TW201618857A - 裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種插於管狀反應器之反應器管中之催化劑載體，該催化劑載體包含：供使用時容納催化劑之容器，該容器具有封閉該容器之底面及頂面；自該底面延伸至該頂面之載體外壁；自該容器延伸出延伸超過該載體外壁之距離之密封部分；該載體外壁具有位於該密封部分下方之孔。

Description

裝置及方法

本發明係關於一種用於管狀反應器中之催化劑載體及使用該催化劑載體進行之方法。更特定而言，其係關於一種用於其中待進行放熱或吸熱反應的管狀反應器中之催化劑載體。再更特定而言，其係關於一種用於供進行放熱或吸熱反應之反應器中之催化劑載體，該反應器包含複數個該等催化劑載體。

習知的所謂固定床管狀反應器包含含有複數個管之反應器外殼，該等管通常為圓柱形，且通常填充有催化劑粒子。在使用時，熱傳遞介質流經此等管外之反應器外殼，且因此藉由跨越管壁之熱交換來調節管中催化劑之溫度。因此，當反應為放熱反應時，熱傳遞介質將允許自催化劑移除熱量，且當反應為吸熱反應時，熱傳遞介質將為催化劑提供熱量。熱傳遞介質之實例包括冷卻水、鍋爐給水及諸如由Dow Chemical Company以商標Dowtherm出售之熱傳遞油。或者，熱傳遞流體呈熔融鹽混合物形式。操作期間，氣體、液體或氣體及液體反應物流動通過該等管，流經催化劑粒子，使得發生所需反應。

對於一些反應，反應之熱效應為適中的，以使得其不成問題或可易於處理。在一些情況下，熱效應足夠小而可使用大直徑管。此具有在管內存在大量催化劑之益處。然而，就放熱較多之反應而言，需使熱傳遞介質經由管壁存在高效熱傳遞，使得反應器內之條件能夠得到控制。為達成所需效率，必須使每單位長度之管壁表面積達到最大。此藉由安裝較多數目之較小直徑管而實現。使用此多根管增加成 本及反應器之複雜度。

發生中度至高度放熱反應的管狀反應器在許多情況下熱傳遞受限。其一個不足之處為難以實現較多活性催化劑之益處，因為可藉由此等催化劑達成之增加之產率產生增加量之熱量，該熱量必須以保持穩定操作溫度之速率加以移除，以避免出現不利效果，諸如發生副反應、諸如因催化活性位點之熔結而損害催化劑，及最壞情況，熱失控。當反應為中度至高度放熱反應時，伴隨增加之加熱可能產生各種問題，且在一些系統中，熱量可能使得催化劑失效且甚至可能出現對管壁的損害。

當反應為中度至高度放熱反應時，伴隨增加之加熱可能產生問題，且在一些系統中可能出現對管壁之損害，例如不均勻加熱可能在管壁上導致溫度熱斑。

習知反應器具有多個缺點，使得其不甚理想。對於此等反應器應注意之一個問題為，為有效獲取反應之熱量，該等管在直徑上必須相對較小以確保管之中央區域保持充分冷卻，從而避免上文所述問題發生。

當反應為吸熱反應時，儘管問題相反，但應注意類似問題。為提供熱量以使得催化劑可繼續以最佳方式運作，該等管在直徑上必須相對較小以確保管之中央區域得到充分加熱。

在一些反應中，尺寸限制意謂管之內徑僅為約15至40mm。小尺寸管意謂，為在反應器中容納所需體積之催化劑，必須使用大量管子。然而，此增加之管子數目增加反應器之重量，且由於通常存在就尺寸及重量而言可裝運之反應器之最大尺寸，所以反應器之產率受到限制。

第二個問題在於催化劑粒子必須具有特定尺寸、形狀及強度，以免對合適之管長造成不當壓降，且此通常導致使用較大催化劑粒 子。然而，當反應為質量受限、熱量受限、或質量及熱傳遞均受限時，使用較大粒子可能成問題。儘管此等問題中之一些可藉由確保活性位點僅存在於催化劑粒子之表面附近來緩解，但此可能限制可達成之產率，因為可用活性位點必須較努力地起作用以提供合理之總產率。儘管此可在給定時間產生合理產率，但其可能降低催化劑之壽命。

