[发明专利]用于进行非均相催化气相反应的反应器和该反应器的用途

说明书

本发明涉及一种用于进行非均相催化气相反应的反应器，其包括一个内装元件(11，35)或在非均相催化气相反应的气体混合物通过所述反应器(10)的流动方向上相继布置的多个内装元件(11，35)，其中所述内装元件在整个反应器横截面上延伸，其特征在于，所述一个或多个内装元件(11，35)至少部分地由纤维复合陶瓷材料制成。

技术领域

本发明涉及一种用于进行非均相催化气相反应的反应器以及用途。

背景技术

在用于进行非均相催化气相反应的反应器中，反应温度经常达到处于约600℃至1500℃的范围内、特别是处于约800℃至1000℃的范围内的值。

为了保持这些高温远离反应器的压力壁，经常以床形式存在的非均相催化剂安装在催化剂篮中，催化剂篮由布置在反应器外壳上的合适的托座、保持器或托架支承。一般使用金属合金作为用于这种催化剂篮的材料。在反应器运行期间，催化剂篮膨胀，其中典型的镍铬合金——例如线性膨胀系数为18-20×10^-61/K的高耐热合金Inconel^TM600(材料编号2.4816)——的线性膨胀在1000℃的反应温度和5m的反应器直径下为约80-90mm。由于金属篮的这种膨胀，非均相催化剂的床沉降在篮的外侧区域中。当反应器反复起动和停止运行时，反复进行加热和冷却循环，其结果是催化剂篮的外侧区域中的床内凹陷变得更深。这导致床外边缘处的气流旁路。另外，篮在冷却期间的收缩可能会压碎催化剂颗粒。视用途而定，必须接受产量降低、增加的污染物突破或加速的催化剂老化。又一缺点是在高反应温度下金属合金的强度降低。承受床重量的催化剂格栅主要受此影响。通过将格栅支承在冷却表面上、例如在冷却管或管板上，可以提供其补救措施。然而，这导致格栅和催化剂篮不同程度地膨胀，使得内装构件可能扭曲或破裂。这导致反应器运行时间减少，伴随着相应的经济劣势。

发明内容

因此，本发明解决了提供用于在高反应温度下进行非均相催化气相反应的反应器的技术问题，所述反应器在很大程度上克服了上述缺点。

该技术问题通过具有下文所述的特征的反应器来解决。本发明的反应器的有利实施方案是下文涉及的主题。

因此，本发明提供了一种用于进行非均相催化气相反应的反应器，其具有内装元件或在非均相催化气相反应的气体混合物穿过反应器的流动方向上相继布置的多个内装元件，其中内装元件在整个反应器横截面上延伸。在本发明的反应器中，所述一个或多个内装元件至少部分地、优选完全由纤维复合陶瓷材料制成。

内装元件优选是用于容纳非均相催化剂的内装元件。然而，内装元件可以包括附加的空元件，反应气体不流经该空元件并且该空元件因此通常不包含任何催化剂材料。这些空元件可以是仿形体，例如当反应器在低负载下运行时，可以安装这些仿形体代替包含催化剂的内装元件。仿形体必须被配置成防止反应气体的旁通。因此，仿形体优选被配置为板或盒。

根据由纤维复合陶瓷材料制成的内装元件的本发明提供的用途确保了内装元件具有减小的热膨胀和增加的高温强度，使得使用由金属合金制成的内装构件的上述问题不会发生或仅以明显更小的程度发生。

内装元件的各个构件、特别是对热膨胀行为不重要的那些构件也可以由纤维复合陶瓷材料以外的材料如网状物或丝网制成，尤其是当它们未被固定至内装构件的基础结构时。内装元件特别有利地几乎完全、特别优选完全由纤维复合陶瓷材料形成。

特别地，纤维复合陶瓷材料由其中嵌埋有陶瓷纤维的陶瓷基质组成。

根据本发明使用的纤维复合陶瓷材料的特征在于陶瓷纤维，特别是长纤维，其作为缠绕体或作为织物嵌埋在由陶瓷颗粒构成的基质中。这些材料被称为纤维增强陶瓷、复合陶瓷或简称为纤维陶瓷。基质和纤维原则上可以由所有已知的陶瓷材料组成，在此背景下碳也被认为是陶瓷材料。