專利名稱：具有通道的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有通道的反應(yīng)器，用于在高溫下執(zhí)行化學(xué)反應(yīng)，例如費一托合成法或蒸汽甲烷重整，并涉及可以用來形成該反應(yīng)器的反應(yīng)器塊。
背景技術(shù)：
例如在WO 03/006149中描述了由限定第一和第二流動通道的一堆金屬片組成的催化反應(yīng)器的使用，其中，在諸如流動通道內(nèi)的波狀箔的可去除插入物上提供催化劑，WO 03/006149描述了用于執(zhí)行包括蒸汽甲烷重整的各種化學(xué)反應(yīng)的此類反應(yīng)器的使用。在此類反應(yīng)器中，通道可以由被堞形板間隔開的平板或被間隔條間隔開的平板限定，或者由帶有凹槽的板限定。另一類型的反應(yīng)器利用管道。蒸汽甲烷重整是吸熱反應(yīng)，要求通常高于 750°C的高溫；并且可以通過在催化反應(yīng)器內(nèi)的另一組通道中發(fā)生的燃燒反應(yīng)來提供所需的熱量。雖然這種方法是有效的，但仍然希望降低反應(yīng)器內(nèi)的熱梯度，因為這些熱梯度導(dǎo)致在形成反應(yīng)器的材料中出現(xiàn)應(yīng)力。還可以將類似反應(yīng)器用于費一托合成法。費一托合成法是放熱反應(yīng)，因此在這種情況下，與用于合成反應(yīng)的那些通道相鄰的通道可以載送冷卻劑。不僅反應(yīng)器內(nèi)的熱梯度趨向于導(dǎo)致形成反應(yīng)器的材料內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力，而且還存在熱逸潰的進一步風險。在一些放熱催化反應(yīng)的情況下，反應(yīng)速率可以隨著溫度增加而增加；并且在這種情況下，在反應(yīng)器內(nèi)的溫度和反應(yīng)速率之間存在正反饋。這可能導(dǎo)致溫度的快速增加，稱為熱逸潰，并且這可能導(dǎo)致對催化劑或?qū)Ψ磻?yīng)器或兩者造成損壞，并將減少反應(yīng)器的有用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種反應(yīng)器，其限定了反應(yīng)器內(nèi)的第一和第二流動通道，其中，第一流動通道用于經(jīng)歷放熱反應(yīng)的流體且第二流動通道用于排熱流體，其中，反應(yīng)器的每個端部處的通道使得在它們內(nèi)部不產(chǎn)生熱量。雖然已經(jīng)提及了用于第一和第二流體的第一和第二流動通道，但應(yīng)認識到的是， 反應(yīng)器可以限定用于多于兩種不同流體的流動通道。優(yōu)選地，在其內(nèi)部不產(chǎn)生熱量的通道不是流動通道，也就是說，沒有流體流過那些通道，因為所述通道在其端部中的一個或兩個處被封閉(“非流動通道”)。事實上，在反應(yīng)器的端部處可以存在多個此類非流動通道，例如兩個或三個。優(yōu)選地，最接近于反應(yīng)器的每個端部的流動通道是第二流動通道，并且可以具有比反應(yīng)器中的其它第二流動通道更小的橫截面面積。此類反應(yīng)器可以由塊(block)制成，每個塊限定多個第一和第二流動通道，其中， 第一流動通道用于經(jīng)歷放熱反應(yīng)的流體，并且第二流動通道用于排熱流體，其中，塊的每個端部處的通道是第二流動通道。在這種情況下，這些通道可以通過高度較小(沿著熱傳遞方向)而具有比在塊中的其它第二流動通道更小的橫截面面積。由于僅在一側(cè)向其提供熱量， 所以其優(yōu)選地高度不超過塊中的其它第二流動通道的50%。
