Реактор для каталитического получения водорода и оксида углерода

Изобретение относится к технологии реформинга с водяным паром. Сущность изобретения: Реактор, представляющий собой устройство, снабженное средствами для подачи углеводородного сырья и водяного пара и средствами для удаления продукта включает пористую металлическую несущую структуру, внутри которой осажден катализатор реформинга с водяным паром, причем пористая металлическая несущая структура прикреплена к внутренней стенке реактора посредством припаивания или диффузионного связывания. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики реактора за счет повышенной стабильности адгезии слоя катализатора к внутренней стенке реактора. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к технологии реформинга с водяным паром, более конкретно к реактору для каталитического получения водорода и оксида углерода.

Известен реактор для каталитического получения водорода и оксида углерода, представляющий собой устройство, снабженное средствами для подачи углеводородного сырья и водяного пара и средствами для удаления продукта реакции, причем внутренняя стенка реактора снабжена тонкой пленкой катализатора реформинга с водяным паром (ЕР 0855366 А1, М. кл. С 01 В 3/38, 29.07.1998).

Основная проблема с известным реактором состоит в том, чтобы создать достаточную прочность адгезии катализатора к внутренней стенке реактора и в то же время сохранить необходимые свойства катализатора в отношении его каталитической активности, пористой структуры, устойчивости к агломерации и так далее.

Технический результат изобретения заключается в создании реактора для каталитического получения водорода и оксида углерода с улучшенными эксплуатационными характеристиками благодаря повышенной стабильности адгезии слоя катализатора к внутренней стенке реактора.

Он достигается реактором для каталитического получения водорода и оксида углерода, представляющим собой устройство, снабженное средствами для подачи углеводородного сырья и водяного пара и средствами для удаления продукта реакции, причем внутренняя стенка реактора снабжена слоем катализатора реформинга с водяным паром, который включает пористую металлическую несущую структуру, внутри которой осажден катализатор реформинга с водяным паром, причем пористая металлическая несущая структура прикреплена к внутренней стенке реактора посредством припаивания или диффузионного связывания.

Катализатор осажден внутри пористой несущей структуры и удерживается в этой структуре, что снижает или даже устраняет требование адгезии катализатора к стенке реактора.

Пористые металлические структуры имеют улучшенную адгезию к металлической стенке реактора. При осуществлении настоящего изобретения может быть использован любой тип металлической пористой структуры, который способен выдерживать условия реального процесса, используемые в процессе реформинга с водяным паром, включая металлическую пену, металлическую сетку, вспученный металл, спеченный металл и металлическую марлю. Требования к адгезии катализатора зависят от выбранного типа пористого металла.

Вспененный металл имеет структуру, где полости пор являются преимущественно сферическими, и отверстия полостей имеют радиус меньше, чем радиус сферических полостей. Каталитический материал, который осаждается в полостях, не может исключаться из полостей. Следовательно, адгезия катализатора к металлу не требуется.

Катализатор может быть осажден в полостях, например, интрузией суспензии, содержащей предшественник керамики, в металлическую пену с последующими высушиванием, прокаливанием и импрегнированием каталитически активным материалом.

Если выбирают пористую металлическую структуру, в которой катализатор не удерживается физической поверхностью структуры, требуемая прочность адгезии катализатора к металлу все же снижается. Вследствие повышенной площади межфазной поверхности между катализатором и металлом прочность адгезии на единицу площади становится ниже, чтобы обеспечить ту же самую общую прочность адгезии.

Потеря катализатора за счет истирания с успехом снижается, поскольку катализатор защищен металлической структурой при контакте с газом, неизбежно содержащим частицы, летящие вдоль внутренней поверхности реактора.

Риск отслаивания катализатора от стенки реактора вследствие, например, термического напряжения, существенно понижается.

Пористая структура для использования в реакторе согласно настоящему изобретению представляет собой первую ступень, присоединенную к стенке реакционного сосуда. Затем катализатор диспергируют в этой пористой структуре.

Пористый металл может быть прикреплен к стенке реактора, например, припаиванием или диффузионным связыванием.

Стадия получения, в которой пористый металл прикрепляют к стенке реактора, требует нагревания реактора и пористого металла до температуры выше максимальной температуры эксплуатации реактора. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточную прочность адгезии при максимальной температуре эксплуатации реактора.

Когда применяют припаивание, температура припаивания должна быть, по меньшей мере, на 100-150°С выше, чем максимальная температура эксплуатации.

Катализатор может быть размещен в пористой структуре посредством, например, распыления, окраски или погружения в суспензию, содержащую предшественник керамики. После этого суспензию высушивают и прокаливают. Наконец, таким образом, полученный керамический слой импрегнируют каталитически активным материалом. По-другому каталитически активный материал используют одновременно с предшественником керамики.

В определенном варианте осуществления изобретения пористую структуру прикрепляют к стенке реактора реформинга по следующей процедуре:

Пористую металлическую структуру после подходящей предобработки несущего материала и трубки помещают в трубку реактора вместе с припаивающим материалом. Трубку устанавливают в индукционную печь так, чтобы часть трубки нагревалась выше температуры припаивания. Используют оправку или сферу, чтобы прижать пористый металл к стенке трубки в зоне припаивания для того, чтобы обеспечить контакт со стенкой трубки, как схематически показано на Фиг.1 в приложенных чертежах. Зона нагревания и оправка движутся вдоль трубки по длине, чтобы получить припаивание несущего материала вдоль всей длины трубки.

Это изобретение может быть также использовано для других форм, отличных от круглых трубок, использованием оправки подходящей формы.

