[发明专利]具有在反应器的安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置的容器系统

说明书

本发明涉及一种容器系统，其具有在安全互锁跳闸或关闭期间用于催化剂保护的装置，该系统包括反应器(R)；用于工艺气体的入口管线(i)；硫防护(S)；至少一个吸附容器(A)，其含有选择性地吸附反应器吹扫气体的吸附剂；和用于来自反应器(R)的产物流的出口管线(o)。吸附容器(A)与正常管道平行地安装在硫防护(S)的上游或下游，从而降低反应器中碳形成的风险。

本发明涉及一种容器系统，其具有在反应器的安全互锁跳闸(interlock trip)或关闭期间用于催化剂保护的装置。本发明还涉及一种用于关闭本发明的容器系统同时降低下游反应器中碳形成的风险的方法。

如本文所使用的，“安全互锁跳闸”是工艺的自动停止，以便在异常操作危及任何人员、工艺设备或环境的情况下对其进行保护。为了实现最大的安全性，跳闸系统通常独立于正常控制系统。如果工艺值偏离预设值，则系统被激活。

更具体地，本发明基于与正常管道平行地在硫防护的上游或下游的入口管线上安装吸附容器，其用于在跳闸或关闭的情况下使用。当系统中的压力由于关闭而降低时，则吸附容器上游的气体将通过所述容器，以通过保留CH₄和CO而增加氢气浓度，从而降低下游反应器中碳形成的风险，该反应器优选为甲烷化反应器。吸附容器中的填充材料可以例如是

在甲烷化工艺中，在催化剂存在下并根据以下反应方案之一或其两者，甲烷由碳氧化物和氢气的形成快速地达到平衡：

CO+3H₂<＝>CH₄+H₂O (1)

CO₂+4H₂<＝>CH₄+2H₂O (2)

这些反应会与如下的一氧化碳和二氧化碳之间的平衡偶联：

CO+H₂O<＝>CO₂+H₂ (3)

无论是通过反应(1)或(2)还是其两者，甲烷形成的净反应都是高度放热的。

从蒸汽重整领域已知的是，根据操作条件和实际的催化剂配方，催化剂可能形成碳。碳可以在催化剂上由甲烷、一氧化碳或高级烃形成。碳由甲烷和一氧化碳的形成可以通过以下反应表示：

CH₄<＝>C(s)+2H₂ (4)

2CO<＝>C(s)+CO₂ (5)

CO+H₂<＝>C(s)+H₂O (6)

所形成的碳取决于操作条件和催化剂。通常，Ni-催化剂上的碳是所谓的碳晶须的形式。如上所述，催化剂和操作条件的选择将决定碳是否形成。根据所谓的平衡气体原理，如果热力学预测在反应(1)-(3)的平衡之后由反应(4)-(6)中的一个或多个而形成碳，那么将形成碳。在这种情况下避免碳形成的方法包括降低温度和增加进入反应器的进料气体中的蒸汽含量。

应当指出的是，即使平衡气体原理没有预测碳形成，碳也可能以晶须或胶的形式形成。这种可能性取决于实际的催化剂和详细的操作条件，并且通常将基于实验数据进行评估。

根据如下给出的(对于乙烷)类似于上述反应(4)的反应，碳也可以由高级烃形成：

C₂H₆<＝>2C(s)+3H₂