TW201338860A - 觸媒反應器及觸媒結構 - Google Patents

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Abstract

一種反應器(10)形成第1及第2流動通道(16、17)，具有一可移除燃燒觸媒嵌件(24)設置在產生燃燒反應的此等通道(17)之每一個中。燃燒觸媒嵌件包括：第1部(Q2)，包含活性催化材料；第2部(Q1)，具有小於第1部(Q2)之催化活性之0.2倍的催化活性；及第3部(P)，包含活性催化材料且具有第1部(Q2)之活性的至少0.3倍的活性。第1部(Q2)、第2部(Q1)、及第3部(P)係從入口逐漸遠離；且其等可彼此為一體。

Description

觸媒反應器及觸媒結構
本發明係關於一種用於執行含有熱傳遞的化學反應之反應器，此反應器形成通道其中有用於燃燒反應的觸媒結構，及關於使用在此種反應器中的觸媒結構。
包含形成第1及第2流動通道的一金屬片堆疊之觸媒反應器之使用，例如在WO 03/033131中說明，其中觸媒被置於如流動通道內之波浪化箔片的可移除嵌入物上，此專利說明此種執行許多化學反應，如費托合成(Fischer-Tropsch synthesis)、蒸汽甲烷重組、或燃燒。WO 2010/067097亦說明一觸媒反應器，其中觸媒嵌件可包括一或多個波浪化箔片。兩組通道能使熱傳遞在此等通道的內含物之間產生。例如，蒸汽甲烷重組係吸熱反應，一般需要在750℃以上的高溫，且所需之熱可由觸媒反應器內之另一組通道中產生的燃燒反應提供。
依照本發明之一實施形態，提供一種反應器，在反應器內形成第1及第2流動通道，每一個流動通道具有一入口及一出口，有一可移除燃燒觸媒嵌件設在內部可產生燃燒反應的此等通道之每一個中，燃燒觸媒嵌件包括：第1部，包含活性催化材料；第2部，具有催化活性小於第1部之催化活性之0.2倍；及第3部，包含活性催化材料且具有一活性為第1部之活性的至少0.3倍，其中第1部、第2部、及第3部係從入口逐漸遠離。
在使用時，一可燃燒氣體混合物被供應到入口，且依序地流動通過第1部、第2部、及第3部。連續的觸媒部之催化活性中之變化控制燃燒之速率，且因而控制溫度分佈。在中間位置不需要引入額外的元件(如燃料)。因此，流動通道中含有燃燒觸媒嵌件的部分僅具有單一的入口。
雖然已經提到有第1及第2流體之第1及第2流動通道，但是須瞭解，反應器可形成超過兩種不同流體的流動通道。
第1部、第2部、及第3部可彼此為一體，或者其等可分離，且配置成在通道中為末端接著末端。
觸媒結構之相等長度、例如100mm之長度的催化活性，可在一試驗中比較，其中一燃燒氣體混合物通過依序被置於通道中之觸媒結構上方，將通道壁的溫度保持在例如100℃的恆定值，且將氣體成分及流量保持恆定。催化活性可藉著決定進行燃燒之燃燒氣、如氫氣的比例來評價。
第2部可具有第1部之催化活性約0.1倍的催化活性，或者其可不具有催化活性。已發現，具有鋁礬土表面之氧化後含鋁的鋼合金可具有正常燃燒觸媒之催化活性的0.075與0.130倍之間的催化活性。而不含鋁的鋼合金，如不銹鋼適合於不需要催化活性之情況。
第3部可具有約與第1部之催化活性相同的催化活性，因為此等部係用於產生燃燒。例如，第3部之催化活性可為第1部之催化活性的0.5與5.0倍之間，或第1 部之催化活性的0.75與2.0倍之間。事實上其等可具有相等的催化活性。又，第3部之催化活性例如可藉著改變活性催化材料之濃度而沿著其長度來分級。
