[发明专利]用于进行自热气相脱氢的反应器

说明书

本发明涉及一种使用构造为单块的非均相催化剂进行自热气相脱氢的反应器以及使用该反应器的方法。

陶瓷或金属单块已经被确定为用于移动和固定废气提纯中稀有金属催化剂的催化剂载体。通道提供低的流动阻力以及同时对用于气相反应介质的催化剂外表面的均匀的可及性。与其中大的压降来自颗粒周围流动中的许多偏转且催化剂表面不可均匀利用的无序床相比，这是有利的。对于在高温以及绝热反应条件下具有高体积流动的催化方法，单块的使用通常是有利的。在化学方法技术中，这些特征尤其施用于在400-700℃的温度范围内发生的脱氢反应。

如US7,034,195所述，催化剂技术中的进步使脱氢氢气可在烃存在下选择性燃烧。这种操作模式被称作自热脱氢且允许直接加热脱氢反应器，使得用于间接预热和中间加热反应混合物的复杂设备成为不必需的。一个这种方法例如描述在US2008/0119673中。然而，该方法具有严重的缺点，即脱氢在呈粒料形式的非均相催化剂上进行：粒料床的高流动阻力要求大的反应器横截面和相应的低流速，以限制催化活性层中的压降。该缺点由用于引入并分配氧气的非常复杂的设备弥补，这消弱了自热脱氢的优点。非先前公开的欧洲专利申请(相当于08/1021EP)公开了用于使用配置成单块的非均相催化剂将烃自热气相脱氢的反应器以及方法，其确保了可燃反应介质在高反应温度，常常约400-700℃下的安全控制，以及单块的容易可达性和处理，特别是关于装配反应器以及关于改变催化剂。

欧洲专利(相当于08/1021EP)提供了呈基本卧式圆柱形式的反应器，其用于借助含氧气流在配置成单块的非均相催化剂上进行含烃气流的自热气相脱氢以得到反应气体混合物，其中：

-反应器的内部被可拆卸的圆柱状或棱柱状套壳G分成如下区域，所述套壳G在反应器的纵向上设置且在圆周方向上为气密的且在套壳的两个端面上为开放的：

-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中提供由上下、左右及前后相互堆积的单块组成的填充物和每种情况下在各个催化活性区之前的具有固体内部件的混合区，和

-与内部区域A共轴设置的外部区域B，和

-具有一个或多个用于将待脱氢含烃气流供入外部区域B中的进料管道，其中待脱氢烃气流在反应器的一端偏移并经由流量均衡器引入内部区域A中，

-具有一个或多个可相互独立调节的进料管道，其中各个进料管道供给一个或多个分配腔，其用于将含氧气流供入各个混合区中，和

-在与待脱氢烃气流的进料管道相同的反应器末端具有用于自热气相脱氢的反应混合物的排料管道。

在来自自热气相脱氢的反应气体混合物的排料管道置于的反应器末端，有利地提供壳管式换热器，其具有来自自热气相脱氢的反应气体混合物通过的一束管，以及待脱氢含烃气流与来自自热气相脱氢的反应混合物逆流通过的管之间的中间空间。

然而，以上反应器具有从安全观点来看的缺点，因为运送氧气的管道引导通过含烃料流循环的空间。因此，在通过管中的裂缝泄漏的情况下，可能发生着火/爆炸。另外，在具有从反应器的外壁伸出的壳管式换热器的实施方案中，仅不令人满意地解决该处的密封。

因此，本发明的目的是提供克服以上缺点的改进反应器。

该目的通过呈卧式圆柱或棱柱形式的反应器实现，所述反应器用于在配置成单块的非均相催化剂上借助含氧气流进行含烃气流的自热气相脱氢以得到反应气体混合物，其中：

-反应器的内部被在反应器的纵向上设置的可拆卸圆柱状或棱柱状气密套壳G分成：

-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中各自提供由上下、左右及前后相互堆积的单块组成的填充物和每种情况下在各个催化活性区之前的具有固体内部件的混合区，和

-与内部区域A共轴设置的外部区域B，和

-在反应器一端提供换热器(12)并连接在套壳G上，

-具有一个或多个用于待脱氢含烃气流的进料管道，

-具有一个或多个可相互独立调节的进料管道，其中各个进料管道供给一个或多个分配腔，其用于将含氧气流供入各个混合区中，和

-具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的排料管道，

其中向外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，和将待脱氢含烃气流经由进料管道引入换热器中，通过间接热交换而借助反应气体混合物逆流加热并进一步输送至与换热器相反的反应器端，在那里改变方向，借助流量均衡器引入内部区域A中并在混合区中与含氧气流混合，因此在反应器的内部区域A中进行自热气相脱氢。