DK169696B1 - Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor - Google Patents

Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor Download PDF

Info

Publication number
DK169696B1
DK169696B1 DK146592A DK146592A DK169696B1 DK 169696 B1 DK169696 B1 DK 169696B1 DK 146592 A DK146592 A DK 146592A DK 146592 A DK146592 A DK 146592A DK 169696 B1 DK169696 B1 DK 169696B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
catalyst
gas
synthesis gas
cooling
reactor
Prior art date
Application number
DK146592A
Other languages
English (en)
Other versions
DK146592A (da
DK146592D0 (da
Inventor
Haldor Frederik Axel Topsoee
Original Assignee
Topsoe Haldor As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topsoe Haldor As filed Critical Topsoe Haldor As
Publication of DK146592D0 publication Critical patent/DK146592D0/da
Priority to DK146592A priority Critical patent/DK169696B1/da
Priority to EP93610060A priority patent/EP0601957B1/en
Priority to ES93610060T priority patent/ES2115041T3/es
Priority to DE69317523T priority patent/DE69317523T2/de
Priority to NO934250A priority patent/NO180366C/no
Priority to JP30560293A priority patent/JP3581384B2/ja
Priority to CA002110735A priority patent/CA2110735C/en
Priority to RU9393054535A priority patent/RU2098182C1/ru
Priority to US08/163,121 priority patent/US5455281A/en
Priority to CN93120151A priority patent/CN1041692C/zh
Publication of DK146592A publication Critical patent/DK146592A/da
Application granted granted Critical
Publication of DK169696B1 publication Critical patent/DK169696B1/da

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285Heating or cooling the reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B61/00Other general methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