另一個問題為對於管壁之每單位表面積可移除之熱量存在限制，且此對管內所含每單位體積催化劑可容許產生之熱量造成限制。

在WO2011/048361中，提出在管中封裝催化劑之替代性方法，其中催化劑載體器件經組態以位於反應器管內。此配置使管壁處之熱傳遞達到最佳，使得可使用較大管及較大量之較小催化劑粒子。此配置允許反應器在高產率下運作且甚至當反應高度放熱時，伴隨可接受之壓降運作。

WO 2011/048361中所述之催化劑載體包含：供使用時容納催化劑之環形容器，該容器具有界定管之有孔內壁、有孔外壁、封閉環形容器之頂面及封閉環形容器之底面；封閉由環形容器之內壁形成之該管的底部的表面；裙套，其自環形容器之多孔外壁，自該容器之底面或底面附近之位置向上延伸至密封部分之定位下方的位置；及密封部分，其位於頂面或頂面附近，且自容器延伸出延伸超過裙套外表面之距離。

儘管此等載體提供優於習知封裝管之實質性優點，但其針對某些應用可能具有一些劣勢及缺陷。具體問題可歸因於載體之負荷承受組件為有孔內壁及有孔外壁之事實。當複數個填充載體封裝於管中時，各封裝載體之重量由下方之載體之有孔內壁及有孔外壁支撐。由於在一些配置中可能在管中存在80個或甚至超過80個填充催化劑載 體，故朝向管底座定位的載體所承受之重量可能相當大。

此意謂容器之有孔內壁及外壁(其主要功能為截留催化劑粒子)必須由足夠硬且足夠堅固之材料製造，使得其在位於其上方之經填充催化劑載體的負荷下在管中不會發生彎曲或以其他方式變形。在將容器插入管中且自管移除容器期間，此尤其重要。此一般將意謂將必須使用較厚材料。使用較厚材料之需要將增加載體之製造成本。

此外，使用較厚材料製造有孔內壁及外壁將增加流經較厚有孔壁之氣體之壓降。此一般將導致操作成本增加，因為在大多數情況下，必須壓縮氣體以克服壓降。必須壓縮氣體將增加該方法之能量需求。

又一缺點為當有孔內壁及外壁由較厚材料製造時，其在載體內佔據較多體積。儘管當使用較大載體時，諸如具有約3吋(7.62cm)或較大直徑之載體，此可未必具有顯著影響，但對於較小容器，諸如具有約1吋(2.54cm)至約2吋(5.08cm)之直徑之載體，若使用具有約2mm之厚度之材料製造有孔壁，則有孔壁將佔據8mm之可用內徑。此隨後限制可位於載體內之催化劑之量，且因此將限制可達成之反應之量。

此外，若在有孔內壁、有孔外壁或有孔壁兩者中沿徑向存在任何撓曲，則將對催化劑粒子施加額外壓縮負荷。因此需要使用具有足夠高之抗壓強度之催化劑，以避免該催化劑因反應器管中位於其上方之填充載體之重量而壓碎。儘管所需抗壓強度將低於習知填充管所需之抗壓強度，但提供經組態以使得當選擇催化劑時不必考慮催化劑之抗壓強度的催化劑載體仍將為合乎需要的。

供催化劑為整體式催化劑時使用之替代性催化劑載體揭示於WO2012/136971中。在此配置中，該催化劑載體包含：供使用時容納整體式催化劑之容器，該容器具有封閉容器之底 面及自該容器之底面向上延伸至密封部分之定位下方之位置且與該密封部分隔開的裙套，該裙套定位成使得在整體式催化劑外表面與裙套之間存在空隙；及密封部分，其位於整體式催化劑之頂面或頂面附近且自整體式催化劑延伸出延伸超過裙套外表面之距離。

因此，在此配置中，不存在有孔內壁或外壁且載體及催化劑之堆疊之重量必須由整體式催化劑自身負載。此對可使用之整體式催化劑之組成造成額外限制。若必須增加整體結構內之壁之厚度以提供所需強度，則整體結構內之空隙度將降低。此將減少氣流之自由區域，且可導致壓降增加。

