КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР С ИЗЛУЧАЮЩЕЙ СТЕНКОЙ И СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В ТАКОМ РЕАКТОРЕ

1. Каталитический реактор с излучающей стенкой для передачи тепла от внутренней поверхности (8) стенки реакторной камеры (1) за счет излучения (16) для поддержания в целом эндотермической реакции в газовой фазе, протекающей в реакторной камере (1),
содержащий реакторную камеру (1), имеющую входной порт (2) для введения в реакторную камеру (1) в непрерывном режиме газообразного реагента (газообразных реагентов) и выходной порт (3), обеспечивающий для газообразного продукта (газообразных продуктов) возможность выхода из реакторной камеры (1) в непрерывном режиме, при этом упомянутая реакторная камера (1) содержит совокупность катализаторных сегментов (А) (5), причем в реакторной камере (1) обеспечена возможность протекания газового потока через катализаторный материал (4) и вступления с ним в контакт, и пустотные сегменты (В) (6), в которых обеспечена возможность излучения тепла от внутренней поверхности (8) стенки к поверхности (9) катализаторного сегмента, образующей поверхность раздела между катализаторным сегментом (А) (5) и пустотным сегментом (В) (6), а также нагревательное средство для нагревания реакторной камеры (1), при этом наружная поверхность (15) стенки реакторной камеры (1) имеет температуру более высокую, чем внутренняя поверхность (8) стенки реакторной камеры (1),
2
2
характеризующийся тем, что реакторная камера (1) выполнена с обеспечением возможности излучения теплового потока через внутреннюю поверхность (8) стенки в одном или большем количестве катализаторных сегментов (А) (5) в диапазоне от 15 кВт/м до 100 кВт/м,
при этом катализаторный сегмент (А) (5) имеет по одному пустотному сегменту (В) (6) на обеих его сторонах, и пустотный сегмент (В) содержит опорный элемент (10),
при этом упомянутая реакторная камера (1) выполнена из материала, выдерживающего (материалов, выдерживающих) температуру 700°С или выше, а катализаторные сегменты (А) (5) содержат или представляют собой пористую структуру из металлической пены, обеспечивающую опору для катализатора или служащую в качестве катализатора.
2. Реактор по п. 1, в котором площадь внутренней поверхности (8) стенки пустотного сегмента (В) (6) по меньшей мере равна площади поверхности (9) одного из соседних катализаторных сегментов (А) (5) или превышает эту площадь.
3. Реактор по п. 1, в котором количество катализаторных сегментов (А) (5) равно по меньшей мере четырем, а количество пустотных сегментов (В) (6) равно по меньшей мере пяти.
4. Реактор по п. 1, в котором реакторная камера (1) имеет форму трубы (17), имеющей входной порт (2) на первом конце и выходной порт (3) на втором конце.
5. Реактор по п. 1, в котором между внутренней поверхностью (8) стенки реакторной камеры (1) и катализаторным сегментом (А) (5) выполнен зазор (13), обеспечивающий возможность прохождения газа в количестве от 1% до 7% по объему в обход катализаторного сегмента (А) (5).
6. Реактор по п. 1, в котором катализаторный сегмент (А) имеет форму плоского диска или конуса.
7. Реактор по любому из пп. 1-6, в котором катализаторные сегменты (A) (5) частично или полностью выполнены в виде одного из следующего перечня: гранулы, экструдаты, шарики, монолиты, или же выполнены из других комбинаций структурированных и неструктурированных опорных элементов, содержащих катализатор.
8. Реактор по любому из пп. 1-6, в котором форма пустотного сегмента (B) (6) такова, что по меньшей мере 10% поверхности (9) соседнего катализаторного сегмента (А) (5) доступно для прямого излучения от поверхности (14) пустотного сегмента реакторной камеры (1).
9. Способ осуществления химической реакции в каталитическом реакторе с излучающей стенкой с подачей тепла от внутренней поверхности (14) стенки реакторной камеры (1) путем излучения (16) с целью поддержания в целом эндотермической реакции, протекающей внутри реакторной камеры (1).
при этом реактор содержит реакторную камеру (1), имеющую входной порт (2) для введения газообразного реагента (газообразных реагентов) в непрерывном режиме в реакторную камеру (1) и выходной порт (3), обеспечивающий возможность газообразному продукту (газообразным продуктам) выходить из реакторной камеры (1) в непрерывном режиме,
при этом упомянутая реакторная камера (1) содержит совокупность катализаторных сегментов (А) (5), причем реакторная камера (1) выполнена с возможностью обеспечения протекания потоков газовой среды сквозь каталитический материал (4) и вступления в контакт с ним, а также совокупность пустотных сегментов (В) (6), обеспечивающих возможность излучения тепла от внутренней поверхности (8) стенки в пустотном сегменте (В) (6) к поверхности (9) катализаторного сегмента, которая образует поверхность раздела между катализаторным сегментом (А) (5) и пустотным сегментом (В) (6), и нагревательное средство для нагревания реакторной камеры (1), причем наружная поверхность (15) стенки реакторной камеры (1) имеет температуру более высокую, чем внутренняя поверхность (8) стенки реакторной камеры (1),
2
2
при этом реакторная камера (1) выполнена с возможностью излучения теплового потока через внутреннюю поверхность (8) стенки в одном или большем количестве катализаторных сегментов (А) в диапазоне от 15 кВт/м до 100 кВт/м,
при этом катализаторный сегмент (А) (5) имеет по одному пустотному сегменту (В) (6) на обеих его сторонах, а пустотный сегмент (В) (6) содержит опорный элемент (10),
причем упомянутая реакторная камера (1) выполнена из материала, выдерживающего (материалов, выдерживающих) температуру 700°С или выше,
и при этом катализаторные сегменты (А) (5) содержат или представляют собою пористую структуру из металлической пены, обеспечивающую опору для катализатора или служащую в качестве катализатора,
характеризующийся тем, что реагенты вводят через упомянутый входной порт (2), обеспечивают их протекание через реакторную камеру (1) и приводят в контакт с каталитическим материалом (4), при этом поверхность (9) катализаторных сегментов (А) (5) нагревают за счет излучения (16) тепла от внутренней поверхности (8) стенки реакторной камеры (1) с целью проведения в целом эндотермической реакции.
10. Способ по п. 9, в котором в целом эндотермическая реакция включает по меньшей мере одну отдельную экзотермическую стадию.
11. Способ по любому из пп. 9 или 10, в котором наружную поверхность (15) стенки реакторной камеры (1) нагревают до температуры в диапазоне от 800°С до 1200°С.
12. Способ по п. 11, осуществляемый для парового риформинга метана.