专利名称：用于费托合成的流化床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于费托合成的流化床反应器装置，属于化工设备装 置领域。
背景技术：
流化床反应器在化工过程中得到了广泛应用。特别是在石油化学领域，对 于催化裂化流化床的应用相对比较成熟。即采用底部进料，使反应器内催化剂 流化床层进行流化，通过顶部的气固分离器将气体中夹带的颗粒分离出来。已 发表的专利其气固分离器一般采用旋风分离器，其底部一般都插入密相区，其 缺点为容易受到密相区床层扰动的干扰，造成气固分离器的效率降低。另外， 容易造成颗粒排泄管底部翼阀被颗粒卡阻，造成分离器失效，且判断工况难度 大。还有部分专利催化剂的在线加入和排出方式是采用外部催化剂循环流化方 式进行，其存在的问题为操作比较复杂，反应器温度控制难度大。
费托合成过程是以富含氢气和一氧化碳的合成气在催化剂上发生反应生 成烃类混合物的过程。该过程反应放热量大，产品复杂，且由于催化剂平均寿 命比一般化学过程的催化剂短，需要定期进行催化剂的在线更新。若将普通形 式的流化床反应器用于费托合成反应，难以保证气固分离的效率和操作的稳定 性。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气 固分离效率高、操作稳定、易于控制的用于费托合成的流化床反应器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现 一种用于费托合成的流 化床反应器，其特征在于，由反应器筒体和至少三种内构件组成入口气体分 布器、换热器、出口气固分离器；该入口气体分布器、换热器、出口气固分离
器分别设在反应器筒体的底部、中部、顶部；
所述的入口气体分布器由气体分布管和若干个开孔向下的喷嘴组成； 所述的换热器由至少一层换热管组成，换热管釆用螺旋盘管式螺旋盘管
式的换热管是多圈与反应器同心的盘管，换热介质在盘管内螺旋式流动； 所述的出口气固分离器采用旋风分离器。
所述的入口气体分布器由气体分布管和气体分布板组成；所述的换热管采 用迂回多程式迂回式多程换热管为多根垂直的换热管通过上下连接弯头组合 在一起，每组换热管内液体上下迂回流动，这种型式的换热管在同一截面上设 置至少一组。
所述的出口气固分离器采用多孔介质过滤器。
所述的反应器筒体底部设置可通入冷却介质或者加热介质的外盘管。 所述的反应器筒体设置至少一个用于向反应器内添加新鲜催化剂或作为
惰性介质物料的在线添加管口，反应器设置至少一个用于排放催化剂的在线排
放管口。
所述的出口气固分离器的旋风分离器主要由旋风分离器主体和颗粒排泄 管组成，所述的旋风分离器主体底部与颗粒排泄管顶部连接。 所述的出口气固分离器的旋风分离器是至少一级。
所述的出口气固分离器的多孔介质过滤器使用的过滤介质采用多孔烧结 陶瓷。
所述的出口气固分离器的多孔介质过滤器是至少一级。
所述的颗粒排泄管底部设有重力驱动的翼阀，并在翼阀处或颗粒排泄管上 设置至少一处气体吹扫机构。
与现有技术相比，本实用新型通过合理的结构设置，使流化床反应器的控 制更加灵活，减少了催化剂的损失，反应器的操作温度均匀，操作参数易于控 制；采用的气固分离装置基本不受流化床层的影响，并减少了底部翼阀卡阻的 几率，工业运行更加可靠。
图1为一个用于费托合成的反应器的结构示意图。
图2为旋风分离器的结构示意图。 图3为气体分布器的结构示意图。 图4为带多孔介质过滤器的反应器示意图。
具体实施方式
参阅图1 图4， 一种用于费托合成的流化床反应器，该流化床反应器由 反应器筒体和至少三种内构件组成入口气体分布器、换热器、出口气固分离 器；所述的入口气体分布器由气体分布管和若干个开孔向下的喷嘴组成；所述 的换热器由至少一层换热管组成，换热管采用螺旋盘管式螺旋盘管式的换热 管是多圈与反应器同心的盘管，换热介质在盘管内螺旋式流动；所述的出口气 固分离器采用旋风分离器；该入口气体分布器、换热器、出口气固分离器分别 设在反应器筒体的底部、中部、顶部。
或者，上述入口气体分布器由气体分布管和气体分布板组成；所述的换热 管采用迂回多程式迂回式多程换热管为多根垂直的换热管通过上下连接弯头 组合在一起，每组换热管内液体上下迂回流动，这种型式的换热管在同一截面 上设置至少一组。