針對微粒催化劑及整體式催化劑之催化劑載體的另一個問題為，當自容器之底面向上延伸之裙套僅在底面處或底面附近連接至載體時，其可視其厚度而定沿一個方向撓曲且在反應器管內不再為同心的。若裙套變形使得其在頂部成卵形，則反應物將優先沿較大間隙向下流動，其將導致較差熱傳遞。

儘管裙套可由較厚材料製造以使變形風險降至最低，但此將增加製造成本且增加載體之重量。此外，載體將較難以製造，因為將較厚材料捲繞成完美圓筒較困難。

因此提供其中可處理且較佳解決一或多個上述問題之改良催化劑載體為合乎需要的。

本發明藉由提供如下催化劑載體解決上述問題，其中對先前技術之向上延伸之裙套進行延伸，使得其與封閉該管底面及頂面之表面接合。因此，先前技術載體之裙套變成載體之外壁。將提供朝向外壁之頂部之孔以允許流體流動。因此在本發明之催化劑載體中，催化劑載體之主要負荷承受區為外壁。在一些配置中，負荷將由頂面、底座及外壁承受。藉由此方法，可處理且較佳避免先前技術配置所指出之 問題。

因此根據本發明，提供插於管狀反應器之反應器管中之催化劑載體，該催化劑載體包含：供使用時容納催化劑之容器，該容器具有封閉容器之底面及頂面；自該容器之底面延伸至頂面之載體外壁；自容器延伸出延伸超過載體外壁之距離之密封部分；該載體外壁具有位於密封部分下方之孔。

在催化劑為微粒或發泡催化劑之情況下尤其適合之一種配置中，催化劑載體包含：供使用時容納催化劑之環形容器，該容器具有界定內通道之有孔內容器壁、有孔外容器壁、封閉環形容器之頂面及封閉環形容器之底面；封閉藉由環形容器之內容器壁所形成之該內通道之底部的表面。

為避免疑義，基於容易參考，任何定向論述(例如，諸如向上、下方、下部及其類似者之術語)已關於如隨附圖式中所說明之催化劑載體的定向加以論述。然而，本發明之催化劑載體亦可以替代性定向使用，例如水平。因此，該等術語應作相應理解。

催化劑載體一般進行大小設定，以使得其尺寸小於使用時置放該催化劑載體之反應器管的內部尺寸。密封部分之大小將為使得當本發明之催化劑載體在反應器管內之位置中時，密封部分與反應器管之內壁相互作用。將對諸如載體長度及直徑之參數進行選擇以適應不同反應及組態。

使用時在下向流立式反應器中，反應物向下流過反應器管且由此首先接觸催化劑載體之上表面。由於密封部分阻礙反應物環繞載體 邊緣通過，所以其頂面將反應物引導至藉由內容器壁所界定之內通道中。隨後，反應物經由有孔內容器壁進入環形容器，且隨後朝向有孔外容器壁徑向通過催化劑床。在自內容器壁至外容器壁之通過期間，反應物接觸催化劑且發生反應。未反應之反應物及產物隨後經由有孔外容器壁流出容器。隨後載體外壁在載體外壁之內表面與環形容器之有孔外容器壁之間向上引導反應物及產物，直至其到達載體外壁中之孔。其隨後經引導通過位於載體外壁中之孔，且在載體外壁之外表面與反應器管之內表面之間向下流動，其中發生熱傳遞。

容器之頂面可具有任何適合之尺寸及組態。在其中載體包含有孔內容器壁及外容器壁之配置中，頂面將至少自有孔外容器向外延伸且將與載體外壁連接。在一個替代性配置中，頂面可自有孔內容器壁延伸至載體外壁。應理解，頂面可為環形的，其自有孔內容器壁與有孔外容器壁之位置之間的點延伸至載體外壁。

