[发明专利]一种热油循环和冷激式固定床费托合成反应器及其应用

权利要求书

1.一种固定床反应器，所述的固定床反应器主要由反应器壳体、换热元件、催化剂床层、气体入口以及气体出口导管组成；其中所述的换热元件为悬挂式的内部换热器结构，所述的催化剂床层设置在反应器中换热元件与反应器壳体之间形成的空间；在所述催化剂床层底部设有下花板，所述催化剂床层上方设有上花板；在下花板下方和上花板上方各设有一个用于移出液体重质烃产物的分离器；其特征在于在初始填装的催化剂床层和上花板之间预留有自由膨胀空间；以及该反应器还设置有热油循环系统、轻油激冷系统和冷激气激冷系统，用于调节和控制反应床层的温度。

2.根据权利要求1所述的固定床反应器，其中所述热油循环系统的传热介质热油是反应器中的液体重质烃产物；所述轻油激冷系统的激冷介质轻油是费托合成的轻质油产物；所述冷激气激冷系统的激冷介质冷激气是费托合成尾气与新鲜合成气混合形成的合成混合气流股；和/或

其中所述的初始填装的催化剂床层和上花板之间预留的自由膨胀空间为初始床层的20-40％。

3.根据权利要求2所述的固定床反应器，其中所述的气体入口带有导流挡板；所述的气体出口导管带有雾沫捕集器，所述的换热元件是列管式或套管式结构的换热器；和/或所述反应器外还设置了余热锅炉。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的固定床反应器，其中所述的热油循环系统主要包括设置在反应器上部和下部液相区的分离器和设置在反应器主体外的热油循环装置；优选所述的催化剂床层完全浸泡于热油中，且热油的液面高出催化剂床层；所述的热油循环过程是：费托合成反应所生成的重质产物通过液位控制器(13)的自动控制经由设置在反应器上部和下部液相区的分离器(6)分离出少量固体杂质后作为重质产物流股(14)导出反应器，用于后续油品加工单元生产成品油；重质烃液体循环泵(19)将反应器上部液相区的热液体抽出并增压后形成热液体流股(21)，将其作为循环热油送入换热器(20)与合成混合气(22)换热，得到携带重质液体产物的热合成气(9)作为费托合成反应的原料气送入反应器入口。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的固定床反应器，其中所述的反应器设置有冷激气激冷系统，通过该系统将激冷介质冷激气分段注入催化剂床层，优选所述的冷激气激冷系统设置于催化剂床层的入口至60％床层处；其中所述的冷激气是通过下述流程获得的：从反应器上部的导出口(8)导出的热气体流股(12)经换热得到的气相产物(25)经换热、气液分离和加压后，所得到的气相流股(35)与新鲜合成气(36)混合形成合成混合气(37)，经换热后，其中的一部分(流股39)作为反应器催化剂床层的激冷介质经冷激气激冷系统(17)分段进入催化剂床层。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的固定床反应器，其中所述的反应器还设置有轻油激冷系统，所述的轻油激冷是指从固定床反应器的顶部引出的费托合成气态轻质油产物经换热后，部分冷凝下来的轻油通过分段注入的方式经由轻油激冷系统进入固定床反应器催化剂床层，形成蒸发激冷；其中所述的轻油是通过下述流程获得的：从反应器上部的导出口(8)导出的热气体流股(12)中分离出的轻质油液相产物(12)经换热器(20)和余热锅炉(24)换热后，一部分冷凝轻质油流股(26)经过泵(27)加压循环回反应器床层作为反应器催化剂床层的激冷介质经轻油激冷系统(18)分段进入催化剂床层。

7.一种用于生产烃的费托合成方法，其特征在于所述的费托合成方法是在权利要求1-6任意一项所述的固定床反应器中进行的。

8.根据权利要求7所述的费托合成方法，其中所述方法中所采取的强化移热措施是：

(1)应用该反应器中设置的冷激气激冷系统，以冷激气作为激冷介质对催化剂床层进行分段激冷；

(2)应用该反应器中设置的轻油激冷系统，以轻油作为激冷介质对催化剂床层进行分段激冷；和

(3)应用该反应器中所设置的热油循环系统，从固定床反应器中抽出部分重质液态烃，使其与合成气混合气混合并换热，然后经由反应器底部入口进入反应器，使催化剂床层完全浸泡在所述的液态中，以强化反应器内换热元件的间接移热。