在一個實施例中，第1部的長度在5mm與100mm之間；且第2部的長度在20mm與300mm之間；且第3部佔有通道之長度的其餘部分。例如，第1部的長度可在10mm與35mm之間，例如35mm；而第2部的長度可在50mm與200mm之間，例如100mm。第1部可在通道內之觸媒的總長度之0.5%與15%之間，例如總長度之1%或5%；第2部可在2%與45%之間，例如5%或20%；第3部可為總長度之50%以上，例如75%。每一個部可為至少5mm長。
第1部之作用在啟動催化燃燒反應，但是第1部之長度係充分地短，使得可燃性氣體僅不超過15%更通常不超過10%進行反應。然而，第1部之存在提高可燃性氣體混合物之溫度。第2部可具有低催化活性，因此催化燃燒在低流量下產生，而維持一高溫。當可燃性氣體混合物到達第3部時，催化燃燒在高流量下產生，因而較大比例之氣體進行反應。
本發明尤其可應用在吸熱反應在與產生燃燒的通道作熱接觸的通道中發生的情況，用於吸熱反應之通道包含一用於吸熱反應之觸媒，但是其中吸熱反應通道之分配器區域並未包含用於吸熱反應之觸媒。在本文中，燃燒通道中之觸媒嵌件的第1部及第2部可配置成鄰接於吸熱反應通道之分配器區域。觸媒嵌件的第1部及第2 部提供充分的熱用以抑制供應至分配器區域的氣體之任何熱損失。
反應器亦可包含一非催化嵌入物與每一個用於燃燒之通道的入口鄰接，非催化嵌入物包括一或多個箔片，其將與用於燃燒之通道的入口鄰接之流動通道細分成比最大間隙尺寸更狹窄的多數個窄小流動路徑，用以防止火燄的傳播。此一非催化嵌入物可由不形成鋁礬土表面的不銹鋼製成。其一般長度為至少30mm，但是不超過100mm長，例如為50mm或60mm。此一非催化嵌入物之設置係敘述於EP 2 015 865 B(CompactGTL plc)。
第1流動通道及第2流動通道可朝平行方向在一反應器組內延伸，且可燃性氣體混合物吸熱反應混合物朝相同方向(同向流)流動。流動通道可為至少300mm之長度，且可為至少500mm，但是通常長不超過1000mm。在500mm與700mm之間，例如600mm之長度能有利。已發現，同向流操作能有較佳的溫度控制及較少之熱點風險。
在一個實施例中，每一個第1流動通道(用於燃燒反應之通道)及每一個第2流動通道(用於吸熱反應之通道)包含一用以催化個別反應之可移除觸媒結構，且每一個觸媒結構可包括一金屬基板，且包含一適當的催化材料。每一個此種觸媒結構可被形成將流動通道細分成多數個平行流動副通道。每一個觸媒結構可包含在金屬基板上之陶瓷支撐材料，其對觸媒提供支撐。
金屬基板對觸媒結構提供強度且藉傳導強化熱傳 遞。金屬基板可為當被加熱時形成氧化鋁之附著表面塗膜的鋼合金，例如一含有鋁的肥粒鐵鋼合金(如Fecralloy)(TM))。基板可為箔片、線篩或毛氈片，其可為波浪化、漣漪狀或打摺狀。較佳的基板係例如厚度小於150μm的薄鐵箔片，其被波浪化以形成縱向副通道。視流動通道的尺寸而定，基板可包括單一波浪化之箔片或可藉如點焊而被結合在一起的箔片之組合。
在箔片為波浪化之情況，波浪之橫截面可為方形、矩形、梯形、或六角形；或拱形或正弦曲線形；或者其等可為曲折形、形成三角形之波浪或鋸齒形，例如具有由平坦峰部連接之傾斜部。波浪一般平行於箔片之長度延伸。在某些另外的實施例中，波浪可為非平行於甚至垂直於箔片之長度。
