用于实施自热气相脱氢的反应器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在设计为整料(4)的非均相催化剂上借助含氧气流(3)实施含烃气流(2)的自热气相脱氢以获得反应气体混合物的呈圆柱体或棱柱体形式的反应器(1)，其中反应器(1)的内部借助在反应器(1)纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳(G)分成下述部分：具有一个或多个催化活性区(5)的内部区域(A)，在每个催化活性区(5)中提供上下、左右及前后相互堆叠的整料(4)的各填充物且在每个催化活性区(5)之前提供具有固定内件的混合区(6)；以及与内部区域(A)同轴设置的外部区域(B)，所述反应器的特征在于：内部区域(A)借助在高达700℃的温度下具有小于0.05W/m·K热导率(λ)的高性能微孔绝热材料与所述反应器的外部区域(B)绝热。
【专利说明】用于实施自热气相脱氢的反应器
[0001]本发明涉及一种用于使用构造为整料的非均相催化剂实施自热气相脱氢的反应器以及使用所述反应器的方法。
[0002]陶瓷或金属整料已经被确定为用于移动和固定废气净化中贵金属催化剂的催化剂载体。通道提供对流动的低阻力且同时为气相反应介质提供对催化剂外表面的均匀可及性。与其中颗粒周围流动中的许多偏转导致大的压降且催化剂表面不可均匀利用的无序床相比，这是有利的。对于在高温下在绝热反应条件下的具有高体积流动的催化方法，整料的使用通常是有利的。在化学工艺技术中，这些特征尤其适用于在400-700°C的温度范围内进行的脱氢反应。
[0003]催化剂技术的进步使得脱氢氢气可在烃存在下选择性燃烧，例如如US7，034，195所述。该运行模式被称作自热脱氢且允许直接加热脱氢反应器，从而使得用于间接预热和中间加热反应混合物的复杂装置变得不再是必需的。一种该方法例如描述于US2008/0119673中。然而，该方法具有严重的缺点，即脱氢在呈丸粒形式的非均相催化剂上进行:丸粒床的高流动阻力需要大的反应器横截面和相应的低流速，以限制催化活性层中的压降。该缺点由用于引入并分配氧气的非常复杂的装置弥补，这损害了自热脱氢的优点。
[0004]非在先公开文献的欧洲专利申请EP09177649.2公开了使用构造为整料的非均相催化剂自热气相脱氢烃的反应器以及方法，这确保了在高的反应温度下，常常在约400-700°C的范围内对可燃性反应介质的安全控制，以及尤其是在装备反应器时以及在更换催化剂时，整料的简单易及性和处理性。
[0005]EP09177649.2提供了一种用于在构造为整料的非均相催化剂上借助含氧气流实施含烃气流的自热气相脱氢以获得反应气体混合物的呈基本卧式圆柱体形式的反应器，其中:
[0006]-所述反应器的内部借助在反应器纵向上设置且在周向上为气密性的并且在套壳G两个端面处开口的可拆卸圆柱状或棱柱状套壳G分成下述部分:
[0007]-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料组成的填充物和在每个催化活性区之前的在每种情况下具有固体内件的混合区，和
[0008]-与内部区域A同轴设置的外部区域B，
[0009]-具有一个或多个用于使待脱氢的含烃气流进入外部区域B中的进料管道，待脱氢的烃气流在反应器一端偏转并经由均流器引入内部区域A中，
[0010]-具有一个或多个可彼此独立调节的进料管道，其中各进料管道提供有一个或多个用于使含氧气流进入各混合区的分配腔，和
[0011]-在反应器的相同端具有用于自热气相脱氢的反应混合物的出料管道，其作为用于待脱氢的烃气流的进料管道。
[0012]在设置有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道的反应器一端处，有利地提供壳管式换热器，所述换热器具有使自热气相脱氢的反应气体混合物从中通过的管束，以及使待脱氢的含烃气流与自热气相脱氢的反应混合物逆流地从中通过的管之间的中间空间。
