具有內部過濾器元件的氨氧化反應器的制造方法
【專利摘要】提供了在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。所述催化劑在氧化過程中能夠變得被逐出。所述反應容器包括具有頂部、底部和中部的反應器體。所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。所述反應容器還包括內部過濾器元件。所述內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和與所述過濾器籠相鄰布置的過濾器介質。所述內部過濾器元件收集在氧化過程中被逐出的催化劑。
【專利說明】具有內部過濾器元件的氨氧化反應器發(fā)明領域
[0001]本公開提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。更具體地說，本公開提供了具有內部過濾器元件的反應容器，該內部過濾器元件收集在氨氧化成一氧化氮的過程中被逐出的催化劑。
[0002]發(fā)明背景
[0003]硝酸被用于制造呈硝酸銨、硝酸鉀或硝基磷酸酯形式的氮肥和有機肥料。硝酸還被用于爆炸物、塑料工業(yè)和化學工業(yè)。
[0004]硝酸(HNO3)通過氨催化燃燒制備一氧化氮來制造。這種方法通常以三個步驟進行。第一步驟是氨的氧化。氨的氧化在催化劑存在下進行，產率為93-98%，取決于所使用的操作條件。
[0005]第二步驟是燃燒的水的冷凝和一氧化氮的氧化。第二步驟可以產生二氧化氮、四氧化二氮或這兩者的混合物。第三步驟涉及二氧化氮和四氧化二氮的吸收或固定。第一和第二步驟的反應中間體和產物本身在商業(yè)上是可行的。因此，第一和第二步驟可以被用來形成各種產物，即使硝酸不是所需的。
[0006]在氨氧化方法的第一步驟中使用的催化劑一般呈貴金屬網的形式。由于氨的氧化導致的高溫，所述貴金屬網經常分解并且其顆粒變得被夾帶在反應容器中存在的氣態(tài)材料中。這種“金屬損失”一般隨著反應條件的嚴苛程度增加。例如，金屬損失的量一般隨著溫度和生產速率增加而增加。
[0007]由于貴金屬網的高成本，這種金屬損失對氨氧化方法的經濟可行性具有相當大的金錢影響。另外，所述金屬損失可能導致在氨氧化反應器下游的后續(xù)反應容器中使用的下游催化材料的中毒。
[0008]金屬損失問題的一個解決方案是在氨氧化反應容器下游提供外過濾器殼和過濾設備。這些外過濾器殼構型引起壓降并在已經擁擠的工廠設備中要求額外的空間。另一個解決方案是在緊鄰貴金屬網的位置使用纖維材料。不幸地，在這一位置使用此類纖維材料不能實現(xiàn)有效的過濾并要求狹窄的空間進入程序以便在必要的定期維護期間保養(yǎng)所述纖維材料。
[0009]本公開的概述和優(yōu)點
[0010]提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器。所述催化劑在氧化過程中能夠變得被逐出。所述反應容器包括具有頂部、底部和中部的反應器體。所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和布置在所述過濾器籠附近的過濾器介質。所述內部過濾器元件收集在氨氧化過程中被逐出的催化劑。
[0011]本公開的各種實施方案提供了允許與現(xiàn)有的反應容器設計無縫集成的緊湊設計。因為內部過濾器元件被布置在反應容器內，所以節(jié)約了寶貴的空間，并獲得了效率。本公開的實施方案還實現(xiàn)了改進的過濾，這導致改進的成本改善和更少的下游催化劑中毒。本公開的實施方案允許在沒有狹窄的空間進入程序的情況下保養(yǎng)反應容器。
[0012]附圖簡要說明
[0013]為了理解本發(fā)明的性質和目的，應該參考結合附圖進行的以下詳細描述。
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的用于氨氧化的反應容器的剖視圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個或多個實施方案的支撐反應容器底部的移除框的透視圖；