在一種配置中，帽蓋可封閉藉由有孔內容器壁所形成之內通道。此帽蓋將包括一或多個孔以允許流體流動至內通道中。

將對內容器壁及外容器壁中之穿孔尺寸進行選擇以便允許反應物及產物均勻流動經過催化劑，同時將催化劑保持在容器內。因此，應理解，其尺寸將視所用催化劑粒子之尺寸而定。在一替代性配置中，穿孔可經大小設定以使得其為大的，但具有覆蓋穿孔之濾網以確保將催化劑保持在環形容器內。此使得能夠使用較大穿孔，其將促進反應物之自由移動而無顯著壓力損失。

應理解，穿孔可具有任何適合之組態。實際上當壁描述為有孔時，所需的僅為存在允許反應物及產物通過壁之構件。此等可為具有任何組態之小孔，其可為狹槽，其可由金屬絲網篩或由產生多孔或可滲透表面之任何其他方法形成。

儘管封閉容器之頂面一般將位於內容器壁及/或外容器壁之上部 邊緣，但可能需要將頂面定位在上部邊緣下方以使得載體外壁之上部邊緣之一部分延伸至頂面上方。類似地，底面可位於內容器壁及/或外容器壁之下部邊緣，或可能需要將底面定位成使得其在外容器壁之底部邊緣上方，以便其延伸至底面下方。當載體外壁延伸至頂面及/或底面上方時，此可有助於在使用時使容器抵靠於其他容器堆疊。額外地或替代地，此組態可經組態以有助於在使用時將催化劑載體連接至鄰近催化劑載體。

環形容器之底面及封閉內通道底部之表面可作為單一單元形成或其可為連接在一起的兩個單獨零件。環形容器之底面及封閉內通道底部之表面可為共面的，但在一種配置中，其處於不同平面。在一種配置中，封閉內通道底部之表面在低於環形容器之底面的平面中。當使用複數個催化劑載體時，此可用以輔助一個催化劑載體定位於配置在其下方之催化劑載體上。應理解，在一替代性配置中，封閉內通道底部之表面可在高於環形容器之底面的平面中。此可輔助一個載體定位於配置在其下方之載體上。

儘管底面一般將為實心的，但其可包括一或多個排出孔。當存在一或多個排出孔時，其可由濾網覆蓋。類似地，視情況以濾網覆蓋之排出孔可存在於封閉內通道之表面中。當欲以非垂直定向使用載體時，排出孔(若存在)將位於一替代性位置中，亦即使用時在催化劑載體中之最低點。

一或多個間隔構件可自催化劑載體之底面向下延伸。間隔構件或各間隔構件可作為獨立組件形成，或其可藉由底面中之凹陷形成。當存在此等間隔構件時，其有助於在使用時為反應物及產物在第一載體底面與第二較低載體頂面之間流動提供清晰路徑。間隔件可約為約4mm或約5mm至約6mm至約25mm深。替代地或額外地，間隔構件可存在於頂面上。

頂面可在其上表面上包括用於在使用時將催化劑載體定位成與堆疊於該載體上方之催化劑載體相抵的構件。用於定位載體之構件可具有任何適合之配置。在一種配置中，其包含其中具有孔或空隙以允許反應物進入之直立套環。

在一替代性配置中，其尤其適用於整體式催化劑，該容器經配置用於在使用時容納整體式催化劑。

在一種配置中，整體式催化劑為實心的，因為在該整體結構之主體內實質上不存在未經催化劑佔據之空間。當在下向流立式反應器中使用該整體結構時，反應物向下流動通過反應器管，反應物首先接觸整體式催化劑之頂面，且沿平行於催化劑載體之軸線的方向自其流過。容器之密封部分防止反應物環繞整體式催化劑流動且有助於將反應物引導至催化劑。隨後將在整體式催化劑內發生反應。隨後產物亦將沿平行於催化劑載體之軸線的方向向下流動通過該整體結構。

在催化劑為整體式催化劑之配置中，頂面將至少自整體式催化劑向外延伸且將與載體外壁連接。應理解，頂面可為環形的，其在整體式催化劑之至少一部分之上方延伸至載體外壁。

一旦反應物及產物到達容器之底面，即引導其朝向載體外壁。為促進此流動，可在容器內在底面之上面上設置支腳，使得在使用時，催化劑整體支撐在支腳上，且在催化劑整體之底部及容器之底面之間存在間隙。載體外壁將在載體外壁之內表面及整體式催化劑之外表面之間向上引導反應物及產物直至其到達頂面之下側。其隨後藉由頂面之下側引導通過載體外壁中之孔，且其隨後在載體外壁之外表面及反應器管之內表面之間向下流動，其中發生熱傳遞。

