本实用新型属于一种反应器，特别是涉及一种用于费托合成的液冷式多级固定床反应器。
背景技术：
煤、天然气或者生物质经合成气，通过Fischer－Tropsch合成(费托合成)可得到优质液体燃料如汽油、柴油和航空煤油，还可以得到润滑油基础油、食品级蜡等，这条技术路径受到能源化工行业的极大关注。但以合成气为原料，通过费托合成制备烃类的反应属于强放热反应。如果不能将反应热及时从反应器中移出，将导致催化剂床层温度分布不均，甚至导致催化剂的烧结失活。因此，在费托合成反应器的设计过程中，反应热的移除就成为设计的关键。
处理高反应热的一个方法是采用列管式固定床反应器进行反应。目前工业上常采用的列管式反应器采用壳层外循环换热的方式，催化剂颗粒位于固定床反应器的列管内，反应物在管内与催化剂接触并发生反应，反应热通过管壁传递至周围的冷却介质。列管式固定床反应器较好地解决了反应过程中催化剂床层温度控制的问题，但是，这种反应器依然存在换热的限制，由于F-T反应属于强放热反应，为了使反应热易于从管中心通过管壁传导给冷却介质，通常需要对管尺寸进行限制，较小的管尺寸造成这种反应器的制造成本较高，并且催化剂的装填过程变得复杂。同时，为了限制反应过程的放热量，需对F-T反应的单程转化率进行限制，同时还要靠大流量的循环操作来促进移热过程和维持原料气的总转化率，导致气体循环能耗较高。
为了改善固定床传热性能不好的缺点，专利CN1200140A和U.S.P.5,128,377公开了一种用于费托合成的浆态床反应器。对于费托合成反应，通常是催化剂粒度越小，可以达到的活性越高，选择性越好。在浆态床反应器中，催化剂颗粒可以达到200μm以下，小颗粒的催化剂分散在惰性液体中(石蜡油)，反应器底部注入合成气对分散液进行搅动并在催化剂表面发生反应，反应热可以迅速传递到分限于传热，可以获得较大的反应器尺寸，同时大量运动的分散液保证了反应器中热量的高效传递，提高了反应温度的可控性和均匀性，从而可以得到很高的工业生产率。但浆态床反应器也存在一些问题，首先是催化剂消耗量大，催化剂和分散液易随气流夹带出反应器。其次是催化剂与液相产物分离困难，导致产物中不可避免的含有催化剂微小颗粒，纯度降低，进一步增加了催化剂的消耗。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种热量传递效率高、催化剂床层温度均匀可控、结构合理且易于操作的用于费托合成的液冷式多级固定床反应器。
本实用新型一种用于费托合成的液冷式多级固定床反应器，它包括耐压外壳和多级固定床，耐压外壳由上封头，下封头和直筒组成，在直筒内安装有多级固定床，固定床上面有冷却液喷头，固定床之间有气液分离层，固定床的上下端面有小孔，最上一级固定床的上端面与直筒密封连接，从第二级到最下一级固定床的下端面与直筒通过密封圈连接，在密封圈上有可调式排液孔，上封头顶端有原料气入口，冷却液主管，下封头底端有排液口，下封头上部有排气口，冷却液主管一端是位于上封头的冷却液入口，另一端为密封端，每层冷却液喷头与冷却液主管相通。
如上所述的气液分离层4由导气板和导气裙板构成，导气板与导气裙板垂直相连，导气板与冷却液主管连接，导气裙板与直筒之间形成通道。
如上所述的多级固定床为2-10级，优选3-6级。
如上所述的固定床装入粒状触媒，床层厚度为H。各级催化剂床层厚度H可
以相同也可以不同，根据工艺条件而变化。
本实用新型的优点在于：通过在多级固定床反应器中引入冷却液对各级催化剂床层进行冷却，提高了反应热的移除效率，保证了催化剂床层温度的均匀稳定，有利于提高反应产物的选择性。由于反应热可以及时高效的从催化剂床层中移除，使得原料合成气可以在较低空速下运行，延长了合成气与催化剂床层的接触时间，提高了单程转化效率。在较低空速下运行，还可以降低床层压降，减少了循环操作能耗。因而该反应器具有目标产物选择性高，单程转化率高及节能降耗的特点。用于F-T合成的反应器，该反应器具有特点，既可以解决列管式固定床反应器存在的传热困难和单程转化率低的问题，又避免了浆态床反应器存在的困难的难题。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所采用的五级液冷式固定床反应器。
如图所示，1是耐压外壳，2是冷却液喷头，3是固定床，4是气液分离层，5是原料气入口，6是冷却液入口，7是排液口，8是排气口，9是导气板，10是密封圈，11是可调式排液孔，12是冷却液入口，13是导气裙板。
具体实施方式
通过对附图所示的非限制性实施例的说明，进一步对该实用新型进行描述。
实施例1
如附图1所示，一种用于费托合成的液冷式多级固定床反应器，它包括耐压外壳1和多级固定床3，耐压外壳1由上封头，下封头和直筒组成，在直筒内安装有多级固定床3，固定床3上面有冷却液喷头2，固定床3之间有气液分离层4，固定床3的上下端面有小孔，最上一级固定床3的上端面与直筒密封连接，从第二级到最下一级固定床3的下端面与直筒通过密封圈10连接，在密封圈10上有可调式排液孔11，上封头顶端有原料气入口5，冷却液入口12，下封头底端有排液口7，下封头上部有排气口8，冷却液主管6一端是位于上封头的冷却液入口12，另一端密封端，每层冷却液喷头2与冷却液主管6相通。
所述的气液分离层4由导气板9和导气裙板13构成，导气板9与导气裙板13垂直相连，导气板9与冷却液主管6连接，导气裙板13与直筒之间形成通道。
所述的固定床3装入粒状触媒，床层厚度为H。各级催化剂床层厚度H逐级减小。
用于费托合成反应时，反应合成气经所述原料气入口5进入反应器，冷却液经冷却液喷头2均匀地喷洒在催化剂表面；合成气及冷却液向下经过第一级固定床3，合成气与催化剂接触并发生反应，放出反应热。大部分反应热由冷却液吸收，并由冷却液带离催化剂床层。冷却液、未反应的反应物和反应产物离开固定床3向下流动，由导气板9引导，在导气裙板13与直筒之间形成的通道流动，并进行气液产物的分离。液相物料经密封圈10上的可调式排液孔11向下流动，通过调整排液孔的排液速度，使得排液孔上方形成有效的液封。气相则经过导气裙板和与直筒之间形成的通道进入第二级固定床3，由于合成气在经过第一级固定床3时已部分转化，故选择第二级固定床3装入的催化剂床层高度小于第一级催化剂床层高度，且后续各级催化剂床层高度均小于上一级催化剂床层。冷却液经二级催化剂床层上部冷却液喷头2均匀地喷洒在催化剂表面，合成气及冷却液向下经过第二级催化剂床层，合成气与催化剂接触并发生反应，放出反应热。大部分反应热由冷却液吸收，并由冷却液带离催化剂床层。冷却液、未反应的反应物和反应产物离开固定床3向下流动，由导气板9引导，在导气裙板13与直筒之间形成的通道流动，并进行气液产物的分离。液相物料经密封圈10上的可调式排液孔11向下流动，通过调整排液孔11的排液速度，使得排液孔11上方形成有效的液封。气相则经过导气裙板和与直筒之间形成的通道进入第三级固定床3，随后的各级固定床重复上述过程，直至液体产物经排液口7排出，未反应气体及气相产物经排气口8排出。