在基板包括箔片之組合的情況，若波浪化箔片具有波浪可使鄰接的箔片互相交叉的話，則波浪化箔片能被平坦或大致平坦的箔片隔開，以確保其等不互相交叉。若鄰接的箔片具有不平行的波浪或者被形成為確保其等不互相交叉的話，此等平坦的箔片並不需要。例如，若峰部或谷部被外部輪廓之平坦部形成，且在鄰接箔片中的平坦部彼此互相對齊時，則箔片不互相交叉。在使用平坦箔片之情況，其等亦能以很小的振幅、例如提供小於約0.2mm如0.1mm之總高度被波浪化，因為此可使其等稍微柔軟化且在組合時能較容易地就範。大致平坦的箔片之波浪的方向能沿著箔片之長度方向，或者可為橫向。平坦箔片之波浪的形狀可為鋸齒狀或漣漪狀。箔片 可為在20-150μm之範圍內例如為50μm的厚度。較厚的箔片，例如100μm厚，可提供強化熱傳遞之優點。藉著平坦箔片之設置或使鄰接箔片設置不平行波浪而防止波浪化箔片之互相交叉，嵌入物之整體高度能比採用相同的波浪化箔片之堆疊更具重覆性及可控制性。
為了形成觸媒結構，金屬基板在表面之至少某些處設置觸媒。例如基板可塗佈陶瓷支撐材料，如鋁礬土基，且其可含浸適於在對應通道中發生的反應之活性催化材料。陶瓷塗膜可藉著如含浸塗佈、噴灑之技術而施加，以視反應而定能達到10μm與100μm之間的陶瓷厚度。在通道包含複數個箔片之情況，塗佈可在箔片被堆疊在一起或甚至已被結合在一起之前被施加到個別之箔片。
觸媒嵌件之第2部包括鋼合金之一長度，當被加熱時其形成氧化鋁之一附著表面塗膜，例如一含有鋁的肥粒體鋼合金(如Fecralloy(TM))，其已經被氧化以確保表面為鋁礬土。此一已氧化表面具有用於燃燒之催化活性約為先前技術燃燒觸媒之催化活性的0.1倍。
如上述，第1部及第3部較佳為包含一金屬基板及如鋁礬土之塗膜之陶瓷支撐材料，且其必須含浸活性催化材料。活性催化材料可為鉑或氧化鈀。鈀及鉑在前面已被建議作為燃燒觸媒的適當活性催化材料。鉑在金屬形式係比氧化形式上屬催化活性，且在金屬狀態穩定；且其比鈀具有較高的引燃溫度。鉑在高溫時為活性，且在約600℃以下的溫度時不特別地活性。但是，其在約795℃以上的溫度時會進行去活性。鈀在氧化形式時係屬 催化活性，且在金屬形式時顯著地較不具活性，且在低氧氣分壓存在時會產生從氧化物轉變為金屬，結果減少催化活性，特別是在高溫時。反之，氧化鈀在低溫時，例如在400℃與700℃之間比鉑更具活性。故，第1部可包括有氧化鈀，而第3部可包括氧化鈀及鉑。
反應器包含一單元，一般為金屬，其形成第1及第2流動通道。例如，第1及第2流動通道可由配置成一堆疊的板中之溝槽形成，或由一堆疊中之間隔條及板形成，然後堆疊被結合在一起。或者，流動通道可由薄金屬片由作成城牆狀(castellated)且交互地堆疊的平坦之薄片形成；流動通道之邊緣可由密封條形成。形成反應器的板之堆疊例如藉擴散結合、銀焊、或熱壓力均衡衝壓而結合在一起。板之堆疊在被結合在一起之後，提供所需要的結構，使反應器可抵抗在操作期間施加的差壓及熱應力；觸媒嵌件並不需要提供結構上支撐。結果，觸媒嵌件可為非結構性，因為其等不需要在操作期間將通道之壁保持為分離。
通道之橫截面可為方形，或者高度可大於或小於寬度，而高度係指堆疊方向、亦即朝熱傳遞之方向的尺寸。例如，板可為0.5m寬及1.0m長，或0.6m寬及0.8m長；且其等可形成7mm高及6mm寬、或3mm高及10mm寬、或10mm高及5mm寬的通道。此等尺寸僅為例子，且熟於此技術者當瞭解，許多不同的形狀及尺寸亦同樣地適合。將第1及第2流動通道配置成在堆疊中成交互狀有助於使此等通道之間確保良好的熱傳遞。例如，第1流 動通道可為用於燃燒(產生熱)者且第2流動通道可為用於蒸汽/甲烷(其需要熱)者。觸媒嵌件被嵌入通道中，且可被移除以利更換。