在一種配置中，整體式催化劑具有縱向延伸通過其中之通道。該通道一般將位於整體式催化劑之中心軸上。因此，當反應器管具有環形橫截面時，具有此配置之整體式催化劑將具有環形橫截面。在此 配置中，使用時，在下向流立式反應器中，反應物向下流動通過反應器管且由此首先接觸容器頂面之上表面，且經引導至該整體結構之通道中。隨後反應物進入環形整體式催化劑且朝向催化劑整體之外表面徑向通過催化劑。在通過催化劑整體期間發生反應。未反應之反應物及產物隨後穿過其外表面流出整體式催化劑。隨後載體外壁在載體外壁之內表面及整體式催化劑之外表面之間向上引導反應物及產物，直至其到達頂面。隨後藉由頂面之下側將其引導通過載體外壁中之孔，且在載體外壁之外表面及反應器管之內表面之間向下流動，其中發生熱傳遞。

在其中整體式催化劑包括通道之配置中，頂面可延伸至整體式催化劑之上方，但保持通道未覆蓋。在另一配置中，頂面可跨越通道延伸，但將在此區域中包括孔以允許流體流動。

應理解，當反應器為上向流反應器或例如呈水平取向時，流動路徑將不同於上文所述之路徑。然而，催化劑載體所通過之路徑之原理將如前所述。

一般而言，將在反應器管內堆疊複數個催化劑載體。在此配置中，反應物/產物在第一載體之外壁之外表面與反應器管之內表面之間向下流動，直至其接觸第二催化劑載體之頂面及密封部分，且向下引導至該第二催化劑載體內。隨後重複上文所述之流動路徑。

催化劑載體可由任何適合之材料形成。一般將選擇耐受反應器之操作條件的材料。一般而言，催化劑載體將由碳鋼、鋁、不鏽鋼、其他合金或能夠耐受反應條件之任何材料製造。

內容器壁及/或外容器壁可具有任何適合之厚度。適合之厚度將約為約0.1mm至約1.0mm。在一種配置中，其可約為約0.3mm至約0.5mm。催化劑載體外壁之厚度可高於形成有孔內容器壁及外容器壁之壁的厚度(若存在)。因為有孔內容器壁及/或外容器壁(若存在)在本 發明中不承受負荷，所以其可由比先前技術配置中可能之材料薄的材料組成。此將使得其能夠較容易製造且因此較便宜。

在其中整體式催化劑具有縱向通道之配置中，封閉通道底部之表面及容器之底部可作為單一單元形成或其可為連接在一起的兩個單獨零件。兩個表面可為共面的，但在一較佳配置中，其處於不同平面。在一種配置中，整體式催化劑中封閉通道底部之部分在低於容器其餘部分之底面的平面中。當使用複數個容器時，此用以輔助一個催化劑載體定位於配置在其下方之催化劑載體上。應理解，在一替代性配置中，在整體式催化劑中封閉通道底部之表面可在高於容器其餘部分之底面的平面中。

在此配置中，儘管底面一般將為實心的，但其可包括一或多個排出孔。當存在一或多個排出孔時，其可由濾網覆蓋。類似地，視情況經濾網覆蓋之排出孔可存在於封閉內通道底部之表面中。當欲以非垂直定向使用催化劑載體時，排出孔(若存在)將位於替代性位置中，亦即使用時在催化劑載體中之最低點。

一或多個間隔構件可自容器之底面向下延伸。間隔構件或各間隔構件可作為獨立組件形成，或其可藉由底面中之凹陷形成。當存在此等間隔構件時，其有助於在使用時為反應物及產物在第一催化劑載體底面與第二較低催化劑載體頂面之間流動提供清晰路徑。間隔件可約為約4mm或約5mm至約6mm至約25mm深。替代地或額外地，間隔構件可存在於頂面上或可自密封部分向上延伸。

