Псевдоизотермический реактор - заявка 2016143018 на патент на изобретение в РФ

1. Псевдоизотермический проточный реактор для экзотермической реакции, включающий по меньшей мере две реакционные камеры и камеру охлаждающей среды, выполненную с возможностью содержания охлаждающей среды под давлением при температуре кипения указанной охлаждающей среды, причем указанные реакционные камеры имеют наружную поверхность, выполненную с возможностью нахождения в тепловом контакте с охлаждающей средой, каждая из указанных реакционных камер имеет впускное отверстие реакционной камеры и выпускное отверстие реакционной камеры, указанная камера охлаждающей среды имеет впускное отверстие охлаждающей среды и выпускное отверстие охлаждающей среды и каждое из указанных впускных отверстий и выпускных отверстий выполнено с возможностью отдельного подключения.
2. Реактор по п. 1, дополнительно содержащий каталитически активный материал, занимающий по меньшей мере 50% или 80% объема по меньшей мере одной реакционной камеры.
3. Реактор по п. 1, дополнительно включающий впускной коллектор, причем по меньшей мере одна из указанных первой и второй реакционных камер включает множество реакционных труб, например, по меньшей мере 2, 50, 100 или 1000 реакционных труб и каждая труба имеет впускное отверстие в флюидной связи с указанным впускным коллектором, выполненным с возможностью приема потока текучей среды из указанного впускного отверстия реакционной камеры и распределения указанного потока текучей среды между впускными отверстиями указанного множества реакционных труб.
4. Реактор по п. 1, дополнительно включающий выпускной коллектор, причем по меньшей мере одна из указанных первой и второй реакционных камер включает множество реакционных труб, например, по меньшей мере 2, 50, 100 или 1000 реакционных труб, причем каждая труба имеет выпускное отверстие в флюидной связи с указанным коллектором, выполненным с возможностью приема потока текучей среды из каждого из указанного множества выпускных отверстий труб, причем указанный коллектор объединяет множество потоков текучей среды в один поток текучей среды и направляет его в указанное выпускное отверстие реакционной камеры.
5. Реактор по п. 3 или 4, включающий разделитель реактора, отделяющий охлаждающую среду от реакционного пространства, находящегося в флюидной связи с впускным отверстием реакционной камеры или выпускным отверстием реакционной камеры и по меньшей мере двумя реакционными трубами указанной реакционной камеры, таким образом образуя впускной коллектор или выпускной коллектор указанной реакционной камеры.
6. Реактор по п. 3 или 4, в котором указанный коллектор включает по меньшей мере две по существу цилиндрические коллекторные камеры, причем каждая коллекторная камера находится в флюидной связи с реакционными трубами одной реакционной камеры и указанные две коллекторные камеры не находятся в прямой флюидной связи между собой, причем указанные две цилиндрические коллекторные камеры расположены по существу концентрически.
7. Реактор по п. 3 или 4, в котором указанный коллектор включает по меньшей мере две коллекторные камеры, причем каждая коллекторная камера имеет форму углового цилиндрического сектора и находится в флюидной связи с реакционными трубами одной реакционной камеры, при этом не находясь в прямой флюидной связи между собой, и в котором указанные по меньшей мере две коллекторные камеры вместе образуют цилиндрическую форму.
8. Реактор по п. 3 или 4, дополнительно включающий средство флюидной связи, причем указанное средство флюидной связи соединено с ограждающей стенкой указанной оболочки реактора и впускным коллектором или выпускным коллектором, причем указанное средство флюидной связи выполнено с возможностью теплового сжатия и расширения посредством конструкции, такой как U-образная труба или угловая труба.
9. Реактор по любому одному из пп. 1-4, дополнительно включающий паровой барабан, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие, причем указанное впускное отверстие парового барабана находится в флюидной связи с указанным выпускным отверстием охлаждающей среды с помощью подъемной трубы и указанное выпускное отверстие парового барабана находится в флюидной связи с указанным впускным отверстием охлаждающей среды с помощью спускной трубы и указанный паровой барабан расположен над указанной камерой охлаждающей среды.
