[发明专利]一种调变费托合成产物分布的反应器及应用

权利要求书

1.一种用于调变费托合成产物分布的超重力旋转填充床催化反应器，包括密闭的反应器壳体、固定有催化剂床层的转子、转轴、端盖、反应物的进口、产物的出口，其特征在于，催化反应器转子中布置有多层同心环式催化剂床层，催化剂层和端盖之间密封，每两层催化剂床层间分布有同心环式的层间换热段，可及时移出反应热；间隔有层间换热段的两层催化剂床层是相通的，反应物是连续通过多个催化剂床层，从而使每层催化剂都能接触到反应物料，反应物的进口位于转子的中心，壳体上开有产物出口，转子外缘设有叶片，用于将未反应的气体物料及产物输送到气体出口管，层间换热段为相间隔的多个套管或热管围绕转子中心组成的同心圆环，端盖上设有换热介质进口和出口装置。

2.按照权利要求1的反应器，其特征在于，催化剂床层分2层或多层固定在转子上，每两层环热层间均有层间换热段，换热段沿转子的径向同心分布；热管的外表面垂直于轴向布置有换热翅片，套管为带翅片的套管。

3.按照权利要求1的反应器，其特征在于，同心环式催化剂床层为固定在转子上的包覆有催化剂颗粒的同心环式丝网层或者固载有催化剂活性组分的同心环整体结构式填料。

4.按照权利要求1的反应器，其特征在于，层间换热段为套管时，换热介质的进口和出口装置为平行于端盖叠放着的两块与转子同心的圆板，两圆板和端盖相互之间有空间间隔，两圆板的周边固定并密封在端盖上，套管的最外层垂直密封地固定在端盖上，套管的内管端口穿过靠近端盖的圆板并密封固定在圆板上，并且在此圆板上开设有换热介质进口管，换热介质进口管穿过最外面的圆板，最外面的圆板上设有换热介质出口管，换热介质通过套管移除热；

层间换热段为热管时，换热介质的进口和出口装置为平行于端盖、四周密封固定于端盖的、与转子同心的圆板，在此圆板的直径的两端设有换热介质进 口管和出口管，热管密封固定在端盖上，一端位于层间换热段，另一端位于端盖和圆板之间，换热介质通过端盖和圆板之间热管移出热。

5.按照权利要求1的反应器，其特征在于，热管或套管的制备材料为：钢，蒙耐合金，英科耐尔合金，铝、钛、镍、铜、黄铜或任意前述金属的合金，高分子材料，陶瓷，玻璃，包含高分子材料和玻璃纤维的复合材料，石英，硅，上述物质中的一种、两种或几种的组合；

转子的制备材料为：钢、蒙耐合金、英科耐尔合金、铝、钛、镍、铜、黄铜、或任意前述金属的合金；高分子材料、陶瓷、玻璃、包含高分子材料和玻璃纤维的复合材料、石英、硅、或其两种或多种的结合。

6.按照权利要求1的反应器，其特征在于，为卧式的，产物出口设在转子旋转的切向方向。

7.按照权利要求1的反应器，其特征在于，为立式的，在立式旋转填充床催化反应器在密封的壳体和转子之间设有下推叶片，产品出口设置在壳体上转轴的位置，并且在出口处设有轴流元件。

8.按照权利要求1-7所述的任一的反应器，其特征在于，为套管换热卧式超重力反应器、带翅片的套管换热卧式超重力反应器、热管换热卧式超重力反应器或热管换热立式超重力反应器。

9.利用权力要求1所述的反应器调变费托合成产物分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：费托合成反应的催化剂安装在转子的催化剂床层中，反应过程中催化剂床层始终处于高速旋转状态，换热介质采用液体或气体，通过换热介质的进口进入，换热后，通过换热介质出口排除，反应物料由反应物进口进入，通过高速旋转的催化剂床层和层间换热段，生成的产物由产物出口排出；反应物料为煤基合成气、天然气基合成气、煤层气基合成气或生物质基合成气，其 组成为各种比例的CO+CO₂+H₂，CO+H₂，CO₂+H₂；旋转填充床催化反应器的超重力水平为2-400g；反应温度为180℃-500℃，反应压力为1-100atm，气体空速为100-100000h^-1。