密封部分或頂面可在其上表面上包括用於在使用時將催化劑載體定位成與堆疊於該載體上方之催化劑載體相抵的構件。定位載體之構件可具有任何適合之配置。在一種配置中，其包含一或多個其中具有孔或空隙以允許反應物進入之直立套環。該構件可充當擋板以引導流動。

無論哪種配置用於催化劑載體，套環均可自頂面向上延伸，其在使用時將定位成與堆疊在其上之催化劑載體之下表面相抵。此套環一般將包括孔以允許在使用時流體通過其中。在一種配置中，套環將與載體外壁共線，因為此將使催化劑載體之強度最大化。

無論哪種配置用於催化劑載體，載體外壁均可為光滑的或其可為成形的。若其為成形的，則可使用任何適合之形狀。適合之形狀包括褶狀、波紋狀及類似形狀。褶狀、波紋狀及其類似形狀一般將沿載體之長度縱向配置。對載體外壁進行塑形將增加載體外壁之表面積，且有助於催化劑載體插入至反應器管內，因為其將允許適應反應器管內表面上之任何表面粗糙度或反應器管中之容限差異。

載體外壁中之孔可具有任何組態。然而，將對其數目、尺寸、組態及位置進行選擇以確保不阻礙反應物及產物之流動，同時確保載體外壁保留有足夠的材料以提供用於負荷承受之所需強度。在一種配置中，孔可為孔洞或狹槽。

孔將具有任何適合之尺寸及間距。適合尺寸之選擇將視製成催化劑載體之材料的固有強度、所用材料之厚度、待堆疊於反應器管中之催化劑載體之重量及數目、所提及之壓降、反應器管之長度及其類似者而定。在一種配置中，孔之尺寸可針對反應器管中不同催化劑載體而不同。因此在一種配置中，在使用時待朝向反應器管之頂部定位之催化劑載體可具有其中定位有孔之區域，該區域由高達90%之孔所組成，然而經設計以朝向反應器管之底部定位之催化劑載體可具有僅約10%之區域作為孔。此係因為朝向反應器管之底部定位的催化劑載體所承受之重量將顯著多於定位在頂部之催化劑載體所承受之重量。考慮到需要保留以提供必要結構完整性及支撐的壁之量，熟練技術人員將能夠容易計算孔之尺寸及形狀。

可在載體外壁中移除其中定位有孔之壁材料，或可保持壁材料 部分附著於載體外壁。在此配置中，可對材料之位置進行選擇以誘導流體流動之方向。在一個實例中，孔可為狹槽且諸如經打孔以形成狹槽移除之材料可保持附著在狹槽之四個邊緣中之至少一者上。該材料可向外傾斜，使得當流體通過該狹槽流出催化劑載體時，其發生偏轉，且在載體外壁之外表面及反應器管之內表面之間的空間中誘導渦流流型。使流體以此方式渦漩將增加氣速且進一步促進當流體沿反應器管壁向下流動時所達成之熱傳遞。在一種替代性配置中，所移除之材料可用於增強其中保留該材料之載體外壁。舉例而言，所移除之材料可保持部分附著且隨後在附著處周圍彎曲，從而鋪放在其餘壁上，進而變厚且由此增強壁之所述部分。

在不希望受任何理論束縛之情況下，咸信載體外壁用以聚集來自容器之有孔外壁或整體式催化劑的反應物/產物，且引導其朝向催化劑載體之頂部，隨著其向上移動，收集較多離開容器外壁或整體式催化劑之反應物/產物。如上所述，隨後在反應器管壁與載體外壁之外側之間向下引導反應物/產物。藉由此方法，熱傳遞沿載體之全長向下而增強，但當熱交換與催化劑分開時，按需要可在反應器管壁處使用較熱或較冷的熱交換流體而不淬滅反應，且同時確保適當調節朝向容器中央之催化劑之溫度。

