[实用新型]一种用于费托合成的固定床装置

说明书

技术领域

本实用新型提供一种固定床装置，其为用于费托合成反应的装置，尤其是指利用一种经过改良的、将合成气通过费托合成反应可以比较充分转化成液态烃类的固定床装置。

背景技术

由于石油资源的日益短缺和劣质化，随着成品油需求的不断增加，以及环保法规的日益严格，通过新的方法获取优质的液态成品油燃料，是当前中国乃至全球面临的重大问题。费托合成是利用H₂和CO为主要成分在催化剂的作用下合成烃的过程，是生产液体燃料的新途径，也是目前最有效最有前景的技术。它可以用于煤制油、天然气制油等多种加工过程。

根据催化剂的不同，费托合成反应器可以有多种形式，例如固定床、气固流化床和浆态床等。其中气固流化床操作复杂、容易积碳，现在已较少使用。浆态床具有传热效果好，反应温度易于控制等优点，是费托合成反应器发展的主流。但是浆态床反应器的单程转化率低，固液分离困难，只适合于大型合成油装置。固定床则具有操作简单，形式灵活多样的特点，对于众多中小型合成油装置具有很大的吸引力，但固定床传热性能不好是制约其发展的重要因素。

传统的费托合成用固定床装置是采取气体从上到下的进料方式，换热介质在套管中从下到上的逆流循环。这种换热方式并不能有效地将催化剂床层前端所释放的大量反应热迅速移出，容易导致反应器“飞温”，使生成目的产物的选择性下降，并易于形成积碳。而且采用固定床装置的气体单程转化率不高，需要利用动力装置进行尾气循环，增加了装置的运行成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于费托合成反应的新型固定床装置，该装置可以使反应热能够有效移出，避免出现反应热点和飞温现象，使整个反应体系温度维持在“恒温范围”，保证了反应的顺利进行，而且通过实行多组反应器操作，极大程度地提高了合成气的单程转化率，使尾气不用循环。

本实用新型的目的在于提供一种用于费托合成反应的固定床装置，借助该新型固定床装置，使合成气(原料气)从固定床底部进入反应器的催化剂床层发生费托合成反应，在反应器外的套管中通入循环水，循环水在反应器下部吸热，上部放热，从而维持反应器的温度恒定，即保证了反应器中催化剂层反应的温度恒定，杜绝了飞温的发生，本实用新型的方法尤其适用于中小型规模的简单方便的液态烃的生产过程。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现。

本实用新型提供一种用于费托合成反应的固定床装置，其特征在于：该固定床装置它至少由两组首尾相串连的固定床组成，每组固定床均包括反应器、与该反应器对应相连接的加热器、与该加热器相接的套管、换热器(也可称为冷凝器)和三相分离器，其中，每组固定床的加热器内均设置有原料气管道和加热介质管道，加热器的器壁上设有原料气入口和原料气出口，该原料气出口与该组反应器相连通，加热器器壁上还设有加热介质入口、加热介质出口，以及加热器的循环水入口和循环水出口，每组加热器的循环水出口与该组套管相通，所述的两组串连的反应器之间均依次串连有换热器和三相分离器。

上述的反应器的内部还装设有催化剂，因此该反应器的内部也可称为催化剂床层。

本实用新型通过使原料气从反应器的底部进入催化剂床层从而发生费托合成反应，并且在反应器外的套管中(反应器外壁与套管内壁之间的空间)通入循环水，循环水在套管中的运行方向与原料气在反应器中的运行方向(自下而上)相同，即，循环水在反应器下部吸热，上部放热，从而维持反应器的温度恒定，杜绝了飞温的发生，提高了合成气的单程转化率。

本实用新型的上述固定床装置，借助两组或两组以上的固定床首尾串连，其中每组固定床均包括用于发生费托合成反应的反应器、用于加热循环水和反应气体(原料气)的加热器、用于循环水流动换热的套管，其中每组套管底部与该组加热器之间都相连接并且相通，且各组套管之间均上下相互连通以维持温度压力平衡，使原料气通过反应器时，可以在催化剂的作用下发生反应，两组或多组反应器相串连，可以使得第一组反应器中未反应完全的原料气接续进入下一组反应器中继续进行合成反应，达到充分反应的目的。

在本实用新型上述的固定床装置中，所述的每一组反应器的底部优选还依次连接设置有产品收集器和产品槽，该产品收集器是用来收集在该反应器中反应生成的沸点高于反应温度的液体产品，该产品槽是用来收集从该产品收集器输送出来的产品，该产品优选是经过减压处理的产品。