[0013]EP10196216.5描述了就安全角度而言的改良反应器，即用于在构造为整料的非均相催化剂上借助含氧气流实施含烃气流的自热气相脱氢以获得反应气体混合物的呈基本上卧式的圆柱体或棱柱体形式的反应器，其中:
[0014]-所述反应器的内部借助在反应器纵向上设置的圆柱状或棱柱状可拆卸气密性套壳G分成下述部分:
[0015]-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料组成的填充物和在每个催化活性区之前的在每种情况下具有固体内件的混合区，和
[0016]-与内部区域A同轴设置的外部区域B，和
[0017]-在与套壳G相连的反应器一端处提供换热器，
[0018]-具有一个或多个用于待脱氢的含烃气流的进料管道，
[0019]-具有一个或多个用于使含氧气流进入每个混合区的可彼此独立调节的进料管道，其中每个进料管道提供有一个或多个分配腔，和
[0020]-具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道，其中:
[0021]且其中为外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，并将待脱氢的含烃气流经由进料管道引入换热器中，借助逆流的反应气体混合物通过间接热交换而加热，并进一步将其输送至相对于所述换热器的反应器一端，在此偏转，经由均流器引入内部区域A中并在混合区与含氧气流混合，此时在所述反应器的内部区域A中发生自热气相脱氢。
[0022]因此，提供了一种具有反应器外壁(即不与介质接触、既不与含烃料流接触也不与含氧料流接触的承压壳)的反应器。
[0023]鉴于上述内容，本发明的目的是进一步改善上述反应器，尤其是就能量消耗而言。
[0024]所述目的通过一种用于在构造为整料的非均相催化剂上借助含氧气流实施含烃气流的自热气相脱氢以获得反应气体混合物的呈基本上卧式的圆柱体或棱柱体形式的反应器，其中:
[0025]-所述反应器的内部借助在反应器纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳G分成下述部分:
[0026]-具有一个或多个催化活性区的内部区域A，其中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料组成的填充物和在每个催化活性区之前的在每种情况下具有固体内件的混合区，和
[0027]-与内部区域A同轴设置的外部区域B，和
[0028]-在与套壳G连接的反应器一端处提供换热器，
[0029]-具有一个或多个用于待脱氢的含烃气流的进料管道，
[0030]-具有一个或多个可彼此独立调节的用于使含氧气流进入每个混合区的进料管道，其中每个进料管道提供有一个或多个分配腔，和
[0031]-具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道，其中:
[0032]-为外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，和
[0033]-将待脱氢的含烃气流经由进料管道引入换热器中，在所述换热器中借助逆流的反应气体混合物通过间接热交换而加热，并进一步将其输送至相对于所述换热器的反应器一端，在此偏转，经由均流器引入内部区域A中并在混合区中与含氧气流混合，此时在所述反应器的内部区域A中发生自热气相脱氢；
[0034]其中内部区域A借助在高达700°C的温度下具有小于0.05W/m*K热导率λ的高性能微孔绝热材料与反应器的外部区域B绝热。
[0035]已发现ΕΡ10196216.5所述反应器的热损失可通过使所述反应器的内部区域A绝热而显著降低，其中向内部区域A中供入进料流，即待脱氢的含烃气流和含氧气流，彼此混合并反应以获得反应气体混合物，其通过与含烃进料气流间接热交换而预热，随后从使用高性能微孔绝热材料的反应器外部区域B离开该反应器。由于自热气相脱氢在反应器的内部区域A中在约400-700°C的高温下发生，该热绝缘比外部区域B中的更为重要。
[0036]根据本发明，将在高达700°C的温度下具有〈0.05ff/m.K热导率λ的高性能微孔材料用于该目的。该类材料作为具有连续结构的超级绝热体描述于VDl- Warmeatlas,2002年第9版，Kf8节中。因此，超级绝热体为总传热率显著低于静态空气的绝热体。