密封部分可以任何適合之方式形成。然而，其一般將具有足夠的可壓縮性以適應反應器管之最小直徑。密封部分一般將為可撓性的滑動密封部分。在一種配置中，可使用O形環。可使用可壓縮開口環或具有高膨脹係數之環。密封部分可由任何適合之材料形成，其限制條件為其可耐受反應條件。在一種配置中，其可為自載體外壁或催化劑載體之頂面延伸之可變形凸緣。該凸緣可經大小設定而大於反應器管之內徑，使得當催化劑載體插入反應器管中時，其經變形以貼合於其中且與反應器管相互作用。

由於在本發明中載體外壁因連接至底座及頂面而在兩端處受到限制，故載體外壁不能變形。此確保催化劑載體將在載體外壁與反應器管之內壁之間以恆定間隙保持居中位於反應器管內。

應理解，儘管載體外壁描述為自底面延伸至頂面，但載體外壁可繼續超出密封部分。因此可將密封部分定位於載體之頂部，視情況作為頂面之一部分，或可將其定位於載體外壁上之適合位置處，其限制條件為其位於載體外壁中之孔上方。密封部分可定位之處具有可撓性意謂，密封部分可厚於先前配置，且提供與反應器管壁之較大接觸面積且由此增加可用密封量。

本發明之一個優點為可在本發明之載體內向使用者提供催化劑，其隨後可易於以最少停工時間安裝在反應器管內。因此可在催化劑製造場所將催化劑裝載於催化劑載體內。其可經預還原且經穩定或經囊封，避免現場處理催化劑的需要。一旦催化劑被用過，載體即可易於作為個別單元自反應器移除且容易地輸送以視情況廢棄或再生。

可例如使用膠帶對載體外壁中之孔進行密封以便於輸送。此對於保持催化劑處於惰性氛圍下或保護操作人員免受催化劑影響可為至關重要的。隨後將在使用之前移除密封部分。類似地，可對載體之頂部進行密封。

本發明之另一個優點為先前技術配置中在確保對管狀反應器之各反應器管進行相等填充方面所指出之問題得以避免。

本發明之催化劑載體允許催化劑用於中度至高度放熱或吸熱反應中。該器件允許使用大反應器管，導致具有指定容量之反應器之重量大且成本下降，因為熱傳遞在反應器管壁處微通道區域中有效發生。此得到至冷卻/加熱介質或自冷卻/加熱介質的極佳熱傳遞。另外，由於催化劑與冷卻/加熱介質分離，故可因熱交換作用與反應分離而允許較大溫差。當複數個本發明催化劑載體插入反應器管中時， 此可在各反應器管中有效提供複數個串聯之絕熱反應器。

催化劑載體可用於諸多方法中。適合方法之實例包括供放熱反應用之反應器，該等放熱反應諸如製造甲醇之反應、製造氨之反應、甲烷化反應、轉移反應、氧化反應(諸如順丁烯二酸酐及環氧乙烷之形成)、費歇爾-托普希(Fischer-Tropsch)反應及其類似反應。吸熱反應(諸如預重組、脫氫及其類似反應)可在包括本發明之催化劑載體的反應器中進行。

本發明之催化劑載體可包括描述於GB1401518.4中之溫度量測配置，其內容以引用的方式併入。

本發明之催化劑載體可由任何適合之催化劑填充或部分填充。

根據本發明之第二態樣，提供包含複數個本發明上述第一態樣之催化劑載體的反應器管。

根據本發明之第三態樣，提供包含上文第二態樣之反應器管中之一或多者的反應器。

根據本發明之第四態樣，提供用於進行反應之方法，其中反應物進入上文第一態樣之催化劑載體、上文第二態樣之反應器管或上文第三態樣之反應器中。

反應物通過催化劑床之流動較佳為徑向。

現將藉由實例，參照隨附圖式描述本發明，其中：圖1為本發明之催化劑載體之一個實施例的透視圖；圖2為側視截面圖；圖3為載體外壁之孔之一種組態的透視圖；圖4為通過孔之氣流的示意性圖解；及圖5為一個替代性配置之截面圖。

