具有射流冲击热传递的管状反应器

摘要

本发明公开一种具有射流冲击热传递的管状反应器。本发明还公开一种用于在管状反应器中生产产物混合物的方法，其中，管状反应器包括具有用于形成使流体冲击在管壁上的流体射流的孔的内部催化插入物。在非绝热反应器中，射流冲击被用于改善管内的流体与管壁之间的热传递。管状反应器和方法可被用于诸如蒸汽甲烷转化的吸热反应和诸如甲烷化的放热反应。

主权项

一种用于在管状反应器中生产产物混合物的方法，所述管状反应器包括具有管壁的管，所述管状反应器具有管状反应器入口和位于管状反应器入口下游的管状反应器出口，其中管状反应器具有包括催化剂的插入物，所述插入物位于所述管内，并且所述插入物具有用于形成流体射流的多个孔，所述多个孔的特征在于水力直径d和与管壁的间隔h，其中对于所述多个孔来说，h/d的范围为从0.5到10，所述方法包括：(a)将包括一种或多种反应物的反应物混合物在第一压力p1以入口表观轴向速度vs引入到所述管状反应器入口中；(b)使来自反应物混合物的一种或多种反应物与所述插入物的第一部分上的催化剂接触，以使所述一种或多种反应物在对形成包括一种或多种反应物和一种或多种产物的第一中间体混合物有效的反应条件下进行反应；(c)利用所述第一中间体混合物的至少一部分形成多个第一流体射流；(d)使所述多个第一流体射流冲击在管壁上，从而在管与来自多个第一流体射流的第一中间体混合物之间传递热量；(e)使来自多个第一流体射流的第一中间体混合物的至少一部分远离管壁转向，从而形成包括一种或多种反应物和一种或多种产物的回流；(f)使来自回流的一种或多种反应物与所述插入物的第二部分上的催化剂接触，以使所述一种或多种反应物在对形成包括一种或多种反应物和一种或多种产物的第二中间体混合物有效的反应条件下进行反应；(g)利用所述第二中间体混合物的至少一部分形成多个第二流体射流，所述多个第二流体射流位于所述多个第一流体射流的下游；(h)使多个第二流体射流冲击在管壁上，从而在管与第二中间 体混合物之间传递热量；(i)使来自多个第二流体射流的第二中间体混合物的至少一部分远离管壁转向；和(j)在第二压力p2将包括一种或多种产物的产物混合物从管状反应器出口抽出；其中，管状反应器中的累积压降Δp射流从经过多个孔的流动得到，并且ΔP射流/(p1‑p2)≥0.5。