[0037]在相同的传热系数下，由高性能微孔绝热材料构成的本发明绝热体具有与常规纤维绝热体相比显著更低的热容和显著更小的体积。然而，低热容对控制催化剂再生中的燃烧工艺期间的温度而言是不可或缺的；低体积尤其也有利于将所有热应力组件集成至单独的共用外壳中。
[0038]作为高性能微孔绝热材料，尤其可使用由含硅物质构成的材料。这些尤其由作为主组分的细碎二氧化硅和作为其他组分的用于使红外辐射最小化的遮蔽剂制成。还可使用混合物作为遮蔽剂。所述高性能微孔绝热材料尤其呈具有约20nm平均孔尺寸的微孔颗粒形式。
[0039]该类材料例如由Porextherm的WDS? Ultra已知:WDS? Ultra包含约80%
的二氧化硅作为主组分以及约15%的碳化硅，且尤其确保通过热传导、通过对流和通过热辐射的低传热率。
[0040]由于所用微孔材料的孔结构以及所述材料颗粒为球状这一事实，颗粒之间的接触点无限小，从而导致极低的固态传导率。
[0041]由气体热传导所导致的传热同样非常低。由于具有比气体分子的平均自由程更小的为20nm平均孔尺寸的微孔材料的孔结构，这主要导致气体分子与孔壁发生碰撞，其结果是各分子之间的能量交换降至最低。
[0042]热辐射传热借助电磁波进行，且随着温度的升高而变得逐渐重要，尤其是高于400°C。向所述微孔材料混合物中添加红外吸收材料(遮蔽剂)也显著限制了该类热传递。
[0043]出于上述原因，与常规绝热材料如矿物纤维、轻质耐火砖或无机绝热板相比，借助本发明所用的微孔绝热材料可获得高得多的绝热效果。因此，对相同的绝热效果而言，层厚度可例如降低6倍，且重量可降低2-15倍。
[0044]通过使用真空技术可获得另一改进，包括使用真空板或由板制成的成型部件。
[0045]特别地，借助所述高性能微孔绝热材料使罩壳G、换热器、用于待脱氢的含烃气流的进料管道和用于含氧气流的进料管道与所述反应器的外部区域B绝热。
[0046]所述高性能微孔绝热材料有利地以板或由板制成的成型部件形式使用。[0047]所述板或由板制成的成型部件优选包封在提高其机械稳定性的材料层中。
[0048]可有利地将金属，尤其优选不锈钢或铝用作用于该目的的材料。
[0049]可有利地对由所述高性能微孔绝热材料的板制成的成型部件进行设置以使得其能彼此互锁，从而总是确保在机械和热应力下连续绝热。
[0050]在所述反应器的纵向上提供圆柱状或冷柱状罩壳G并将所述反应器的内部分成内部区域A与内部区域A同心设置的外部区域B。
[0051]外部区域B提供有在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，即不直接参与自热气相脱氢反应的气体或气体混合物，尤其是选自水、二氧化碳、氮气和稀有气体或其混合物的气体。优选将蒸汽用作在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体，因为其可通过冷凝再次以简单方式从所述反应气体混合物中分离除去。
[0052]优选使在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体作为吹扫气流以与含烃气流的质量流量相比为低的质量流量通过内部区域A，即基于含烃气流的质量流量为1/5-1/100的质量流量，优选1/10-1/50质量流量(在基于内部区域A中的压力为2-50毫巴，优选25-30毫巴的低表压下)。
[0053]可有利地将吹扫气流输送通过外部区域B，这包括经由一个或多个位于反应器一端处的进料管道将其引入反应器的外部区域B中，并优选经由一个或多个连接管道进一步输送至位于反应器的相对一端处的反应器内部区域A中，所述连接管道有利地设置成与用于待脱氢的含烃气流的进料管道呈不为90°的角。
[0054]优选对所述一个或多个将吹扫气流从外部区域B输送至内部区域A中的连接管道进行设置以避免其反向流动，例如通过具有螺旋形状。用于使吹扫气流从外部区域B进入连接管道的入口应优选设置在所述反应器外部区域B中尽可能高的位置。
