專利名稱：帶有可拆卸式催化結(jié)構(gòu)的板式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于在化學(xué)工藝中將天然氣轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)鏈烴的催化反應(yīng)器，以及包括這種催化反應(yīng)器以執(zhí)行所述工藝的設(shè)備。
在專利WO 01/51194和WO 03/048034(Accentus plc)所描述的工藝中，甲烷與蒸汽在第一催化反應(yīng)器中反應(yīng)而生成一氧化碳和氫氣；然后，所得的氣體混合物用來在第二催化反應(yīng)器中進(jìn)行費(fèi)托(Fischer-Tropsch)合成?？偟慕Y(jié)果是將甲烷轉(zhuǎn)化為更高分子量的烴，其在環(huán)境條件下通常為液態(tài)或固態(tài)。該工藝的兩個(gè)階段，即蒸汽/甲烷重整和費(fèi)托合成，需要不同的催化劑，并且描述了為每一個(gè)階段使用的催化反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)分別為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)時(shí)，相應(yīng)地，催化反應(yīng)器能使熱量傳輸?shù)椒磻?yīng)氣體或者能使熱量從反應(yīng)氣體中傳輸出來。用于兩個(gè)不同階段的反應(yīng)器必須遵守若干不同的必需條件費(fèi)托合成通常在比蒸汽/甲烷重整更高的壓力、但更低的溫度下進(jìn)行；并且在費(fèi)托反應(yīng)器的傳熱通道中只需要冷卻劑流體，而蒸汽/甲烷重整所需的熱量通常將由燃燒來提供，并且還將需要合適的催化劑。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種緊湊的催化反應(yīng)器，其包括多個(gè)設(shè)置成疊組并結(jié)合在一起的金屬片材，所述疊組限定了多個(gè)用于第一流體的第一流動(dòng)通道，所述第一流動(dòng)通道與多個(gè)用于第二流體的第二流動(dòng)通道交替設(shè)置在疊組中，從而確保在所述第一流體和第二流體之間的良好熱接觸，每個(gè)流動(dòng)通道限定在相應(yīng)的一對(duì)相鄰片材之間；其中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的每個(gè)流動(dòng)通道直接穿過疊組，并包含結(jié)合有金屬襯底的可拆卸的氣體可透過的催化劑結(jié)構(gòu)；以及用于第一流體的入口和出口；第一流動(dòng)通道定向在與第二流動(dòng)通道垂直的方向上；
其中，在疊組中的連續(xù)的第二流動(dòng)通道之間，反應(yīng)器限定了至少三個(gè)并列的第一流動(dòng)通道；并且反應(yīng)器包括分流裝置，使得第一流體在從入口流向出口時(shí)必須接連地流過所述至少三個(gè)第一流動(dòng)通道。
在一個(gè)實(shí)施例中，分流裝置包括連接在疊組的相對(duì)表面上的集管。作為備選，分流裝置可包括連接流路，其在連續(xù)的并列的第一流動(dòng)通道的末端部分之間提供了連通，連接流路提供了在與第二流動(dòng)通道定向大致平行的方向上的流動(dòng)。這些連接流路可由孔或開孔來限定，或通過限定連接流路分段的裝置來限定。在連續(xù)的并列的第一流動(dòng)通道的末端部分之間的流通能力由連接流路提供的情況下，不需要經(jīng)由集管的任何流路來連接連續(xù)的第一流動(dòng)通道。在各種情況下，整個(gè)流型具有Z字形或蛇形的流路，其相對(duì)于第二流動(dòng)通道中的流路至少是部分逆流或并流的。這可改善在第一及第二氣體流動(dòng)通道之間的傳熱。
