meter. Efter katalysatoren er anbragt lukkes reaktoren og en reducerende gas bestående af 0,2-4 vol% hydrogen og metan eller nitrogen som rest sendes ved en temperatur på 160-260°C med en rumhastighed på 400-5000 pr. time i 12-48 timer gennem reaktoren.
Herved reduceres metaloxiderne i katalysatoren til den frie metalform, som er den egentlige katalytisk aktive form af katalysatoren.
Volumen af katalysatorens metalliske form er efter ovenstående behandling 13 vol% mindre end det oprindelige volumen af metaloxidformen. Ved denne volumenformindskelse reduceres højden af katalysatorlejerne og et hulrum på ca.
9 m3 svarende til en højde på 0,65 m dannes på toppen af bundkatalysatorlejet under trådnetgitteret. Dette hulrum anvendes herefter som blandingsrum for en kølegas der blandes i procesgassen, når denne forlader topkatalysator-lejet, og strømmer gennem trådnetgitteret ind i hulrummet.
Claims (4)
1. Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor med flere katalysatorlejer af metal katalysatorpartikler hvilende på en gaspermeabel mellembund, der er forsynet med distributionsaggregater, ved hvilken fremgangsmåde syntesegassen under dens passage gennem reaktoren opblandes med en kølegas, der gennem distributionsaggregaterne føres til opblandingsrum under hver mellembund, kendetegnet ved, at opblandingsrummene er tilvejebragt ved at sende en reducerende gas gennem lejer af metaloxidiske katalysatorpartikler af den art, der skrumper ved reduktion, således at katalysatorpartiklerne reduceres til frit metal med skrumpning til følge, hvorved der under hver mellembund dannes det til opblåndingsrummene nødvendige volumen.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kølegassen er frisk syntesegas.
3. Fremgangsmåde ifølge kravene 1 og 2, kendetegnet ved, at syntesegassen omfatter carbonoxider og hydrogen til fremstilling af metanol.
4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at opblandingsrummene yderligere er tilvejebragt ved at katalysatorlejerne indeholder andre partikler af den art, der skrumper eller går i opløsning ved passagen af den reducerede gas gennem katalysatorlejerne.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK146592A DK169696B1 (da) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor |
EP93610060A EP0601957B1 (en) | 1992-12-07 | 1993-11-16 | Method of cooling a synthesis gas in a catalytic reactor |
ES93610060T ES2115041T3 (es) | 1992-12-07 | 1993-11-16 | Metodo de refrigeracion de un gas de sintesis en un reactor catalitico. |
DE69317523T DE69317523T2 (de) | 1992-12-07 | 1993-11-16 | Verfahren zum Kühlen eines Synthesegases in einem katalytischen Reaktor |
NO934250A NO180366C (no) | 1992-12-07 | 1993-11-24 | Fremgangsmåte for avkjöling av en syntesegass i en katalytisk reaktor |
CA002110735A CA2110735C (en) | 1992-12-07 | 1993-12-06 | Method of cooling a synthsis gas in a catalytic reactor |
RU9393054535A RU2098182C1 (ru) | 1992-12-07 | 1993-12-06 | Способ выполнения охлаждающих полостей в катализаторных слоях |
JP30560293A JP3581384B2 (ja) | 1992-12-07 | 1993-12-06 | 接触反応器において合成ガスを冷却する方法 |
US08/163,121 US5455281A (en) | 1992-12-07 | 1993-12-07 | Method of cooling a synthesis gas in a catalytic reactor |
CN93120151A CN1041692C (zh) | 1992-12-07 | 1993-12-07 | 在催化反应器中冷却合成气体的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK146592A DK169696B1 (da) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor |
DK146592 | 1992-12-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK146592D0 DK146592D0 (da) | 1992-12-07 |
DK146592A DK146592A (da) | 1994-06-08 |
DK169696B1 true DK169696B1 (da) | 1995-01-16 |
Family
ID=8105131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK146592A DK169696B1 (da) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5455281A (da) |
EP (1) | EP0601957B1 (da) |
JP (1) | JP3581384B2 (da) |
CN (1) | CN1041692C (da) |
CA (1) | CA2110735C (da) |
DE (1) | DE69317523T2 (da) |
DK (1) | DK169696B1 (da) |
ES (1) | ES2115041T3 (da) |
NO (1) | NO180366C (da) |
RU (1) | RU2098182C1 (da) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19725006C2 (de) * | 1997-06-13 | 1999-04-29 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Methanolreformierungsreaktor und Behandlungsverfahren für einen Katalysator hierfür |
DE19801373A1 (de) * | 1998-01-16 | 1999-07-29 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Vorbehandlung eines Katalysatormaterials |