[0055]所述吹扫气流连续吹扫反应器的外部区域B，且使其不含反应气体混合物的组分。
[0056]使换热器(尤其可为壳管式换热器或板式换热器)连接在套壳G的一端。在壳管式换热器的情况下，对其与套壳G之间的连接加以设置以使得内部区域A与所述壳管式换热器的管内部连通。在板式换热器的情况下，所述反应器的内部区域A与所述板式换热器的板之间的间隙连通。
[0057]壳管式换热器的管之间的中间空间或者在每种情况下焊接在一起以形成板式换热器的换热板的两块板之间的中间空间经由管道连接，所述管道导向与所述换热器相对的反应器一端，并在此偏转至与所述换热器相对的套壳G—端，因此至所述反应器的内部区域从而以气密方式与外部区域B形成密封。
[0058]使含烃料流输送通过壳管式换热器的管之间的中间空间，或者在板式换热器的情况下通过在每种情况下形成换热板的金属板之间的中间空间，借助逆流循环通过所述管或通过所述板式换热器的板之间的间隙的产物气流加热，输送至所述反应器的相对一端，在此偏转并引入套壳的内部区域A中。
[0059]所述自热气相脱氢在以整料形式存在的非均相催化剂上进行。
[0060]就本发明而言，整料为具有多个彼此平行设置且具有0.5-4mm窄横截面的连续通道的单块平行六面体块。
[0061]所述整料优选由作为载体材料的陶瓷材料形成，其上施加(优选通过载体涂覆方法施加)有催化活性层。[0062]左右、上下及前后相互堆叠以形成填充物的整料优选包封在可膨胀垫中或矿物纤维无纺布中并塞入具有夹紧装置的罩中。作为矿物纤维无纺布，优选使用已知用于废气催
化剂的无纺布，例如获自3M?的丨nteram?趟。
[0063]可膨胀垫由废气催化净化已知且描述于例如DE-A4026566中:其基本上由具有包埋的云母的陶瓷纤维构成。由于包埋的云母，所述可膨胀垫在升高的温度下膨胀，因此其中的包封体即使在升高的温度下也特别稳固地保持。
[0064]对矿物无纺布或可膨胀垫加以选择，以使得其在加热时膨胀并使通常的陶瓷整料对罩壳密封，尤其是防止整料与罩壳的摩擦和反应气体混合物沿罩壳内壁的旁流。
[0065]所述整料包封于其中的可膨胀垫确保了该整料的稳定位置，这是因为其在经历热膨胀时产生夹持力。然而，在不正确的条件下该加持力可降低。因此，可有利地提供夹持装置:为此，将所述可膨胀垫的对应于反应气体混合物出口的其一端塞入由耐高温纺织筛网形成的U-型材中，所述筛网可例如为金属的。将具有对应于所述可膨胀垫的横截面的横截面且与该垫连接并提高在反应气体混合物流动方向上的宽度的金属型材置于所述可膨胀垫的范围内。因此，所述金属型材起载体作用以防止所述可膨胀垫在反应气体混合物流动方向上的偏移。
[0066]将所述包封在可膨胀垫中的整料置于罩壳中。
[0067]所述罩壳有利地由在高温下，常常在约400-70(TC下机械和化学稳定且还对自热气相脱氢不具有催化活性的材料制成。
[0068]所述罩壳优选由耐热材料，尤其是具有材料编号1.4541、1.4910或1.4841的不锈钢制成。
[0069]所述罩壳应非常薄以获得非常低的热容且因此限制外部区域B与内部区域A之间的热损失。
[0070]所述罩壳可优选为绝热的。
[0071 ] 所述罩壳可优选可拆卸地安装在反应器中。
[0072]所述罩壳优选构造成立方体。
[0073]所述构造为立方体的套壳的侧壁优选构造为可单独卸下，从而可更换催化活性区中的全部填充物或填充物的单独整料。
[0074]所述单独整料以所需数量左右、上下及前后相互堆叠以填充催化活性区并形成填充物。
[0075]在每个填充物之前提供至少一个具有非催化活性的固定内件的混合区。含烃气流与含氧料流的混合在混合区中进行，其中含氧气流与含烃进料流的混合在流动方向上的第一混合区中进行，且含氧气流至仍待脱氢的含烃反应气体混合物中的中间引入在各个随后的混合区(在流动方向上)中进行。
[0076]可优选将待脱氢的含烃气流在两个或更多个位置引入换热器中，尤其是作为具有较高质量流量的主料流和一股或多股具有比主料流更低的质量流量的次料流。
[0077]为了加热待脱氢的含烃气流，除换热器之外，可提供一个或多个辅助加热装置。作为辅助加热装置，可离置于各催化活性区上游的混合区入口尽可能近地通过用于待脱氢的含烃气流的进料管道弓I入氢气。