反應(yīng)器可包括扁平板材的疊組，板材中的凹槽限定了第一和第二流動(dòng)通道。作為備選，流動(dòng)通道可由加工成造型(castellated)并與扁平片材交替地疊起來的薄金屬片材限定；流動(dòng)通道的邊緣可由密封條限定。為了確保所需的良好熱接觸，所述第一和第二氣體流動(dòng)通道可以具有10mm至2mm的深度，該深度優(yōu)選小于6毫米，更優(yōu)選在2mm至5mm的范圍內(nèi)。形成反應(yīng)器模塊的板材疊組通過例如擴(kuò)散焊、釬焊或熱等靜壓而結(jié)合在一起。制成反應(yīng)器的材料將取決于操作溫度和所暴露于其中的氣體。例如，在反應(yīng)器用于蒸汽重整的情況下，合適的金屬是用于高溫用途的鐵/鎳/鉻合金，例如海恩斯HR-120或鉻鎳鐵合金800HT(商標(biāo))等類似的材料。
如果第一流動(dòng)通道由相應(yīng)板材中的凹槽限定，并且這些凹槽被平臺(tái)分開時(shí)，那么在各凹槽的末端附近可限定穿過平臺(tái)的開孔或孔，從而在相鄰的凹槽之間限定連接流路。
催化劑結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有金屬襯底，以提供強(qiáng)度，并增強(qiáng)在催化劑結(jié)構(gòu)中由傳導(dǎo)引起的傳熱，以防止熱點(diǎn)。通常金屬襯底將被覆包含有活性催化材料的陶瓷覆層。用于催化劑結(jié)構(gòu)的金屬襯底優(yōu)選是鋼合金，當(dāng)加熱時(shí)，其形成了氧化鋁的附著性表面覆層，例如含鋁的鐵素體鋼(如Fecralloy(TM))。當(dāng)這種金屬在空氣中加熱時(shí)，其會(huì)形成氧化鋁的附著性氧化物覆層，該覆層能保護(hù)所述合金免受進(jìn)一步的氧化和腐蝕.當(dāng)陶瓷覆層是氧化鋁時(shí)，這看來似乎是結(jié)合在該表面上的氧化物覆層上。各催化劑結(jié)構(gòu)優(yōu)選加工成可將流動(dòng)通道劃分成多個(gè)平行的流動(dòng)子通道，催化材料位于各個(gè)子通道中的表面上。襯底可以是箔片、金屬絲網(wǎng)或氈膜，其可為波紋狀、凹陷狀或褶皺的；優(yōu)選的襯底是例如厚度小于100μm的薄金屬箔片。
因而，在一個(gè)實(shí)施例中，催化劑結(jié)構(gòu)包括波紋狀的金屬箔片。催化劑結(jié)構(gòu)不是結(jié)構(gòu)化的，也就是說，其并不顯著地有助于反應(yīng)器的機(jī)械強(qiáng)度，從而可將這種催化劑結(jié)構(gòu)插入到各流動(dòng)通道中，使催化劑適合于相應(yīng)的反應(yīng)。這種催化劑結(jié)構(gòu)可從反應(yīng)器的通道中拆卸下來，從而在催化劑用過時(shí)可更換它。
可根據(jù)本發(fā)明來構(gòu)造適用于甲烷/蒸汽重整反應(yīng)或用于費(fèi)托合成的反應(yīng)器。因此，用于處理天然氣以獲得較長(zhǎng)鏈烴的設(shè)備可包括使甲烷和蒸汽起反應(yīng)以形成合成氣的本發(fā)明的蒸汽/甲烷重整反應(yīng)器，以及用以產(chǎn)生較長(zhǎng)鏈烴的本發(fā)明的費(fèi)托反應(yīng)器。在蒸汽/甲烷重整反應(yīng)器中，第一和第二氣體流動(dòng)通道的深度均優(yōu)選小于5mm，更優(yōu)選小于3mm；在費(fèi)托反應(yīng)器的情形下，用于反應(yīng)的通道的深度優(yōu)選小于10mm。