EP1334766A1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-13 | Haldor Topsoe A/S | Reactor for catalytic treatment of a particle-containing gas |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2512586A (en) * | 1945-09-04 | 1950-06-20 | Commercial Solvents Corp | Process and apparatus for carrying out exothermic chemical reactions |
GB1159035A (en) * | 1965-08-18 | 1969-07-23 | Ici Ltd | Methanol Synthesis. |
DE3540457A1 (de) * | 1985-11-14 | 1987-05-21 | Linde Ag | Verfahren und reaktor zur methanolsynthese |
DE3612734C1 (de) * | 1986-04-16 | 1987-12-17 | Kernforschungsanlage Juelich | Verfahren zur katalytischen Methanisierung eines Kohlenmonoxid,Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases und Reaktor zur Methanisierung |
EP0297474B1 (en) * | 1987-07-03 | 1992-04-01 | Ammonia Casale S.A. | Improved process for heterogeneous synthesis and related reactors |
DE3725564A1 (de) * | 1987-08-01 | 1989-02-09 | Uhde Gmbh | Verfahren und anlage zur durchfuehrung einer synthese, insbesondere zur synthese von ammoniak |
DK167242B1 (da) * | 1989-02-16 | 1993-09-27 | Topsoe Haldor As | Apparat og fremgangsmaade til exoterme reaktioner |
-
1992
- 1992-12-07 DK DK146592A patent/DK169696B1/da not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-11-16 ES ES93610060T patent/ES2115041T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-16 DE DE69317523T patent/DE69317523T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-16 EP EP93610060A patent/EP0601957B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-24 NO NO934250A patent/NO180366C/no unknown
- 1993-12-06 CA CA002110735A patent/CA2110735C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-06 RU RU9393054535A patent/RU2098182C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1993-12-06 JP JP30560293A patent/JP3581384B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-07 US US08/163,121 patent/US5455281A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-07 CN CN93120151A patent/CN1041692C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3581384B2 (ja) | 2004-10-27 |
NO180366B (no) | 1996-12-30 |
US5455281A (en) | 1995-10-03 |
CA2110735C (en) | 2000-02-01 |
NO934250D0 (no) | 1993-11-24 |
DK146592A (da) | 1994-06-08 |
CN1090790A (zh) | 1994-08-17 |
JPH06239777A (ja) | 1994-08-30 |
DE69317523T2 (de) | 1998-07-09 |
CA2110735A1 (en) | 1994-06-08 |
ES2115041T3 (es) | 1998-06-16 |
EP0601957A1 (en) | 1994-06-15 |
RU2098182C1 (ru) | 1997-12-10 |
DE69317523D1 (de) | 1998-04-23 |
DK146592D0 (da) | 1992-12-07 |
NO180366C (no) | 1997-04-09 |
NO934250L (no) | 1994-06-08 |
CN1041692C (zh) | 1999-01-20 |
EP0601957B1 (en) | 1998-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1839735B1 (en) | A transverse tubular heat exchange reactor and a process for catalytic synthesis therein | |
CN100448949C (zh) | 低压差蒸汽重整交换器 | |
CN111491723B (zh) | 多床层催化转化器 | |
CN209138593U (zh) | 用于进行放热平衡反应的反应器 | |
PL124655B1 (en) | Method of operation of reaction between gaseous raw materials and reactor therefor | |
US6299849B1 (en) | Method for in-situ modernization of a heterogeneous exothermic synthesis reactor | |
JPS5892456A (ja) | 反応器 | |
EP0142170B1 (en) | Ammonia synthesis converter | |
DK169696B1 (da) | Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor | |
US3372988A (en) | Process and apparatus for performing reactions in the gaseous phase | |
US4919909A (en) | Reactor for catalytic synthesis and process for using the reactor | |
CN1170769C (zh) | 氨气制备方法及转化器 | |
US4687656A (en) | Longitudinal reactor for chemical syntheses in gas phase and heterogeneous catalysts | |
JP2013067551A (ja) | 熱交換型反応器 | |
RU2262381C2 (ru) | Способ модернизации реактора гетерогенного экзотермического синтеза, реактор экзотермического гетерогенного синтеза и способ экзотермического гетерогенного синтеза | |
AU2012244041A1 (en) | Non-CO2 emitting manufacturing method for synthesis gas | |
CN206069392U (zh) | 一种铁基催化剂串钌基催化剂的低压氨合成设备 | |
CN109607568B (zh) | 一种改进型低压氨合成反应器 | |
CN107253730A (zh) | 冷壁水平氨转化器 | |
RU2776754C2 (ru) | Многослойный каталитический реактор | |
EP0075056A1 (en) | Synthesis system and process for the production of ammonia | |
CN110215883B (zh) | 一种纳米合金催化剂的制备装置及制备方法 | |
CN111905657B (zh) | 一种大型化合成气制乙二醇反应器 | |
CN1105770C (zh) | 一种变换反应中原料气的净化方法 | |
Crane | Overview of catalytic reactor design |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B1 | Patent granted (law 1993) | ||
PBP | Patent lapsed |
Country of ref document: DK |