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在替代方案中，反應(yīng)器可以由塊制成，每個塊限定多個第一和第二流動通道，其中，第一流動通道用于經(jīng)歷放熱反應(yīng)的流體且第二流動通道用于排熱流體，其中，塊的每個端部處的通道是第一流動通道且通過高度較小(沿著熱傳遞方向)而具有比塊中的其它第一流動通道更小的橫截面面積。其優(yōu)選地高度不超過塊中的其它第一流動通道的50%。排熱流體可以是經(jīng)歷吸熱反應(yīng)的流體。替代地，排熱流體可以是冷卻劑。當通過將反應(yīng)器塊首尾相連地組合來構(gòu)造反應(yīng)器時，在相繼的反應(yīng)器塊之間將存在小的間隙，該小的間隙阻止熱傳遞。此間隙優(yōu)選地小于5 mm寬。優(yōu)選地，每個反應(yīng)器塊包括被布置為限定第一和第二流動通道的一堆金屬片，第一和第二流動通道被交替地布置在該堆內(nèi)，并且在其中將執(zhí)行反應(yīng)的每個流動通道內(nèi)存在可去除的載送催化劑的透氣的非結(jié)構(gòu)性元件。在每個反應(yīng)器塊內(nèi)，可以由被布置為堆的板中的凹槽或由成堆的板和間隔條(該堆然后被結(jié)合在一起)來限定第一和第二流動通道。替代地，可以由堞形的且與扁平片交替地堆疊的薄金屬片來限定流動通道；可以由密封條來限定流動通道的邊緣。形成反應(yīng)器的板堆例如通過擴散結(jié)合、銅焊或熱等靜壓被結(jié)合在一起。為了保證所需的良好熱接觸，第一和第二流動通道兩者可以在20 mm和1 mm高 (在橫截面上)之間；每個通道可以具有在約1.5 mm和25 mm之間的寬度。舉例來說，板(在平面圖中)可具有在0.05 m直至1 m范圍內(nèi)的寬度以及在0.2 m直至2 m范圍內(nèi)的長度， 并且流動通道優(yōu)選地具有在2 mm和10 mm之間的高度(取決于化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì))。例如，板可以是0.5 m寬和1.0 m長，或者0.6 m寬和0. 8 m長；并且其可以限定例如7 mm高、6 mm 寬的通道，或3 mm高、10 mm寬的通道，或10 mm高、5 mm寬的通道。在堆中交替地布置第一和第二流動通道有助于保證那些通道中的流體之間的良好熱傳遞。例如，第一流動通道可以是用于燃燒(以產(chǎn)生熱量)的通道且第二流動通道可以用于蒸汽/甲烷重整(其需要熱量)。催化劑結(jié)構(gòu)被插入通道中且可以被去除以進行替換，并且不向反應(yīng)器提供強度，因此， 反應(yīng)器本身必須足夠強以抵抗操作期間的任何壓力或熱應(yīng)力。優(yōu)選地，每個此類催化劑結(jié)構(gòu)被成形從而將流動通道細分成許多平行流動子通道。優(yōu)選地，每個催化劑結(jié)構(gòu)包括金屬襯底上的陶瓷載體材料，其為催化劑提供載體。金屬襯底向催化劑結(jié)構(gòu)提供強度并通過傳導(dǎo)來增強熱傳遞。優(yōu)選地，金屬襯底是鋼合金的，其在被加熱時形成氧化鋁的粘附表面涂層，例如包括鋁的鐵素體鋼合金(例如!^cralloy(TM)), 然而金屬襯底也可以替代地是不同材料的，諸如不銹鋼或鋁，這取決于其將被暴露的溫度和化學(xué)環(huán)境。襯底可以是箔、金屬絲網(wǎng)或氈片，其可以是波狀的、波紋狀或褶皺的；優(yōu)選的襯底是例如厚度不超過200 μ 的薄金屬箔，其是波狀的以限定縱向子通道。如果放熱反應(yīng)是燃燒，則優(yōu)選地在用于燃燒的每個流動通道的進口處提供火焰清除器以保證火焰不能傳播回被供應(yīng)到燃燒通道的可燃氣體混合物中。這可以在每個燃燒通道的進口部分內(nèi)，例如采取非催化插入物的形式，其將鄰近于進口的燃燒通道的一部分細分成不寬于最大間隙尺寸的許多窄流動路徑以便防止火焰?zhèn)鞑ァ＠?