這類反應(yīng)器提供了較短的擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度，因而熱量和質(zhì)量的傳遞速率可以較高，使得化學(xué)反應(yīng)的速率可以較高。因此，這種反應(yīng)器可提供較高的功率密度。在各種情況下，流動(dòng)方向優(yōu)選是至少部分地并流的。在用于蒸汽甲烷重整的反應(yīng)器的情況下，需要在重整通道的出口具有峰值溫度，并且這最容易利用并流來獲得。對(duì)于費(fèi)托反應(yīng)器而言，優(yōu)選在費(fèi)托通道的出口附近具有最熱的冷卻劑，以抑制固相沉積，因此再次優(yōu)選并流。
分流裝置優(yōu)選使得第一流體必須接連地流過不超過十個(gè)的第一流動(dòng)通道，例如接連地流過五個(gè)流動(dòng)通道。
下面將結(jié)合附圖僅以示例方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的和更具體的描述，其中

圖1顯示了包括本發(fā)明反應(yīng)器的化學(xué)設(shè)備的流程圖；圖2顯示了適合于蒸汽/甲烷重整的反應(yīng)器的截面圖；圖3顯示了局部剖視的圖2所示反應(yīng)器的部分的平面圖；圖3a以更大比例顯示了圖2所示反應(yīng)器的部分；和圖4顯示了適于費(fèi)托合成的反應(yīng)器的概略平面圖。
本發(fā)明與用于將天然氣(主要是甲烷)轉(zhuǎn)化成長(zhǎng)鏈烴的化學(xué)工藝相關(guān)。這個(gè)工藝的第一階段包括蒸汽/甲烷重整，就是說使天然氣和蒸汽混合，使其經(jīng)歷以下類型的反應(yīng)H2O+CH4-＞CO+3H2該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，并且可以通過第一氣體流動(dòng)通道中的銠或鉑/銠催化劑進(jìn)行催化。引起該反應(yīng)所需要的熱量可以通過可燃性氣體例如甲烷或氫的燃燒來提供，這種燃燒是放熱的，并且可通過相鄰的第二氣體流動(dòng)通道中的鈀催化劑進(jìn)行催化。在這兩種情況下，催化劑優(yōu)選位于穩(wěn)定的氧化鋁載體上，該氧化鋁載體在金屬襯底上形成了通常小于100μm厚的覆層。這種燃燒反應(yīng)可在大氣壓下進(jìn)行，但重整反應(yīng)可在4至5個(gè)大氣壓下進(jìn)行。燃燒所產(chǎn)生的熱量將通過使相鄰?fù)ǖ婪珠_的金屬片材來傳導(dǎo)。
然后，蒸汽/甲烷重整所產(chǎn)生的氣體混合物用于執(zhí)行費(fèi)托合成，以產(chǎn)生長(zhǎng)鏈烴，也就是說nCO+2nH2-＞(CH2)n+nH2O這是一種通常在190-280℃，例如210℃的較高溫度下，并且通常在1.8-2.1MPa(絕對(duì)值)，例如2.0MPa的較高壓力下，在存在諸如鐵、鈷或與鉀促進(jìn)劑相融合的磁鐵等催化劑的條件下進(jìn)行的放熱反應(yīng)。用于費(fèi)托合成的優(yōu)選催化劑包括比表面積為140-230m2/g的γ-氧化鋁覆層，其具有大約10-40％的鈷(同氧化鋁的重量比)，并具有小于鈷重量10％的例如釕、鉑或釓等促進(jìn)劑。
現(xiàn)在參看圖1，其以其中顯示了設(shè)備部件的流程圖顯示了整個(gè)化學(xué)工藝。在這個(gè)示例中，天然氣供料5由主要的甲烷和一定百分比的更高烴C2至C11組成。通常這些高級(jí)烴根據(jù)天然氣源的情況而高達(dá)10％v/v。氣體供料5可處于例如1.0MPa(10個(gè)大氣壓)的壓力下。
氣體壓力由閥門調(diào)整到8至0.6MPa，之后在熱交換器10中，利用催化燃燒排出的熱氣體而將氣體5預(yù)熱到大約400℃，之后供給到固體床脫硫系統(tǒng)12中，其將氣體中的硫含量減少到0.1ppm或更少。然后在例如流體旋渦混合器14中將脫硫后的天然氣5和蒸汽混合。在熱交換器16中，利用催化燃燒的熱廢氣來加熱氣體/蒸汽的混合物，使得氣體混合物達(dá)到500℃的溫度?；旌衔镞M(jìn)入絕熱的固定床預(yù)重整器18，在這里它與基于鎳或鉑/銠的甲烷化催化劑接觸。高級(jí)烴和蒸汽起反應(yīng)，以形成甲烷和CO。