[0078]作为替代或者额外地，可在用于含烃气流的进料管中在后者从换热器排出后，以电加热形式提供所述辅助加热，其优选可拆卸地作为插入系统安装在所述反应器的外部区域B中。作为替代或者额外地，可提供马弗炉作为辅助加热装置。
[0079]由于所述反应器优选设计成基本卧式的圆柱体，将包含整料填充物的内部空间A负载在大面积上，由此经受降低的机械应力。此外，该反应器设计使得更易接近各整料填充物。
[0080]所述反应器的外壁优选由许可用于压力容器的合金钢，尤其是黑钢(blacksteel)，优选Kesselblech HII，或者材料编号为1.4541或1.4910的合金钢制成。所述反应器的外壁也可用熟耐火土衬覆盖。
[0081]各混合区优选包括由多个平行插入的管形成的管分配器，所述管位于与反应器纵向垂直的平面中、与一个或多个分配腔连接且具有多个均匀间隔的出口以用于从该插入管中排出含氧气流以及多个均匀间隔的混合元件。
[0082]所述混合元件可有利地构造为混合板。
[0083]所述换热器优选为壳管式换热器。
[0084]所述壳管式换热器有利地由高耐热不锈钢，尤其是材料编号为1.4541或1.4910的不锈钢制成。所述壳管式换热器的管有利地通过背板焊接安装在管板的两端而不留下间隙，并将所述壳管式换热器的管板包覆在具有耐热不锈钢，尤其是材料编号为1.4841的不锈钢的板的热气体侧。
[0085]优选在罩壳G的将含烃气流引入内部区域A中的端面处设置整流器。
[0086]本发明还提供了 一种使用上述反应器实施自热气相脱氢的方法。
[0087]在优选的完全连续的运行模式中，可使用两个或更多个反应器，其中至少一个反应器用于自热气相脱氢且同时至少一个其他反应器再生。
[0088]自热气相脱氢优选为丙烷、丁烷、异丁烷或丁烯的自热脱氢。
[0089]本发明的反应器和本发明的方法尤其具有如下优点:通过使用由高性能微孔绝热材料组成的超级绝热体，自热气相脱氢的能量平衡与常规反应器相比得以显著改进。
[0090]下文借助实施例和附图阐述本发明。
[0091]在所述附图中:
[0092]图1显示了在垂直面中通过呈基本上卧式的圆柱体形式的本发明反应器的优选实施方案的纵剖面；
[0093]图2显示了通过呈具有垂直纵轴的立式圆柱体形式的本发明反应器的优选实施方案的纵剖面；
[0094]图3显示了在水平面中通过图1所示反应器的纵剖面；
[0095]图4显示了在平面C-C中通过图1所示反应器的横截面；
[0096]图5显示了在平面D-D中通过图1所示反应器的横截面；
[0097]图6显示了在平面E-E中通过图1所示反应器的横截面；
[0098]图7显示了在平面F-F中通过图1所示反应器的横截面；且
[0099]图8示意性地显示了与常规绝热材料相比，获自Porextherm的高性能微孔绝热材
料WDS?的导热率值与温度的函数。
[0100]在所述附图中，在每种情况下相同的附图标记表示相同或相应的特征。
[0101]图1的垂直面中的纵剖面示意性地显示了本发明反应器I的优选实施方案，经由进料管道7为其提供待脱氢的含烃气流2，且经由具有分配腔10的进料管道9为其提供含氧气流3。
[0102]图1显示罩壳G将反应器I的内部分成内部区域A和外部区域B。在内部区域A中，存在例如三个每个催化活性区5，在各催化活性区5中提供由未详细示出且上下、左右及前后相互堆叠的整料4组成的填充物，且在每个催化活性区5之前提供具有固体内件的混合区6。使待脱氢的含烃气流2通过换热器12，通过与反应气体混合物间接热交换而加热，并进一步输送至反应器的相对一侧，在此偏转，经由均流器8引入内部区域A中，在混合区6中与含氧气流3混合，此时在具有整料4的催化活性区5中发生自热气相脱氢。反应气体混合物经由位于换热器12出口处的收集箱13并通过出料管道11从反应器中取出。
[0103]附图标记14表示在进入内部区域A入口处由圆锥几何形状至立方几何形状的过渡，附图标记15表示在换热器12的产物气体出口处由立方体至圆锥体的过渡。
[0104]附图标记16表示高性能微孔绝热材料，其显示为阴影区域且使反应器I的内部区域A与外部区域B绝热。