或者，上述出口气固分离器采用多孔介质过滤器。
所述的反应器筒体底部设置可通入冷却介质或者加热介质的外盘管。 所述的反应器筒体设置至少一个用于向反应器内添加新鲜催化剂或作为
惰性介质物料的在线添加管口，反应器设置至少一个用于排放催化剂的在线排
放管口。
所述的出口气固分离器的旋风分离器主要由旋风分离器主体和颗粒排泄 管组成，所述的旋风分离器主体底部与颗粒排泄管顶部连接。 所述的出口气固分离器的旋风分离器是至少一级。
所述的出口气固分离器的多孔介质过滤器使用的过滤介质采用多孔烧结 陶瓷。
所述的出口气固分离器的多孔介质过滤器是至少一级。
所述的颗粒排泄管底部设有重力驱动的翼阀，并在翼阔处或颗粒排泄管上 设置至少一处气体吹扫机构。
费托合成流化床反应器利用含氢气和一氧化碳的合成气，在催化剂的作用
下和300 400'C、 2.0 5.0MPa的操作条件下进行费托合成反应，生成一系列 的烃类化合物。烃类化合物以气体的形式从反应器中排出，然后经激冷、闪蒸、 分离、过滤后获得粗油品。
费托合成反应为强放热过程，为了控制反应器温度需要足够有效的换热措 施，为保证反应器的稳定操作需要反应器内气体分布均匀，同时由于反应器内 的催化剂为细颗粒催化剂，为防止催化剂随反应后的气体夹带出反应器，需在 反应器内设置气固分离装置。
实施例1
下面的实施例为费托合成过程的一个流化床反应器实例。结合图1 图4 进行说明。
如图l，合成反应器1包括一层换热管5和旋风分离器6。 合成气从气体入口分布器2对气体上进行分配，所设计喷嘴口径的大小和
个数保证了气体通过气体入口分布器2压降不低于0.3bar，从而使气体能够均
匀进入流化床内。
从气体入口分布器2向上是换热管5，其型式为迂回式多程换热管。费托 合成反应为放热反应，换热管5内通锅炉给水，通过锅炉给水蒸发带走反应热， 使反应处在恒温状态。在装置开车时，换热管5内通入蒸汽将反应器预热到反 应温度。
在反应器内低于换热管5下端的位置设置一个催化剂浆液在线加入口 4， 根据需要加入新鲜催化剂。此过程需配合底部的废催化剂在线排放口 3的排放 来进行，以保持反应器催化剂的物化性能、床层高度和催化剂浓度的稳定。
从催化剂流化床层顶部离旋风分离器6的气体入口有一定的气固分离空 间，在气体进入旋风分离器6后，绝大部分的固体颗粒均沉降在旋风分离器6 底部，然后落回反应器床层，气体从反应器顶部出口7出反应器。该旋风分离 器6底部位置在稀相区，有效减少了流化床层密度、流化状态等的变化对旋风 分离器6的扰动。
该流化床反应器中的催化剂平均粒度为60wm，反应床层密度600kg/m3。 操作典型温度380'C，操作典型压力3.0MPa。
图2是流化床反应器7内置的旋风分离器6，由旋风分离器体8、颗粒排 泄管9、翼阀IO组成。颗粒排泄管9的底部伸入到反应床层密相区或在反应床 层的稀相区。在颗粒排泄管9的不同高度上设置了气体吹扫机构11，以防止颗 粒排泄管9中物料架桥或翼阀10在开关过程中被颗粒卡住造成气体短路所造 成的旋风分离器6效率下降。
图3为气体分布器结构示意图。如图3所示，反应气体从气体入口总管12 横向进入底部封头13和假板14之间的空间，从中间的开口管15向下喷出， 到达底部封头13底部后再折流向上通过固定在假板14上的气体上升管16，进 入气体分布总管17，然后进入气体分布支管18，再通过若干个开口垂直向下 的喷嘴19喷出，到达假板14上表面后气体折流向上，均匀的通过反应床层。
由于气体分布喷嘴19是向下开口，有效防止了在气量减少或失气时固体 的堵塞问题。而由于支承假板14底面光滑，且喷嘴19与假板14之间的距离 很小，催化剂不易在底部沉积，保持了催化剂的悬浮状态，从而避免了对放热 反应过程由于催化剂的沉积出现局部过热的情况。
本实施例所述的反应器的实施效果如下
连续运行二个月，温度控制稳定；
催化剂的在线排放和添加操作自如；
冷却管设计合理，汽包系统副产蒸汽稳定，且操作温度出现波动时调节方
便
内置旋风分离器效果好，分离固体后的气体固含量小，分离效率达到99.5% 以上，催化剂损失量少
费托反应在反应器内反应效果好，H2+CO总转化率保持在82%以上，C5 +选择性不低于45%。
实施例2