Установка для следующего способа прикрепления пористого металла к стенке реактора реформинга схематически показана на Фиг.2А и Фиг.2Б. Фиг.2А показывает установку, видимую от конца; Фиг.2Б показывает вид по частям. Пористую металлическую структуру 1 после подходящей предобработки несущего материала и трубки помещают в трубку 2 вместе с припаивающим материалом 3. Внутри трубки устанавливают вторую меньшую трубку или стержень 4. В кольцеобразное пространство между внутренней и наружной трубками помещают материал 5, который расширяется при высокой температуре. Распорку 6 помещают, чтобы избежать контакта между 5 и 1. Трубку помещают в печь и нагревают до температуры припаивания. Расширяемый материал прижимает пористую металлическую структуру к стенке трубки, чтобы обеспечить контакт со стенкой трубки. Используемый расширяющийся материал 5 представляет собой Interam®, продукт, который может быть получен от 3М Inc. В обоих способах катализатор полностью диспергируется в пористой структуре.

1. Реактор для каталитического получения водорода и оксида углерода, представляющий собой устройство, снабженное средствами для подачи углеводородного сырья и водяного пара и средствами для удаления продукта реакции, причем внутренняя стенка реактора снабжена слоем катализатора реформинга с водяным паром, отличающийся тем, что реактор включает пористую металлическую несущую структуру, внутри которой осажден катализатор реформинга с водяным паром, причем пористая металлическая несущая структура прикреплена к внутренней стенке реактора посредством припаивания или диффузионного связывания.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что металлическая структура представляет собой вспененный металл, металлическую сетку, вспученный металл, спеченный металл или металлическую марлю.

3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что припаивание проводят с помощью индукционной печи.

4. Реактор по п.3, отличающийся тем, что пористый несущий материал представляет собой вспененный металл.

5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что пористый несущий материал фиксируют во время процесса припаивания посредством расширяющегося материала.

6. Реактор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что его устройство представляет собой трубку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области газо- и нефтепереработки, а именно к способам разложения и утилизации сероводорода и/или меркаптанов (тиолов), и может применяться для производства водорода и серы из сероводорода, а также для очистки от сероводорода и меркаптанов газовых смесей.

Изобретение относится к области химической промышленности и касается способа проведения неадиабатических реакций, включающего следующие стадии: введение параллельно первого потока реагентов в первую реакционную зону и второго потока реагентов во вторую реакционную зону, при условиях реакции взаимодействие первого потока реагентов с катализатором в первой реакционной зоне в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой и взаимодействие второго потока реагентов с катализатором во второй реакционной зоне в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой и удаление первого и второго образовавшихся в результате реформинга с водяным паром газов; причем катализатор в первой реакционной зоне расположен внутри трубчатого реактора в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой за счет введения этой среды в трубчатую зону теплообмена, расположенную вокруг трубчатого реактора с первой реакционной зоной, а катализатор во второй реакционной зоне расположен со стороны оболочки зоны теплообмена в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой.

Изобретение относится к области химической промышленности и касается способа проведения неадиабатических реакций, включающего следующие стадии: введение параллельно первого потока реагентов в первую реакционную зону и второго потока реагентов во вторую реакционную зону, при условиях реакции взаимодействие первого потока реагентов с катализатором в первой реакционной зоне в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой и взаимодействие второго потока реагентов с катализатором во второй реакционной зоне в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой и удаление первого и второго образовавшихся в результате реформинга с водяным паром газов; причем катализатор в первой реакционной зоне расположен внутри трубчатого реактора в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой за счет введения этой среды в трубчатую зону теплообмена, расположенную вокруг трубчатого реактора с первой реакционной зоной, а катализатор во второй реакционной зоне расположен со стороны оболочки зоны теплообмена в условиях непрямого теплообмена с теплообменной средой.

Изобретение относится к получению водорода и сверхтвердых материалов из веществ, содержащих соединения углеводородов, например из природного газа, и может быть использовано в энергетике, машиностроении и охране окружающей среды.
Изобретение относится к способам хранения газов и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и используется для получения водорода как в стационарных установках, так и на транспорте. .

Изобретение относится к способу производства синтез-газа, предназначенного для использования при синтезе бензина, метанола или диметилового эфира. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики. .

Изобретение относится к способу получения водорода, электроэнергии и, по меньшей мере, одного гидрочищенного продукта из углеводородного сырья. .

Изобретение относится к процессу загрузки зернистых катализаторов в трубчатые печи и реакторы и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к конструкции реактора трубчатого типа для переработки синтез-газа и может быть использовано в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для получения кислородсодержащих добавок к автомобильному бензину, а именно метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), этил-трет-бутилового эфира (ЭТБЭ), а также трет-амил-метилового эфира (ТАМЭ) и других добавок, при производстве которых используется мелкодисперсный шариковый катализатор.

Изобретение относится к области химического машиностроения. .

Изобретение относится к устройствам для получения кислородсодержащих добавок к автомобильному бензину и других добавок, при производстве которых используются мелкодисперсные шариковые катализаторы.

Изобретение относится к устройствам для получения кислородсодержащих добавок к автомобильному бензину, при производстве которых используются мелкодисперсные шариковые катализаторы.

Изобретение относится к химическим неизотермическим реакторам с насыпным слоем катализатора и может найти применение в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к способам и устройствам, предназначенным для загрузки сыпучих материалов, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, например, в реакторах первичного риформинга.

Изобретение относится к технологии реформинга с водяным паром

Наверх