[0105]图2显示了与图1所示类似的反应器，但为具有垂直纵轴的立式反应器；
[0106]图3显示了与图1所示相同的反应器,但显示了水平面中的纵剖面；
[0107]图4显示了在混合区6的区域(剖面C-C)中通过图1和2所示反应器的横截面；
[0108]图5显示了在催化活性区5的区域(剖面D-D)中通过相同反应器的横截面；
[0109]图6显示了在进入换热器12的反应气体入口区域中通过相同反应器的横截面；
[0110]图7显示了在换热器12的反应气体出口区域中通过相同反应器的横截面。
[0111]在所有横截面视图(图4-7)中，可看出使内部区域A与外部区域B绝热的由高性能微孔绝热材料(附图标记16)组成的绝热体。
[0112]图8显示了本发明所用的高性能微孔绝热材料(例如获自Porextherm的WDS?:
)的极低导热率值(曲线I)，以及与此相对照的常规绝热材料，即硅-硅酸盐板(曲线2)、硅酸钙镁纤维垫(曲线3)、玻璃棉(板和垫)(曲线4)和岩棉(垫)，其中导热率λ (以W/m.K计)绘于纵坐标上，温度(V )绘于横坐标上。
[0113]下文借助实施例阐述本发明。借助实施例详细描述工业规模的反应器I的优选实施方案:
实施例
[0114]外壳(具有凸板端的基本卧式圆柱体)的尺寸为:
[0115]长度:24500mm
[0116]直径:6000mm
[0117]外壳的材料:HII
[0118]外壳的设计数据:
[0119]压力: 7巴(绝对)
[0120]温度:350°C
[0121]所述反应器包括如下各组件(材料1.4541):
[0122]-1个用于使进料气体通过反应器外壁进入集成换热器(图1中的附图标记12)的进料管道DN1000 (图1中的附图标记7)(主料流80-100%，可调)。[0123]-1个具有壳管式结构的集成换热器，附图标记12 ；
[0124]进料气体在壳侧交叉逆流流动；产物气体流经11000根管，20mmX 2mmX 6000mm ；三角定位26mm ;管分布在两个尺寸各自为3370mmX 1000mm的矩形区域上。
[0125]在管板后面将所述管焊接至管板上。所述换热器在冷侧具有浮头补偿器。
[0126]-1个用于使进料气体通过反应器外壁进入集成换热器中的进料管道DN600(旁流0_20%，可调)。
[0127]-1个用于将进料气体由集成换热器12的出口连接至反应器入口的连接管道DNIOOOo
[0128]在连接管道中安装有电辅助加热。
[0129]-1个用于使加热气体17进入位于换热器12与内部区域A入口之间的连接管道中的进料管道DN200和混入设备；混入设备构造为孔管系统。使用氢气作为加热气体。
[0130]-1个由DN1000从圆锥形圆滑过渡至立方体(罩壳G的入口)的过渡14，3370mmX 2850mm，具有3个集成的孔板作为均流器8。
[0131]-3个混合区6，其在每个催化活性区5之前具有固定内件通道，在每种情况下包括20个分配管DNl25。
[0132]-1个罩壳G，用于容纳整料4
[0133]尺寸:3370mmX 2850mm X 8500mm
[0134]出于更易安装的目的，预先安装整料以形成较大的填充物。一个填充物包含由膨胀垫隔开的6X4块整料。所述垫借助粘接的金属筛网保护以免解体和在流动方向的端面处摩擦。各整料4通过垫片固定以免运动。
[0135]借助结实的盒将各填充模块夹在外部上。各填充模块构造呈推入模块形式。借助薄密封垫使所述推入模块对实际的反应器罩壳密封。
[0136]-3个催化活性区5，其适当地装备有整料4的填充模块。
[0137]各催化活性区5包含15行彼此前后设置的整料。各整料行包含240块整料。总之，催化活性区5包含3600块尺寸为150mmX 150mmX 150mm的整料。
[0138]将各整料行隔开。在这些空间中安装用于调节和控制工艺的合适温度测量设备。
[0139]-1个由罩壳G至集成换热器12的过渡
[0140]尺寸:3370mmX2850mmX700mm;矩形[0141 ] 所述过渡区构造为焊接结构。
[0142]-1个用于使集成换热器12的反应气体混合物由矩形3370mmX 2850mm过渡至圆DN1500的过渡15 ;圆锥过渡构造。