，此類非催化插入物可以是縱向波狀箔或成堆的多個縱向波狀箔。替代地或另外，在通過集管來供應(yīng)可燃氣體的情況下，則可以在集管內(nèi)提供此類火焰清除器。通道在橫截面上可以是正方形，或者可以具有大于或小于寬度的高度；高度指的是沿堆的方向的維度，亦即沿熱傳遞方向的維度。催化劑元件可以例如包括單個成形薄，例如波狀箔；這在通道的最小橫截面尺寸不超過約3 mm的情況下是特別適當?shù)?，然而其也可適用于更寬的通道中。替代地，并且尤其在通道的最小橫截面尺寸大于約2 mm的情況下，催化劑結(jié)構(gòu)可以包括被基本扁平箔分離的多個此類成形箔。為了保證所需的良好熱傳遞(例如在蒸汽/甲烷重整反應(yīng)器中)，燃燒通道優(yōu)選地小于10 mm高。但是，通道優(yōu)選地為至少 1 mm高，否則將會難以插入催化劑結(jié)構(gòu)，并且工程公差變得更加關(guān)鍵。作為一個示例，通道可以全部是7 mm高和6 mm寬，并且在每種情況下，催化劑元件可以包括單個成形箔或多個成形箔。


現(xiàn)在將僅以示例的方式并參考附圖來進一步且更特別地描述本發(fā)明，在所述附圖中
圖1部分地以截面示出適合于蒸汽/甲烷重整的反應(yīng)器塊的一部分的示意性透視圖 (截面在圖2的線1-1上)；
圖Ia和Ib示出對圖1的反應(yīng)器的改型； 圖2示出圖1的組裝的反應(yīng)器塊的側(cè)視圖，示出了流動路徑； 圖3a、!3b和3c示出組裝期間的圖1的反應(yīng)器塊的各部分的平面圖；以及圖4示出包括與圖1的類似的反應(yīng)器塊的反應(yīng)器的局部分解的透視圖。
具體實施例方式本發(fā)明可適用于通過蒸汽重整從天然氣產(chǎn)生合成氣(也就是說一氧化碳和氫氣的混合物)的過程。該合成氣可以例如隨后用來通過費一托合成法產(chǎn)生更長鏈的烴。通過將蒸汽和甲烷混合并使混合物在高溫下與適當?shù)拇呋瘎┙佑|，從而蒸汽和甲烷反應(yīng)以形成一氧化碳和氫氣來進行蒸汽重整反應(yīng)。蒸汽重整反應(yīng)是吸熱的，并且可以通過例如烴和/或混有空氣的氫氣的催化燃燒來提供熱量，因此，在重整反應(yīng)器內(nèi)的相鄰流動通道內(nèi)的燃燒催化劑上發(fā)生燃燒?，F(xiàn)在參考圖1，示出了反應(yīng)器塊10，其適合于用作蒸汽重整反應(yīng)器或供在蒸汽重整反應(yīng)器中使用。反應(yīng)器塊10限定用于催化燃燒過程的通道和用于蒸汽甲烷重整的通道。 反應(yīng)器10由在平面圖中為矩形的一堆板組成，每個板是耐腐蝕高溫合金制成的，諸如鉻鎳鐵合金625、耐熱鎳鉻鐵合金800HT或海納合金HR-120。扁平板12通常具有0. 5至4 mm 范圍內(nèi)的厚度，在這種情況下為2.0 mm厚，并且與堞形板14或15交替地布置，從而堞垛限定了通道16或17。堞形板14和15被交替地布置在堆中。堞形板14和15的厚度通常在 0.2和3. 5 mm之間的范圍內(nèi)，并且在每種情況下為0.9 mm。堞垛的高度通常在2_10 mm的范圍內(nèi)，并且在每種情況下為3. 9 mm，并且沿著側(cè)面提供了具有相同厚度的實心桿18。堞形板14和15中的堞垛的波長可以相互不同，但是如優(yōu)選實施例的圖中所示，波長是相同的， 使得在每種情況下，相繼的翅片或系帶分開10 mm。可以將堞形板14和15稱為翅片結(jié)構(gòu)。平的端板19位于堆的每個端部處，端板19在每種情況下也具有2. 0 mm的厚度。 如下文關(guān)于圖3c所解釋的，在鄰近于端板19的最后兩個堞形板1 和15a中限定的通道是非流動通道20。在一種改型中，端板可以具有不同的厚度，通常為2.0直至10 mm范圍內(nèi)的更大厚度。在本示例中，反應(yīng)器塊10中的堞形板14、14a、15和15a的數(shù)目是十三個，使得反應(yīng)器塊10的總高度是78. 