本發明之催化劑載體1之一個實例圖示於圖1至圖3中。載體1包含具有有孔內容器壁3及有孔外容器壁4之環形容器2。有孔壁3界定內 通道5。頂面6在頂部處封閉環形容器。其位於朝向環形容器2之內容器壁3及外容器壁4的頂部的點處，使得形成唇緣7。底面8封閉環形容器2之底部且表面9封閉由內容器壁3所形成之內通道5。表面9位於高於底面8之平面的平面中。

密封部分10自上表面6延伸且提供與內通道5同軸之直立套環11。

帽蓋12封閉內通道5之頂部。帽蓋中之孔13允許流體進入。

載體外壁14包圍容器2。孔16允許流體自催化劑載體外溢。

本發明之催化劑載體1位於反應器管15中。氣體之流動由箭頭示意性地示出在圖2中。

如圖3中所示，載體外壁材料中之一些可與載體外壁保持相連。如圖4中所示，此凸緣使得氣體在其自催化劑載體離開時發生渦漩。

在圖5中所示之配置中，間隔件20可位於催化劑載體上方，間隔件20之側壁可與載體外壁成一體或可為獨立物件。孔21位於間隔件壁中以允許流動至催化劑載體頂面上方之空間中。

在此配置中，反應物流經間隔件20中之孔21且流動至頂面6上方之空間內。隨後流動與圖2中所示相同。

1‧‧‧催化劑載體

2‧‧‧環形容器

3‧‧‧有孔內容器壁

4‧‧‧有孔外容器壁

5‧‧‧內通道

6‧‧‧上表面/頂面

7‧‧‧唇緣

8‧‧‧底面

9‧‧‧表面

10‧‧‧密封部分

11‧‧‧直立套環

12‧‧‧帽蓋

13‧‧‧孔

14‧‧‧載體外壁

15‧‧‧反應器管

16‧‧‧孔

20‧‧‧間隔件

21‧‧‧孔

圖1為本發明之催化劑載體之一個實施例的透視圖；圖2為側視截面圖；圖3為載體外壁之孔之一種組態的透視圖；圖4為通過孔之氣流的示意性圖解；及圖5為一個替代性配置之截面圖。

1‧‧‧催化劑載體

2‧‧‧環形容器

3‧‧‧有孔內容器壁

4‧‧‧有孔外容器壁

5‧‧‧內通道

6‧‧‧上表面/頂面

7‧‧‧唇緣

8‧‧‧底面

9‧‧‧表面

10‧‧‧密封部分

11‧‧‧直立套環

12‧‧‧帽蓋

13‧‧‧孔

14‧‧‧載體外壁

15‧‧‧反應器管

16‧‧‧孔

Claims (11)

1. 一種插於管狀反應器之反應器管中之催化劑載體，該催化劑載體包含：供使用時容納催化劑之容器，該容器具有封閉該容器之底面及頂面；自該底面延伸至該頂面之載體外壁；自該容器延伸出延伸超過該載體外壁之距離之密封部分；該載體外壁具有位於該密封部分下方之孔。
2. 如請求項1之催化劑載體，其包含：供使用時容納催化劑之環形容器，該容器具有界定內通道之有孔內容器壁、有孔外容器壁、封閉該環形容器之頂面及封閉該環形容器之底面；封閉藉由該環形容器之該內容器壁所形成之該內通道之底部的表面。
3. 如請求項2之催化劑載體，其包含封閉藉由該有孔內容器壁所形成之該內通道之帽蓋，該帽蓋包括一或多個孔。
4. 如請求項1至3中任一項之催化劑載體，其中該載體外壁為光滑的或成形的。
5. 如請求項1至4中任一項之催化劑載體，其中該載體外壁中之該等孔為狹槽。
6. 如請求項1至5中任一項之催化劑載體，其中當該等孔形成時，該壁材料保持部分附著於該載體壁。
7. 如請求項6之催化劑載體，其中該附著材料經組態以誘導流體流動之方向。
8. 如請求項1至7中任一項之催化劑載體，其額外包括催化劑。
9. 一種反應器管，其包含複數個如請求項1至8中任一項之催化劑載體。
10. 一種反應器，其包括一或多個如請求項9之反應器管。
11. 一種用於進行反應之方法，其中反應物進入如請求項1至8中任一項之催化劑載體、如請求項9之反應器管或如請求項10之反應器中。