[0016]圖3是根據(jù)一個或多個實施方案的圖1的反應容器和內部過濾器元件的內部的俯視圖；和
[0017]圖4是根據(jù)一個或多個實施方案的圖1的內部過濾器元件的分解圖。
[0018]發(fā)明詳述
[0019]提供了用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器10。參照圖1，反應容器10包括具有頂部12、底部14和中部16的反應器體11。典型地，反應容器10通常是圓柱形的。然而，反應容器10也可以是其它形狀。頂部12和底部14通常是穹頂?shù)?，但是可以具有其它形狀和構型。法蘭接頭可以將頂部12和中部16連接在一起。另外，法蘭接頭可以將中部16和底部14連接在一起。在另一個實施方案中，反應容器10可以具有集成在一起而沒有離散接合點的頂部12和中部16。反應容器10的底部14應該可容易地從反應容器10移除以允許反應容器10的容易進入和維護。因此，底部14應該考慮這一點進行定尺度和緊固。
[0020]反應容器10可以具有l(wèi)-20m，或2-10m，或3-9m的高度?；蛘?，反應容器10可以具有適合加工輸入的氨的其它高度。反應容器10可以具有l(wèi)-5m的直徑?；蛘?，反應容器10可以具有適合加工輸入的氨的其它直徑。
[0021]反應容器10可以包含能夠承受高度腐蝕性條件和超過900°C的溫度的材料。例如，反應容器10可以包含不銹鋼。反應容器10可以由耐腐蝕的其它合適材料制造也被想到。
[0022]反應容器10可以具有與氨氧化反應器如Oschatz反應器相似的設計。其它類型的氨氧化反應器也可以與本公開結合使用。另外，根據(jù)本文提供的想法和構思修改常規(guī)反應器設計也在本公開的范圍內。
[0023]底部14可以具有界定內部體積的錐形形狀。錐形形狀幫助使當被過濾的氣體穿過底部14時的壓降最小化。或者，底部14可以具有允許被過濾的氣體有效轉移的其它形狀和構型，例如圓柱形、半球形等。
[0024]頂部12和中部16配合界定內腔18，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮。反應容器10可以包括至少一個入口 20和至少一個出口 22。入口 20典型地位于反應容器10的頂部12中，從而允許穿過入口 20的材料進入內腔18。反應容器10可以包括多個入口 20。入口 20可以允許引入的空氣、汽化的氨及其它組分進入內腔18。入口 20可以包含允許以有效方式轉移材料的各種配件和連接器。例如，入口 20可以包括多個噴嘴或替代的氣體分配系統(tǒng)，例如用于將氣體均勻地分配在反應內腔18中的平行板氣體分配系統(tǒng)。
[0025]出口 22可以位于反應容器10的底部14中，在過濾器板24下面。出口 22允許被過濾的氣體離開反應容器10。出口 22可以與用于進一步加工的各種下游單元操作連接。
[0026]反應容器10還包括延伸過反應器體11并將底部14與內腔18分開的過濾器板
24。過濾器板24可以具有與反應器體11的內部尺度協(xié)同的形狀和尺寸，并因此防止負載催化劑的氣體繞過過濾器板24而不穿過內部過濾器元件26。過濾器板24可以具有圓柱形形狀并由與反應容器10中存在的條件適合的材料制成。例如，過濾器板24可以包含不銹鋼。過濾器板24可以包含實心材料，使得氣體不能穿過。然而，如下面討論的，過濾器板24可以包括允許氣體特意從中穿過的各種通道?？梢杂妹芊饧驂|片將底部14裝配到反應容器10上，該密封件或墊片防止負載催化劑的氣體在沒有首先穿過內部過濾器元件26的情況下在內腔18和底部14之間通過。所述密封件或墊片可以包含能夠承受反應容器的腐蝕性和高溫條件的材料。在一個實施方案中，所述密封件或墊片包含金屬、天然或合成橡膠或耐熱聚合物。