氣體在通常為450℃的較低溫度下離開預(yù)重整器18。然后在進(jìn)入重整器20之前，通過閥門19將壓力下調(diào)至0.45MPa(絕對(duì)壓力)。重整器20是上述由板材疊組制成的緊湊型催化反應(yīng)器，這些板材限定了用于吸熱和放熱反應(yīng)的流路，這些流路保持良好的熱接觸，并且在波紋狀金屬箔片載體上包含合適的催化劑。重整器20的重整器通道包含鉑/銠催化劑，并且蒸汽和甲烷起反應(yīng)而形成一氧化碳和氫。重整器的溫度從入口處的450℃升高到出口處的大約800-850℃。供給混合器14的蒸汽與氣體的流速可使供給至重整器20的蒸汽碳的摩爾比率在1.2-1.6之間，優(yōu)選在1.3和1.5之間。因此，根據(jù)氣體5的高級(jí)烴的含量，重整器18的入口處的蒸汽對(duì)碳的比率需要比這更高。
重整反應(yīng)器20中的吸熱反應(yīng)所需要的熱量由短鏈烴和氫的混合物的催化燃燒來提供，所述氫是費(fèi)托合成的尾氣22；尾氣22和鼓風(fēng)機(jī)24提供的空氣流組合。在相鄰的重整反應(yīng)器20的流動(dòng)通道中，在鈀/鉑催化劑之上發(fā)生燃燒。燃燒氣體路徑相對(duì)于重整器氣體路徑是并流的。催化劑可包括作為載體的γ氧化鋁，其被3∶1的鈀/鉑混合物覆蓋，這種鈀/鉑混合物是在較寬溫度范圍內(nèi)有效的催化劑?？扇夹詺怏w混合物可供給至沿著反應(yīng)器20的各級(jí)裝置中，以確保在燃燒通道的整個(gè)長(zhǎng)度上發(fā)生燃燒。
高于800℃的一氧化碳和氫的混合物從重整器20中脫出，并通過使其穿過產(chǎn)生蒸汽的熱交換器26而淬冷至400℃以下。通過泵28將水供給至這個(gè)熱交換器26中，并通過控制閥門30將用于重整工藝的蒸汽供給至混合器14。在熱交換器32中利用冷卻水將氣體混合物進(jìn)一步冷卻至大約60℃，使過量的水冷凝，并通過穿過旋流器33的通道和分離器導(dǎo)管34而分開。然后通過壓縮機(jī)36將氣體混合物壓縮至大約2.5倍的壓力，并再次由熱交換器40進(jìn)行冷卻，之后穿過第二旋流器41和分離器導(dǎo)管42，以去除冷凝水。分離的水再循環(huán)回到產(chǎn)生蒸汽的回路。然后在第二壓縮機(jī)44中將氣體壓縮到20個(gè)大氣壓。
之后將高壓力的一氧化碳和氫的氣流供給至催化的費(fèi)托反應(yīng)器50，這又是一種由上述板材疊組形成的緊湊型催化反應(yīng)器；反應(yīng)物的混合物流過一組通道，而冷卻劑流過另一組通道。
費(fèi)托合成的反應(yīng)產(chǎn)物主要是水和烴類如石蠟，其通過穿過熱交換器54和旋流器的分離器56，之后穿過分離室58而進(jìn)行冷卻，以使液體冷凝，在分離室中，三種相態(tài)的水、烴類和尾氣被分開，并且該烴產(chǎn)物在大氣壓下是穩(wěn)定的。保持氣態(tài)的烴和過量的氫氣(費(fèi)托尾氣22)被收集并分離。一部分經(jīng)過減壓閥60，以便為重整器20中的催化燃燒工藝提供燃料(如上述)。剩余尾氣62供給至燃?xì)鉁u輪63，其驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)64。
燃?xì)鉁u輪63產(chǎn)生用于設(shè)備的所有功率，并且具有輸出過剩功率的能力。主要的設(shè)備電功率需求是壓縮機(jī)36和44，以及泵24和28；電力也可用于操作真空蒸餾裝置，以便為蒸汽的產(chǎn)生提供工藝水，并可提供飲用水。
從上面論述的方程式中應(yīng)該懂得，蒸氣重整階段形成了比費(fèi)托合成所需要更多的氫。因而尾氣22包含大量的氫，以及少量的鏈烷烴(即C1至C5)。然而，尾氣22還包含大量的一氧化碳。因此其可通過經(jīng)過這樣的第二反應(yīng)器(未顯示)來進(jìn)行第二費(fèi)托合成，從而提高了一氧化碳的總轉(zhuǎn)化率，并且獲得了更多一些的所需產(chǎn)物。