7 mm。雖然在圖1中示出每個堞形板14或15僅限定五個通道，但在實際的反應(yīng)器中，在約500 mm的全寬的反應(yīng)器塊10中可能存在更多、例如超過四十個通道。通常將通過擴散結(jié)合、銅焊或熱等靜壓將板堆組裝并結(jié)合在一起。然后向通道16 和17中的每一個中插入各自的催化插入物22或M (在圖1中示出每個的僅一個)，載送用于各自反應(yīng)的催化劑。這些插入物22和M優(yōu)選地具有金屬襯底和充當用于活性催化材料的載體的陶瓷涂層，并且金屬襯底可以是薄金屬箔。例如，插入物22、M可以包括一堆波狀箔和扁平箔，或者單個波狀箔，占據(jù)了各自的流動通道16或17，每個箔具有小于0. 1 mm的厚度，例如50微米。(在非流動通道20中不存在此類催化插入物。)
現(xiàn)在參考圖Ia和lb，示出了反應(yīng)器塊10的一些改型。雖然反應(yīng)器塊10的通道16和 17的寬度比其高度大，如圖Ia和Ib所示，但其可以替代地高度比寬度大。圖1所示的插入物22和M由每個通道內(nèi)的單個波狀箔組成；在圖Ia中，插入物2 再次地是單個波狀箔，而在圖Ib中，插入物22b包括一堆波狀箔和扁平箔?，F(xiàn)在參考圖2，示出了組裝的反應(yīng)器塊10的側(cè)視圖。經(jīng)歷燃燒的氣體混合物在反應(yīng)器塊10的一個端部(頂部，如圖所示)處進入集管30，并且在經(jīng)過擋板火焰清除器31之后遵循流動通道17，流動通道17沿著反應(yīng)器10的大部分長度筆直地延伸。朝向反應(yīng)器塊 10的另一個端部，流動通道17轉(zhuǎn)向90°以在反應(yīng)器10的另一個端部的側(cè)面(如圖所示，右下方)處連接到集管32，此流動路徑被示為虛線C。將要經(jīng)歷蒸汽甲烷重整反應(yīng)的氣體混合物在反應(yīng)器塊10的一個端部的側(cè)面(如圖所示，左上方)處進入集管34，經(jīng)過擋板35，并且然后轉(zhuǎn)向90°以流過沿著反應(yīng)器塊10的大部分長度筆直地延伸的流動通道16，以通過集管36出現(xiàn)在另一個端部(如圖所示，底部)處，此流動路徑被示為點劃線S。因此，該布置使得流動是同向流動；并且使得流動通道16和17中的每一個沿著其大部分長度是筆直的，并與反應(yīng)器塊10的端部處的集管30或36連通，使得能夠在附接集管30或36之前容易地插入催化劑插入物22和24。僅沿著相互鄰近的流動通道16和17的筆直部分的那些部分提供催化劑插入物22和M可能是優(yōu)選的。在本示例中，圖1所示的每個平板12具有500 mm寬和1. 0 m長的尺寸且其因此是反應(yīng)器塊10的橫截面區(qū)域。現(xiàn)在參考圖3a，示出組裝期間的反應(yīng)器塊10的一部分的平面圖，示出了堞形板15 (此視圖在平行于圖2的視圖的平面中)。堞形板15具有800 mm的長度和460 mm的寬度，并且側(cè)桿18具有20 mm的寬度。堞形板15的頂端與平板12的頂邊緣對準，從而其是開放的(以與集管30連通)。側(cè)桿18中的一個(如圖所示，左側(cè)的一個) 是1.0 m長，并且被結(jié)合到跨越端部延伸的對應(yīng)端桿18a。因此，在右下拐角處存在180 mm 寬的間隙(以與集管32連通)。堞形板15的底端和端桿18a之間的矩形區(qū)域被堞形板的兩個三角形部分26和27占據(jù)第一部分沈具有平行于端桿18a的堞垛，并延伸至堆的邊緣 (從而與集管32連通)，而第二部分27具有與堞形板15中的那些平行的堞垛。參考圖3b，示出了與圖3a的等同的視圖，但示出堞形板14。在這種情況下，堞形板14再次地具有800 mm的長度和460 mm的寬度，并且側(cè)桿18具有20 mm的寬度。