在另一實施形態中，本發明提供一使用在此一反應器中的燃燒觸媒，燃燒觸媒包括：第1部，包含活性催化材料；第2部，具有催化活性小於活性催化材料之催化活性的0.2倍；及第3部，包含活性催化材料具有活性為大於第2部之活性的至少四倍；使得在嵌入到燃燒流動通道之後，第1部、第2部、及第3部逐步地從入口遠離。
本發明將僅藉著例子參照附圖更進一步且特別地說明。
本發明可應用於從天然氣藉著蒸汽重組製造合成氣體亦即一氧化碳及氫氣之混合物的程序。合成氣體例如可隨後被用來藉費托合成(Fischer-Tropsch synthesis)製造較長鏈碳氫化合物。蒸汽重組反應係藉混合蒸汽及甲烷，且使混合物與適當的觸媒在高溫下接觸，則蒸汽及甲烷反應而形成一氧化碳及氫氣而進行。蒸汽重組反應係吸熱性，且熱係藉例如碳氫化合物及/或氫氣與空氣混合的催化燃燒而提供，因而燃燒在重組反應器內的鄰接流動通道中之燃燒觸媒上方產生。
參照第1圖，顯示一適於使用作為蒸汽重組反應器或適於用在蒸汽重組反應器之反應器單元10。反應器單元10形成用於催化燃燒過程之通道及用於蒸汽甲烷重 組之通道。反應器10包含板之堆疊，其俯視圖為矩形，每一個板係屬於抗腐蝕高溫合金，如Inconel 625、Incoloy 800HT、或Haynes HR-120。一般厚度在0.5至4mm，在此例為2.0mm厚之平板12與城牆化板14或15交互地配置，使得城牆形成通道16或17。城牆化板14及15交互地配置在堆疊中。一般在0.2與3.5mm之間的範圍內之城牆化板14及15的厚度，在每種情況中為0.9mm。一般在2-10mm之範圍內之城牆的高度，在每種情況中為6mm，且相同厚度之固體棒18沿著側邊設置。在城牆化板14及15中之城牆的波長可彼此不同，但是在圖中所示之實施例中波長為相同，因而在每種情況中連續的鰭片或繫帶係間隔7mm。城牆化板14及15可被稱為鰭片結構。在城牆之每一端有一平坦端板19，在此情況中亦為厚度2.0mm。
雖然在第1圖中僅5個通道被顯示由每一個城牆化板14或15形成，但是亦能有更多例如在一整體寬度約500mm之反應器單元10中有超過70個通道之情況。
板之堆疊通常係藉著擴散結合、銀焊、或熱等壓衝壓而被組合及結合在一起。然後在通道16及17之每一個中個別嵌入一觸媒嵌件22或24(第1圖中每一個僅一個被顯示)，用於攜帶用於個別反應之觸媒。此等嵌件22及24包括一金屬基板及一作為用於活性催化材料之支件的陶瓷塗層。每一個嵌件22,24之金屬基板包括波浪化箔片之堆疊及佔據個別通道16或17之平坦箔片，每一個箔片係屬於厚度小於約0.2mm者，例如100μm；第 1圖所示之堆疊包含由兩個平坦箔片分離之結合在一起的三個波浪化箔片。在此例中，通道16及17為6mm高及7mm寬，而在此例中嵌件22及24為5.4mm高及6.6mm寬，因而從通道16及17之壁提供一程度之間隙。此在反應器單元10之製造係必須的公差。
參照第2圖，顯示組合後之反應器單元10的側視圖。進行燃燒之氣體混合物進入在反應器單元10的一端的集管30(如圖為頂部)，且在通過擋板火燄補獲器31之後隨著沿反應器10之長度的大部分直線地延伸的流動通道17。朝向反應器單元10的另一端，流動通道17改變方向90°以連接到在反應器10之另一端之側的集管32(如圖在底部右)，此流動路徑以虛線C顯示。欲進行蒸汽甲烷重組反應的氣體混合物進入在反應器10之一端之側的集管34(如圖在頂部左)，通過一擋板35且然後改變方向90°，以流動通過隨著沿反應器10之長度的大部分直線地延伸的流動通道16，通過在另一端之集管36(如圖在底部)而跑出，此流動路徑以虛線破折線S顯示。此配置因而使得流動為同向流；且使得流動通道16及17之每一個係直線地沿其長度的大部分，且與反應器10之一端的集管30或36連通，故觸媒嵌件22及24可隨即在集管30或36被固定之前被嵌入。