現(xiàn)在參看圖2和圖3，其顯示了適合用作蒸汽重整反應(yīng)器20的反應(yīng)器70。首先參看圖2，其以剖視圖顯示了反應(yīng)器70的部件，并且出于清晰起見而使部件分開了，反應(yīng)器70由在平面圖上看去為矩形的板材疊組制成，各板材為1mm厚，并且由不銹鋼(例如316L或鉻鎳鐵合金800HT)制成。平板72和造型板材74，75交替地布置，其中，所述造型可限定從板材一邊直通到另一邊的通道76，77。造型板材74和75交替地設(shè)置成疊組形狀，使得通道76，77在交替的造型板材74，75中定向在正交方向上。造型高度(通常在2-10mm的范圍內(nèi))在這個(gè)示例中為4mm，并且沿著側(cè)邊提供了4mm厚的實(shí)心邊緣條78。
該疊組如上述進(jìn)行組裝，并通過高溫釬焊而結(jié)合在一起；然后將波紋狀的金屬箔片催化劑載體80(只顯示了其中兩個(gè))插入到通道中，該催化劑載體80攜帶了用于兩種不同反應(yīng)的催化劑。然后可將合適的集管連接在疊組的外部。金屬箔片優(yōu)選為含鋁的鋼合金，例如Fecralloy。
現(xiàn)在參看圖3，其顯示了反應(yīng)器70的截面圖，其以平面圖顯示了一個(gè)這樣的造型板材74，并且局部地剖開而以截面顯示造型，蒸汽/甲烷重整反應(yīng)發(fā)生在該板材74所限定的通道內(nèi)。燃燒反應(yīng)發(fā)生在位于合適集管(未顯示)之間的交替板材75(圖3中未顯示)的通道77中，燃燒物的流動(dòng)方向由箭頭表示。在各個(gè)通道76中設(shè)有在平面圖中為平行四邊形形狀的催化劑攜帶箔片80，并且這些箔片插入到通道76中的不同位置，使得箔片的末端彼此對(duì)準(zhǔn)。箔片80的末端因而限定了Z字形。如圖3a中更清晰地所示(其顯示了圖3的圓圈B中的部分的放大圖)，分隔相鄰?fù)ǖ?6的壁的末端部分被孔82穿透，從而氣體可在其中沒有箔片80的末端區(qū)域中在相鄰?fù)ǖ?6之間流動(dòng)。越靠近這些末端區(qū)域所形成的三角形的中心，就逐漸地有更多的孔82，因此每單位長(zhǎng)度外露壁的氣體流通面積是恒定的。
部分圓柱形的集管連接在疊組側(cè)上，從而允許進(jìn)入通道76中；在反應(yīng)器70的一端設(shè)有與四個(gè)相鄰?fù)ǖ?6相通的入口集管84，在反應(yīng)器70的相對(duì)對(duì)角端設(shè)有與四個(gè)相鄰?fù)ǖ?6相通的出口集管85，并且空白(blank)集管86覆蓋疊組側(cè)面的其它部分。箭頭C指示了用于蒸汽/甲烷混合物的流路，蒸汽/甲烷混合物進(jìn)入到入口集管84中，沿著四個(gè)相鄰的通道76從右至左地流動(dòng)(如圖所示)，之后經(jīng)由孔80流向下一組四個(gè)通道76；然后從左至右穿過那些通道76(如圖所示)，并從而穿過孔80而進(jìn)入最后一組通道76；并通過最后一組通道76而流向出口集管85。因而蒸汽/甲烷的混合物在其發(fā)生反應(yīng)時(shí)，經(jīng)過總體上相對(duì)于燃燒氣流A并流的路徑，但各個(gè)單個(gè)的流動(dòng)分段76是橫向的。
應(yīng)該懂得，并不需要任何氣體都流過空白集管86，所以這些集管可具有與所示不同的形式和尺寸。實(shí)際上，這些集管86可被空白板取代，或被更多數(shù)目的具有較小曲率半徑的空白集管取代。這些集管需要提供進(jìn)入通道76的通路，所述通道76包含有攜帶催化劑的箔片80，所以當(dāng)催化劑已用過時(shí)就可更換它。在另一變型中，各箔片80具有方形的末端，箔片80經(jīng)插入，使得末端形成臺(tái)階狀的Z字形(例如，這種方形末端的箔片的末端可位于圖3中所示的傾斜末端的中點(diǎn)位置)，因此在各箔片80的末端與相應(yīng)通道76的末端之間存在間隙，所以可在相鄰的通道76之間經(jīng)由孔82發(fā)生流動(dòng)。作為另一備選實(shí)施例，各個(gè)單個(gè)箔片80可具有臺(tái)階狀的傾斜末端。
