[发明专利]一种浆态床反应器的防堵型气体分布装置

说明书

本发明专利公开了一种浆态床反应器的防堵型气体分布装置，主要应用于合成气制合成油/醇的浆态床反应工艺。其包括安装在浆态床反应器内的气体分布管及其支管喷嘴，以及安装在浆态床反应器外的止回反吹防堵装置。其中，气体分布管及其支管喷嘴安装在浆态床反应器内腔，气体分布管围绕浆态床反应器底封头成同心圆环形排布，上面均布支管喷嘴；气体分布管上部设有进气立管，进气立管与进入浆态床反应器的进气横管相连。本发明的优点在于，采用沿浆态床反应器底封头布置的气体分布管及其喷嘴，能够最大限度的避免催化剂沉降于反应器椭圆封头底部，同时能够满足反应器径向均匀布气的要求。

技术领域

本发明涉及反应器设计领域，尤其涉及一种用于工业三相浆态床反应器的气体分布器。

背景技术

气液固三相浆态床反应器，由于具有最佳的温度控制能力，能够在大型工业装置中有效的快速移走反应热，实现全装置等温操作，保证装置正常稳定运行，因此在强放热的多相反应过程中有很广泛的应用。典型的例子是费托合成过程，即以合成气(CO+H2)为原料，在钴或铁催化剂的作用下反应生成汽油、柴油、石蜡、烯烃和含氧化合物等。现在，应用浆态床反应器的费托合成技术在国内国外都有一系列成熟装置，包括南非Sasol公司以钴基催化剂为核心的100万吨/年级浆态床装置，以及国内神华宁煤集团400万吨/年铁基浆态床工业装置。作为上述装置的核心关键设备，对浆态床反应器的优化设计，始终是提高装置运行能效和稳定性的核心和关键。

一般来说，浆态床反应器的核心部件包括气体分布器、内换热管、液固分离装置和气固分离装置四部分。其中气体分布器是保证反应气在催化剂床层中均匀分布的核心部件，很大程度上决定了反应器的运行效率。现有的工业反应器中浆态床气体分布器，存在的主要问题包括：1、气体分布器开孔为等直径布置，在实际装置中由于变质量流的存在，往往存在喷嘴出口气量从支管入口到末端的不均匀分布，导致沿浆态床反应器径向中心低，壁面高的宏观气体分布规律；2、气体分布器与反应器底部之间有一定间距，因而在采用较易加工的椭圆封头形式时，会导致催化剂沉降，产生较大死区，严重时甚至会堵塞浆液退料管，导致无法退料；3、在原料气供给中断或气源压力不稳时容易出现堵塞，导致浆液逆流入气体进口管，使催化剂在分布器内沉积，堵塞分布器。这些问题的解决对于实现浆态床反应器的高效率、连续化、稳定化操作至关重要。

已有的专利中，已经涉及到一些浆态床气体分布器的设计。专利ZL03151229.1提出了一种用于三相浆态床反应器的气体分布器，包括一个与反应器内径相同的假板，多根气体上升管，一个气体分布管组和多个开口垂直向下的喷嘴组成。采用该气体分布器能够有效减缓催化剂的沉积，但是浆态床装置内支撑假板由于需要承担反应器内所有浆液和催化剂的重量，其与反应器筒体焊接部位的应力较大，长周期运行过程中有破损开裂的风险。同时该气体分布器对倒流入分布管的浆液缺乏足够的应对措施，无法避免催化剂在分布管内的沉降和堵塞问题。专利CN201720799602.7提出了一种用于浆态床反应器的气体分布器，其主要由气室、布气板、气帽等部件组成，该结构可以比较有效的避免催化剂沉积，但是加工工艺较为复杂，而且在大型装置上长周期运行的可靠性仍有待商榷。专利ZL201710100889公开了一种气体分布装置及具有其的浆态床反应器，通过增加扰流件提高气体分散效率，但仍具有较复杂的结构。专利CN205182674公开了一种浆态床反应器分布器防堵装置，在浆态床反应器原料气中断时，立刻开启防堵切断阀，供应高压氮气避免浆液沉降倒流。但是没有考虑浆液倒流情况下应如何处置，以及高压氮气停供状态下如何避免堵塞。专利201410452991.7公开了一种浆态床反应器气体分布结构，通过设置气体分布阀的方式，能够实现有效布气和防止浆液倒流，但与本发明的思路有较大的差异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浆态床反应器的气体分布装置，实现气体在反应器中的径向均匀分布。

本发明的另一目的在于提供一种浆态床反应器的气体分布装置，保证当由于气源断气或压力波动时，能够有效阻止浆液返流入气体分布器，以及当浆液返流入气体分布器后，能够将其尽快排出系统，避免堵塞。

为实现本发明的目的，提出如下技术方案：