[发明专利]浆态床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及费托合成领域，更具体地，涉及一种浆态床反应器。

背景技术

近年来，全球原油价格逐步攀升，特别是在一些富煤缺油的国家，发展非石油路线的能源工艺受到广泛关注。费托合成是指合成气（H₂+CO）在催化剂的作用下，在适宜的反应温度和反应压力下，合成烃类液体燃料和高附加值化学品的反应过程。煤或天然气经费托合成反应转化为优质液体燃料和高附加值化学品，不仅合理、高效、洁净的利用了煤炭资源，而且还弥补了石油资源的相对不足，使得费托合成技术成为石油替代能源技术的有效途径。

伴随化学工业的发展，费托合成工艺路线经历了固定床工艺、循环流化床工艺、固定流化床工艺和浆态床工艺。相较固定床反应器、循环流化床反应器和固定流化床反应器，三相浆态床费托合成反应器易于实现低温费托合成反应，具有反应热易于移出、反应温度均匀，返混程度高、可在线装卸催化剂及生产能力大等优势，三相浆态床费托合成工艺技术得到了长足发展。

对于合成气浆态床费托合成反应，随着反应的进行，不断产生不同链长的烃类产品，轻质烃类产品随其它费托合成产物及未反应的合成气通过反应器顶部进入下游冷热高分及冷热低分气液分离装置，进行气液分离，得到轻质烃产品。而费托反应生成的重质烃（费托蜡）在保持反应器内浆液催化剂浓度（反应器液位）一定范围的情况下，必须连续不断的从气液固三相浆态床中抽出，进而经精过滤获得合格费托蜡产品。

但是，三相浆态床反应器的使用也带来了新的问题，在浆态床反应器中，20~200μm细小的费托催化剂颗粒与液体烃类（费托蜡）产品混合在一起，它们的有效分离一直是浆态床费托合成工艺技术发展的技术难点。

专利GB2403728A公开了一种从费托合成产品分离催化剂浆液的反应器外过滤方法，但该工艺路线较长，且从浆态床反应器抽出悬浮液的输送及返回浆态床反应器、以及被过滤下来的催化剂浆液输送的动力都是由泵来提供的，此过程中极易造成催化剂颗粒的破损，增加了液固分离的难度以及气固分离负荷，并需要定时补充反应器内的催化剂，从而对反应器长时间的运行造成不便。

专利CN1589957A公开了一种用于三相浆态床反应器液固分离的自动过滤/反冲系统，其过滤器分多层直接放置在反应器内，在过滤压差的作用下，气液穿过过滤介质，进入液体收集槽进行气液分离，获得费托蜡产品，被截留在过滤介质外表面的催化剂颗粒经定时反冲洗剥离至反应器浆液区。众所周知，浆态床费托反应器为气液固三相反应器，气含率较高，气体较清液透过过滤介质容易的多，影响了清液抽出，减小了过滤器过滤面积的有效利用。同时，气体也会吹干过滤元件孔道，导致一些催化剂颗粒干涸于过滤元件孔道内，降低了过滤元件通透性。另外，合成气被引出反应器，合成气有效利用率降低。被截留在过滤介质表面的催化剂，随着过滤时间的增长，催化剂滤饼增厚，此系统没有有效途径减缓催化剂滤饼增厚的程度，只能通过强制的反冲洗才能将其从过滤介质表面剥离，会延长反冲洗时间或者增加反冲洗频次，导致清液抽出时间变短，降低了系统效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种过滤器反吹频次少，费托蜡能长周期稳定有效的从反应器抽出，实现费托合成浆态床反应器平稳连续运行的浆态床反应器。

本发明提供了一种浆态床反应器，包括反应器筒体，反应器筒体的内腔的下部设置有气体导入装置，反应器筒体的内腔中设置有费托蜡与催化剂分离装置；反应器筒体的外部设置有与费托蜡与催化剂分离装置连通以抽出费托蜡和对费托蜡与催化剂分离装置反冲洗的费托蜡抽出与反吹系统；反应器筒体的内腔中还设置有位于费托蜡与催化剂分离装置的上方的气液分离装置。

进一步地，气液分离装置包括气液旋分分离器，气液旋分分离器包括气液入口、气相出口和出液口；气液入口与反应器筒体的内腔连通，气相出口与位于反应器筒体顶部的出气口连通，出液口延伸到费托蜡与催化剂分离装置内部。

进一步地，反应器筒体的上部设置有隔板，气液旋分分离器设置在隔板的下方，且气相出口延伸到隔板的上方，气液入口位于隔板的下方。

进一步地，费托蜡与催化剂分离装置包括浆液收集器和设置在其下端的费托蜡与催化剂分离器；费托蜡与催化剂分离器包括管状的分离器壳体和设置在分离器壳体内部的多个错流过滤芯。

进一步地，浆液收集器下部还设置有浆液分布器，浆液分布器包括多个锥形浆液分布孔，每个浆液分布孔与一个错流过滤芯对应设置。