DK 169696 B1 - 1 -
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til køling af syntesegas ved katalytiske reaktioner og af den i krav l's indledning angivne art.
Mange katalytiske processer gennemføres i reaktorer, der indeholder et eller flere lejer af katalysatorpartikler. En del af disse processer forløber eksotermt med en kraftig varmeudvikling. For at opretholde et højt udbytteniveau og for at undgå destruktion af katalysatoren ved for høje temperaturer i reaktoren er det nødvendigt ved disse processer at bortskaffe syntesevarme i det mindste fra dele af katalysatorlejerne.
Dette opnås konventionelt, enten ved indirekte køling af den reagerende syntesegas ved varmeveksling med et kølemiddel eller ved direkte køling med tilførsel af kold gas, almindeligvis frisk syntesegas, gennem distributions- og fordelingsaggregater monteret imellem katalysatorlejerne. Såfremt katalysatoren findes som et kontinuert leje i reaktoren, som eksempelvis i den kendte "Kellogg"-type reaktor, tilføres kølegassen i selve katalysatormassen.
Ved de kendte metoder til direkte køling af reagerende syntesegas tabes kostbart reaktionsvolumen til det for tilførsel og opblanding af køle- og syntesegas nødvendige frivolumen mellem katalysatorlejerne.
Ved kølegastilførslen direkte i katalysatormassen er ulemperne en uhensigtmæssig fordeling af kølegasstrømmen i lejet med store lokale variationer i strømningshastigheden og blandingsforholdene mellem kølegas og reagerende syntesegas til følge.
Ovennævnte ulemper ved de konventionelt designede reaktorer giver anledning til problemer under driften af disse, bl.a. en uhensigtmæssig udnyttelse af den kostbare højtryksreaktorskal, forøget tryktab, samt dannelse af biprodukter som følge af katalysatornedbrydning ved utilstrækkelig køling i dele af katalysatormassen.
- 2 - DK 169696 B1
Det er af interesse at ombygge reaktorer med direkte tilførsel af kølegas med fordelings- og blandeaggregater for at opnå en bedre køling og en øget produktionskapacitet.
Det har nu vist sig, at problemerne og ulemper ved direkte køling og tilførsel og opblanding af kølegas kan undgås ved at udnytte en ved aktivering af mange katalysatortyper forekommende skrumpning af katalysatormassen.
Herved opstår hulrum i den aktiverede katalysatormasse, der passende kan udnyttes til tilførsel og opblanding af kølegas i den øvrige gasstrøm uden at spilde dyrt reaktorvolumen, som ved de kendte metoder. Her skabes kunstigt rum til opblanding af gasserne før katalysatoren aktiveres.
Skrumpning af katalysatormassen skyldes reduktion af katalysatorpartiklernes metaloxidiske bestanddele, når disse under aktivering bestryges af reducerende gas, der ved katalysatoraktivering sendes gennem reaktoren.
Med udgangspunkt i ovenstående fænomen tilvejebringes ved opfindelsen en fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor med flere katalysatorlejer af metal katalysatorpartikler hvilende på en gasper-meabel mellembund, der er forsynet med distributionsaggregater, ved hvilken fremgangsmåde syntesegassen under dens passage gennem reaktoren opblandes med en kølegas, der gennem distributionsaggregaterne føres til opblandingsrum under hver mellembund. Fremgangsmåden er ejendommelig ved at opbl åndings rummene er tilvejebragt ved at sende en reducerende gas gennem lejer af metaloxidiske katalysatorpartikler af den art, der skrumper ved reduktion, således at katalysatorpartiklerne reduceres til frit metal med skrumpning til følge, hvorved der under hver mellembund dannes det til opblandingsrummene nødvendige volumen.
- 3 - DK 169696 B1 I praksis udføres opfindelsen ved i reaktoren at indlægge en eller flere mellembunde tilsluttet eller forsynet med gasdistributions- og blandingsaggregater og udfylde rummene mellem bundene med ikke-aktiverede katalysatorpartikler. Efter katalysatorindfyldningen sendes reducerende gas af eksempelvis en hydrogen/kvælstofblanding gennem katalysatormassen. Herved reduceres metaloxiderne i katalysatoren til frie metaller med en skrumpning af det samlede katalysatorvolumen til følge.
Fremgangsmåden er særlig velegnet ved udførelse af kølede eksoterme processer, der katalyseres af ovennævnte katalysatortyper, især katalytisk syntese af metanol, der foregår eksotermt ved omsætning af kuloxider og hydrogen over metaloxid katalysatorer hovedsageligt baseret på zinkoxid, kobberoxid, kromoxid og aluminiumoxid. Disse metaloxider skrumper ved reduktion under aktivering med op til 20 volumen procent.
Ved katalysatortyper, der udviser kun ringe skrumpning under aktiveringen som beskrevet ovenfor, er det muligt at anbringe i selve katalysatormassen eller separat derfra partikler, der skrumper eller på anden måde fjernes ud af katalysatormassen uden at disse partikler deltager i den katalytiske virkning ved den efterfølgende synteseproces .
Opfindelsen forklares nærmere i det følgende Eksempel:
Eksempel I Eksemplet etableres et blanderum i en direkte kølet metanolreaktor ved en specifik udførelsesform af opfindelsen.
- 4 - DK 169696 B1 I en metanolsyntesereaktor med en indre diameter på 3 meter anbringes 100 m3 metanolkatalysator. Metanolkatalysatoren er baseret på zink- og kobberoxider og er kommercielt tilgængelig fra Haldor Topsøe A/S under navnet "MK-101".
Katalysatoren anbringes i reaktoren ved følgende procedure:
Ved et første trin lades en portion på 70 m3 katalysator i reaktoren som et bundleje med en højde på ca. 5 meter.
På toppen af lejet lægges et gasdistributionsaggregat i form af et trådnetgitter forsynet med gasfordelingskanaler og med en størrelse og form, der svarer til reaktorens indre tværsnitsareal. Trådnetgitteret svejses fast på reaktorens væg. I et -efterfølgende trin hældes resten af katalysatoren ovenpå trådnetgitteret til etablering af et topkatalysatorleje med en højde på ca. 2 meter. Efter katalysatoren er anbragt lukkes reaktoren og en reducerende gas bestående af 0,2-4 vol% hydrogen og metan eller nitrogen som rest sendes ved en temperatur på 160-260°C med en rumhastighed på 400-5000 pr. time i 12-48 timer gennem reaktoren.
Herved reduceres metaloxiderne i katalysatoren til den frie metalform, som er den egentlige katalytisk aktive form af katalysatoren.
Volumen af katalysatorens metalliske form er efter ovenstående behandling 13 vol% mindre end det oprindelige volumen af metaloxidformen. Ved denne volumenformindskelse reduceres højden af katalysatorlejerne og et hulrum på ca.
9 m3 svarende til en højde på 0,65 m dannes på toppen af bundkatalysatorlejet under trådnetgitteret. Dette hulrum anvendes herefter som blandingsrum for en kølegas der blandes i procesgassen, når denne forlader topkatalysator-lejet, og strømmer gennem trådnetgitteret ind i hulrummet.