顯示於第1圖中之平板12在此例中係尺寸為500mm寬且1.0m長，且結果係反應器單元10之橫截面面積。現在參照第3a圖，其顯示呈組合的反應器單元10之部分的俯視圖，顯示城牆化板15(此圖係在平行於第2圖之 平面的平面中)。城牆化板15係長度為800mm且寬度為460mm，且側棒18為寬度20mm。城牆化板15之頂端與平板12之頂緣對齊，故其係為開放(與集管30連通)。側棒18之其中一個(如圖之左側一個)為1.0m長，且被結合到延伸通過末端的相當之端棒18a。結果在底部右手側角落有一180mm寬的間隙(與集管32連通)。城牆化板15之底端與端棒18a之間的矩形區域被城牆化板之兩個三角形部26及27佔據：第1部26具有平行於端棒18a的城牆且延伸到堆疊的邊緣(以便與集管32連通)，而第2部27具有與城牆化板15之城牆平行的城牆。
參照第3b圖，顯示相當於第3a圖的視圖，但是顯示一城牆化板14。在此例中，城牆化板14亦為長度800mm且寬度為460mm，且側棒18為寬度20mm。城牆化板14之底端與平板12之底緣對齊，故其係為開放(與集管36連通)。側棒18之其中一個(如圖之右側一個)為1.0m長，且被結合到延伸通過末端的相當之端棒18a。結果在頂部左手側角落有一180mm寬的間隙(與集管34連通)。城牆化板14之頂端與端棒18a之間的矩形區域被城牆化板之兩個三角形部26及27佔據：第1部26具有平行於端棒18a的城牆且延伸到堆疊的邊緣(以便與集管34連通)，而第2部27具有與城牆化板14之城牆平行的城牆。
須瞭解，許多城牆化板之部分的其他配置可被用來達到氣流方向之改變。例如，城牆化板15及城牆化板27之部分可彼此為一體，因為其等具有相同且平行的城 牆；且同樣地，城牆化板14及城牆化板27之鄰接部分可彼此為一體。較佳為，三角形部26及27上之城牆與通道形成部14或15上之城牆具有相同形狀。在某些情形，三角形部26及27可省略，以在平板12之間留一氣體分佈空間，通過此空間氣體流動於城牆化板14或15之端部與在反應器單元10之側的集管32、34之間。
如先前所提及，在板12、14、15之堆疊已經被組合之後，觸媒嵌件22及24被嵌入反應通道16及17中。用於嵌入供燃燒的通道17中之觸媒嵌件24的長度為800mm且沿著其600mm之長度包含活性催化材料，對應於第3a圖中之平面所示的直線通道的底部4分之3，此部分以箭號P表示。嵌件24之長度150的一鄰接部Q1係低催化活性，而最靠近入口之長度為50mm的其餘部分Q2包含活性催化材料。同樣地，在用於蒸汽重組氣體混合物S之通道16中，觸媒嵌件22之長度為800mm，且如箭號R所表示，活性催化材料係沿著佔據直線通道之上方4分之3的部分設置，如第3b圖之俯視圖所示；如箭號Q3所表示的嵌件22之長度的其他200mm係非催化性。在嵌入觸媒嵌件22及24之後，一線網或柵網(未圖示)可固定穿過反應器單元10之底端，使嵌件22在反應器單元10其直立位置時不致從流動通道16掉出(如第2圖所示)。因而須瞭解，在嵌件22及24上的活性催化材料之主要部分係存在於彼此互相緊鄰的流動通道16或17之此等部分P及R中。
