NO180366B - Fremgangsmåte for avkjöling av en syntesegass i en katalytisk reaktor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for avkjøling av en syntesegass i katalytiske reaksjoner. Spesielt vedrører oppfinnelsen avkjøling av syntesegass i eksoterme omdanningsprosesser ved hjelp av en avkjølingsgass som tilsettes til syntesegassen under dens passasje gjennom reaktoren.

Katalytiske prosesser utføres vanligvis i en reaktor med ett eller flere sjikt av katalysatorpartikler. Et stort antall av disse prosessene forløper eksotermt med betydelig varme-generering. Det er nødvendig å fjerne utviklet varme under de katalytiske reaksjonene, i det minste fra deler av katalysatorsjiktet, for å opprettholde en ønsket omdannelsesrate og for å unngå ødeleggelse av katalysatoren.

Dette utføres konvensjonelt ved indirekte avkjøling av den reagerende syntesegassen ved varmeveksling med et avkjølings-medium, eller ved direkte avkjøling med innføring av en avkjølingsgass, vanligvis ny syntesegass, i katalysatorsjiktet gjennom fordelingsaggregater. I mange reaktorer er katalysatoren arrangert som et kontinuerlig sjikt i reaktoren, og avkjølingsgassen fordeles i katalysatorsjiktet.

De kjente fremgangsmåtene med direkte avkjølig av den reagerende syntesegassen krever uheldigvis dyrt reaksjons-volum for å tilveiebringe nødvendig rom for fordeling eller blanding av avkjølingsgass og syntesegass mellom, eller inne i, katalysatorsj iktene.

Ved innføring av avkjølingsgass direkte i katalysatorsjiktet blir strømmen av avkjølingsgass dårlig fordelt innen sjiktet, hvilket resulterer i lokale strømningsvariasjoner og varierende blandforhold for avkjølingsgass og syntesegass.

En ytterligere ulempe ved konvensjonelt utformede reaktorer er dårlig utnyttelse av det dyre trykkskallet, høyt trykktap, og dannelsen av biprodukter på grunn av desintegrering av katalysatorpartiklene og utilstrekkelig avkjøling av deler av katalysatorsj iktet.

Det er derfor ofte ønskelig å bygge om konvensjonelt utformede reaktorer med anvendelse av direkte avkjøling av syntesegass for å unngå de ovenfor nevnte problemene og for å oppnå høyere produksjonskapasitet.

Det er funnet at problemene og ulempene med konvensjonelt avkjølte reaktorer kan unngås når det anvendes krympning av katalysatorvolumet som opptrer under aktivering av mange katalysatortyper, hvilket fører til dannede kaviteter i den aktiverte katalysatoren. Disse kavitetene kan konvensjonelt anvendes for innføring av blanding av avkjølingsgass i den gjenværende gasstrømmen uten at dyrt reaktorvolum går til spille.

Krympning av katalysatorvolumet finner sted når man reduserer metalloksydkomponenter i katalysatorpartiklene ved kontakt med reduserende gass, som føres gjennom reaktoren under aktivering av katalysatoren.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for kjøling av syntesegass i en katalytisk reaktor med flere katalysatorsjikt av metall-katalysatorpartikler hvilende på en gassgjennomtrengelig mellombunn, som er utstyrt med fordelingsaggregater, ved hvilken fremgangsmåte syntesegassen under passasjen gjennom reaktoren oppblandes med en kjøle-gass, som gjennom fordelingsaggregatene føres til blandsoner under hver mellombunn. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at blandsonene er tilveiebragt ved å sende en reduserende gass gjennom sjikt av metalloksydiske katalysatorpartikler av en slik type som krymper ved reduksjon, slik at katalysatorpartiklene reduseres til fritt metall med følgende krympning, hvorved det under hver mellombunn dannes det til oppblandingssonene nødvendige volumet.

I praksis utføres oppfinnelsen ved inne i en reaktor å anbringe ett eller flere skille-element forbundet med, eller ustyrt med, gassfordeling— og blandeaggregater, og fylling av rommet mellom skille-elementene med ikke-aktiverte katalys-atorpart ikler . Etter at katalysatoren er fylt inn, føres reduserende gass av f.eks. blandinger av hydrogen og nitrogen gjennom katalysatorsjiktene. Derved reduseres metalloksyder i katalysatoren til deres metalliske form, hvilket medfører at katalysatorvolumet krymper.

Oppfinnelsen er spesielt nyttig ved utførelsen av avkjølte eksotermiske prosesser som katalyseres ved hjelp av de ovenfor nevnte katalysatortypene og, spesielt, katalytisk syntese av metanol ved eksoterm omdanning av karbonoksyder og hydrogen i kontakt med en metalloksydkatalysator vanligvis bestående av sinkoksyd, kobberoksyd, kromoksyd og aluminium-oksyd. Disse metalloksydene krymper opp til 20 volum-# under aktivering av katalysatoren ved reduksjon av metalloksydene.

Oppfinnelsen kan videre anvendes med katalysatorer som ikke viser noen, eller bare svak, krympning under aktivering, som beskrevet ovenfor. Disse katalysatorne blandes med, eller utstyres med, separat arrangerte partikler, som krymper eller på annen måte fjernes fra katalysatorsjiktet under aktiver-ingen uten å være katalytisk aktive i den etterfølgende synteseprosessen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for kjøling av syntesegass i en katalytisk reaktor med flere katalysatorsjikt av metall-katalysatorpartikler hvilende på en gassgjennomtrengelig mellombunn, som er utstyrt med fordelingsaggregater, ved hvilken fremgangsmåte syntesegassen under passasjen gjennom reaktoren oppblandes med en kjølegass, som gjennom fordelingsaggregatene føres til blandsoner under hver mellombunn,karakterisert vedat blandsonene er tilveiebragt ved å sende en reduserende gass gjennom sjikt av metalloksydiske katalysatorpartikler av en slik type som krymper ved reduksjon, slik at katalysatorpartiklene reduseres til fritt metall med følgende krympning, hvorved det under hver mellombunn dannes det til oppblandingssonene nødvendige volumet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at avkjølingsgassen er frisk syntesegass.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2,karakterisertved at syntesegassen omfatter karbonoksyder og hydrogen for fremstilling av metanol.

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at blandesonene videre tilveiebringes ved at katalysatorsjiktene inneholder andre partikler av den typen som krymper eller går i oppløsning ved passasje av den reduserende gass gjennom katalysatorsjiktene.