專(zhuān)利名稱(chēng)：以蒸汽重整法制備合成氣體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)與催化硬件接觸來(lái)催化地使一烴原料進(jìn)行蒸汽重整(steam reforming)。
此處使用的術(shù)語(yǔ)“催化硬件(hard ware)”是指一催化系統(tǒng)，其中一層催化劑被安置在另一材料例如金屬的一表面上。術(shù)語(yǔ)“多孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的催化硬件”指一催化系統(tǒng)，其中一由比催化劑要堅(jiān)固之材料制成的多孔結(jié)構(gòu)被粘附到其它材料上并且催化劑被沉積在多孔結(jié)構(gòu)的腔穴內(nèi)。在本說(shuō)明書(shū)的其余部分，多孔結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是由金屬制造的。但是，可以使用比催化劑材料堅(jiān)固的任何多孔材料。
現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽重整技術(shù)利用各種尺寸和形狀的粒丸形式的重整催化劑。催化劑粒丸被放置在固定的床式反應(yīng)器或重整器管內(nèi)。整個(gè)蒸汽重整反應(yīng)是吸熱的。所需的熱量是從管外的環(huán)境供給的。
使用在一蒸汽重整反應(yīng)器的內(nèi)管壁上帶有催化硬件蒸汽重整催化劑的重整管被公開(kāi)在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第855366號(hào)中。在蒸汽重整處理中采用催化硬件的主要優(yōu)點(diǎn)是a.改善了從重整器管外的熱源向催化劑的熱傳輸，因?yàn)闊崃靠梢詮膬?nèi)管壁向催化劑直接傳導(dǎo)；b.降低了管溫度，從而增大使用壽命和/或減小管材料的消耗；c.增高了催化劑溫度，從而增高催化劑的活性，增強(qiáng)烴的轉(zhuǎn)換和減小催化劑的量；以及d.減小了壓力降。
用于蒸汽重整的催化硬件之一普遍問(wèn)題是要建立催化劑到反應(yīng)器壁上之足夠的粘附強(qiáng)度，并且與此同時(shí)要保持催化劑在催化劑活性、小孔結(jié)構(gòu)和燒結(jié)穩(wěn)定性等方面的必要特性。
本發(fā)明的目的是提供在蒸汽重整處理中具有改進(jìn)的粘附穩(wěn)定性與所需的催化特性的催化硬件。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明是一種在存在一蒸汽重整催化劑時(shí)通過(guò)蒸汽重整一烴原料來(lái)制備富含氫和一氧化碳之氣體的處理方法，并且催化劑具有一多孔載體結(jié)構(gòu)以及被粘附到一重整反應(yīng)器的壁上，其中該蒸汽重整催化劑被沉積在載體多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。
多孔金屬結(jié)構(gòu)對(duì)于一金屬反應(yīng)器壁具有改進(jìn)的粘附性。催化劑被沉積在多孔材料結(jié)構(gòu)內(nèi)并且被保持在結(jié)構(gòu)內(nèi)，這就減小了或甚至消除了將催化劑粘附到反應(yīng)器壁上的要求。
在應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，可以使用在蒸汽重整處理中能經(jīng)受實(shí)際處理?xiàng)l件的任何類(lèi)型的金屬多孔結(jié)構(gòu)，包括金屬泡沫材料，金屬網(wǎng)，膨脹金屬，燒結(jié)金屬和金屬絲網(wǎng)。催化劑的粘附要求取決于所選擇的多孔金屬的類(lèi)型。
泡沫金屬具有一結(jié)構(gòu)，其中小孔腔穴大致為球形并且腔穴的開(kāi)口具有一比球形腔穴的半徑小的半徑。沉積在腔穴內(nèi)的催化材料不會(huì)從腔穴溢出。因此不要求將催化劑粘附到金屬上。
例如可通過(guò)將含有一陶瓷母體粒子的泥漿浸入金屬泡沫材料內(nèi)，使之干燥、煅燒，并且浸漬活性催化材料，就可以將催化劑沉積在腔穴內(nèi)。
如果選擇一多孔金屬結(jié)構(gòu)，其中不是由結(jié)構(gòu)的物理表面來(lái)保持催化劑，則將催化劑粘附到金屬上所需的強(qiáng)度仍然會(huì)降低。由于增大的催化劑/-金屬接觸界面的表面面積，每一單位面積的粘附強(qiáng)度低一些就可提供同樣的總粘附強(qiáng)度。
催化劑的磨損消耗被有利的降低了，因?yàn)楫?dāng)催化劑不可避免地與含有顆粒的沿反應(yīng)器內(nèi)表面流動(dòng)的氣體接觸時(shí)，催化劑受到了金屬結(jié)構(gòu)的保護(hù)。
催化劑由于例如熱應(yīng)力而從反應(yīng)器壁剝落的危險(xiǎn)顯著地降低了。
使用帶有一被粘附到一反應(yīng)器容器壁上之催化劑的金屬泡沫材料來(lái)從烴原料生產(chǎn)烯烴被公開(kāi)在日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP59-205332(A)中。該催化劑的目的是當(dāng)通過(guò)對(duì)重型物質(zhì)使用帶有一裂解作用的催化劑來(lái)內(nèi)部加熱地高溫分解重油而生產(chǎn)烯烴時(shí)消除形成焦炭的危險(xiǎn)。上述專(zhuān)利申請(qǐng)完全沒(méi)有記載關(guān)于含有催化劑的泡沫材料被粘附到反應(yīng)器容器上的處理工藝。
在本發(fā)明處理方法中所用的多孔結(jié)構(gòu)在第一步中被粘附到反應(yīng)容器的壁上。然后，將催化劑分散到多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。
