[发明专利]制备甲醇的反应器

摘要

改进设计的催化反应器，其用于在平衡条件下生产甲醇，由此在甲醇形成时将它从该反应器中的气态相中分离到液体相中，而不降低甲醇催化剂的催化活性。这是如下来实现的：调整与催化剂粒子间接接触的液体冷却剂的沸点和提供特定比例的催化剂床体积与冷却表面积。由此，当甲醇在气态相中形成时，将它在均匀分布在反应器中的排列的冷却表面上和在催化剂床的非常有限的区域中进行冷凝。

主权项

一种用于生产甲醇的反应器，其包含在共同的壳中的多个催化剂管，并且在该催化剂管的管侧上具有沉降的催化剂粒子，用于合成气的转化，所述合成气包含氢气、一氧化碳和二氧化碳，其各自的量提供了入口模值M，并且含有一部分的惰性物质A，和在催化剂管的壳侧上的处于压力下的液体冷却剂，该冷却剂具有沸点温度(TWB)，这产生了根据等式1的0.5‑1.8的值H，并且沉降的催化剂粒子总体积与催化剂管表面的比例(VCAT/ACOOL)具有根据等式2的0.4‑5的值L，和其中等式1：H＝E*Exp(‑3978/(TBW[℃]+273)12.3)*(1+3978*E*(220‑TBW[℃])/((TBW[℃]+273)2))/(D*P*9.87)；等式2：VCAT/ACOOL[m3/m2]＝K*L*((G*DEQ[m]*(220‑TBW))0.5)；这里：M＝(Y(H2)‑Y(CO2))/(Y(CO)+Y(CO2))；A＝1.0‑Y(CO)‑Y(H2)‑Y(CO2)‑Y(CH3OH)‑Y(H2O)；B＝Y(CO)/Y(CO2)；如果M小于2.0，C＝1.0，否则C＝Exp(‑0.2*(M‑2.0))；D＝(0.072*Ln(B)+0.244)*C*(1.125‑2.5*A)*0.478+P/25.2)；E＝Exp((P‑13.2)/30.1)；K＝0.027(几何常数)；G＝(MW‑Y(CH3OH)*32‑15.5*J)/((1一D)*29*J)；如果M大于2.0，J＝(Y(CO)+Y(CO2))，否则J＝Y(H2)*(B+1)/(2*B+3)；对于相同尺寸的催化剂粒子来说，DEQ1＝(6*(甲醇合成催化剂粒子的体积[m3]/3.14)0.33，并且对于不同尺寸的催化剂粒子来说：DEQ2＝(∑w(i)*DEQ(i)3)0.33，w(i)是当量直径为DEQ(i)[m]的催化剂粒子的重量分数；和P[MPa]是在反应器入口处的合成气的绝对压力；MW[kg/kmol]是在反应器入口的合成气的平均分子量；Y(x)[摩尔分数]是在反应器入口的每个组分的浓度；LN是自然对数，基数是2.71828；和Exp是自然逆对数或者指数函数，基数是2.71828。