下面的实施例为费托合成过程气固分离的流化床反应器多孔金属过滤器 实例。结合图4进行说明。反应器操作条件、催化剂粒度以及结构方面与实施 例1相同，不同处为将旋风分离器替换为多孔金属过滤器。
如图4所示，本实例中多孔金属过滤器20由金属烧结滤芯构成，置于反 应器的稀相区。采用的滤芯材质为316SS，尺寸d) 50X800,规格为3nm, 24
根。气体首先通过多孔金属过滤器20过滤，过滤后的气体通过悬挂法兰21上 的接管进入集气室22汇合后出反应器。
本实施例所述的过滤器的实施效果如下
连续运行l个月，反应器操作自如，没有出现气体通过多孔过滤器时压差
过大的情况；
内置多孔金属过滤器过滤效果达到要求，分离固体后的气体固体粒径小于 2nm，催化剂损失量少。
反应器的其它性能与实施例1一致。
权利要求1.一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，由反应器筒体和至少三种内构件组成入口气体分布器、换热器、出口气固分离器；该入口气体分布器、换热器、出口气固分离器分别设在反应器筒体的底部、中部、顶部；所述的入口气体分布器由气体分布管和若干个开孔向下的喷嘴组成；所述的换热器由至少一层换热管组成，换热管采用螺旋盘管式螺旋盘管式的换热管是多圈与反应器同心的盘管，换热介质在盘管内螺旋式流动；所述的出口气固分离器采用旋风分离器。
2. 根据权利要求1所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的入口气体分布器由气体分布管和气体分布板组成；所述的换热管采用迂 回多程式迂回式多程换热管为多根垂直的换热管通过上下连接弯头组合在一 起，每组换热管内液体上下迂回流动，这种型式的换热管在同一截面上设置至 少一组。
3. 根据权利要求1所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的出口气固分离器采用多孔介质过滤器。
4. 根据权利要求1所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的反应器筒体底部设置可通入冷却介质或者加热介质的外盘管。
5. 根据权利要求1所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的反应器筒体设置至少一个用于向反应器内添加新鲜催化剂或作为惰性 介质物料的在线添加管口，反应器设置至少一个用于排放催化剂的在线排放管 □。
6. 根据权利要求1所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的出口气固分离器的旋风分离器主要由旋风分离器主体和颗粒排泄管组 成，所述的旋风分离器主体底部与颗粒排泄管顶部连接。
7. 根据权利要求1所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于所述的出口气固分离器的旋风分离器是至少一级。
8. 根据权利要求3所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于-所述的出口气固分离器的多孔介质过滤器使用的过滤介质采用多孔烧结陶瓷。
9. 根据权利要求8所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的出口气固分离器的多孔介质过滤器是至少一级。
10. 根据权利要求6所述的用于费托合成的流化床反应器，其特征在于 所述的颗粒排泄管底部设有重力驱动的翼阀，并在翼阀处或颗粒排泄管上设置 至少一处气体吹扫机构。
专利摘要本实用新型涉及一种用于费托合成的流化床反应器，该流化床反应器由反应器筒体和至少三种内构件组成入口气体分布器、换热器、出口气固分离器；该入口气体分布器、换热器、出口气固分离器分别设在反应器筒体的底部、中部、顶部；该反应器的特点为结构形式简单，操作稳定，适合于费托合成反应的连续运行。
文档编号B01J8/24GK201006420SQ20062003922
公开日2008年1月16日 申请日期2006年1月25日 优先权日2006年1月25日
发明者孙启文, 庞利峰, 张宗森, 朱继承 申请人:上海兖矿能源科技研发有限公司