在另一備選反應(yīng)器中，這對(duì)相鄰的集管86被兩倍寬度(圖3中虛線所示)的更大集管88取代，在這種情況下，沒有對(duì)孔82的需求，并且催化劑箔片80可在通道76的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。在這種情況下，集管88導(dǎo)致氣體方向變化，從而再次使蒸汽/甲烷混合物經(jīng)過總體上相對(duì)于燃燒氣流A并流的路徑。
現(xiàn)在考慮費(fèi)托反應(yīng)器50，在冷卻劑通道中不需要催化劑，所以不需要通向那些通道的通路。現(xiàn)在參看圖4，適合用作反應(yīng)器50的反應(yīng)器90按照與圖2-3所示反應(yīng)器70相類似的方式構(gòu)造而成。它包括與造型板材交替地布置的扁平板材的疊組，并且如上面關(guān)于圖2所述，在交替設(shè)置的造型板材中由造型所限定的通道方向是正交的。用于費(fèi)托反應(yīng)的通道(圖4中未顯示)包含攜帶催化劑的箔片，并且徑直穿過位于合適集管(未顯示)之間的反應(yīng)器90，箭頭F指示沿著這些通道的流動(dòng)。冷卻劑通道由1mm厚的長(zhǎng)片條構(gòu)成，所述長(zhǎng)片條沿著其長(zhǎng)度形成所述造型。如圖所示，造型條被切成各種長(zhǎng)度，并且并列地放置，以限定橫向于箭頭F方向的流路91，三個(gè)這種造型條長(zhǎng)度92與沿著邊緣的邊緣條94形成了矩形，從而在入口95和出口96之間提供路徑?？拷肟?5和出口96的造型條末端被切成方形，而其它末端被切成45°，造型條的三角形片件97提供了流路92之間的連接。
在一種變型中，在造型條長(zhǎng)度92的并列邊緣之間還提供了如同邊緣條94的另外的密封條。如同反應(yīng)器70一樣，該疊組如上所述進(jìn)行組裝，然后通過高溫釬焊而結(jié)合在一起。
通過插入波紋狀的箔片(未顯示)，可改善進(jìn)入和穿過冷卻劑通道91的傳熱，這些箔片與反應(yīng)器70的箔片80是相類似的，但不包含催化劑，并且是不可拆卸的。這種插入的箔片可以被穿孔。在一種變型中，限定了流動(dòng)通道91的造型可以不遵循沿著所述條長(zhǎng)度的直線路徑，而是可以遵循彎曲的或Z字形路徑，并且也可以被穿孔。還應(yīng)該懂得，反應(yīng)器90容許冷卻劑在經(jīng)過入口95和出口96之間時(shí)三次穿過費(fèi)托通道的寬度；或者冷卻劑可以穿過費(fèi)托通道的寬度三次以上。
還應(yīng)該懂得，在反應(yīng)器70和90中，其中一個(gè)或多個(gè)包含催化劑的通道可由在厚鋼板中加工出的凹槽來限定，而非由薄板中的造型來形成。
權(quán)利要求
1.一種緊湊的催化反應(yīng)器，包括多個(gè)設(shè)置成疊組并結(jié)合在一起的金屬片材(72，74，75)，所述疊組限定了多個(gè)用于第一流體的第一流動(dòng)通道(76)，所述第一流動(dòng)通道與多個(gè)用于第二流體的第二流動(dòng)通道(77)交替地設(shè)置在所述疊組中，從而確保在所述第一流體和第二流體之間的良好熱接觸，每個(gè)所述流動(dòng)通道(76，77)被限定在相應(yīng)的一對(duì)相鄰片材之間；其中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的每個(gè)流動(dòng)通道筆直地穿過所述疊組，并且包含結(jié)合有金屬襯底的可拆卸的氣體可透過的催化劑結(jié)構(gòu)(80)；以及用于所述第一流體的入口(84)和出口(85)；所述第一流動(dòng)通道(76)定向在與所述第二流動(dòng)通