10. Реакторная секция, включающая реактор по любому из пп. 1-9, причем указанный реактор имеет первую реакционную камеру и вторую реакционную камеру и указанная реакторная секция дополнительно включает охладитель и газожидкостной сепаратор, имеющий впускное отверстие, выпускное газовое отверстие и выпускное жидкостное отверстие, причем указанная реакторная секция выполнена таким образом, что:
а) впускное отверстие охладителя находится в флюидной связи с выпускным отверстием первой реакционной камеры,
b) выпускное отверстие охладителя находится в флюидной связи с впускным отверстием сепаратора, и
c) газовое выпускное отверстие сепаратора выполнено с возможностью нахождения в флюидной связи с впускным отверстием второй реакционной камеры.
11. Способ производства синтетического природного газа в псевдоизотермическом реакторе с несколькими реакционными камерами, причем указанный способ включает следующие этапы:
a) направление синтез-газа вовнутрь первой реакционной камеры метанирования для обеспечения контакта с первым материалом, каталитически активным в метанировании,
b) отвод первого газа, обогащенного метаном и водой, из указанной первой реакционной камеры метанирования,
c) охлаждение указанного первого газа, обогащенного метаном, и направление его в газожидкостной сепаратор,
d) отвод конденсата и газа, обогащенного метаном, из указанного сепаратора,
e) направление указанного обогащенного метаном газа вовнутрь второй реакционной камеры метанирования для контакта со вторым материалом, каталитически активным в метанировании,
f) отвод синтетического природного газа из указанной второй реакционной камеры.
12. Способ по п. 11, в котором указанный псевдоизотермический реактор с несколькими реакционными камерами дополнительно включает камеру реакции конверсии, содержащую материал, каталитически активный в реакции конверсии водяного газа, и причем указанный способ дополнительно включает перед этапом а) этап направления синтез-газа, обогащенного СО и H2O, в указанную камеру реакции конверсии, обеспечивая синтез-газ для подачи в указанную первую реакционную камеру метанирования.
13. Способ по п. 12, в котором количество указанного первого газа, обогащенного метаном и водой, объединяют с указанным синтез-газом в качестве сырья для указанной первой реакционной камеры метанирования, или объединяют с синтез-газом, обогащенным СО, подавая указанный синтез-газ, обогащенный СО и H2O, в указанную камеру реакции конверсии.
14. Способ производства метанола в псевдоизотермическом реакторе с несколькими реакционными камерами, причем указанный способ включает следующие этапы:
a) направление синтез-газа вовнутрь первой реакционной камеры для обеспечения контакта с первым материалом, каталитически активным в синтезе метанола,
b) отвод первого газа, обогащенного метанолом, из указанной первой реакционной камеры,
c) охлаждение указанного первого газа, обогащенного метанолом, и направление его в газожидкостный сепаратор,
d) отвод конденсата и промежуточного технологического газа из указанного сепаратора,
e) направление указанного промежуточного технологического газа вовнутрь второй реакционной камеры для обеспечения контакта со вторым материалом, каталитически активным в синтезе метанола, и
f) отвод второго получаемого газа, обогащенного метанолом, из указанной второй реакционной камеры.
15. Способ производства синтетического природного газа по любому из пп. 11-13 или производства метанола по п. 14, дополнительно включающий камеру реакции защиты от сернистых соединений, содержащую материал, обладающий активностью в десульфуризации, для отвода серы из указанного синтез-газа выше по течению относительно указанных других реакционных камер.
16. Способ производства формальдегида в псевдоизотермическом реакторе с несколькими реакционными камерами, причем указанный способ включает следующие этапы:
a) направление поступающего газа, включающего метанол и кислород, вовнутрь указанной первой реакционной камеры для контакта с первым материалом, каталитически активным в синтезе формальдегида,
b) отвод первого получаемого газа, обогащенного формальдегидом, из указанной первой реакционной камеры,
c) объединение указанного продукта, обогащенного формальдегидом, с дополнительным сырьем, включающим метанол, для образования промежуточного технологического газа,
d) направление указанного промежуточного технологического газа вовнутрь указанной второй реакционной камеры для контакта со вторым материалом, каталитически активным в синтезе формальдегида, и
e) отвод второго получаемого газа, обогащенного формальдегидом, из указанной второй реакционной камеры.
Наверх