對(duì)于上述蒸汽重整使用了催化硬件的優(yōu)點(diǎn)在于特別與一蒸汽重整處理方法有關(guān)并且總體上涉及由外部熱源加熱的吸熱性處理方法。
多孔金屬可以例如通過(guò)焊接或擴(kuò)散粘接而被粘附到反應(yīng)器壁上。
將多孔金屬被粘附到反應(yīng)器壁上的制備步驟需要將反應(yīng)器和多孔金屬加熱到一高于反應(yīng)器之最大運(yùn)作溫度的溫度。這就要求在反應(yīng)器的最大運(yùn)作溫度下提供足夠的粘附強(qiáng)度。
當(dāng)施加焊接時(shí)，焊接溫度必須比最大運(yùn)作溫度高至少100～150℃。
催化劑可通過(guò)例如噴散、涂刷或浸漬到一含有一陶瓷母體粒子的泥漿中而配置到多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。此后，使泥漿干燥和煅燒。最后，將使這樣獲得的陶瓷層浸漬有催化活性材料?；蛘撸瑢⒋呋钚圆牧吓c陶瓷母體粒子同時(shí)施加。
在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，多孔結(jié)構(gòu)通過(guò)下列步驟被粘附到一重整反應(yīng)器的壁上在對(duì)載體材料與管件進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，將一多孔金屬結(jié)構(gòu)與焊接材料一起安置在一反應(yīng)器管內(nèi)。該管件被安裝在一感應(yīng)爐內(nèi)，從而將管件的一部分加熱到焊接溫度以上。在焊接區(qū)域內(nèi)使用一沖頭或球體來(lái)將多孔金屬壓靠到管壁上，以確保多孔金屬與管壁接觸，如附

圖1中所示意表示的。該加熱區(qū)域與沖頭則沿管件長(zhǎng)度移動(dòng)，以獲得沿管件整個(gè)長(zhǎng)度的載體材料的焊接。
通過(guò)使用一合適形狀的沖頭，本發(fā)明也可用于圓形管件以外的其它形狀。
將多孔金屬粘附到一重整反應(yīng)器壁上的另一方法所用的一裝置示意地表示在圖2a與2b中。圖2a表示從端部觀看的裝置。圖2b表示一分解的視圖。多孔金屬結(jié)構(gòu)4在對(duì)載體材料與管件進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，與焊接材料5一起被安置在管件6內(nèi)。在管件內(nèi)側(cè)安裝一第二較小的管件或桿1。在內(nèi)、外管件之間的環(huán)形空間內(nèi)安置一材料2，該材料在高溫下膨脹。安置一隔件3，以避免材料2與結(jié)構(gòu)4之間的接觸。該管件被放置在一爐內(nèi)并且被加熱到焊接溫度。膨脹的材料則迫使多孔金屬結(jié)構(gòu)抵靠到管件壁上，以確保與管壁接觸。一有用的膨脹材料2為可從3M公司獲得的一產(chǎn)品，其品名為Interam。
在兩種方法中催化劑接著都被分散到多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。對(duì)于上述蒸汽重整使用了催化硬件之優(yōu)點(diǎn)在于特別與一蒸汽重整處理方法有關(guān)，并且總體上與由外部熱源加熱的吸熱性處理方法有關(guān)。
權(quán)利要求
1.用于制備富含氫和一氧化碳之氣體的方法，其中，使一烴原料在一重整反應(yīng)器中配置了一蒸汽重整催化劑條件下進(jìn)行蒸汽重整反應(yīng)，而且，該催化劑包括一粘附于重整反應(yīng)器壁上的多孔載體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是多孔載體結(jié)構(gòu)為金屬材料。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是金屬結(jié)構(gòu)為一泡沫金屬、金屬網(wǎng)、膨脹金屬、燒結(jié)金屬或金屬紗網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是多孔載體結(jié)構(gòu)通過(guò)焊接或擴(kuò)散粘接而被粘附到重整反應(yīng)器的壁上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是焊接是通過(guò)一感應(yīng)爐來(lái)進(jìn)行的。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是多孔載體材料為泡沫金屬材料。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是多孔載體材料在通過(guò)一膨脹材料來(lái)進(jìn)行焊接處理的過(guò)程中被固定。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征是重整反應(yīng)器為一管件。
全文摘要
用于制備富含氫和一氧化碳之氣體的方法,其中,使一烴原料在一蒸汽重整催化劑存在條件下進(jìn)行蒸汽重整反應(yīng),所述催化劑具有一多孔載體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)被粘附到重整反應(yīng)器的壁上。
文檔編號(hào)B01J12/00GK1275524SQ0010872
公開(kāi)日2000年12月6日 申請(qǐng)日期2000年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者P·S·克里斯滕森, T·漢森, V·L·漢森, L·E·恩德森 申請(qǐng)人:赫多特普索化工設(shè)備公司