[0027]換言之，在一個實施方案中，過濾器板24界定了底部14的最上方區(qū)域，并因此將內腔18與底部14分開。所謂“將內腔18與底部14分開”意圖指產生機械分開，這防止負載催化劑的氣體在沒有首先穿過內部過濾器元件26的情況下在內腔18和底部14之間通過。因此，過濾器板24引導負載催化劑的氣體向底部流動。
[0028]過濾器板24與底部14連接，使得隨著底部14從反應容器10下降，過濾器板24也降低。底部14可以容易地從反應容器10移除，從而允許過濾器板24連同內部過濾器元件26被容易地保養(yǎng)而無需狹窄的空間進入程序。
[0029]參照圖2，移除框27可以被用來幫助將底部14從反應容器10降低。移除框27可以包含多種具有足夠的強度以幫助將底部從反應容器降低的不同材料，例如金屬、木材或塑料。移除框27可以包括接合底部14的多個側向支撐物和足以防止底部14的下端延伸低于移除框27的垂直框架。在一個實施方案中，移除框27被構建以接合反應容器10的底部14并支撐其重量。叉式升降機或類似機構可以被用來接合移除框27并提升移除框27到適合于接合底部14的高度。一旦底部14被移除框27接合，底部14就可以與反應容器10斷開，然后可以降低移除框27以從反應容器10移除底部14和過濾器板24。當過濾器板24隨底部14降低時，內部過濾器元件26也被降低，并因此處于允許保養(yǎng)內部過濾器元件26的位置。
[0030]在另一個實施方案中，反應容器10包括以替代結構安裝而不是安裝在過濾器板24上的內部過濾器元件26。例如，內部過濾器元件26可以從各種支撐裝置如結構橫梁、安裝架或吊索懸掛在內腔18中?；蛘撸瑑炔窟^濾器元件26可以被支撐在反應容器的底部上，而不使用過濾器板24。在這樣的實施方案中，內部過濾器元件26通常包含陶瓷。
[0031]參照圖2，反應容器10可以包括安裝在過濾器板24上的內部過濾器元件26。所述內部過濾器元件26收集在氧化過程中被逐出的催化劑。內部過濾器元件26可以被布置在過濾器板24上面并以各種方式如用緊固件、法蘭、粘合劑、聯(lián)鎖翼片等連接或固定到過濾器板24上。
[0032]再次參照圖2，過濾器板24包括數(shù)目至少等于反應容器10中提供的內部過濾器元件26的數(shù)目的出口 32。因此，如果提供了三個內部過濾器元件26，則過濾器板24將包括至少三個出口 32，使得內部過濾器元件26的內部體積38被布置在出口 32上方。內部過濾器元件26的中心通常與出口 32的中心對齊。出口 32可以具有與內部過濾器元件26的尺寸配合的尺寸和形狀，從而允許負載催化劑的氣體穿過內部過濾器元件26并進入內部體積38，然后穿過出口 32，和然后進入反應容器10的底部14。例如，所述出口可以是圓形、橢圓形或多邊形的。
[0033]可以確定內部過濾器元件26的尺寸以適應由反應容器10產生的負載催化劑的氣體的量。在一個具體的實施方案中，內部過濾器元件26包括100-1000平方英尺的活性過濾面積。內部過濾器元件26也可以包括300-600平方英尺的活性過濾面積，或400-500平方英尺的活性過濾面積。也已想到內部過濾器元件26可以包括沒有具體列舉的其它量的活性過濾面積。
[0034]內部過濾器元件26可以具有0.2-2.5米的高度。或者，也已想到內部過濾器元件26可以具有0.5-2m或0.7-1.5m的高度，取決于反應容器10和內腔18的尺寸以及待由內部過濾器元件26處理的負載催化劑的氣體的量。
[0035]在一個或多個實施方案中，內部過濾器元件26被進一步界定為多個內部過濾器元件26。換言之，反應容器10可以包括多于一個內部過濾器元件26。在一個具體的實施方案中，反應容器10可以包括1-10個內部過濾器元件26。在另一個具體的實施方案中，反應容器10可以包括2-5個內部過濾器元件26。
[0036]如果使用單個內部過濾器元件26，則它可以被布置在過濾器板24上的各種位置，例如設置在中心或位于偏置位置?；蛘?，如果使用多個內部過濾器元件26，則所述多個內部過濾器元件可以按各種圖案安排在過濾器板24上，或者可以被隨機布置。在一個實施方案中，多個內部過濾器元件26可以按等距排列或交替排列布置，所述排列允許由所述多個內部過濾器元件26有效過濾負載催化劑的氣體。例如，多個過濾器元件26可以按從過濾器板24的中心徑向向外延伸的對稱的、星形的排列布置。