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor med flere katalysatorlejer af metal katalysatorpartikler hvilende på en gaspermeabel mellembund, der er forsynet med distributionsaggregater, ved hvilken fremgangsmåde syntesegassen under dens passage gennem reaktoren opblandes med en kølegas, der gennem distributionsaggregaterne føres til opblandingsrum under hver mellembund, kendetegnet ved, at opblandingsrummene er tilvejebragt ved at sende en reducerende gas gennem lejer af metaloxidiske katalysatorpartikler af den art, der skrumper ved reduktion, således at katalysatorpartiklerne reduceres til frit metal med skrumpning til følge, hvorved der under hver mellembund dannes det til opblåndingsrummene nødvendige volumen.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kølegassen er frisk syntesegas.
3. Fremgangsmåde ifølge kravene 1 og 2, kendetegnet ved, at syntesegassen omfatter carbonoxider og hydrogen til fremstilling af metanol.
4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at opblandingsrummene yderligere er tilvejebragt ved at katalysatorlejerne indeholder andre partikler af den art, der skrumper eller går i opløsning ved passagen af den reducerede gas gennem katalysatorlejerne.
DK146592A 1992-12-07 1992-12-07 Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor DK169696B1 (da)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK146592A DK169696B1 (da) 1992-12-07 1992-12-07 Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor
EP93610060A EP0601957B1 (en) 1992-12-07 1993-11-16 Method of cooling a synthesis gas in a catalytic reactor
ES93610060T ES2115041T3 (es) 1992-12-07 1993-11-16 Metodo de refrigeracion de un gas de sintesis en un reactor catalitico.
DE69317523T DE69317523T2 (de) 1992-12-07 1993-11-16 Verfahren zum Kühlen eines Synthesegases in einem katalytischen Reaktor
NO934250A NO180366C (no) 1992-12-07 1993-11-24 Fremgangsmåte for avkjöling av en syntesegass i en katalytisk reaktor
JP30560293A JP3581384B2 (ja) 1992-12-07 1993-12-06 接触反応器において合成ガスを冷却する方法
CA002110735A CA2110735C (en) 1992-12-07 1993-12-06 Method of cooling a synthsis gas in a catalytic reactor
RU9393054535A RU2098182C1 (ru) 1992-12-07 1993-12-06 Способ выполнения охлаждающих полостей в катализаторных слоях
US08/163,121 US5455281A (en) 1992-12-07 1993-12-07 Method of cooling a synthesis gas in a catalytic reactor
CN93120151A CN1041692C (zh) 1992-12-07 1993-12-07 在催化反应器中冷却合成气体的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK146592 1992-12-07
DK146592A DK169696B1 (da) 1992-12-07 1992-12-07 Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK146592D0 DK146592D0 (da) 1992-12-07
DK146592A DK146592A (da) 1994-06-08
DK169696B1 true DK169696B1 (da) 1995-01-16

Family

ID=8105131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK146592A DK169696B1 (da) 1992-12-07 1992-12-07 Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5455281A (da)
EP (1) EP0601957B1 (da)
JP (1) JP3581384B2 (da)
CN (1) CN1041692C (da)
CA (1) CA2110735C (da)
DE (1) DE69317523T2 (da)
DK (1) DK169696B1 (da)
ES (1) ES2115041T3 (da)
NO (1) NO180366C (da)
RU (1) RU2098182C1 (da)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19725006C2 (de) * 1997-06-13 1999-04-29 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Methanolreformierungsreaktor und Behandlungsverfahren für einen Katalysator hierfür
DE19801373A1 (de) * 1998-01-16 1999-07-29 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Vorbehandlung eines Katalysatormaterials
EP1334766A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-13 Haldor Topsoe A/S Reactor for catalytic treatment of a particle-containing gas

