[其他]在进行气相多相反应的催化床中达到最佳气体分布的方法

说明书

本发明是关于在反应器中进行多相反应时，使合成气在催化床中达到最佳分布的一种系统。该反应器由带有装填着催化剂的内筒的圆筒形压力容器构成，其中至少有两个装填催化剂的催化床，每个催化床有两个透气性的、相互同轴且与压力容器的轴线同轴的圆筒形壁层，气体以向内或向外径向流动的方式、或以向内或向外轴向-径向流动的方式穿过催化床，并通过气体入口和出口收集器进行分配。

众所周知，为了最有效地利用催化剂并获得高的反应产率，使合成气在气相反应催化床中均匀分布是至关重要的。

许多专利描述过在催化床中，特别是在气体径向流动的反应器中气体的分配系统。

已知有些反应器是由一个圆筒形压力容器构成的。压力容器内有一个内筒，内筒中至少有两个装填有催化剂的催化床，每个催化床有两个圆筒形的、透气性的、相互同轴且与压力容器轴线同轴的壁层。气体以向内或向外的径向流动方式，或者以向内或向外的轴向-径向流动方式穿过该催化床，并通过气体入口和出口收集器进行分配。每个收集器一般由一个与压力容器同轴的中心导管构成，其壁层可使气体透过到催化床内壁上，如英国专利1352550中附图1所示（气流向外流动的入口收集器），或者由一个透气性圆筒形壁层与一无孔刚性壁层之间的空隙构成，如上述英国专利1352550中附图1所示的气体出口收集器），或者由透气性的双层壁层构成，其中一个壁层的表面积较大（37），可直接与催化床接触或通过一个催化剂的金属网支撑体，如英国专利1118750中附图5所示，而另一壁层（39）的透气截面（40）比第一个壁层的小得多，其作用是造成至少与催化床中一样的集中压力降，以利于气体在催化床的整个轴向长度上均匀分布。

实践中绝大多数广泛使用的反应器采用上述催化床分配器，它的入口收集器是由双层透气性壁层构成的，其中内壁（37）较靠近催化床，如英国专利1118750所示，其外壁（39）气体通道截面较小，可造成明显的压力降（高于催化床压力降任何倍数）;这样，如上述专利的权利要求13中指出的那样，必须用专门的装置，使来自外分配壁层的高速气体（高速度是由外壁层本身减小的截面造成的）沿平行于分配器壁的方向流动，以免直接冲击内透气壁层，直接冲击内透气壁层有可能使气体在催化床中的分布不均匀，并使催化剂受损。

如已说明的那样，在上述反应器中，出口收集器一般不存在任何集中压力降，催化床中气体的均匀分布来自入口收集器外壁上的压力降。

采用上述气体分配收集器的结构时，催化床顶端通常要装有密闭效果好的顶盖，顶盖要具有能承受较大压力降的、较好的机械强度，以防止部分气体绕过催化床。

本发明的目的是提供一个在进行气相合成反应的催化床中达到最佳气体分布的系统，它可使气体在催化床中均匀分布，并得到较高的产率，避免了已知系统中，特别是上述系统中的缺陷。

根据本发明，这一系统的特征在于提供了一组分配器：一个催化床中的气体入口分配器和一个气体出口分配器，每个分配器由相互同轴且与圆筒形压力容器的轴线同轴的两个圆筒形壁层构成，每个分配器的两层壁都可透过气体;上述分配器的靠近催化床的壁层有较大的横截面（具有更好的透气性），而每个分配器的另一个壁层则有：a）比最靠近催化剂的壁层的透气面积小的横截面，但该横截面仍大到足以限制催化床本身（气体入口分配器中）的压力降;b）狭小的横截面（透气性较差），狭小到足以造成几乎等于或2倍（最好几乎4倍）于催化床（气体出口分配器中）的压力降。

根据本发明的一个特征，本系统可用于气体在催化床中径向或基本上径向流动的反应器（根据美国专利4372920和4405562中的轴向-径向催化床）。本系统由一组分配器构成，气体从一个分配器流入催化床，从另一个分配器流出，每个分配器由相互同轴且与圆筒形压力容器的轴线同轴的两层圆筒形壁构成，两层壁都可透过气体。上述分配器中最靠近催化床的壁层的横截面最大（透气性最好），而每一分配器的另一壁层具有：a）比最靠近催化剂的壁层的透气面积小的横截面，但该横截面仍大到可限制气体穿过此壁时的压力降至少与催化床中（气体入口分配器中）的压力降一样大，或较其小3倍（最好较其小1倍）;b）一个狭小的横截面（透气性较差），狭小到足以产生几乎等于或2倍（最好几乎4倍）于催化床（气体出口分配器中）中的压力降。

通过下面的描述，可更好地理解本发明的不同特征和优点。下面的描述只是进一步的说明，而不是加以限制。为清楚起见、参照附图1、2和3进行说明。这些附图是局部的、分配器部份的纵剖面示意图。