[0037]參照圖3，在一個實施方案中，內部過濾器元件26包括過濾器籠28和過濾器介質
30。過濾器介質30可以由過濾器籠28結構支撐，或者可以含有足夠的內部或外部結構剛度以致過濾器籠28不是必需的。
[0038]再次參照圖1，過濾器籠28從過濾器板24向上伸出并界定內部體積38。所謂內部體積38是指由過濾器籠28和過濾器介質30總體包圍的體積。
[0039]過濾器籠28可以具有各種形狀和構型。在一個實施方案中，過濾器籠28是圓柱形的。過濾器籠28可以包括結構上足以支撐或固定過濾器介質30的金屬絲籠。過濾器籠28可以被設計用來固定過濾器介質30。過濾器籠28還能夠抵抗在高度腐蝕性環(huán)境中在超過300°C的溫度下通常導致的降解，并且可以包括具有允許負載催化劑的氣體穿過過濾器籠的不同尺寸孔的金屬或塑料材料。
[0040]過濾器介質30可以與過濾器籠28相鄰布置。例如，過濾器介質30可以在過濾器籠28內部、外部或與其纏繞，只要提供足夠的結構支撐。在一個具體的實施方案中，過濾器介質30被布置在過濾器籠28的內部體積38中。在另一個實施方案中，過濾器介質30被布置在輔助過濾器支撐體上并布置在過濾器籠28的內部體積38中。如果過濾器介質30被提供在過濾器籠28外部，則過濾器介質30可以附著到過濾器籠28上，使得過濾器籠28為所述過濾器介質提供結構支撐。
[0041]如果過濾器介質30與過濾器籠28纏繞，則過濾器介質30的至少一部分可以被布置在過濾器籠28的內部體積中，并且過濾器介質30的至少一部分可以被布置在過濾器籠28的外部。
[0042]過濾器介質30可以被提供在不同的部分中，使得數(shù)個過濾器介質部分可以被包括在一個內部過濾器兀件26中。在一個實施方案中，過濾器介質30的多個部分可以彼此堆疊在頂上而形成內部過濾器元件26。如果使用數(shù)個過濾器介質部分，則可以通過封密環(huán)劃分各個部分，所述封密環(huán)毗連所述過濾器介質部分并確保沒有負載催化劑的氣體繞過過濾器介質30。已想到在單個過濾器介質30中過濾器介質部分的數(shù)目可以為1-10或2-5。
[0043]許多不同的過濾器介質30可能足以與本文中描述的反應容器10 —起使用，只要它們可以提供足夠的過濾而不引起過度壓降。過濾器介質30必須還能夠承受溫度超過300°C的高度腐蝕性環(huán)境。在一個具體的實施方案中，過濾器介質30包含陶瓷材料。過濾器介質30可以包含按其中過濾器介質30能夠濾出小到0.1微米的催化劑材料的方式組裝和取向的陶瓷纖維。
[0044]在一個或多個構型中，可以使過濾器介質30打褶。然而，非褶狀過濾器介質30也可以適合用于反應容器10。過濾器介質30可以具有0.1-10微米范圍內的有效過濾器尺寸?；蛘撸^濾器介質30可以具有0.1-5或0.1-3微米范圍內的有效過濾器尺寸。有效過濾器尺寸意圖指可以被過濾器介質30有效和可靠地俘獲的顆粒的尺寸。
[0045]參照圖3，內部過濾器元件26可以進一步包括過濾器基座40和裝配墊片42。過濾器基座40被布置在過濾器籠28和過濾器板24之間并將過濾器籠28連接到過濾器板24上。裝配墊片42被直接地或間接地布置在過濾器板24和過濾器基座40之間。裝配墊片42在內部過濾器元件26和過濾器板24之間形成密封，從而確保所有負載催化劑的氣體必須穿過內部過濾器元件26以進入反應容器10的底部14，而不會通過過濾器板24和內部過濾器元件26之間的接頭泄漏。過濾器基座40用法蘭或其它合適的緊固系統(tǒng)與過濾器板24連接。裝配墊片42可以由各種材料制成，只要所述材料能夠承受溫度超過300°C的高度腐蝕性環(huán)境；例如，天然或合成橡膠、金屬或耐高溫聚合物。
[0046]內部過濾器元件26還可以包括過濾器蓋44。過濾器蓋44可以與內部過濾器元件26的頂部配合并確保沒有負載催化劑的氣體通過內部過濾器元件36的頂部繞過過濾器介質30。