堞形板14的底端與平板12的底邊緣對準，從而其是開放的(以與集管36連通)。側(cè)桿18中的一個(如圖所示，右側(cè)的一個)是1.0 m長，并且被結(jié)合到跨越端部延伸的對應(yīng)端桿18a。因此在左上拐角處存在180 mm寬的間隙(以與集管34連通)。在堞形板14的頂端和端桿18a之間的矩形區(qū)域中存在堞形板的三角形部分沈和27 第一部分沈具有平行于端桿18a的堞垛，并延伸至堆的邊緣(從而與集管34連通)，而另一部分27具有與堞形板14中的那些平行的堞垛。參考圖3c，示出了與圖3a和北的等同的視圖，但是示出了限定非流動通道20中的一個的堞形板14a。在這種情況下，堞形板Ha具有960 mm的長度和再次地460 mm的寬度。在這種情況下，兩個側(cè)桿18均為1.0 m長，并且它們在每個端部處連接到端桿18a。 因此，不存在流過非流動通道20的流體流。然而如圖所示，在右上拐角和左下拐角處存在小排出孔觀，使得非流動通道20處于周圍環(huán)境的壓力下。應(yīng)認識到的是，可以使用堞形板的各部分的許多其它布置來實現(xiàn)氣流方向的這種變化。例如，堞形板15和堞形板的一部分27可以相互成一整體，因為它們具有相同且平行的堞垛；并且類似地，堞形板14和相鄰的堞形板的一部分27可以相互成一整體。優(yōu)選地， 三角形部分26和27上的堞垛具有與通道限定部分14或15上的那些相同的形狀。如前所述，在板堆12、14、15已被組裝之后，催化劑插入物22和M被插入反應(yīng)通道16和17中。優(yōu)選地，在用于燃燒氣體C的通道17中，催化劑插入物M具有600 mm的長度，從而占據(jù)筆直通道的下四分之三，如圖3a中的平面圖所示，此部分由箭頭P指示，并且由箭頭Q指示的另外200 mm被非催化間隔件占據(jù)，該非催化間隔件可以采取松配合波狀箔的形式。類似地，在用于蒸汽重整氣體混合物S的通道16中，催化劑插入物22具有600 mm的長度，并且如箭頭R所指示的，催化劑插入物22占據(jù)筆直通道的上四分之三，如圖北中的平面圖所示；如箭頭Q所指示的另外200 mm被非催化間隔件占據(jù)。在插入催化劑插入物22和M之后，可以跨越反應(yīng)器塊10的底端附接金屬絲網(wǎng)(未示出)，使得間隔件和催化劑插入物22不會在反應(yīng)器塊10處于其直立位置(如圖2所示)時落到流動通道16之外。 因此，將認識到的是，僅在流動通道16和17的直接相互鄰近的那些部分中存在催化插入物 22 禾口 24。將認識到的是，然后可以將集管30、32、34和36附接到反應(yīng)器塊10。然而，提供更大容量的反應(yīng)器可能更加方便，并且這可以通過將多個此類反應(yīng)器塊組合在一起來實現(xiàn)?，F(xiàn)在參考圖4，示出了反應(yīng)器40。這由與圖1的反應(yīng)器塊10類似的多個反應(yīng)器塊 IOa和IOb組成。在反應(yīng)器40的端部處存在兩個反應(yīng)器端塊10a。這些端塊IOa與反應(yīng)器塊10的不同之處在于其僅在堆的一個端部處具有非流動通道20，其為形成反應(yīng)器40的端部的端部；在反應(yīng)器塊IOa的另一個端部處，存在用于蒸汽甲烷重整氣流S的流動通道16。 多個內(nèi)部塊IOb在這些端塊IOa之間，多個內(nèi)部塊IOb與端塊IOa的不同在于不具有非流動通道20 ；用于蒸汽甲烷重整氣體流S的流動通道16位于每個內(nèi)部塊IOb的兩端處。在反應(yīng)器40的組裝期間，反應(yīng)器塊IOa或IOb被相互焊接成使得在相繼的塊之間留下2. 3 mm寬的間隙，該焊接填充了在邊緣的將要附接集管30、32、34和36 (還參見圖2) 的那些位置周圍的間隙，但是在側(cè)面的不會附接集管的那些部分上留下開放間隙41 (僅示出三個)。這可以通過將塊保持在期望間距并跨越間隙進行焊接來實現(xiàn)；或者通過沿著將要被填充的那些部分在塊之間放置2. 3 mm厚的間隔條并將塊和間隔條焊接在一起來實現(xiàn)。然后將集管30、32、34和36附接到反應(yīng)器40。在本示例中，每個集管在反應(yīng)器40 的整個長度上延伸，反應(yīng)器40在這種情況下具有1. 0 m的總長度，每個集管30、32、34和36 具有用于各自流體C、S的單個流體進口或出口導(dǎo)管42、43、44和45。
