电加热的一氧化碳反应器的制作方法

技术特征：
1.一种用于对包含co2和h2的原料进行逆水煤气变换反应以生产包含co的第一产物气的反应器系统，所述反应器系统包括：-包含co2和h2的原料的供应；-结构化催化剂，其包含导电材料的宏观结构和能够催化逆水煤气变换反应和甲烷化反应两者的催化活性材料；-结构化催化剂，其被布置成在使得逆水煤气变换反应和甲烷化反应都能发生的温度和压力下操作；-容纳所述结构化催化剂的耐压壳，所述耐压壳包括用于让所述原料进入的入口和用于让产物气排出的出口，其中所述入口的位置使得所述原料在所述结构化催化剂的第一端进入所述结构化催化剂，并且所述产物气从所述结构化催化剂的第二端离开所述结构化催化剂；-位于所述结构化催化剂和所述耐压壳之间的热绝缘层；-电连接到所述结构化催化剂和放置在所述耐压壳外部的电源的至少两个导体，其中所述电源的尺寸被设置成通过使电流通过所述宏观结构而将所述结构化催化剂的至少一部分加热到至少500℃的温度，其中所述至少两个导体在结构化催化剂上更靠近所述结构化催化剂的所述第一端而不是所述结构化催化剂的所述第二端的位置处连接到结构化催化剂，并且其中结构化催化剂被构造成引导电流从一个导体基本上流向结构化催化剂的第二端并回到所述至少两个导体中的第二端；-用于包含co的第一产物气的出口。2.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述宏观结构支撑陶瓷涂层。3.根据权利要求2所述的反应器系统，其中所述陶瓷涂层至少部分地支撑催化活性材料。4.根据权利要求2或3所述的反应器系统，其中所述陶瓷涂层在所述结构化催化剂的最下游部分支撑催化活性材料，上述最下游部分是例如沿结构化催化剂的长度从其第一端到其第二端的延伸的10-100％，优选30-100％，更优选50-100％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的反应器系统，其中所述结构化催化剂具有被布置在最靠近所述结构化催化剂的第一端的第一反应区，其中所述第一反应区具有整体的放热反应；以及被布置在最靠近所述结构化催化剂的第二端的第二反应区，其中第二反应区具有整体的吸热反应。6.根据权利要求5所述的反应器系统，其中所述第一反应区具有从结构化催化剂的第一端到其第二端的其长度的5％至60％的延伸。7.根据权利要求1-6中任一项所述的反应器系统，其中在所述结构化催化剂的至少一部分内的经部分催化的原料中的甲烷浓度高于所述原料和所述第一产物气中的甲烷浓度。8.根据权利要求1-7中任一项所述的反应器系统，其中所述结构化催化剂的温度从所述结构化催化剂的第一端到第二端连续升高。9.根据前述权利要求中任一项所述的反应器系统，其中所述电源的尺寸被设计成将所述结构化催化剂的至少一部分加热到至少500℃、优选至少600℃、优选至少700℃，优选至少800℃，优选至少900℃，优选至少1000℃，最优选至少1100℃的温度。10.一种在反应器系统中将包含co2和h2的原料转化为包含co的第一产物气的方法，该
反应器系统包括容纳结构化催化剂的耐压壳，该结构化催化剂包含导电材料的宏观结构和催化活性材料；其中所述反应器系统在所述结构化催化剂和所述耐压壳之间提供有热绝缘；所述方法包括以下步骤：-提供经加压的原料；-通过入口将所述经加压的原料供应到所述耐压壳，所述入口的位置使得所述原料在所述结构化催化剂的第一端进入所述结构化催化剂；-使用能够催化逆水煤气变换反应和甲烷化反应两者的催化活性材料；-允许原料在结构催化剂上在使得逆煤气变换反应和甲烷化反应都能发生的温度和压力下进行逆水煤气变换反应；-从所述耐压壳中排出产物气，其中所述产物气从所述结构化催化剂的第二端离开所述结构化催化剂；-经由将放置在所述耐压壳外部的电源连接到所述结构化催化剂的电导体提供电功率，允许电流流过所述宏观结构，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到至少500℃的温度，其中所述至少两个导体在结构化催化剂上更靠近所述结构化催化剂的所述第一端而不是所述结构化催化剂的所述第二端的位置处连接到结构化催化剂，并且其中所述结构化催化剂被构造成引导电流从一个导体基本上流向结构化催化剂的第二端并回到所述至少两个导体中的第二个，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到足以使所述原料在结构化催化剂上经历逆水煤气变换反应的温度，-将包含co的第一产物气从反应器系统中排出。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述结构化催化剂具有被布置在最靠近所述结构化催化剂的第一端的第一反应区，其中所述第一反应区具有整体的放热反应；以及被布置在最靠近所述结构化催化剂的第二端的第二反应区，其中第二反应区具有整体的吸热反应。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一反应区具有从结构化催化剂的第一端到其第二端的其长度的5％至60％的延伸。13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中在所述结构化催化剂的至少一部分内的经部分催化的原料中的甲烷浓度高于所述原料和所述第一产物气中的甲烷浓度。14.根据权利要求10-13中任一项的方法，其中所述结构化催化剂的温度从所述结构化催化剂的第一端到第二端连续升高。15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其中所述电源的尺寸被设计成将所述结构化催化剂的至少一部分加热到至少500℃、优选至少600℃、优选至少700℃，优选至少800℃，优选至少900℃，优选至少1000℃，最优选至少1100℃的温度。16.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中所述结构化催化剂的压力为2至30bar，优选4至25bar，更优选6至20bar，更优选7至15bar，并且最优选8至12bar。17.根据权利要求10-16中任一项所述的方法，其中所述方法还包括将包含合成气的第一产物气进料到提质单元并将其分离成经提质的合成气流和一种或多种废气流的步骤。18.一种在根据权利要求1-9中任一项所述的反应器系统中将包含co2的原料的逆水煤气变换反应从第一稳态反应条件(a)快速切换到第二稳态反应条件(b)或反之的方法；所述方法包括以下步骤：
在所述第一稳态反应条件(a)中：-以第一总流量向反应器系统供应所述原料，和-经由将放置在所述耐压壳外部的电源连接到所述结构化催化剂的电导体供应第一电功率，从而允许第一电流流过所述导电材料，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到第一温度，在所述第一温度下，使所述原料在所述第一稳态反应条件(a)下在所述结构化催化剂上转化为第一产物气；以及将所述第一产物气从反应器系统中排出；以及，在所述第二稳态反应条件(b)中：-以第二总流量向反应器系统供应所述原料，-经由将放置在所述耐压壳外部的电源连接到所述结构化催化剂的电导体供应第二电功率，从而允许第二电流流过所述导电材料，从而将结构化催化剂的至少一部分加热到第二温度；在所述第二温度下，使所述原料在所述第二稳态反应条件(b)下在所述结构化催化剂上转化为第二产物气；以及将所述第二产物气从反应器系统中排出；其中所述第二电功率高于所述第一电功率；和/或所述第二总流量高于所述第一总流量。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一反应条件a与所述第二反应条件b中的总气体进料流量之比(a:b)为至少1:10。

技术总结
本申请提供了一种用于对包含CO2和H2的原料进行逆水煤气变换反应以获得包含CO的第一产物气的反应器系统和方法，其中甲烷化反应与逆水煤气变换反应并行发生，并且其中用于吸热逆水煤气变换反应的热量由电阻加热提供。逆水煤气变换反应的热量由电阻加热提供。逆水煤气变换反应的热量由电阻加热提供。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：托普索公司
技术研发日：2020.12.03
技术公布日：2022/7/13