[0047]再次參照圖1，內腔18可以包括催化材料34。在一個實施方案中，催化材料34包含催化絲網。在其它構型中，催化材料34可以呈提供足夠的表面積以使引入的空氣和汽化的氨能夠接觸催化材料34并導致氨的氧化的其它構型。
[0048]催化材料34是使氨能夠催化氧化成一氧化氮的催化材料。因而，各種催化材料34可以與本文中描述的反應容器10 —起使用。在一個具體的實施方案中，催化材料34包含鉬。或者，催化材料34可以包含鉬、銠、鈀和它們的組合。仍備選地，催化劑材料34可以包含適合于使氨能夠催化氧化的其它組分。
[0049]催化材料34可以通過支撐框架36在內腔18內保持就位。催化材料34可以位于內腔18內的各種位置。支撐框架36可以延伸過反應容器18以使催化材料34位于相對于引入的空氣和汽化的氨來說最佳的位置，使得引入的空氣和汽化的氨至少部分地接觸催化材料。支撐框架36可以包括簡單的大梁支撐排列、籃子、線纜或其它支撐系統(tǒng)。
[0050]如上面提到的，反應容器10包括至少一個入口 20，其允許引入的空氣和汽化的氨進入內腔18。在被轉移至內腔18中之前引入的空氣可以被壓縮和冷卻。所述引入的空氣可以在50-1000°C，100-500°C，或150-250°C的溫度下進入內腔18。
[0051]在將氨轉移至反應容器10的內腔18中用于氧化之前使液態(tài)氨汽化?？梢酝ㄟ^換熱器或替代的加熱裝置使液態(tài)氨汽化。
[0052]引入的空氣和汽化的氨用內腔18徹底混合，同時接觸催化材料34。隨著混合在催化材料存在下發(fā)生，汽化的氨的氧化可以幾乎是瞬時的。氨的氧化的放熱性質可以將反應容器10內的溫度提高到超過900°C的溫度。
[0053]中部16含有至少一個除熱設備46，其用來在負載催化劑的氣體被過濾之前在內腔18中從所述氣體除熱。因為負載催化劑的氣體的溫度可能超過900°C，所以在它們穿過內部過濾器元件26之前所述氣體通常被冷卻。除熱設備46通常位于催化材料34的正下方且在內部過濾器元件26上方。所謂“在內部過濾器元件上方”意圖指除熱設備46的至少一部分處于比內部過濾器元件26相對更高的高度。應該理解，除熱設備46還可以被布置使得整個除熱設備46在內部過濾器元件26的頂部以上。隨著熱的負載催化劑的氣體與除熱設備46接觸，所述熱的負載催化劑的氣體在進入內部過濾器元件26之前被冷卻到1500C _350°C或大約200°C的溫度。
[0054]在一個實施方案中，除熱設備46包括多個除熱盤管，如圖1所示。所述多個除熱盤管可以按烙餅取向排列以使除熱設備46的傳熱面積最大化。除熱設備46可以與循環(huán)機構連接以確保最佳的傳熱速度。用除熱設備46俘獲的熱可以被再循環(huán)和用于各種輔助方法，例如生產蒸汽。所述除熱設備可以使用流體作為傳熱介質。
[0055]進一步描述上述反應，隨著引入的空氣和汽化的氨接觸催化材料34，形成亞硝氣。亞硝氣包含一氧化氮、水蒸氣和殘余氮氣。亞硝氣可以包括其它組分也被想到。在亞硝氣形成并且催化材料34被夾帶在其中之后，冷卻的負載催化劑的氣體向下垂直流過內腔18到過濾器板24。當冷卻的負載催化劑的氣體到達過濾器板24時，它被轉向使得該冷卻的負載催化劑的氣體在沒有首先穿過內部過濾器元件26的情況下不可以流到底部14的內部體積。因此，該冷卻的負載催化劑的氣體穿過內部過濾器元件26并且然后進入底部14。當該冷卻的負載催化劑的氣體穿過內部過濾器元件26時，夾帶的催化材料被收集在過濾器介質30中以便稍后加工和回收。底部中存在的氣體基本上不含催化劑材料，例如少于10，5，3,1,0.5,0.1，0.01或0.0Olwt%催化劑材料，基于底部中存在的氣體的總重量。
[0056]如上所述，在冷卻的負載催化劑的氣體穿過內部過濾器元件26后，產生過濾過的氣體。在一個可能的實施方案中，所述過濾過的氣體包含亞硝氣和水蒸氣。亞硝氣可以包含一氧化氮、二氧化氮、氮氣和各種其它含氮化合物。所述過濾過的氣體可以穿過一系列冷卻器，以便從所述過濾過的氣體除去余熱以產生熱的、過濾過的氣體。在某些實施方案中，將所述過濾過的氣體轉移至第二反應容器以便進一步加工。