因此，在操作中，反應(yīng)器塊10或反應(yīng)器40可以被用作用于從甲烷和蒸汽的混合物產(chǎn)生合成氣的設(shè)備的一部分。可燃氣體混合物(參見箭頭C)將被供應(yīng)給集管30，從而沿著流動路徑17流動，在流動路徑17中，其經(jīng)歷催化燃燒，排出氣體出現(xiàn)在集管32中。甲烷和蒸汽的混合物(參見箭頭S)將被供應(yīng)給集管34，從而沿著流動路徑16流動，流動路徑16中有催化劑插入物22，通常是在約600°C的溫度下供應(yīng)的，并且混合物隨著其通過反應(yīng)器40 而被提高至約770°C的溫度。所得到的合成氣出現(xiàn)在集管36中，從而通過出口導(dǎo)管45出現(xiàn)。反應(yīng)器40中的其中出現(xiàn)氣流的最外側(cè)流動通道是重整通道16。來自這些最外側(cè)通道的熱傳遞受到所提供的非流動通道20的限制。這減少了反應(yīng)器40內(nèi)的熱梯度，并因此減小了其經(jīng)受的熱應(yīng)力。在一種改型中，由于最外側(cè)重整通道16僅在一側(cè)經(jīng)歷熱量流入，所以那些最外側(cè)重整通道16可以具有比反應(yīng)器塊10中的其它重整通道16更小的高度。例如，它們的高度在其它重整通道的高度的30%和70%之間，最優(yōu)選地在其它重整通道16的高度的45%和 55%之間。因此，相應(yīng)的插入物22也將具有較小的高度。由于在每個內(nèi)部反應(yīng)器塊IOb內(nèi)，最外側(cè)流動通道是重整通道，所以上述反應(yīng)器設(shè)計保證了燃燒通道不鄰近于燃燒通道，這對于減少熱梯度是有利的。如上文所指示的，相繼的塊10a、10b之間的空氣間隙可以在側(cè)面處開放以允許空氣循環(huán)，或者替代地，可以在塊的整個周界周圍將各塊焊接在一起，使得空氣被封住。此類空氣間隙阻止熱傳遞。應(yīng)認識到的是，在保持于本發(fā)明的范圍內(nèi)的同時可以以各種方式來修改反應(yīng)器塊10和反應(yīng)器40。如上文所指示的，反應(yīng)器塊10內(nèi)的通道布置是NNSCSCSCSCSNN (即在蒸汽重整(S)和燃燒(C)之間交替的十三層通道，最外側(cè)的是蒸汽重整，但在端部處具有兩個非流動層(N))。在較不優(yōu)選的替代方案中，最外側(cè)的層是燃燒，從而多個層將是 NNCSCSCSCSCNN。類似地，在每個內(nèi)部反應(yīng)器塊IOb內(nèi)，通道布置是SCSCSCSCSCSCS。在替代的且較不優(yōu)選的布置中，最外側(cè)的層是燃燒CSCSCSCSCSCSC ；在這種情況下，最外側(cè)通道具有比塊10中的其它燃燒通道17更小的高度；它們可以例如在其它燃燒通道的橫截面面積的40%和70%之間，例如50%。將認識到的是，反應(yīng)器塊中的層的數(shù)目可以與所述的不同。例如，每個內(nèi)部反應(yīng)器塊可以僅具有三個層，并且這些可以被布置為SCS或 CSC。還將認識到的是，盡管在上述反應(yīng)器中第一流動通道和第二流動通道的流動方向被示為是平行的同向流動，但流動方向也可以是平行的逆向流動，或者替代地，流動方向可以是沿著橫向方向或者可以成斜角。