道(77)的方向相垂直的方向上；其特征在于，在所述疊組中的連續(xù)第二流動(dòng)通道(77)之間，所述反應(yīng)器限定了至少三個(gè)并列的第一流動(dòng)通道(76)；并且所述反應(yīng)器包括分流裝置(82；88)，使得所述第一流體在從所述入口流向所述出口時(shí)，必須接連地流過至少三個(gè)第一流動(dòng)通道(76)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述分流裝置包括連接在所述疊組相對(duì)表面上的集管(88)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述分流裝置包括連接流路(82)，其在連續(xù)的并列的第一流動(dòng)通道的末端部分之間提供了連通，所述連接流路提供了在與所述第二流動(dòng)通道(77)的定向大致平行的方向上的流動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述連接流路由孔或開孔(82)限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述連接流路由限定了連接流路分段(97)的裝置來限定。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一權(quán)項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述直通通道由在厚板中加工出的凹槽來限定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述直通通道由沿著薄板(74，75)延伸的造型來形成。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，各催化劑結(jié)構(gòu)(80)成形成可將所述流動(dòng)通道分成多個(gè)平行的流動(dòng)子通道，其中催化材料位于各個(gè)所述子通道中的表面上。
9.一種用于處理包括甲烷的氣流以獲得長(zhǎng)鏈烴的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于蒸汽/甲烷重整的第一反應(yīng)器和用于費(fèi)托合成的第二反應(yīng)器，其中，各反應(yīng)器包括根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)項(xiàng)所述的反應(yīng)器。
全文摘要
一種緊湊的催化反應(yīng)器，其包括限定了多個(gè)交替地設(shè)置在疊組中的第一和第二流動(dòng)通道的一組板材(72，74，75)；其中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的每個(gè)流動(dòng)通道由穿過至少一個(gè)板材的筆直通道來限定，各個(gè)筆直通道包含結(jié)合有金屬襯底的可拆卸的氣體可透過的催化劑結(jié)構(gòu)(80)。所述第一流動(dòng)通道(76)定向在與所述第二流動(dòng)通道(77)相垂直的方向上，并且在所述疊組中的連續(xù)第二流動(dòng)通道之間，所述反應(yīng)器限定了至少三個(gè)并列的第一流動(dòng)通道(76)；并且所述反應(yīng)器包括分流裝置(82；88)，使得所述第一流體在從所述入口流向所述出口時(shí)，必須接連地流過至少三個(gè)這樣的第一流動(dòng)通道(76)。因此，整個(gè)流路可以是大致并流或逆流的。
文檔編號(hào)B01J19/24GK1997447SQ200580020149
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者M·J·鮑 申請(qǐng)人:康帕克特Gtl有限公司