[0057]在另一個實施方案中，再次參照圖1，提供了用于氨氧化以生產氧化氮和二氧化氮還原的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上述的用于氨氧化的第一反應容器10。所述第一反應容器10將氨催化氧化而提供一氧化氮。第一反應容器10還包括內部過濾器元件26，其包括被提供在內腔18中的、含陶瓷的過濾器介質30。該系統(tǒng)還包括用于二氧化氮還原的第二反應容器。所述第二反應容器可以具有各種構型和設計，只要它們適合于實現(xiàn)二氧化氮的還原。第二反應容器與第一反應容器10流體連通并在第一反應容器10下游。第二反應容器包含NO2還原催化劑。
[0058]在一個或多個實施方案中所述N02還原催化劑可以包含銀。所述銀可以呈純銀(99或99.9wt%Ag)或合金形式?；蛘?，NO2還原催化劑可以包含適合催化二氧化氮的還原反應的其它材料。因為第一反應容器10包括內部過濾器元件26，所以催化材料將不會被輸送到下游，并因此不會進入第二反應容器。因此，NO2還原催化劑不會被來自第一反應容器10的催化材料顯著毒害。
[0059]為了從內部過濾器元件26回收貴金屬，可以使用各種方法和設備。內部過濾器元件26可以被周期性地從反應容器10移除并處理以收集所述催化材料。一旦從反應容器10移除內部過濾器元件26，就可以處理過濾器介質30以除去其中聚集的催化材料。例如，可以通過蒸發(fā),沉淀,過濾,機械分離,真空收集及其它方法從過濾器介質30回收貴金屬。
[0060]應該理解，本公開不限于新反應器的構建。通過移除現(xiàn)有的反應容器的現(xiàn)有底部并將本公開的底部16、過濾器板24和內部過濾器元件26與所述反應容器連接，可以翻新現(xiàn)有的反應容器以包括內部過濾器元件26。通過包括內部過濾器元件26、底部14和過濾器板24，所述翻新的反應容器可以有效地過濾負載催化劑的氣體。另外，通過以單個集成塊從所述翻新的反應容器的底降低底部14和因此過濾器板24和內部過濾器元件26，可以容易地保養(yǎng)所述翻新的反應容器和內部過濾器元件26而無需狹窄的空間進入程序。一旦底部14從反應容器10下降，就可以替換過濾器介質30。
[0061]還提供了在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的方法。所述催化劑在氧化過程中能夠變得被逐出。該方法包括提供包含反應器體的反應容器。所述反應器體包括頂部、底部和中部。所述頂部和中部配合界定內腔。該方法還包括在所述內腔內提供內部過濾器元件并在所述內腔中在催化劑存在下氧化氨以形成一氧化氮。所述方法還包括用內部過濾器元件內部過濾在氧化氨的步驟期間被逐出的催化劑并從所述內部過濾器元件收集被逐出的催化劑。
[0062]在一個或多個實施方案中，所述方法可以還包括以下步驟:使所述反應器體的底部與所述反應器體的中部斷開，和將所述反應器體的底部降低到足以從內腔移除內部過濾器元件的高度。在某些實施方案中，從所述內部過濾器元件收集被逐出的催化劑的步驟在所述降低所述反應器體的底部的步驟后進行。
[0063]所謂內部過濾催化劑是指在沒有將氣體輸送到反應容器內部體積以外的情況下過濾負載催化劑的氣體。代之地，使所述負載催化劑的氣體穿過被布置在所述內腔內的內部過濾器元件。
[0064]雖然已經參照示例性實施方案描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以做出各種改變并且等同物可以代替其要素。此外，在不脫離本發(fā)明實質范圍的情況下，可以做出許多修改以使特定情況或材料適應本發(fā)明的教導。意圖本發(fā)明不限于作為被構想用于實施本發(fā)明的最佳方式所公開的具體實施方案，而是本發(fā)明將包括落在所附權利要求書范圍內的所有實施方案。
【權利要求】