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器，限定了所述反應(yīng)器內(nèi)的第一和第二流動通道，其中，第一流動通道用于經(jīng)歷放熱反應(yīng)的流體且第二流動通道用于排熱流體，其中，反應(yīng)器的每個端部處的通道使得在它們內(nèi)部不產(chǎn)生熱量。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，在其內(nèi)部不產(chǎn)生熱量的通道是非流動通道。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中，在反應(yīng)器的至少一個端部處存在多個此類非流動通道。
4.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其中，所述非流動通道在其端部中的一個或兩個處被封閉。
5.如權(quán)利要求2至4中的任一項所述的反應(yīng)器，其中，最接近于非流動通道的流動通道是第二流動通道。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的反應(yīng)器，包括一堆反應(yīng)器塊，每個塊限定多個第一和第二流動通道，其中，第一流動通道用于經(jīng)歷放熱反應(yīng)的流體且第二流動通道用于排熱流體，其中，塊的每個端部處的鄰近于另一此類塊的通道是第二流動通道。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其中，塊的每個端部處的鄰近于另一此類塊的通道通過在熱傳遞的方向上高度較小而具有比塊中的其它第二流動通道更小的橫截面面積。
8.如權(quán)利要求1至5中的任一項所述的反應(yīng)器，包括一堆反應(yīng)器塊，每個塊限定多個第一和第二流動通道，其中，第一流動通道用于經(jīng)歷放熱反應(yīng)的流體且第二流動通道用于排熱流體，其中，塊的每個端部處的鄰近于另一此類塊的通道是第一流動通道，并且通過在熱傳遞的方向上高度較小而具有比塊中的其它第一流動通道更小的橫截面面積。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的反應(yīng)器，其中，所述排熱流體是經(jīng)歷吸熱反應(yīng)的流體。
10.如權(quán)利要求1至8中的任一項所述的反應(yīng)器，其中，所述排熱流體是冷卻劑。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的反應(yīng)器，包括被布置為限定第一和第二流動通道的一堆金屬片，第一和第二流動通道被交替地布置在堆內(nèi)，并且其中，在其中將執(zhí)行反應(yīng)的每個流動通道內(nèi)提供了可去除的、載送催化劑的、透氣的非結(jié)構(gòu)性元件。
全文摘要
反應(yīng)器(10)包括一堆金屬片(12、14、15)，其被布置為在堆內(nèi)限定第一和第二流動通道(16、17)，第一和第二流動通道被交替地布置在堆內(nèi)，在其中將執(zhí)行反應(yīng)的每個流動通道內(nèi)具有可去除的載送催化劑的透氣的非結(jié)構(gòu)性元件(22、24)，其中，第一流動通道用于放熱反應(yīng)且第二流動通道用于吸熱反應(yīng)。堆的每個端部處的通道(20)使得在它們內(nèi)部不產(chǎn)生熱量。它們可以是非流動通道(20)。
文檔編號B01J19/24GK102596391SQ201080048149
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者D.J.韋斯特 申請人:康帕克特Gtl有限公司