[发明专利]用于生产液体燃料的浆态床反应器

说明书

【技术领域】

本发明涉及化工反应设备技术领域，具体涉及到一种以合成气为原料生产液体燃料的强放热型反应过程采用的浆态床反应器。

【背景技术】

以煤、天然气、煤层气、焦炉气甚至生物质等为原料制得的合成气通常可作为制备液体燃料的原料。但是，由于该反应是强放热反应，因此，应用固定床合成反应器的单程转化率低，大量未反应的气体需要循环，会产生大量的能耗。对此，现在通常采用三相浆态床反应器来解决问题。使用三相浆态床反应器，强放热反应所产生的热量能够被液相产品及时移走，使淤浆相温度几乎接近等温，这就大大提高了合成气的单程转化率。

但是，目前大型化的三相浆态床反应器在一些关键技术上存在难题，例如：气-液-固三相如何混合均匀？气体在淤浆相中如何分布？上升的气-液-固三相在反应器顶部如何分离？只有解决了这些工程上的问题，才能开发出有效的、能工业化应用的三相浆态床反应器。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于生产液体燃料的浆态床反应器，以合成气为原料生产液体燃料的强放热型反应过程可在浆态床反应器中进行，其换热效果、淤浆相混合效果更好，出反应器的物料只含有极少的液固两相，而且，该浆态床反应器要适于工业化应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于生产液体燃料的浆态床反应器，含有筒体、气体出口、扩大段、反应段、换热管束、淤浆相、液相入口、原料气入口和气体分布器，其特征是，筒体由下部不扩大段反应段和上部的扩大段两部分组成；在反应段的下封头上设有液相入口和原料气入口，其内连接气体分布器，在反应段的下端筒壁上设有锅炉水进口，其内与换热管束连接，在反应段的中间位置，即换热管束的相应位置设置淤浆相；在反应段的上端筒壁上设有蒸汽出口，在蒸汽出口的上方，即反应段和扩大段的连接位置设置分离器；筒体上部的扩大段通过其下方收拢结构内的分离器与反应段连接，扩大段内设有除沫器，在扩大段的上封头上设有气体出口。

在所述的反应段的中间筒壁上设有支撑板。

所述的液相入口为由两个管道口构成的入口。

本发明的设计原理是：以合成气为原料生产液体燃料的强放热反应过程可在三相浆态床反应器中进行，在反应器下部不扩大段增加兼具传热性能和破碎大气泡功能的换热管束，在反应器上部扩大段设置用于气液和液固的分离器。气相原料由原料气入口通过气体分布器进入浆态床反应器的底部，均布后进入反应段与催化剂、液相介质形成的淤浆相，混合后开始反应，反应放出的热量通过与换热管束中的换热介质换热后被带走。

随着反应段直径的加大，原料气在反应段与淤浆相的混合越来越差。为了提高原料气与淤浆相的混合效果，本发明在大型冷模试验的基础上，提出了在淤浆反应器中设置换热管束的结构，这样，不仅有效地回收了热量，同时由于换热管束的排列大大限制了向上运动的气泡直径的增大，从而促进反应气体与淤浆相的混合，使得反应器沿轴向的混合都能处于全混流状态。

反应后的气体与产物混合物向上通过分离器，除去大部分的催化剂与液相介质，剩余的少部分再被除沫器除去，通过气体出口离开反应器。这样，出反应器筒体的物料只含有非常少的液固两相。

本发明中的液相介质可以是惰性液相热载体，这部分液相介质可以通过液相入口进行补充；也可以是液相产物，这时液相产物可以通过液相出口定时排出。

本发明中的换热介质可以是锅炉水，通过锅炉水进口进入换热管束，换热后形成蒸汽由蒸汽出口排出。换热介质也可以是其他物质，这时可根据实际情况从锅炉水进口进，由蒸汽出口出，也可以从蒸汽出口进，由锅炉水进口出。

本发明用于生产液体燃料的浆态床反应器的积极效果是：

以合成气为原料生产液体燃料的强放热反应过程可在三相浆态床反应器中进行，换热效果更好；在反应段中的淤浆相的混合效果更好；出反应器筒体的物料只含有极少的液固两相。本浆态床反应器结构合理，适于工业化应用。

【附图说明】

附图为本发明用于生产液体燃料的浆态床反应器的结构示意图；

图中的标号分别为：

1、气体出口，   2、扩大段，    3、除沫器，    4、分离器，

5、反应段，     6、蒸汽出口，  7、换热管束，  8、淤浆相，

9、锅炉水进口， 101、液相入口，102、液相出口，11、原料气入口，

12、气体分布器，13、支撑板。

【具体实施方式】