1.用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器，所述催化劑在所述氧化過程中能夠變得被逐出，所述反應容器包括: 具有頂部、底部和中部的反應器體， 其中所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮； 延伸過所述反應器體從而將所述底部與所述內腔分開的過濾器板；和提供在所述過濾器板上的內部過濾器元件，其中所述內部過濾器元件包括界定內部體積的過濾器籠和與所述過濾器籠相鄰布置并從所述過濾器板向上伸入所述內腔的過濾器介質，和其中所述內部過濾器元件收集在所述氧化過程中被逐出的催化劑。
2.權利要求1的反應容器，其中所述過濾器介質包括陶瓷。
3.上述任一權利要求的反應容器，還包括布置在所述內腔中在所述內部過濾器元件上方的除熱設備。
4.上述任一權利要求的反應容器，其中所述過濾器介質被布置在所述過濾器籠的所述內部體積中。
5.上述任一權利要求的反應容器，其中所述內部過濾器元件被進一步界定為多個內部過濾器元件。
6.上述任一權利要求的反應容器，其中所述內部過濾器元件還包括過濾器基座和裝配墊片，其中所述過濾器基座被布置在所述過濾器籠和所述過濾器板之間并將所述過濾器籠與所述過濾器板連接，和其中所述裝配墊片被布置在所述過濾器板和所述過濾器基座之間。
7.上述任一權利要求的反應容器，其中所述過濾器籠是圓柱形的。
8.上述任一權利要求的反應容器，其中所述反應容器的高度為l-20m，且所述內部過濾器元件的高度為0.5-1.5m。
9.用于在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的反應容器，所述催化劑在所述氧化過程中能夠變得被逐出，所述反應容器包括: 具有頂部、底部和中部的反應器體， 其中所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮； 布置在所述內腔內并包括含陶瓷的過濾器介質的內部過濾器元件， 其中所述內部過濾器元件收集在氧化過程中被逐出的催化劑。
10.上述任一權利要求的反應容器，其中所述過濾器介質具有0.1-10微米的有效過濾尺寸。
11.上述任一權利要求的反應容器，其中所述內部過濾器元件包括100-1000平方英尺的活性過濾面積。
12.用于氨氧化和二氧化氮還原的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 用于在催化劑存在下將氨氧化以提供一氧化氮的第一反應容器，所述催化劑在所述氨氧化過程中能夠變得被逐出，所述第一反應容器包括: 具有頂部、底部和中部的反應器體， 其中所述頂部和中部配合界定內腔，在那里所述氨被催化氧化以提供一氧化氮； 所述內部過濾器元件包括含陶瓷的過濾器介質并被提供在所述內腔中， 其中所述內部過濾器元件收集在所述氨氧化過程中被逐出的催化劑；和 用于二氧化氮還原的第二反應容器，其中所述第二反應容器與所述第一反應容器流體連通并在所述第一反應容器下游，并且包含NO2還原催化劑。
13.權利要求12的系統(tǒng)，其中所述NO2還原催化劑包含銀。
14.在催化劑存在下將氨氧化成一氧化氮的方法，所述催化劑在所述氧化過程中能夠變得被逐出，所述方法包括: 提供包括反應器體的反應容器， 其中所述反應器體包括頂部、底部和中部，和 其中所述頂部和中部配合界定內腔； 提供在所述內腔內的內部過濾器元件； 在所述內腔中在催化劑存在下將氨氧化以形成一氧化氮； 用所述內部過濾器元件內部過濾在氨氧化步驟期間被逐出的催化劑；和 從所述內部過濾器元件收集所述被逐出的催化劑。
15.權利要求14的方法，所述方法還包括: 使所述反應器體的底部與所述反應器體的中部斷開；和 降低所述反應器體的底部到足以從所述內腔移除內部過濾器元件的高度，其中在所述降低反應器體的底部的步驟后進行所述從內部過濾器元件收集所述被逐出的催化劑的步驟。
【文檔編號】C01B21/26GK104220156SQ201380020199
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權日:2012年3月5日
【發(fā)明者】R·A·弗克斯 申請人:巴斯夫歐洲公司