[发明专利]浆态床反应器及其系统和应用以及费托合成方法

说明书

本发明涉及用于费托合成的浆态床反应器领域，公开了一种浆态床反应器及应用和费托合成方法，其中浆态床反应器包括反应器主体，所述反应器主体内沿轴向自下而上设置有换热器构件、过滤构件和除沫构件，其中，换热器构件和过滤构件交替设置，并位于换热过滤区；其中，在所述换热过滤区内设置m个换热器和至少一个过滤器，并在所述反应器主体的内侧壁上，沿反应器主体的轴向自下而上按照从第一至第n的顺序设置n个挡板。该反应器能够改善床层流动，有效控制浆料的流动速度，降低催化剂床层中浆料混返产生的剪切力，减少催化剂损耗，同时能够减少泡沫层中的雾沫夹带，使得反应器运行更加稳定。

技术领域

本发明涉及用于费托合成的浆态床反应器领域，具体涉及一种浆态床反应器及其系统和应用以及费托合成方法。

背景技术

费托合成是指合成气在催化剂的作用下转化为烃类、水和氧化物等产物的过程。费托合成所用的反应器可以采用固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器，其中，浆态床反应器由于其结构简单、温度容易控制、容易操作的特点成为费托合成常用的反应器。

反应时，气体通常从塔底进入反应器中，与床层内的费托合成重质蜡以及固体催化剂颗粒混合形成气液固三相的反应器床层，未反应的气体以及气相产物从塔底流出，这些气体经过处理后可以作为循环气重新进入反应器中参与费托合成反应。

CN1600412A公开了一种连续操作的气液固三相浆态床工业反应器，该反应器至少包括以下四个部件：入口气体分布部件、换热管部件、液固分离器部件、出口除尘除沫器部件。其通过换热管部件与液固分离器部件交替排布，控制反应器内温度稳定。在实际反应过程中，气液固三相形成的浆液在反应器中循环，容易造成反应器床层剪切力增加，对催化剂造成磨损。

CN101396647A公开了一种用于费托合成的气液固三相悬浮床反应器及其应用，该反应器包括：(1)垂直方向的直桶体高度为25-45米的反应器本体；(2)设置在反应器底部的直接导入型或隔板分布型气体分布器；(3)设置在反应区下部的主换热器和可以选择配置的跨越三相反应区与气相区上部的主换热器，以及在分离器区域上部设置的辅助换热器；(4)多组固体催化剂-液体重质产物分离器；(5)用于改善催化剂沿反应器轴向分布的一组或多组导流管；(6)设置在反应器内顶部的雾沫分离装置；以及(7)与上述设备配套的系统，包括设置于反应器底部用于处理沉积浆液的辅助系统；和任选地设置于反应器上部出口处的预冷凝-雾沫分离系统。浆料在反应器内流动时，靠近反应器壁面的流速较慢，靠近反应器中间的流速较快，其内部构件的设置为了增大床层内循环，但这样使得浆料在循环过程中容易形成一定的剪切力，对浆料中固体催化剂的强度造成一定影响。

CN101432394A公开了气泡塔型碳氢化合物合成反应器，该反应器包括：反应器主体，其用于收容使固体的催化剂粒子悬浮在液体碳氢化合物中而得到的浆料；合成气供给部，其设在所述反应器主体的下部，用于向所述浆液供给以氢及一氧化碳为主成分的合成气；多孔挡板部件，其设在反应器主体内，用于阻挡所述浆液的下降流，以期气体达到或接近活塞流，同时抑制浆液床层整体的返混。该专利中反应器内侧壁设置挡板，将反应器分割形成多个区段，并且限定相邻挡板的间距与反应器直径的比值在0.5-10之间，抑制相邻区段的气泡的逆流。该专利的挡板设置除抑制气泡在靠近器壁区域的逆流外，对靠近反应器截面中心床层的影响较小，床层整体主要还是返混形式，并不会形成活塞流，而且采用该结构，返混程度降低后气液固三相所形成的浆料中固体催化剂分散不均匀，而费托合成反应是强放热反应，进而造成反应器温度不均匀，更加不利于反应进行和反应器操作。

目前公开的三相浆态床反应器的内部结构不合理，容易造成浆料剪切力增大，反应温度不均匀，不利于反应进行。

发明内容