[0143]-1个用于使反应气体混合物通过反应器外壁的出料管道11DN1500。
[0144]-3个用于使含O2气体通过反应器外壁进入各催化活性区5的分配腔10中的进料管道DN6009。
[0145]所有内件均具有例如由Porextherm的WDS?组成的高性能微孔绝热材料(超级
绝热体)16，以使内部区域A与外部区域B绝热。该超级绝热体借助金属套保护(包封)以防摩擦和湿气。所述反应器的承压外壁在外部绝热。
【权利要求】
1.一种用于在构造为整料(4)的非均相催化剂上借助含氧气流(3)实施含烃气流(2)的自热气相脱氢以获得反应气体混合物的呈圆柱体或棱柱体形式的反应器(1)，其中: -反应器(I)的内部借助在反应器(I)纵向上设置的圆柱状或棱柱状气密性套壳G分成下述部分: -具有一个或多个催化活性区(5)的内部区域A，其中提供由上下、左右及前后相互堆叠的整料(4)组成的填充物和在每个催化活性区(5)之前的在每种情况下具有固体内件的混合区(6)，和 -与内部区域A同轴设置的外部区域B，和 -在套壳G之后的反应器一端处提供换热器(12)， -具有一个或多个用于待脱氢的含烃气流(2)的进料管道(7)， -具有一个或多个可彼此独立调节的用于使含氧气流(3)进入每个混合区(6)的进料管道(9)，其中每个进料管道(9)提供有一个或多个分配腔(10)，和-具有用于自热气相脱氢的反应气体混合物的出料管道(11)，其中: -为外部区域B提供在自热气相脱氢反应条件下呈惰性的气体， -将待脱氢的含烃气流⑵经由进料管道(7)引入换热器(12)中，在换热器(12)中借助逆流的反应气体混合物通过间接热交换而加热，并进一步将其输送至相对于换热器(12)的反应器一端，在此偏转，经由均流器(8)引入内部区域A中并在混合区(6)中与含氧气流(3)混合，此时在反应器( I)的内部区域A中发生自热气相脱氢； 其中内部区域A借助在高达700°C的温度下具有小于0.05W/m*K热导率λ的高性能微孔绝热材料(16)与所述反应器的外部区域B绝热。
2.根据权利要求1的反应器(I)，其构造成基本上卧式的圆柱体或棱柱体形式。
3.根据权利要求1或2的反应器(I)，其中罩壳G、换热器(12)、用于待脱氢的含烃气流(2)的进料管道(7)和用于含氧气流(3)的进料管道(9)借助高性能微孔绝热材料(16)与所述反应器的外部区域B绝热。
4.根据权利要求3的反应器(I)，其中将高性能微孔绝热材料(16)施加至罩壳G、换热器(12)、用于待脱氢的含烃气流(2)的进料管道(7)和用于含氧气流(3)的进料管道(9)的朝向反应器外部区域B的一侧。
5.根据权利要求1-4中任一项的反应器(I)，其中将包含作为主组分的细碎二氧化娃和作为其他组分的用于使红外辐射最小化的遮蔽剂且呈平均孔尺寸为约20nm的微孔颗粒形式的材料用作高性能微孔绝热材料(16)。
6.根据权利要求1-5中任一项的反应器(I)，其中高性能微孔绝热材料(16)以板或由板制成的成型部件形式使用。
7.根据权利要求6的反应器(I)，其中所述板或由板制成的成型部件包封在提高其机械稳定性的材料的层(17)中。
8.根据权利要求7的反应器(I)，其中制造层(17)的材料为金属，优选为不锈钢或铝。
9.根据权利要求6-8中任一项的反应器(I)，其中对由板制成的高性能微孔绝热材料(16)的成型部件加以设置以使其能彼此互锁，从而使得其总是确保在机械和热应力下连续绝热。
10.一种使用根据权利要求1-9中任一项的反应器实施自热气相脱氢的方法。
11.根据权利要求10的方法，其中所述自热气相脱氢为丙烷、丁烷、异丁烷、丁烯或乙苯的脱氢。
【文档编号】C07C5/48GK103702753SQ201280036097
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年8月1日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】G·奥尔贝特, U·韦格勒, G·科利欧斯, C·特莱切赫兰斯, R·赫斯特, A·京格尔, R·鲍尔 申请人:巴斯夫欧洲公司