須瞭解，然後集管30、32、34及36被附著到反應 器單元10。或者，設置較大容量的反應器更方便，且此可藉著在附著集管之前將許多此種反應器單元10結合在一起而達成。
如上面所示，嵌件22及24包括一金屬基板及一作為觸媒或觸媒支撐件的陶瓷塗層。每一個嵌件22及24之金屬基板包括波浪化箔片佔據流動通道16或17的平坦箔片之堆疊組合，每一個箔片之厚度小於0.2mm，例如50μm或100μm；第1圖所示的組合包含被兩個平坦箔片分離的三個結合在一起的波浪化箔片。每一個嵌件22及24之總長度係800mm，且所有的箔片在此例中為800mm長。
參照第4圖，以較大比例顯示一嵌件24之側視圖，且為了清楚起見箔片被分離。嵌件24包含被兩個平坦箔片42分離的三個波浪化箔片41。每一個箔片具適當寬度以配合到對應的通道中，在此例中寬度為6.6mm。箔片在多個位置40被點焊在一起。每一個箔片41及42係Fecralloy鋼合金，且在含氧環境中作熱處理以具有鋁礬土表面。為低活性之部分Q1並不進一步處理，但是其他部分P及Q2設有如鋁礬土之陶瓷表面塗層，其可結合到表面且提供觸媒支撐。部分Q2然後被含浸10%之氧化鈀，而部分P被含浸鉑與氧化鈀之混合物至10%之位準。
因而，在使用時，因為可燃燒氣體混合物流入用於燃燒的通道17中，燃燒在部分Q2中被啟動，故燃燒氣體混合物被加熱。次一個部分Q1僅具有低催化活性，通常約為其他部分P及Q2之活性的0.1倍，因此燃燒僅小規模 發生，而維持高溫。若欲在通道16中進行重組的氣體混合物在一高溫下被供應時，反應器可運轉致很少量或幾無來自重組的氣體混合物的熱損失，當氣體混合物流動通過將集管34聯到通道16的分佈區域時。此可藉在鄰接於分佈區域的燃燒通道中之部分Q1及Q2之有限程度的燃燒達成。
在一變化體中，反應器10亦可包含鄰接到用於燃燒之每一個通道17之非催化嵌件(未圖示)，非催化嵌件包括一或多個箔片，其將與入口鄰接之流動通道17細分成比最大間隙尺寸更狹窄的多數個窄小流動路徑，用以防止火燄的傳播。此一非催化嵌入物可由不形成鋁礬土表面的不銹鋼製成。其長度例如為50mm。在此例中，摧枯拉朽嵌件24必須短於50mm，以提供空間給鄰接於入口的非催化嵌件，例如部分Q1可為110mm長，而其餘部分Q2為40mm長。
如美國專利US2006/0035182所述，若一反應器通道會遭遇火燄傳播時，習知上一個用於評價的參數係安全消火距離或消火間隙，其係度在特定壓力及溫度時確保所有火燄傳播之抑制的最大通道寬。若通道間隙大於消火間隙時，火燄傳播為可能，且火燄會變成爆燃，即燃燒波以次音速傳播。實際上，至少對矩形橫剖面的通道，最大間隙(火燄傳播可被抑制)事實上顯著地大於消火間隙，且大約等於爆轟胞格(detonation cell)尺寸。此等參數兩者視可燃材料之本性、成分如何靠近化學計量比例、及溫度與壓力而定。以例子說明，針對在1大氣壓 及約25℃的氫氣及空氣之化學計量混合物，消火間隙約為0.1mm，但是最大間隙尺寸約為5mm。具有在氧氣中之氫氣的最大間隙尺寸約為1.2mm。最大間隙尺寸之此等值隨著溫度之增加而減少。針對其他燃料混合物，此等值一般為較大，例如對乙烷在空氣中的消火間隙約為1.5mm(且最大間隙尺寸約為50mm)。抑制火燄傳播時的最大間隙可參考「限制間隙尺寸」的此文件。
