本发明属于化工设备领域,涉及用于气液两相或气液固三相反应的浆态床反应器,如费托合成工艺的气液固三相浆态床反应器。
背景技术:
浆态床是近年来反应器发展的热点,它的主要优点是:为混合、热量回收、温度控制提供了比较大的灵活性,并可应用细颗粒催化剂,使内扩散效应变得极小。浆态床反应器利用合成气作为反应混合的动力源,将催化剂悬浮在液相中进行反应;由于没有机械搅拌,因而可以在高压下无泄漏运行。但是这类反应器存在轴向混合,其原料转化率较低,液体滞留量大,可能产生明显的均相扩散,并对气态反应物,也可能产生明显的传质阻力,降低总的反应速率。
在反应器的设计中,应该根据具体的反应过程,综合考虑反应原料的性质、主要反应的特点、反应器内的流体力学、产品的分离和精制等多方面的因素,合理选择反应器的型式,优化反应器结构。
有关浆态床反应器的专利并不多,各有特点。现有浆态床设计并不完善,有些过于复杂,有些过于简单达不到反应匹配的效果。而且在放大方面还存在着较大困难。
技术实现要素:
通过分析浆态床反应器的原理和流场,设计出了一种新型高效的浆态床反应器,该浆态床反应器由标准设备法兰筒体构成反应器壳体(5),筒体上下端封头连接(15、3)、底部进气管口(1)和浆液出口(2)、顶部气体出口(16)和浆液进口(17);在该壳体之内的部件:内导流筒(6)、盘管换热器(9、12)、气体分布器(7)、升气管(8)、再分布器(10)和除沫器(14)。
提出了一种新型分布器的设计,该分布器为蓬头式分布器,实现了浆态床防堵和气体的均匀分布的功能。
设计了一种变径内套筒,变径内套筒对浆液循环减少涡流与产品气的反混,二期变径内套筒对气体的分离效果优越。
设计了托盘式再分布器,具有对大气泡的破碎,气泡的流动路径的再分布,内构件的固定。
升气管与分布器结合,对新鲜原料气输送到中上部进行高效的反应。
附图说明
图1是本发明的浆态床反应器的示意图。
图2是图1所示反应器的分布器和升气管的纵截面图。
图3是图1所示反应器的分布器的横截面图。
图4是图1所示反应器的再分布器的纵横截面图。
具体实施方式
当气体通过防堵喷嘴进入床层后,形成大量小气泡,由于气体流速的带动作用,床层内的浆液进行剧烈的混合,当气体继续上升时,催化剂和溶剂被携带到上部,与反应器外套筒接触后沿器壁向下流动,这样底部的催化剂浆液就得到了及时的补充,床层内的浆液浓度和粘度基本保持一致。
当气体流速较大时,部分催化剂和溶剂被气体带到反应器的上部,经过换热器后到达上部的变径内套筒,同样气体经变径后流速继续降低,催化剂和溶剂再次沿反应器壁向下流动,补充下部催化剂和溶剂,这样整个反应器内催化剂和溶剂就实现了内循环,浆液浓度和粘度就能基本保持一致。
当气体流速继续增大时,部分催化剂和溶剂经过反应器上部的变径内套筒仍然得不到分离,将进入反应器上部的固液分离器,经过固液分离器,催化剂和溶剂回流到反应床层。