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2512586A (en) * 1945-09-04 1950-06-20 Commercial Solvents Corp Process and apparatus for carrying out exothermic chemical reactions
GB1159035A (en) * 1965-08-18 1969-07-23 Ici Ltd Methanol Synthesis.
DE3540457A1 (de) * 1985-11-14 1987-05-21 Linde Ag Verfahren und reaktor zur methanolsynthese
DE3612734C1 (de) * 1986-04-16 1987-12-17 Kernforschungsanlage Juelich Verfahren zur katalytischen Methanisierung eines Kohlenmonoxid,Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases und Reaktor zur Methanisierung
ES2030467T3 (es) * 1987-07-03 1992-11-01 Ammonia Casale S.A. Proceso mejorado para sintesis heterogenea y reactores relacionados.
DE3725564A1 (de) * 1987-08-01 1989-02-09 Uhde Gmbh Verfahren und anlage zur durchfuehrung einer synthese, insbesondere zur synthese von ammoniak
DK167242B1 (da) * 1989-02-16 1993-09-27 Topsoe Haldor As Apparat og fremgangsmaade til exoterme reaktioner

Also Published As

Publication number Publication date
ES2115041T3 (es) 1998-06-16
NO180366B (no) 1996-12-30
DK146592A (da) 1994-06-08
US5455281A (en) 1995-10-03
EP0601957B1 (en) 1998-03-18
NO934250L (no) 1994-06-08
NO934250D0 (no) 1993-11-24
CA2110735C (en) 2000-02-01
CN1041692C (zh) 1999-01-20
JP3581384B2 (ja) 2004-10-27
JPH06239777A (ja) 1994-08-30
DE69317523T2 (de) 1998-07-09
DK146592D0 (da) 1992-12-07
RU2098182C1 (ru) 1997-12-10
CA2110735A1 (en) 1994-06-08
NO180366C (no) 1997-04-09
CN1090790A (zh) 1994-08-17
EP0601957A1 (en) 1994-06-15
DE69317523D1 (de) 1998-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1839735B1 (en) A transverse tubular heat exchange reactor and a process for catalytic synthesis therein
CN100448949C (zh) 低压差蒸汽重整交换器
CN209138593U (zh) 用于进行放热平衡反应的反应器
CN111491723B (zh) 多床层催化转化器
PL124655B1 (en) Method of operation of reaction between gaseous raw materials and reactor therefor
US6299849B1 (en) Method for in-situ modernization of a heterogeneous exothermic synthesis reactor
JPH0376976B2 (da)
EP0142170B1 (en) Ammonia synthesis converter
DK169696B1 (da) Fremgangsmåde til køling af syntesegas i en katalytisk reaktor
US3372988A (en) Process and apparatus for performing reactions in the gaseous phase
US4919909A (en) Reactor for catalytic synthesis and process for using the reactor
CN1170769C (zh) 氨气制备方法及转化器
EP2711336A1 (en) Non-co2 emitting manufacturing method for synthesis gas
US4687656A (en) Longitudinal reactor for chemical syntheses in gas phase and heterogeneous catalysts
JP2013067551A (ja) 熱交換型反応器
RU2262381C2 (ru) Способ модернизации реактора гетерогенного экзотермического синтеза, реактор экзотермического гетерогенного синтеза и способ экзотермического гетерогенного синтеза
CN107253730A (zh) 冷壁水平氨转化器
RU2776754C2 (ru) Многослойный каталитический реактор
EP0075056A1 (en) Synthesis system and process for the production of ammonia
CN110215883B (zh) 一种纳米合金催化剂的制备装置及制备方法
CN111905657B (zh) 一种大型化合成气制乙二醇反应器
CN1105770C (zh) 一种变换反应中原料气的净化方法
Crane Overview of catalytic reactor design
JPH0380133B2 (da)
SU899454A1 (ru) Способ получени водорода

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed

Country of ref document: DK