因而，由非催化嵌件形成的流動路徑之適當尺寸原則上係視可燃性氣體之本性、及溫度與壓力而定。通常，在非催化嵌件中的流動通道係比催化嵌件內的流動通道具較小的橫截面積及較小的寬度。但是，在一變化體中，非催化嵌件係與催化嵌件為一體。例如，每一個用於燃燒之通道17可含有包括一非催化金屬支撐的長度為800mm之嵌件，例如含有含有非鋁之不銹鋼之波浪化及平坦箔片。長度600mm之一個端部P設置有如二氧化鋯或鋁礬土之陶瓷的塗層，其含浸如上述說明的Pd/Pt混合物之燃燒觸媒。長度110mm之一鄰接部Q1係未塗膜，故其催化活性可忽略。長度為40mm之一鄰接部Q2係塗佈含浸有如氧化鈀的燃燒觸媒之陶瓷塗層此留下未塗膜之50mm長度的端部，故其催化活性可忽略。未塗膜之端部作為一火燄抑制部，故如上所述，其必須將鄰接於入口的流動通道17細分成比「限制間隙尺寸」更狹窄的狹窄流動路徑。但是，通常流動路徑在嵌件之整體長度為相同，因為其等係由波浪的尺寸形成，故涵蓋嵌件之長度的流動路徑係比「限制間隙尺寸」更狹窄。
10‧‧‧反應器單元
12‧‧‧平板
14,15‧‧‧城牆化板
16,17‧‧‧通道
19‧‧‧平坦端板
22,24‧‧‧觸媒嵌件
30,32,34,36‧‧‧集管
31‧‧‧擋板火燄補獲器
18‧‧‧側棒
18a‧‧‧端棒
26,27‧‧‧三角形部
42‧‧‧平坦箔片
41‧‧‧波浪化箔片
40‧‧‧點焊位置
第1圖係顯示適於蒸汽/甲烷再重組且包含觸媒嵌件的反應器單元之部分的局部剖面概略立體圖(剖面係在第2圖之線1-1)。
第2圖係顯示流動路徑的第1圖之組合後的反應器單元之側視圖。
第3a及3b圖係顯示在組合中的第1圖之反應器單元之部分的俯視圖。
第4圖係顯示第1圖之觸媒嵌件的側視圖。
Q2‧‧‧第1部
Q1‧‧‧第2部
P‧‧‧第3部
C‧‧‧流動路徑
15‧‧‧城牆化板
18‧‧‧側棒
18a‧‧‧端棒
26、27‧‧‧三角形部

Claims (8)

  1. 一種反應器，在該反應器內形成第1及第2流動通道，每一個該流動通道具有一入口及一出口，具有一可移除燃燒觸媒嵌件設置在產生燃燒反應的該此等通道之每一個中，該燃燒觸媒嵌件包括：第1部，包含活性催化材料；第2部，具有小於該第1部之催化活性之0.2倍的催化活性；及第3部，包含活性催化材料且具有該第1部之活性的至少0.3倍的活性，其中該第1部、該第2部、及該第3部係從該入口逐漸遠離。
  2. 如申請專利範圍第1項之反應器，其中該第1部、該第2部、及該第3部係彼此為一體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之反應器，其中該第2部具有該第1部之活性的約0.1倍的催化活性。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之反應器，其中該第2部具有可忽略的催化活性。
  5. 如前項申請專利範圍中任一項之反應器，其中該第3部具有該第1部之活性的0.5與2.0倍之間的活性。
  6. 如前項申請專利範圍中任一項之反應器，其中該第1部之長度在5mm與100mm之間；且該第2部之長度在20mm與300mm之間；該第3部佔據該通道之長度的其餘部分。
  7. 如前項申請專利範圍中任一項之反應器，又包含一鄰接於用於燃燒之每一個通道之入口的非催化嵌件。
  8. 一種觸媒嵌件，用於嵌入如前項申請專利範圍中任一項之燃燒通道內。
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